近20年來(lái)，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)逐漸被應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)尤其是在高層建筑結(jié)構(gòu)中，隨著建筑物高度的增加，鋼管高強(qiáng)混凝土和鋼管超高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用也將會(huì)得到快速的發(fā)展。一般的，我們把混凝土強(qiáng)度等級(jí)在C50以下的鋼管混凝土稱為普通鋼管混凝土；混凝土強(qiáng)度等級(jí)在C50以上的鋼管混凝土稱為鋼管高強(qiáng)混凝土；混凝土強(qiáng)度等級(jí)在C100以上的鋼管混凝土稱為鋼管超高強(qiáng)混凝土。

　　鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是由混凝土填入鋼管內(nèi)而形成的一種新型組合結(jié)構(gòu)。由于鋼管混凝土結(jié)構(gòu)能夠更有效地發(fā)揮鋼材和混凝土兩種材料各自的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服了鋼管結(jié)構(gòu)容易發(fā)生局部屈曲的缺點(diǎn)。近年來(lái)，隨著理論研究的深入和新施工工藝的產(chǎn)生，工程應(yīng)用日益廣泛。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)按照截面形式的不同可以分為矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)、圓鋼管混凝土結(jié)構(gòu)和多邊形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)等，其中矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)和圓鋼管混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用較廣。

　　1.鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

　　眾所周知，混凝土的抗壓強(qiáng)度高。但抗彎能力很弱，而鋼材，特別是型鋼的抗彎能力強(qiáng)，具有良好的彈塑性，但在受壓時(shí)容易失穩(wěn)而喪失軸向抗壓能力。而鋼管混凝土在結(jié)構(gòu)上能夠?qū)⒍�者的�?yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起，可使混凝土處于側(cè)向受壓狀態(tài)，其抗壓強(qiáng)度可成倍提高。同時(shí)由于混凝土的存在，提高了鋼管的剛度，兩者共同發(fā)揮作用，從而大大地提高了承載能力。鋼管混凝土作為一種新興的組合結(jié)構(gòu)，主要以軸心受壓和作用力偏心較小的受壓構(gòu)件為主，被廣泛使用于框架結(jié)構(gòu)中（如廠房和高層）。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的迅速發(fā)展是由于它具有良好的受力性能和施工性能，具體表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

　　1.1承載力高、延性好，抗震性能優(yōu)越

　　鋼管混凝土柱中，鋼管對(duì)其內(nèi)部混凝土的約束作用使混凝土處于三向受壓狀態(tài)，提高了混凝土的抗壓強(qiáng)度；鋼管內(nèi)部的混凝土又可以有效地防止鋼管發(fā)生局部屈曲。研究表明，鋼管混凝土柱的承載力高于相應(yīng)的鋼管柱承載力和混凝土柱承載力之和。鋼管和混凝土之間的相互作用使鋼管內(nèi)部混凝土的破壞由脆性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄云茐�，�?gòu)件的延性性能明顯改善，耗能能力大大提高，具有優(yōu)越的抗震性能。

　　塑性是指在靜載作用下的塑性變形能力。鋼管混凝土短柱軸心受壓試臉表明，試件壓縮到原長(zhǎng)的2/3，縱向應(yīng)變達(dá)30%以上時(shí)，試件仍有承載力。剝?nèi)ヤ摴芎�，�?nèi)部混凝土雖已有很大的鼓凸褶皺，但仍保持完整，并未松散，且仍有約5%的承載力，用錘敲擊后才粉碎脫落。抗震性能是指在動(dòng)荷載或地震作用下，具有良好的延性和吸能性。在這方面，鋼管混凝土構(gòu)件要比鋼筋混凝土構(gòu)件強(qiáng)得多。在壓彎反復(fù)荷載作用下，彎矩曲率滯回曲線表明，結(jié)構(gòu)的吸能性能特別好，無(wú)剛度退化，且無(wú)下降段，和不喪失局部穩(wěn)定性的鋼柱相同，但在一些建筑中，鋼柱常常要采用很厚的鋼板以確保局部穩(wěn)定性。但還常發(fā)生塑性彎曲后喪失局部穩(wěn)定。因此，鋼管混凝土柱的抗震性能也優(yōu)于鋼柱。

　　1.2施工方便，工期大大縮短

　　鋼管混凝土結(jié)構(gòu)施工時(shí)，鋼管可以做為勁性骨架承擔(dān)施工階段的施工荷載和結(jié)構(gòu)重量，施工不受混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間的影響；由于鋼管混凝土內(nèi)部沒(méi)有鋼筋，便于混凝土的澆注和搗實(shí)；鋼管混凝土結(jié)構(gòu)施工時(shí)，不需要模板，既節(jié)省了支模、拆模的材料和人工費(fèi)用，也節(jié)省了時(shí)間。

　　1.3有利于鋼管的抗火和防火

　　由于鋼管內(nèi)填有混凝土，能吸收大量的熱能，因此遭受火災(zāi)時(shí)管柱截面溫度場(chǎng)的分布很不均勻，增加了柱子的耐火時(shí)間，減慢鋼柱的升溫速度，并且一旦鋼柱屈服，混凝土可以承受大部分的軸向荷載，防止結(jié)構(gòu)倒塌。組合梁的耐火能力也會(huì)提高，因?yàn)殇摿旱臏囟葧?huì)從頂部翼緣把熱量傳遞給混凝土而降低。經(jīng)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明：達(dá)到一級(jí)耐火3小時(shí)要求和鋼柱相比可節(jié)約防火涂料1/3一2/3甚至更多，隨著鋼管直徑增大，節(jié)約涂料也越多。

　　1.4耐腐蝕性能優(yōu)于鋼結(jié)構(gòu)

　　鋼管中澆注混凝土使鋼管的外露面積減少，受外界氣體腐蝕面積比鋼結(jié)構(gòu)少得多，抗腐和防腐所需費(fèi)用也比鋼結(jié)構(gòu)節(jié)省。鋼管混凝土構(gòu)件的截面形式對(duì)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能、施工難易程度、施工工期和工程造價(jià)都有很大的影響。圓鋼管混凝土受壓構(gòu)件借助于圓鋼管對(duì)其內(nèi)部混凝土有效的約束作用，使鋼管內(nèi)部的混凝土處于三向受壓狀態(tài)，使混凝土具有更高的抗壓強(qiáng)度。但是圓鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的施工難度大，施工成本較高。相比之下，方鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的施工較為方便，但鋼管混凝土受到的約束作用較小，結(jié)構(gòu)的承載力較低。

　　1.5施工方面

　　鋼管混凝土柱的零件較少，焊縫少，構(gòu)造簡(jiǎn)單，柱腳常采用在棍凝土基礎(chǔ)上預(yù)留杯口的插人式柱腳，因而工廠制造比較簡(jiǎn)單，同時(shí)構(gòu)件自重較小，運(yùn)輸和吊裝也較易，施工很簡(jiǎn)便，而且鋼管餛凝土柱采用板材卷制，板材厚度都不大，一般在40m以內(nèi)，無(wú)論工廠焊接和現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行對(duì)接，都沒(méi)有什么困難。同時(shí)，與鑰筋混凝土柱相比，鋼管混凝土柱的外皮鋼管具有鋼筋的功能，兼有縱向鋼筋和橫向箍筋的作用，所以管內(nèi)沒(méi)鋼筋，省了鋼筋下料和綁扎鋼筋等一系列工藝，又由于柱外皮鋼管本身就是耐側(cè)壓的模板，同時(shí)也省了支模和拆模等工序。近年來(lái)，泵送磚相當(dāng)普遍，現(xiàn)場(chǎng)澆灌并無(wú)困難，我國(guó)創(chuàng)造并廣泛使用的高位拋落不振搗混凝土的施工方法，更簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)灌混凝土的工序，簡(jiǎn)便了施工。也有在管柱下部開(kāi)臨時(shí)澆灌孔，用混凝土泵自下而上灌注混凝土的方法，既快，又保證澆灌質(zhì)量。而且，在澆筑后，鋼管內(nèi)處于相當(dāng)穩(wěn)定的濕度條件，水分不易蒸發(fā)，省去澆水養(yǎng)護(hù)工序，簡(jiǎn)化了混凝土的養(yǎng)護(hù)工藝。

　　在鋼管構(gòu)件的制作、安裝要求方面：①鋼管混凝土柱用的鋼管，焊接、制作要求較高。一般應(yīng)優(yōu)先采用螺旋焊管，無(wú)螺旋焊接管時(shí)，也可以用滾床自行卷制鋼管，但卷管的方向應(yīng)與鋼板壓延方向垂直且對(duì)管的內(nèi)徑有一定的要求。焊接時(shí)除一般鋼結(jié)構(gòu)的制作要求外要嚴(yán)格保證管的平、直，不得有翹曲、表面銹蝕和沖擊痕跡。特別是它對(duì)鋼管內(nèi)壁的除銹要求。可能會(huì)增加鋼管的制作周期；②在構(gòu)件制作過(guò)程中，鋼管的對(duì)接是一個(gè)難點(diǎn)。結(jié)構(gòu)要求焊后的管肢要平直，這就需要在焊接時(shí)采取相應(yīng)的措施和特別注意焊接的順序以及考慮到焊接變形的影響。管肢對(duì)接焊接前，對(duì)于小直徑鋼管應(yīng)采用點(diǎn)焊定位。對(duì)于大直徑鋼管應(yīng)另用附加鋼筋焊于鋼管外壁作臨時(shí)固定聯(lián)焊。在鋼管對(duì)接焊過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)點(diǎn)焊定位處的焊縫出現(xiàn)微裂縫，則該微裂縫部位必須全部鏟除重焊。為了確保聯(lián)接處的焊縫質(zhì)量，在現(xiàn)場(chǎng)拼接時(shí)，在管內(nèi)接縫處必須設(shè)置附加襯管。對(duì)于格構(gòu)式柱要求往的肢管和各種腹桿的組裝連接尺寸和角度必須準(zhǔn)確。特別是腹桿與肢管聯(lián)接處的間隙，應(yīng)采用自動(dòng)切管機(jī)按照相接面管的直徑和角度切割成空間相交曲線的管端。如無(wú)自動(dòng)切割機(jī)時(shí)應(yīng)按板金展開(kāi)圖進(jìn)行放樣切割。在高層建筑中常常采用變徑的鋼管，變徑管的對(duì)接就又是一個(gè)施工難點(diǎn)，變徑處節(jié)點(diǎn)構(gòu)造較為復(fù)雜，無(wú)疑會(huì)影響到施工的進(jìn)度。