近20年來，鋼管混凝土結構逐漸被應用于建筑結構尤其是在高層建筑結構中，隨著建筑物高度的增加，鋼管高強混凝土和鋼管超高強混凝土結構的應用也將會得到快速的發展。一般的，我們把混凝土強度等級在C50以下的鋼管混凝土稱為普通鋼管混凝土；混凝土強度等級在C50以上的鋼管混凝土稱為鋼管高強混凝土；混凝土強度等級在C100以上的鋼管混凝土稱為鋼管超高強混凝土。

    鋼管混凝土結構是由混凝土填入鋼管內而形成的一種新型組合結構。由于鋼管混凝土結構能夠更有效地發揮鋼材和混凝土兩種材料各自的優點，同時克服了鋼管結構容易發生局部屈曲的缺點。近年來，隨著理論研究的深入和新施工工藝的產生，工程應用日益廣泛。鋼管混凝土結構按照截面形式的不同可以分為矩形鋼管混凝土結構、圓鋼管混凝土結構和多邊形鋼管混凝土結構等，其中矩形鋼管混凝土結構和圓鋼管混凝土結構應用較廣。

    1.鋼管混凝土結構的特點

    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而喪失軸向抗壓能力。而鋼管混凝土在結構上能夠將二者的優點結合在一起，可使混凝土處于側向受壓狀態，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構，主要以軸心受壓和作用力偏心較小的受壓構件為主，被廣泛使用于框架結構中（如廠房和高層）。鋼管混凝土結構的迅速發展是由于它具有良好的受力性能和施工性能，具體表現為以下幾個方面：

    1.1 承載力高、延性好，抗震性能優越

    鋼管混凝土柱中，鋼管對其內部混凝土的約束作用使混凝土處于三向受壓狀態，提高了混凝土的抗壓強度；鋼管內部的混凝土又可以有效地防止鋼管發生局部屈曲。研究表明，鋼管混凝土柱的承載力高于相應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部混凝土的破壞由脆性破壞轉變為塑性破壞，構件的延性性能明顯改善，耗能能力大大提高，具有優越的抗震性能。

    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，試件壓縮到原長的2/3，縱向應變達30%以上時，試件仍有承載力。剝去鋼管后，內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?？拐鹦阅苁侵冈趧雍奢d或地震作用下，具有良好的延性和吸能性。在這方面，鋼管混凝土構件要比鋼筋混凝土構件強得多。在壓彎反復荷載作用下，彎矩曲率滯回曲線表明，結構的吸能性能特別好，無剛度退化，且無下降段，和不喪失局部穩定性的鋼柱相同，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定性。但還常發生塑性彎曲后喪失局部穩定。因此，鋼管混凝土柱的抗震性能也優于鋼柱。

    1.2 施工方便，工期大大縮短

    鋼管混凝土結構施工時，鋼管可以做為勁性骨架承擔施工階段的施工荷載和結構重量，施工不受混凝土養護時間的影響；由于鋼管混凝土內部沒有鋼筋，便于混凝土的澆注和搗實；鋼管混凝土結構施工時，不需要模板，既節省了支模、拆模的材料和人工費用，也節省了時間。

    1.3 有利于鋼管的抗火和防火

    由于鋼管內填有混凝土，能吸收大量的熱能，因此遭受火災時管柱截面溫度場的分布很不均勻，增加了柱子的耐火時間，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，防止結構倒塌。組合梁的耐火能力也會提高，因為鋼梁的溫度會從頂部翼緣把熱量傳遞給混凝土而降低。經實驗統計數據表明：達到一級耐火3小時要求和鋼柱相比可節約防火涂料1/3一2/3甚至更多，隨著鋼管直徑增大，節約涂料也越多。

    1.4 耐腐蝕性能優于鋼結構

    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構少得多，抗腐和防腐所需費用也比鋼結構節省。鋼管混凝土構件的截面形式對鋼管混凝土結構的受力性能、施工難易程度、施工工期和工程造價都有很大的影響。圓鋼管混凝土受壓構件借助于圓鋼管對其內部混凝土有效的約束作用，使鋼管內部的混凝土處于三向受壓狀態，使混凝土具有更高的抗壓強度。但是圓鋼管混凝土結構的施工難度大，施工成本較高。相比之下，方鋼管混凝土結構的施工較為方便，但鋼管混凝土受到的約束作用較小，結構的承載力較低。

    1.5 施工方面

    鋼管混凝土柱的零件較少，焊縫少，構造簡單，柱腳常采用在棍凝土基礎上預留杯口的插人式柱腳，因而工廠制造比較簡單，同時構件自重較小，運輸和吊裝也較易，施工很簡便，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，無論工廠焊接和現場進行對接，都沒有什么困難。同時，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，所以管內沒鋼筋，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壓的模板，同時也省了支模和拆模等工序。近年來，泵送磚相當普遍，現場澆灌并無困難，我國創造并廣泛使用的高位拋落不振搗混凝土的施工方法，更簡化了現場灌混凝土的工序，簡便了施工。也有在管柱下部開臨時澆灌孔，用混凝土泵自下而上灌注混凝土的方法，既快，又保證澆灌質量。而且，在澆筑后，鋼管內處于相當穩定的濕度條件，水分不易蒸發，省去澆水養護工序，簡化了混凝土的養護工藝。

    在鋼管構件的制作、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。一般應優先采用螺旋焊管，無螺旋焊接管時，也可以用滾床自行卷制鋼管，但卷管的方向應與鋼板壓延方向垂直且對管的內徑有一定的要求。焊接時除一般鋼結構的制作要求外要嚴格保證管的平、直，不得有翹曲、表面銹蝕和沖擊痕跡。特別是它對鋼管內壁的除銹要求。可能會增加鋼管的制作周期；②在構件制作過程中，鋼管的對接是一個難點。結構要求焊后的管肢要平直，這就需要在焊接時采取相應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。管肢對接焊接前，對于小直徑鋼管應采用點焊定位。對于大直徑鋼管應另用附加鋼筋焊于鋼管外壁作臨時固定聯焊。在鋼管對接焊過程中，如發現點焊定位處的焊縫出現微裂縫，則該微裂縫部位必須全部鏟除重焊。為了確保聯接處的焊縫質量，在現場拼接時，在管內接縫處必須設置附加襯管。對于格構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確。特別是腹桿與肢管聯接處的間隙，應采用自動切管機按照相接面管的直徑和角度切割成空間相交曲線的管端。如無自動切割機時應按板金展開圖進行放樣切割。在高層建筑中常常采用變徑的鋼管，變徑管的對接就又是一個施工難點，變徑處節點構造較為復雜，無疑會影響到施工的進度。

    2.鋼管混凝土結構的研究現狀

    20世紀60年代之前，鋼管混凝土結構的研究對象主要是圓鋼管混凝土結構。從60年代后半期以后，開始比較系統地研究矩形鋼管混凝土結構。目前，圓鋼管混凝土結構的研究已經取得了豐碩的成果，很多國家制定了相應的設計和施工規范或規程，如歐洲標準EC4（1996）、德國標準DIN18800（1997）、美國標準ACI319－89、SSLC（1979）和LRFD（1997）、日本標準AIJ（1980，1997）。在我國，鋼管混凝土結構的研究主要集中在圓鋼管中填充素混凝土的內填型圓鋼管混凝土結構，最早開展研究工作的是原中國科學院哈爾濱土建研究所。1968年以后，中國建筑科學研究院、冶金部冶金建筑科學研究院等單位也先后對鋼管混凝土基本構件的工作性能、設計方法、節點構造和施工技術等方面展開了系統的研究。進入80年代后，研究工作進一步深入，通過大量的試驗研究和理論

    分析，對構件的承載力和變形性能及其影響因素進行了全面的研究，得到了實用的設計計算公式。與此同時，鋼管混凝土結構的施工技術也在迅猛發展，涌現出很多新的施工工藝和施工方法，鋼管混凝土結構的優勢得到了更加充分的發揮。近十幾年來，我國鋼管混凝土結構的科學研究和工程應用都取得了令人矚目的成就。目前已經先后有國家建材局、中國工程建設標準化委員會、國家經濟貿易委員會和解放軍總后勤部頒布發行了有關鋼管混凝土結構的設計規程。為鋼管混凝土結構在我國的推廣奠定了堅實的基礎，使鋼管混凝土結構廣泛應用于各種大型建筑工程和交通運輸工程中。鋼管混凝土結構的應用在近十年的時間里得到了飛速的發展。

    我國對于矩形鋼管混凝土結構的研究工作開展得較晚，1985年鄭州工學院開始進行方鋼管混凝土軸壓短柱的研究，其后同濟大學等單位也進行了方鋼管混凝土構件的研究，取得了一定的成果，而我國的矩形鋼管混凝土結構的設計施工規程尚在制定中。