眾所周知,混凝土的抗壓強度高。但抗彎能力很弱,而鋼材,特別是型鋼的抗彎能力強,具有良好的彈塑性,但在受壓時容易失穩(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叩膬?yōu)點結(jié)合在一起,可使混凝土處于側(cè)向受壓狀態(tài),其抗壓強度可成倍提高.同時由于混凝土的存在,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)為以下幾個方面:
1.1 】承載力、高塑性和韌性好
鋼管混凝土構(gòu)件在受力過程中,鋼管可有效地約束核心混凝土,從而延緩其受壓時的縱向開裂;核心混凝土的存在可有效地延緩或避免薄壁鋼管過早地發(fā)生局部屈曲。兩種材料相互彌補了彼此的弱點,可充分發(fā)揮各自的長處。研究表明,整個鋼管混凝土構(gòu)件的承載力約為鋼管和核心混凝土單獨承載力之和的1.7 倍~2.0 倍。
混凝土的脆性相對較大。試驗表明,鋼管混凝土柱被破壞時可以壓縮到原長的2/3,完全沒有脆性破壞的特征,混凝土的塑性性能得到改善,耗能能力得到提高,抗震性能良好。據(jù)有關(guān)資料分析,高層建筑中采用鋼管混凝土柱結(jié)構(gòu)體系比采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自重可以減少1/3~1/2,地震作用可減小一半。
1.2】制作和施工方便,工期大大縮短
與鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件相比,鋼管混凝土的構(gòu)造簡單,焊縫少,易制作。采用鋼管混凝土?xí)r沒有綁扎鋼筋、支模和拆模等工序;鋼管可作為勁性骨架承擔施工荷載和結(jié)構(gòu)重量,施工不受混凝土養(yǎng)護時間的影響,可以大大縮短工期。
1.3】有利于鋼管的抗火和防火
主要體現(xiàn)在兩個方面:一是優(yōu)越的抗火性能,火災(zāi)作用時核心混凝土可吸收外圍鋼管傳來的熱量,構(gòu)件截面溫度場的分布很不均勻,可延長構(gòu)件的耐火時間,鋼管可以保護混凝土不發(fā)生崩裂現(xiàn)象,鋼管屈服后,混凝土還可承受大部分的軸向荷載,防止結(jié)構(gòu)倒塌;二是良好的可修復(fù)性,火災(zāi)作用后,隨著外界溫度的降低,構(gòu)件已屈服截面處鋼管的強度可得到不同程度的恢復(fù),結(jié)構(gòu)的整體性比火災(zāi)中有所提高,為結(jié)構(gòu)加固補強提供了一個較安全的工作環(huán)境,可減少補強工作量,降低維修費用。
1.4】 經(jīng)濟效果好
大量工程實踐表明,承壓構(gòu)件采用鋼管混凝土比普通鋼筋混凝土可節(jié)約混凝土50%,構(gòu)件的橫截面積可減少一半,建筑可用空間得到加大,減輕結(jié)構(gòu)自重50%,鋼材用量略高或約相等;和鋼結(jié)構(gòu)相比,可節(jié)約鋼材50%。