鋼管混凝土是將普通混凝土填人薄壁圓形鋼管內(nèi)形成的一種鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)(圖5-32)。其工作原理是:借助內(nèi)填混凝土增強(qiáng)鋼管壁的穩(wěn)定性;借助鋼管對核心混凝土的套箍(約束)作用,使核心混凝土處于三向受壓狀態(tài),從而使核心混凝土具有更高的抗壓強(qiáng)度和抗變形能力。鋼管混凝土適合于高層、大跨、重載和抗震抗爆結(jié)構(gòu)的受壓桿件。
鋼管混凝土在本質(zhì)上屬于套箍混凝土。它除具有一般套箍混凝土的強(qiáng)度高、重量輕、塑性好、耐疲勞、耐沖擊等優(yōu)點(diǎn)外,在施工工藝方面還具有以下一些獨(dú)特優(yōu)點(diǎn):
1)鋼管本身即為耐側(cè)壓的模板,澆筑混凝土?xí)r可省去支模和拆模工作。
2)鋼管兼有縱向鋼筋(受拉和受壓)和箍筋的作用,制作鋼管比制作鋼筋骨架省工,且便于澆筑混凝土。
3)鋼管本身又是勁性承載骨架,其焊接工作量比一般型鋼骨架少,可以簡化施工安裝工藝、節(jié)省腳手架、縮短工期、減少施工場地。在寒冷地區(qū),可以冬季安裝鋼管骨架,春季澆筑混凝土,施工不受季節(jié)限制。
鋼管混凝土與鋼結(jié)構(gòu)相比,在自重相近和承載能力相同的條件下,可節(jié)省鋼材約50%,且焊接工作量大幅度減少;與普通混凝土結(jié)構(gòu)相比,在保持鋼材用量相近和承載能力相同的條件下,構(gòu)件的截面面積可減少約一半,混凝土用量和構(gòu)件自重相應(yīng)減少約50%。
20世紀(jì)90年代以來,我國高層建筑開始采用鋼管混凝土柱。如23層的廈門金源大廈,地下1層至地上19層的全部28根柱以及20~23層的4根角柱,均采用鋼管混凝土;北京四川大廈(地上32層,高100m),地下3層柱全部采用直徑為70cm鋼管混凝土。1999年建成的深圳賽格廣場大廈(地上72層,高291.6m),是我國自行投資、設(shè)計(jì)、全部采用國產(chǎn)鋼材、自行加工和施工的最高的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)高層建筑。賽格廣場大廈塔樓部分采用框筒結(jié)構(gòu)體系,框架采用鋼管混凝土柱、鋼梁和壓型鋼板組合樓蓋,內(nèi)筒由28根鋼管混凝土密排柱組成,受力最大的鋼管混凝土柱,截面為φ1600mm×28mm,Q345鋼材,內(nèi)填C60混凝土。