第 1 章 绪论
1.1 钢管混凝土组合结构研究背景
砖石、木、钢筋混凝土、钢结构均属于传统结构体系，此后发展形成的即为钢管混凝土结构，即灌入混凝土至钢管进而形成的全新组合结构。基于截面形状差异，一般可划分钢管混凝土结构为如下多种，如多边形、圆、矩形钢管混凝土结构。因在受力进程中，混凝土、钢管两类材料互为组合作用，此时即可使得材料优势得到完全发挥，混凝土不仅可获得更为突出的韧性、塑性，且局部扭曲等问题也会得到延缓，或避免发生，钢筋混凝土也因此具备如下诸多优势，如施工便捷、良好的韧性以及塑性等。就此前数十年间，针对受到剪、压等诸多荷载作用的钢管混凝土，大量专家纷纷以构件的动力性能、力学性能等作为切入点，进而开展理论、试验探究工作，并最终取得显著成效。近年来，就工程应用、科研等方面来看，人们也针对钢管混凝土结构开展了探究工作，且取得了显著进展。同时，也深入的针对构件的耐火性、力学性能等进行研究，目前已取得诸多较为实用的成果。就工程应用等而言，钢管混凝土也被大量运用于高层建筑、拱桥结构等方面。
二十世纪五十年代末，我国开始探究钢管混凝土组合结构[1]，以内填充型钢管混凝土结构作为探究的具体方向，即将混凝土浇筑于钢管内。截止到目前来看，已针对此开展了较为全面、系统的探究工作，如组合结构的设计方式、耐火性、力学性能等，并取得了极大进步。从构件的工程运用、理论分析以及受力性能等诸多方面来看，目前已达到全球领先水平。
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1.2 钢管混凝土结构国内外发展研究概况
1.2.1 国内发展研究概况
我国最初在北京地铁车站运用了钢管混凝土柱，此后，伴随此种结构的不断发展，逐步被引入到厂房支撑结构。进入八十年代后，此种结构材料的运用范围得到进一步拓展，如被运用于高层、多层建筑等。上世纪九十年代，跨度 110m 的下承式系杆钢管混凝土拱桥顺利建成，此后，国内开始出现大量混凝土拱桥。上述桥梁的建成，表明本国在探究钢管混凝土以及应用方面的水平已得到显著提高，且已达到全新发展高度。伴随国内开始大量出现钢管混凝土拱桥，相关设计规程也变得更为完善。国内诸多科研院校也开始全方位的对此进行研究工作，如韩林海[5]等针对多见于工程方面的、形状不一的钢管混凝土力学性能开展探究工作，最终明确，在计算钢管混凝土构件时，以钢管混凝土统一理论、极限平衡法理论作为基本条件，同时还针对受到临时荷载影响时构件受弯的力学性能开展探究、计算工作；胡曙光[9]等诸多学者针对钢管高强膨胀混凝土特性，基于产生于工程应用方面的大跨度结构工程、钢管与混凝土脱粘问题等开展了深入、长期而又系统的探究工作。基于受弯构件徐变分析，韩冰[10]明确了构件受到长期载荷影响时，如何计算承载力的方法，并表示受弯构件承载力将因徐变而减小。
上世纪六十年代前，多以对圆钢管混凝土结构的研究为主。自后半期开始，
即针对矩形钢管混凝土结构进行了深入探究、分析工作。当前，就圆钢管混凝土结构而言，已取得了显著研究成果，诸多国家纷纷对相关的规程、设计等进行制定，如日本标准 AIJ（1980，1997）、欧洲标准 EC4（1996）等。本国在针对钢管混凝土结构等进行研究时，多以内填型圆钢管混凝土结构为主，即将素混凝土填充于圆钢管内，原中科院哈尔滨土建研究所最先针对此进行探究活动。自 1968 年开始，包括中国建筑科学研究院等相关单位在内，也系统性的针对相关构件的节点构造、工作性能等开展了探究工作[1-9]。自上世纪八十年代开始，则针对此开展了更为深入的研究工作，基于诸多理论以及试验活动，由此获得了海量数据，并结合数据总结了包括构件变形性能、承载力等在内的诸多影响因素，同时还总结出诸多较为实用的计算公式。此外，就施工技术方面来看，也得到了快速发展，由此产生了大量全新施工方法、工艺等，这也为广泛运用钢管混凝土奠定了重要基础。近十数年来，针对钢管混凝土结构方面，本国在实际应用、科学研究方面，均取得了显著成效。当前，如国家经贸委员会、国家建材局等纷纷对与之相关的设计规程进行发布，为我国范围内大面积推广钢筋混凝土结构打下基础，也令此种结构得以在交通运输、大型建筑工程之中得到大范围运用。
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第 2 章 钢管混凝土组合结构基本原理及应用
2.1 钢管混凝土组合结构的基本概念
组合结构，即混合结构，或可以复合结构来代称。就各个领域来看，针对组合结构提出了各种定义：如结合土木工程领域来看，组合两种或以上的相关材料结构，且可基于一定方式，使得内力得以有效传递于材料间，以便整体抗力结构得以形成，即为组合结构[3]。若其中包括两种或是以上的结构材料，但却无法产生合力，仅为一定程度的叠加，并单独对作用予以承受时，则不属于组合结构。
基于钢管、配螺旋箍、型钢混凝土结构等，由此发展形成的即为钢管混凝土结构。钢管混凝土构件，即将混凝土填充于钢管内的构件。基于截面形式的差异，主要包括诸多形式，如多边形、圆、方钢管混凝土等。其中，以矩形、正方形以及圆形等截面形式多见于工程内。就具体结构而言，因钢管作用存在不同，也可划分钢管混凝土柱为两大类形式：其一，即在受荷初期时，混凝土、钢管共同承受；其二，仅核心混凝土受到外加荷载影响，钢管仅可约束该核心混凝土。一般而言，若混凝土强度等级不超过 C50 时，即对应于普通钢管混凝土；若超过 C50，
即为钢管高强混凝土；当超过 C100 时，即对应于超高强混凝。
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2.2 钢管混凝土组合结构原理及特点
2.2.1 混凝土结构特点
当将混凝土浇灌于钢管后，养护将处于密封状态下进行，此时即无法蒸发水分，所以，除水化所需水分以外，需对用水量予以减少，以便骨料可被恰好包裹住。一般而言，多将管顶高抛浇灌运用于构件之中，水的用量减少，离析现象也将不再发生。因此，需将干硬性混凝土运用于结构之中，同时为确保振捣、浇筑质量，使得和易性得以提升，所以需将减水剂加入其中，以便发挥减水增强功效，水泥用量也可随之得到节约。基于封闭养护状况，对比自然条件、标准条件而言，在养护混凝土、龄期强度等方面，均存在显著差异。结合试验来看，对比标准条件时，封闭养护的混凝土 28 天龄期强度约降低 9％，而对比自然条件时的养护而言，则具有近似的混凝土强度。
2.2.2 钢结构结构特点
在本结构之中，一般以低合金钢、低碳钢作为钢管材料较为多见，且 16Mn 以及 Q235 钢也较为多见，但也会对 15MnV 钢进行选用。一般可划分钢管为两大类，分别对应于有缝以及无缝钢管。虽然后者具备良好的性能、但因成本偏高、管壁过厚，所以从经济方面来看，此种材料的使用几率较低；卷制焊接钢板后，即形成了有缝钢管，以坡口焊进行缝隙焊接工作时，需对焊接质量提供保障，一般可包括两种，即螺旋缝管、直缝钢管，均由卷管厂通过批量生产形成，钢管一般长达 8 到 15 米。单向受力时，钢材的应力-应变关系与理想弹塑性体较为接近，所以实际工程往往以理想弹塑性体作为最终简化结果。若钢材对应状态为三项受力，则对 Von Mises 以及 Tresca 屈服条件加以选用，结合试验结果来看，针对屈服台阶较为显著的软钢而言，前者与结果更为相符。而运用于该结构内的钢材，则对屈服台阶较为显著的软钢进行选用[2-8]。
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第 3 章 钢管混凝土组合钢管柱加工技术研究................................. 153.1 工程概况.............................15
3.2 钢管柱加工质量控制技术及措施.............................16
第 4 章 钢管混凝土组合结构钢管柱安装技术研究............................... 24
4.1 工程概况................................25
4.2 钢管柱安装质量控制......................................25
第 5 章 钢管混凝土组合结构泵送混凝土施工技术研究................................ 31
5.1 泵送混凝土材料要求.......................................31
5.2 泵送混凝土施工质量控制措施...............................31
第 6 章 钢管混凝土组合结构节点施工技术研究
6.1 钢管混凝土组合结构主要节点
6.1.1 梁柱节点
主要有外加强环梁柱刚接节点、内加强环梁柱刚接节点等，本工程主要采用外加强环梁柱刚接节点形式（如图 6.1、6.2）.
在实际运用钢管混凝土时，其自身已相对成熟，但除了柱体以外，还存在连结楼盖问题。柱体一般都直接支承于梁。所以，就楼盖以及柱体的连结而言，即等同于梁柱节点问题。该节点需要能够整合柱以及梁为整体，且符合一定的强度、刚性需求，并对内力、变形等进行协调、传递，在满足抗震需求方面，还需具备充足的延性、强度等，从而使破坏比杆件出现的更晚。
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第 7 章 结论与展望
7.1 结论
本课题以黄岛区中石油组块车间为工程背景，通过分析混凝土结构特点、钢结构结构特点，重点分析了钢管混凝土组合结构原理和特点，并对钢管混凝土组合结构的优点以及相对钢筋混凝土结构的缺点进行了比较分析，同时对钢管混凝土组合结构的基本性能、结构和下一步的研究方向进行了阐述。钢管混凝土结构施工质量控制主要是钢管施工和混凝土施工两个方面。
钢管施工包含钢管工厂内加工，现场安装等，工厂内加工质量的好坏直接影响到现场安装的质量，所以钢管施工首先要严格材料选择，工厂内加工更要严格按照标准和规范进行，以确保后续安装质量。钢管柱内混凝土的选择也要严格按照施工要求和规范选择，主要选择加入减水剂的干硬性混凝土进行泵送施工。
本课题通过结合具体工程实例，对钢管混凝土组合结构施工要点进行了研究，包括钢管柱的加工工艺及质量控制、安装质量控制；泵送混凝土的材料要求及施工工艺质量控制等。其中钢管柱安装质量控制方面重点做到就位轴线、标高和垂直度三个方面的控制，三者控制过程中有效结合方能确保质安装量符合要求。
钢管混凝土组合结构节点施工的重要性显而易见。本文对主要梁柱节点形式、柱的对接节点（分变直径和不变直径两种）等进行了介绍，另外柱脚的施工质量直接决定着钢管混凝土结构钢柱的安装是否符合标准和要求，因此本章对柱脚的通病和施工技术进行了介绍，特别是柱脚部位常见的质量问题包括预埋螺栓定位不准、柱脚板随意扩孔、抗剪键缺漏（或者混凝土短柱未留设抗剪键槽）以及柱脚板下间隙不能有效填充等等。
在钢管柱后续的施工过程中，钢柱本身的施工要点在于钢柱接头的的对接、定位、找正和焊接方面，以及与支承楼盖的梁（主梁、框架梁、转换梁等）的节点连接方面，本文对已被应用的几种梁柱节点形式也进行了简要介绍。
参考文献(略)