一般在混凝土中再不配縱向鋼筋與鋼箍。所用鋼管一般為薄壁圓鋼管或方鋼管。方鋼管混凝土結構的研究與應用歷史較短,盡管其與圓鋼管混凝土相比有一定的優(yōu)點,鋼管的制作,節(jié)點的構造較為簡單,對某些受力構件,大偏心受壓構件比圓鋼管受力性能要好,不必一定做成雙肢或多肢柱。

　　一、鋼管混凝土結構具有以下的優(yōu)點:

　　(1)受力合理,能充分發(fā)揮混凝土與鋼材的特長,從而使構件的承載能力大大提高。從另一方面而言,對于同樣的負荷,鋼管混凝土構件的斷面將比鋼筋混凝土構件顯著減小。對混凝土來說,由于鋼管約束,改變了受力性能,變單向受壓為三向受壓,使混凝土抗壓強度提高了幾倍。對鋼管來說,薄壁鋼構件對于局部缺陷特別敏感。薄壁鋼管也不例外,局部缺陷特別是不對稱缺陷的存在,將使實際的穩(wěn)定承載力比理論值小得多。由于混凝土充填了鋼管,保證了薄壁鋼管的局部穩(wěn)定,使其弱點得到了彌補。

　　(2)具有良好的塑性性能�；炷�土是脆性材料,混凝土的破壞具有明顯的脆性性質,即使是鋼筋混凝土受壓構件,尤其是軸心受壓及小偏心受壓構件的破壞,也是脆性破壞。而且在實際工程中軸心受壓、小偏心受壓的情況往往實際上是不可避免的,甚至是大量的。而鋼管混凝土結構中,由于核心混凝土是處于三向約束狀態(tài),約束混凝土與普通混凝土不同,不僅改善了使用階段的彈性性質,而且在破壞時產生很大的塑性變形,鋼管混凝土柱的破壞,完全沒有脆性特征,屬于塑性破壞。

　　此外,這種結構具有良好的抗疲勞、耐沖擊的性能。

　　(3)施工簡單,縮短工期。鋼管本身就是模板,因此比鋼筋混凝土構件省去了模板。鋼管本身既是縱筋又是箍筋,這樣便省去了模板的制作安裝工作。鋼管的制作比鋼筋骨架的制作安裝也簡單,并且鋼管本身在施工階段即可作為承重骨架,可以節(jié)省腳手架。這些方面對施工都大為有利,不僅節(jié)省了大量施工中的材料,減少了施工工作量,而且大大減少了現(xiàn)場露天工作,改善了工作條件,同時也加快了施工、縮短工期。

　　(4)獲得了很好的經濟效果。與鋼結構相比,節(jié)約了大量鋼材。根據(jù)多項工程統(tǒng)計,鋼管混凝土大約能節(jié)省鋼材50%,因而相應地也降低了造價。與鋼筋混凝土結構相比,大約可減少混凝土量的一半,而用鋼量大致相當。這樣隨之帶來的優(yōu)越性是構件自身大大減輕、構件斷面大大減小,減少了結構占地面積。由于省去了大量的模板,節(jié)省了大量木材,降低了費用,因此其取得了顯著的經濟效果。

　　(5)具有良好的抗震性能。由于結構自重大大減輕,這對減小地震作用大為有利。結構具有良好的延性,這在抗震設計中是極為重要的。而對于一般鋼筋混凝土柱,尤其是軸壓和小偏心受壓柱是難以克服的缺點。

　　(6)具有美好的造型與最小的受風面積。圓形柱不僅以其美好的造型而且因其無棱角,所以特別適用于公共建筑的門廳、大廳、車站\車庫、城市立交橋以及露天塔架等高聳結構。

　　由于鋼管混凝土結構具有一系列的優(yōu)點,因此被廣泛采用于多高層建筑、橋梁結構、地鐵車站及各種重型、大跨的工業(yè)廠房以及高聳塔架等建筑物。鋼管混凝土結構在國外應用已有近百年歷史,20世紀初,美國就在一些單層和多層房屋中采用鋼管混凝土柱。

　　二、鋼管混凝土結構在多層建筑中的應用

　　1984年在上海建成的基礎公司特種基礎研究所科研樓,地下2層,地上5層均為雙跨鋼管混凝土框架結構。邊柱與中柱分別為令299與個35l的鋼管混凝土柱,可見柱斷面及結構占地面積均比鋼筋混凝土框架柱為小。其后又陸續(xù)用于高層建筑的全部與部分主體結構中。例如1992年泉州市郵電局大廈,高87.5m,采用框架剪力墻結構,底部三層的框架柱采用的鋼管混凝土柱。廈門信源大廈高96m,地下2層\地上28層。地下至20層的全部框架柱及20～23層的四角柱采用了鋼管混凝土。廈門埠康大廈,高86.5m,地上25層,其中12層采用了鋼管混凝土柱。惠州嘉駿大廈28層,全部柱子采用鋼管混凝土柱�；葜莞患澤套�樓28層,地下2層、地上3層全部柱子采用了鋼管混凝土柱。這些高層建筑中采用鋼管混凝土柱不僅節(jié)約材料、減輕自重、縮短工期,并且如果采用鋼筋混凝土,柱斷面尤其是底下數(shù)層柱的斷面將會很大,結構占據(jù)了很大的使用面積,也給使用帶來諸多不便。

　　三、鋼管混凝土結構在公共建筑中的應用

　　北京地鐵車站站臺柱。在北京地鐵車站站臺中廣泛采用了鋼管混凝土柱,不僅充分發(fā)揮了其優(yōu)良的受力性能,也獲得美好的景觀,縮短了工期。首鋼陶樓展覽館,全部柱子也采用了鋼管混凝土柱。江西省體育館的屋蓋由跨度為88m的拱懸掛。拱采用箱形截面,分別用四根鋼管置于箱形截面的四角,用角鋼做腹桿組成了箱形截面拱。四角鋼管中澆筑混凝土,以此箱形拱為依托,掛上模板,澆灌混凝土以形成鋼筋混凝土箱形截面拱。這樣解決了如此高大拱體現(xiàn)場澆筑混凝土的困難。充分體現(xiàn)了前述鋼管可作為施工時承重骨架的優(yōu)越性。這一結構,實際上是鋼管混凝土與空腹桁架配鋼的型鋼混凝土結構的巧妙結合與新的發(fā)展。

　　四、鋼管混凝土結構除廣泛應用于多高層民用建筑、公共建筑及工業(yè)廠房以及橋梁中外,也經常用于各種設備支架、塔架、通廊與倉庫支柱等各種構筑物中。

　　因為這些平臺或構筑物支架柱常為軸心受壓或接近軸心受壓,塔架等構架的桿件常常以軸力為主,因此用鋼管混凝土柱受力合理,尤其對于室外的高度較高的塔架或倉庫等,用圓形柱減小了受風面積,對承受風力是理想的斷面形式。這些構筑物中比較典型的有江西德興銅礦礦石貯倉柱。圓筒貯倉高達42m,包括礦石在內總重達16000t,采用了16根鋼管混凝土柱支承。荊門熱電廠鍋爐構架1982年建成,鍋爐及附屬結構總重為4220t,構架高50m,由六根鋼管混凝土平腹桿雙肢柱支承。構架跨度22.4m,柱距12m,柱頂標高47.93m。柱肢采用令800mmXl2mm的鋼管,顯得非常輕巧。另外用于高爐和鍋爐的構架還有首鋼二號高爐\四號高爐構架,太鋼1.053m3高爐構架,遼陽化纖總廠熱電廠八號鍋爐構架,周口、許昌等電廠鍋爐構件等。用于做平臺支柱的如黑龍江新華電廠加熱器平臺柱,荊門熱電廠加熱器平臺柱等。

　　華北電管局的微波塔于1988年建成,塔頂標高117m,塔身由20根令273mmX8mm無縫鋼管內注C15混凝土的鋼管輥凝土柱構成空心圓柱形結構。華東電力設計院1979年設計的500kV門式變電構架采用鋼管混凝土A形柱,構架高27.5m,采用令420mmX 6mm的鋼管,取得較好的經濟效果。其他如吉林松膠終端塔,葛洲壩輸電線路的變電構架也都采用了鋼管混凝土柱。

　　結論

　　由于鋼管混凝土的合理受力性能,施工簡便,可加速工期并取得一定經濟效果,因此已廣泛用于各種建構筑物及橋梁工程。當然,根據(jù)其受力特點,主要用于以軸力為主尤其是以軸壓為主的構件更顯其優(yōu)越性。由于工程中各種類型構件均有,受力復雜,因此使用時應根據(jù)構件受力特點,可與鋼結構\鋼筋混凝土結構及其他組合結構結合使用,使各自發(fā)揮本身的特長而構成字昆合結構而不可勉強地一定采用某種單一的結構體系。