钢管混凝土结构在高层建筑中的应用现状及发展

摘要：钢管混凝土结构由于具有一系列优越性能，目前在高层和超高层建筑中越来越多地被应用。本文着重评述了钢管混凝土结构的特点和在高层建筑中的应用现状，指出了高层钢管混凝土结构的发展方向。关键词：高层建筑结构；钢管混凝土；特点；应用现状；发展方向1前言钢管混凝土结构是由混凝土填充薄壁圆形钢管而形成的组合结构。钢管混凝土结构中的钢管和混凝土两者在受力过程中的相互作用，即钢管对其核心混凝土的约束作用，使混凝土处于三向受压状态，从而使混凝土的强度得以提高，塑性和韧性性能得以提高；反过来，由于混凝土的存在，可以延缓或避免钢管过早发生局部屈曲或整体失稳，从而保证了两种材料性能的充分发挥，弥补了两种材料各自的缺点，正是由于钢管和混凝土的完美结合，使钢管混凝土成为性能优良的结构材料。钢管混凝土结构具有承载力、高塑性和韧性好、施工方便、耐火性能好及经济效益显著等显著的优点。2钢管混凝土在高层建筑中的应用现状自1897年美国人john lally在圆钢管中填充混凝土作为房屋建筑的承重柱(称为lally柱)并获得专利算起，钢管混凝土结构在土木工程中的应用已有百年历史。钢管混凝土优越的力学性能和施工性能，一开始就受到美欧各国土木工程界的重视，竟相开发利用。尤其是在80年代后期，由于现代高强、高性能混凝土技术和泵灌混凝土技术的迅速发展，给钢管混凝土结构技术的发展增添了新的活力，在欧美的一些桥梁工程和高层建筑工程中钢管混凝土技术悄然兴起。钢管混凝土结构技术在我国研发利用已有近40年的历史。1966年将之用于北京地铁车站工程，上世纪70年代在一批重工业单层工业厂房和重型构架中成功应用。80年代以来，随着高度超过100m的超高层建筑的大量兴建，人们开始应用钢管混凝土柱以解决“胖柱”问题的探索，它既解决了高强混凝土柱的脆性问题，又进一步减少了柱的截面尺寸。近10年来国内已建成的100m以上的超高层建筑已有20多栋。深圳赛格广场是由我国自行设计、投资、制造和施工的以高科技电子配套市场为主，集办公、会展、商贸、金融、证券和娱乐为一体的现代化超高层建筑，于1999年建成。该工程占地面积9653m，地下4层，地上72层，总建筑面积166700m，地上建筑高度291.6m。为赛格广场结构平面图，采用框筒结构体系，其框架柱及抗侧力体系内筒的28根密排柱均采用了钢管混凝土，框架柱柱1共16根，内筒由四角4根柱2和密排24根柱3组成21m的方形筒，密排柱的柱距3m，两柱间浇筑两片200mm厚的钢筋混凝土墙，内筒内加设纵横成井字形的整浇钢筋混凝土剪力墙，厚140mm。楼盖采用了钢梁(梁1、梁2截面相同，均为700×260×12×10)和压型钢板组成的组合楼盖体系。为加强外框架与核心筒的协同工作，共设置了5道刚伸臂。为赛格广场大厦照片，该建筑是目前世界上已建成的最高的钢管混凝土结构超高层建筑，它的建成标志着我国钢管混凝土结构技术处于世界领先地位。