自密实钢管混凝土在装配式建筑中的应用

　　当前装配式这一新兴产业，正带领着中国的建筑业迅猛发展，对于新结构新材料的要求越来越高。自密实钢管混凝土能够满足装配式结构对跨度大、质量轻、施工快、装配率高的要求，是一种很好的结构形式，具有广阔的前景。

　　

　　1　自密实钢管混凝土综述钢管混凝土结构是在方钢管或圆钢管中填注混凝土，构成的柱与钢梁连接形成的框架结构，是一种新型的组合结构。

　　

　　钢管混凝土中，混凝土的灌注质量及混凝土的密实度，对其后期受力性能影响巨大。良好的混凝土密实度是保证钢管和核心混凝土之间共同工作的重要前提。为解决混凝土在钢管中密实度的控制问题，自密实混凝土应运而生。它流动性强，不离析、不泌水，不需要振捣即可充满模具内部，微膨胀性能够很好的满足混凝土的密实度，在钢管混凝土施工中获得了较为普遍的应用。

　　

　　2　自密实钢管混凝土的特点2.1　能充分发挥混凝土与钢材的性能优势，受力性能有了明显改进。钢管混凝土结构更能够有效地发挥钢材和混凝土两种材料的各自特长，具有改善柱子的强度、刚度以及变形性能的效果。混凝土能改良钢管的抗震性能并能够抑制钢管的局部屈曲；而在混凝土外部的钢管可以对混凝土有约束作用，能够提高混凝土的强度，混凝土在钢管的约束下，在使用阶段使材料有了弹性性能，在材料破坏阶段具有塑性变形能力。钢管混凝土不会像混凝土柱产生受压区先破坏，也不会像钢柱产生屈曲失稳。

　　

　　2.2　实用性能强，施工简单，缩短工期。钢管混凝土结构截面尺寸减小，自重轻，对于抗震有良好的作用，使建筑物的使用空间增大；受力性能良好，节约材料。据统计，与纯钢结构相比较，能节省钢材约20%~30%，与纯钢筋混凝土相比，可减少混凝土使用约30%~40% ；施工时，钢管在未灌注混凝土前，可以承担施工阶段的荷载，灌注混凝土不受养护时间的影响，缩短了施工工期。

　　

　　2.3　具有良好的抗震性能。。具有相同受力性能钢管混凝土的自重小于钢筋混凝土，地震作用也会相应减少。抗震设计中最重要的是具有良好的延展性，这是钢筋混凝土柱难以克服的缺点。钢管混凝土柱弯矩曲率曲线从开裂到破坏均无下降段，说明了刚度基本不退化，抗震性良好。

　　

　　3　钢管混凝土在装配式建筑中的结构体系分析目前国内外常用的装配式钢结构体系主要有：3.1　冷弯薄壁型钢体系。此体系梁柱板是用薄钢板冷弯成，用螺栓或者自攻螺丝安装即可，施工速度极快。这种结构体系优点是有着更好的抗震、环保和节能效益，建造速度快，造型可个性化定制。缺点是连接节点刚性不好，抗侧能力一般。

　　

　　3.2　钢结构梁柱框架体系。此体系结构主框架的两个方向都设置钢框架，可提供较大的开间，适合用户根据自己需要改变开间布置求。钢结构梁柱框架体系在多层装配式住宅中得到了广泛应用。

　　

　　3.3　钢框架支撑体系。此体系多用在风载或地震作用较大区域。此体系抗侧能力很强，而且梁柱节点施工构造简单，体形较小，缺点是设置支撑的位置对结构性能影响较大，合理的设置支撑有可能会影响建筑的外立面。

　　

　　3.4　钢框架—剪力墙体系。此体系是钢柱受竖向力，剪力墙承受横向力的一种结构体系，剪力墙的高宽比和洞口尺寸决定了抗侧能力，这类体系在抗震性能方面并不十分良好，但是造价较低，在装配式中也有一定的发展空间。

　　

　　3.5　钢管混凝土框架结构体系。此体系是以钢管混凝土框架为搭接框架，采用装配式楼板，采用预制内墙和预制外墙，并配合其他配套部件构成装配式钢结构的形式。

　　

　　钢管混凝土结构具有承载能力强、延性好、抗震性能优异、耐火性与防火性能优良的特点，适用于各种类型的装配式结构。

　　

　　与钢框架相比，有节约钢材，降低造价的优点；与传统钢筋混凝土结构相比，此结构建造速度较快，工期短。

　　

　　钢结构梁柱框架体系和钢管混凝土框架结构体系是现在装配式主流结构中最主要的两大结构体系。

　　

　　4　自密实钢管混凝土在装配式建筑中的优势与不足4.1　自密实钢管混凝土柱与其他类型柱对比，有着很多优点。（1）自密实钢管混凝土柱与普通的钢结构柱相比，现场施工简便；钢管混凝土的钢管壁较薄，构件自重较小，易运输和吊装。与钢筋混凝土柱相比，采用钢管混凝土柱施工简便，可以省去绑扎钢筋、支模、养护和拆模等工序。（2）自密实钢管混凝土柱采用的自密实混凝土有微膨胀性，可以保证混凝土浇筑中的密实度问题，可以简化混凝土的施工工序，节省施工时间，还可减轻施工噪音污染等问题。（3）采用自密实钢管混凝土柱，可以增大开间，使建筑内部布局灵活。同时，采用钢管混凝土结构提高了结构的整体受力能力和抗震能力，抗扭抗剪性能好。（4）自密实钢管混凝土柱加钢梁的结构形式可与预制楼板、预制外墙和预制内墙实现装配式组装，实现结构系统与外围护系统的一体化建造。采用此体系可提高装配率，大部分建筑装配率可达到80% 以上。

　　

　　4.2　自密实钢管混凝土柱同样也存在着的应用局限。（1）

　　

　　钢管混凝土柱用的钢管，焊接、制作要求较高，柱子的焊缝等级规范都有强制性要求，后期对焊缝的检测与探伤工序复杂，检测费用高。（2）钢管混凝柱混凝土施工存在弊端。当采用人工浇灌时，只能依靠操作人员的责任心和管理来保证施工质量。

　　

　　后期的检测如发现有不密实部位，只能将钢管钻孔压浆补强，然后再将钻孔补焊封固，补救措施工艺复杂，价格高。（3）与混凝土结构比较其防火防腐性能不好，采用涂料进行防护，涂料的寿命一般仅有十几年，与建筑的使用寿命相差甚远。使用期间需要进行相关的检查与维护。

　　

　　自密实钢管混凝土虽有很多缺点与不足，但总而言之是一种具有承载力高、塑性和韧性好、节省材料、方便施工等特点的新型组合材料，伴随着建筑行业的技术进步，更多的新型材料和装配用部品出现，自密实钢管混凝土必将以其优越的受力性能，良好的综合效益，成为装配式结构结构体系的重要发展方向。

　　

　　参考文献：[1] 钟善桐.钢管混凝土在高层建筑中的发展[J].建筑钢结构进展,[2] 韩林海,陶忠,刘威.钢管混凝土结构—理论与实践[J].福州大学学报:自然科学版[3] 马健.浅析钢结构建筑在我国的发展前景及关键问题[J].工程经济[4] 史玉玲.我国钢结构建筑的发展现状及前景[J].建筑工程技术与设计