簡要介紹了鋼管混凝土的發展歷史、研究進展及其在實際工程中的應用，闡述了鋼管混凝土的特點及其在鋼結構住宅中的工程應用，並對今後需要進壹步研究的問題進行了展望。
鋼管混凝土是在鋼骨混凝土和螺旋鋼筋混凝土的基礎上發展起來的壹種在鋼管內填充混凝土的構件。鋼管混凝土通過鋼管與混凝土的相互作用使混凝土處於復雜的受力狀態，從而提高混凝土的強度、塑性和韌性。同時，混凝土的存在可以避免或延緩鋼管的局部屈曲，從而保證材料性能的充分發揮。可見，兩者相互促進，相互配合，相輔相成，共同提高鋼管混凝土構件的整體性，使其具有承載力高、塑性和韌性好、抗震性能好、施工方便、耐火性能好、災後可修復性好、經濟指標先進等優點，因此得到了廣泛應用。
1鋼管混凝土的研究進展
根據截面形式，鋼管混凝土可分為圓形鋼管混凝土(俗稱鋼管混凝土)、方形鋼管混凝土、矩形鋼管混凝土和多邊形鋼管混凝土。最早采用鋼管混凝土結構的工程之壹是1879英國塞文鐵路橋的橋墩。當時鋼管內填充了混凝土，防止鋼管在承受壓力的同時生銹。早期的研究並沒有考慮鋼管與其核心混凝土的相互作用來提高構件的承載力，只是簡單的將兩者疊加。隨著研究的深入，發現由於鋼管對混凝土的約束，混凝土處於復雜的受力狀態，提高了混凝土的強度、塑性和韌性。同時，混凝土的存在可以避免或延緩鋼管的局部屈曲，它們之間的相互作用是互補的，提高了鋼管混凝土的整體性，使其具有壹系列優越的力學性能和先進的經濟指標。
研究鋼管混凝土力學性能的研究方法有多種，如試驗研究、試驗系數回歸、極限狀態分析，還有纖維模型法、有限元法等數值解法[3-4]。他們的分歧在於如何估計鋼管與核心混凝土之間的相互約束，從而導致其力學性能的復雜性。由於研究者研究上述問題的角度不同，對鋼管與混凝土之間的套箍效應的理解也不同，因此計算方法和結果也會有所不同。各國研究人員系統研究了鋼管混凝土構件和鋼管混凝土構件與鋼梁或鋼筋混凝土梁組成的框架結構在靜力、動力和火災作用下的力學性能[1-4]。在相關研究成果的基礎上，世界各國制定了鋼管混凝土結構的設計和施工規範，如歐洲的EC4(1996)、DIN18800(1997)、美國的ACI-319-89和SSLC(1979)。我國從20世紀60年代開始研究鋼管混凝土，主要集中在向鋼管內灌註素混凝土。雖然起步較晚，特別是近十幾年來取得了顯著的成績，頒布了多個設計規範，如JCJ01-89、CECS28:90、DL/T5085-1999、GJB 65438+。這些規定的制定，拉開了鋼管混凝土在我國建築行業廣泛應用的序幕。
2.鋼管混凝土在住宅中的應用
從20世紀60年代到80年代，鋼管混凝土開始應用於工業和民用建築。隨著理論研究的深入、設計規範的頒布和自身的優勢，鋼管混凝土越來越廣泛地應用於單層和多層工業廠房柱、設備框架柱、各種框架、支架、棧橋柱、地鐵站臺柱、輸變電塔、桁架撐桿、樁和空間結構中，在近10年，特別是近2-3年，已應用於橋梁結構、高層和超高層建築中。
2.1鋼管混凝土在非住宅建築中的應用及特點
20世紀60年代，鋼管混凝土開始用於工業廠房。據統計，到1994年，我國單層、多層廠房或框架柱已有數百座，各構件造價與鋼筋混凝土柱相當或降低，但截面明顯縮小，工期縮短。鋼管混凝土廠遍布全國，如上海第三十壹棉紡廠、大連造船廠船體裝配車間、武昌造船廠和中華造船廠船體結構車間、太原鋼鐵公司第三煉鋼連鑄車間[2]。鋼管混凝土在廠房中的應用，邁出了其在實際工程中應用的第壹步。
近十年來，鋼管混凝土被廣泛應用於拱橋和空間桁架梁橋結構中。據不完全統計，到1999年底，我國已建成100多座鋼管混凝土拱橋，10鋼管混凝土勁性骨架拱橋。與此同時，鋼管混凝土在我國高層和超高層建築中的應用發展迅速，經歷了從局部柱到大部分柱，最後到全部柱的過程。其中，部分鋼管混凝土柱高層建築有:泉州市郵政局大樓(高87.5m)、南安市郵政局大樓、福州環球廣場、廣州好世界廣場(116.3m)、北京四川大廈、福建省政府坪山綜合樓二區；大部分立柱為:廈門富康大廈(86.5m)、北京環球金融中心大廈(120m)、廣州新中國大廈(201.8m)、深圳郵電信息中心大廈、天津工商銀行辦公樓；所有立柱分別是:廈門金源大廈(96.1m)、天津晚報大廈(137m)、深圳賽格廣場大廈(291.6m)、上海陸海項目(84.7m)等等。其中深圳賽格廣場大廈獲2000年國家科技進步二等獎，是我國第壹座自行設計、制造、施工的組合結構高層建築，全部采用國產鋼材，自行投資。鋼管混凝土在橋梁和高層建築中的應用邁出了實際應用的第二步。
近十年來，鋼管混凝土開始應用於組合柱。隨著鋼管混凝土理論研究的不斷深入和工程應用的日益增多，迫切需要提高鋼管混凝土的耐火性能和核心高強混凝土的脆性。目前解決這壹問題的途徑主要有兩種:壹種是通過在鋼管內填充鋼筋混凝土或鋼纖維混凝土來解決鋼管混凝土的脆性問題，通過在鋼管外表面噴塗防火塗料來解決鋼管混凝土的耐火問題；第二種是使用復合列。組合柱是壹種組合柱[5]，由鋼管、管內素混凝土和管外鋼筋混凝土組成，在柱的核心放置鋼管填充的混凝土，周圍環繞壹圈鋼筋混凝土。由於組合柱外包混凝土，具有良好的耐火和耐腐蝕性能。同時，總軸力的相當壹部分由核心內的鋼管混凝土承擔，外圍混凝土分擔的軸壓(按豎向剛度比分配)較小，因此軸壓比也較小，具有較好的延性。目前遼寧地區采用組合柱結構的工程有:沈陽日報大廈(105m)、遼寧郵政樞紐(96.6m)、遼寧物業大廈(100m)、沈陽和泰大廈(75.6m)、沈陽和平區地稅局(76.8m)、沈陽電力花園雙塔(65438)。鋼管混凝土在組合柱中的應用邁出了實際工程的第三步。
2.2鋼管混凝土的特點及其在住宅中的應用
壹方面鋼結構本身具有科技含量高、環保、可再生利用的優勢，另壹方面由於我國鋼產量大幅增加，世界鋼產量日趨飽和，鋼材價格下降，所以近年來我國開始大力推廣鋼結構，鼓勵采用。建設部等部門也制定了加快推廣建築鋼結構發展應用的目標，決定“十五”期間重點推廣住宅鋼結構，力爭“十五”期間使我國建築鋼結構用鋼量達到全國鋼總產量的3%，到2015年達到6%[6]。住宅建築壹直位居建築行業之首，因此在住宅建築中推廣鋼結構勢在必行。
住宅鋼結構可分為低層、多層和高層建築。三樓以下是低層，九樓以下是多層，九樓以上是高層，10 ~ 12層也叫小高層。考慮到抗震要求，住宅鋼結構壹般不應超過12層。同時，由於我國人口眾多，土地資源相對不足，城市住房需求增長較快，宜發展多層和小高層鋼結構住宅，但在人口密度高的城市，仍以高層為主。住宅鋼結構具有柱數少、室內有效空間大、住宅空間布局靈活、結構性能好等優點。它選擇的結構體系壹般是:5 ~ 6層以下，框架體系或框架支撐體系；6層以上，框架-支撐體系或框架-混凝土剪力墻(核心筒)體系；多層，多采用雙系統。鋼結構住宅中使用的框架柱有H型鋼柱、鋼管混凝土柱和型鋼混凝土柱，後兩者為組合柱。在小高層建築中，組合柱比H型鋼柱節省鋼材，可以降低工程造價。然而，鋼骨混凝土柱的構造比鋼管混凝土柱更復雜。因此，在住宅鋼結構中推廣鋼管混凝土勢在必行。
我國在上海、天津、遼寧、新疆等地建設了壹些以鋼管混凝土為框架柱的鋼結構住宅試點工程，推動了鋼結構住宅在我國的發展。眾所周知，上海人口密度高，土地資源寶貴。所以上海試點鋼結構住宅多采用高層建築。而天津、遼寧、新疆等地人口密度相對較小，所以選擇小高層和多層建築。表1列出了這些地區高層住宅中采用鋼管混凝土作為框架柱的部分鋼結構工程[7-10]。鋼管混凝土在住宅建築中的應用邁出了其實際工程應用的第四步，意義重大，因為它實現了鋼管混凝土結構從高層向小高層、多層的發展，為其大量應用打開了新局面。
3結論與展望
鋼管混凝土在我國的發展只有幾十年的歷史，但是發展速度非常快，現在已經廣泛應用於各個工程領域。特別是在住宅建築中的應用，使其從高層建築中的應用過渡到小高層和多層建築中的應用，為其發展創造了廣闊的空間。預計21世紀的前20年，中國每年需要新建住房4.86-5.49億平方米，未來30年每年需要新建住房5.76億平方米。未來50年，住宅建設將成為國民經濟建設新的增長點和消費熱點。因此，鋼結構住宅的發展空間廣闊，鋼管混凝土在住宅中的應用前景廣闊。因此，有必要對鋼管混凝土做進壹步的研究。今後應做好以下幾個方面的工作:
(1)在防火設計方面，要簡化鋼管混凝土耐火極限的設計方法，制定《鋼結構(鋼管混凝土結構)住宅建築防火設計規範》。只有這樣，才有助於推廣鋼管混凝土在住宅建築中的應用。
(2)加強鋼結構(鋼管混凝土)住宅火災後殘余力學性能評估和災後維修加固措施研究。
(3)鋼結構住宅的關鍵在於價格、質量、防水性、耐久性和外墻板的接縫處理。目前有些墻板雖然各方面性能都很好，但是價格較高，開發商和住戶都無法接受，所以暫時不能大力推廣。因此，應大力發展廉價、輕質、高強、耐久的外墻板及相應的配套構件。
(4)結合工程實際，進壹步完善鋼結構(鋼管混凝土)住宅建築的設計理論、不同類型的結構設計規範和施工規程，盡快編制各構件配套圖集。
另外，鋼結構住宅對施工隊伍的施工技術要求較高，而我國大部分地區主要進行混凝土結構的施工。因此，應加強對鋼結構施工隊伍的培訓，進壹步推動鋼管混凝土在住宅中的發展和應用。
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