钢管混凝土单肢柱承载力验算
摘要:钢管混凝土构件已经被广泛应用于土木工程，在工程中的应用主要采用单肢柱的形式，本文主要介绍了单肢柱的理论计算方法，此外，基于钢材和混凝土的本构关系，采用ABAQUS 有限元软件对两端铰支的轴压钢管混凝土进行数值计算，并将数值解与理论值进行了对比，验证了ABAQUS建模的合理性和准确性。
关键词:钢管混凝土；单肢柱；ABAQUS软件
Calculation of bearing capacity of concrete filled steel tube columns Abstract:Concrete filled steel tubular members has been widely used in civil engineering, application in engineering mainly adopts the form of single limb column. This paper mainly introduces the theoretical calculation method of single limb column, in addition, based on the constitutive relation of steel and concrete, using ABAQUS finite element software on both ends of the hinge shaft support pressure steel pipe concrete numerical calculation, and the numerical solution was compared with the theoretical value, to verify the accuracy and reasonableness of the ABAQUS modeling.
Key words:concrete-filled steel tubes;Single limb column;ABAQUS software;
1 概述
钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土而形成的构件，按截面形式的不同，可以分为圆钢管混凝土，方形、矩形和多边形截面钢管混凝土等，其中圆形截面和矩形截面钢管混凝土结构应用较为广泛。钢管混凝土利用钢管和混凝土两种材料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，使混凝土处于复杂的应力状态之下，不但提高了混凝土的抗压强度，而且还使其塑性和韧性性能得到改善。混凝土塑性、韧性的改善使本属于脆性的材料转变为塑性材料，而且避免和延缓钢管过早地发生局部屈曲，从而提高了结构的可靠度、强度，又节省了材料，降低了造价。通过钢管和混凝土组合而成为钢管混凝土，不仅可以弥补两种材料各自的缺点，而且还能充分发挥二者的优点[1]。在我国，钢管混凝土的应用领域主要在：1)单层和多层厂房；2)大跨度桥梁工程(主要是拱桥的拱肋)；3)高层和超高层建筑；
4)设备构架柱、各种支架柱和栈桥柱；5)地铁站台柱；6)送变电杆塔；7)桁架压杆；8)空间结构；9)桩[1]。
2单肢柱承载力两种理论规程计算
2.1轴心受压构件
在计算钢管混凝土轴心受压构件的稳定承载力时，可考虑构件存在计算长度千分之一的初挠度，按偏心受压构件的方法计算钢管混凝土构件轴心受压时的临界力cr u N ,，从而可以求得稳定系数?=cr u N ,/u N ,u N 为钢管混凝土轴压短柱的强度承载力[2]
。 影响稳定系数?的主要因素有长细比λ、含钢率α、钢材屈服强度y f 和混凝土强度cu f 。
对于矩形钢管混凝土，当截面高宽比β=D/B 不大于2时，其对稳定系数?的影响不大。 钢管混凝土柱典型的?-λ关系曲线简化计算可近似分为三个阶段，即：当λ≤0λ时，稳定系数?=1，构件属强度破坏；当0λ<λ≤p λ时，构件失去稳定时钢管混凝土截面处于弹塑性阶段；当λ>p λ时，构件属弹性失稳。通过回归分析的方法，可导出?的计算公式如下：
?=1（λ≤0λ） （2-1）
?=a 2
λ+b λ+c(0λ<λ≤p λ) （2-2）
?=d/(λ+35)2 (λ>p λ) （2-3） 式中a=200)()235(1λλλλ-*-++p p e
;b=e-2*a*p λ;c=1-a*20λ-b*0λ;e=3)
35(+-p d λ 对于圆钢管混凝土：d=[13000+4657*ln(y
f 235)]3.0)525(+ck f *05.0)1.0(α p λ=1743/
y f （2-4） 0λ=]*)14.102.1/[()550420(ck f ++ξξπ （2-5）
（1）DBJ/T 13-51-2010规程
DBJ/T 13-51-2010规程规定钢管混凝土轴心受压构件的承载力应满足下式的要求：
≤N ?u N （2-6）
u N =sc sc A f （2-7）
式中 N ——钢管混凝土受到的轴压力设计值；
u N ——钢管混凝土轴心受压构件的强度承载力设计值；
?——轴心受压构件稳定系数，按照表格查得；
sc f ——钢管混凝土组合轴压强度设计值；
sc A ——钢管混凝土构件的组合截面面积。
（2）CECS 28:90规程
CECS 28:90规程规定圆钢管混凝土轴心受压构件的承载力验算公式如下；
u N N ≤ （2-8）
0N N e l u ??= （2-9） )1(0θθ++=c c A f N （2-10）
c c s A f fA /=θ （2-11）
式中 u N —钢管混凝土柱的承载力设计值；
0N —钢管混凝土轴心受压短柱的承载力设计值；
θ—钢管混凝土的套箍指标；
c A 、c f —钢管的横截面面积和抗压强度设计值；
s A 、f —钢管的横截面面积和抗拉强度设计值；
l ?—考虑长细比影响的承载力折减系数，按下式计算：
l ?=1-0.1154-d l e （当d
l e >4时） l ?=1（当d l e ≤4时）
式中 d ——圆钢管直径；
e l —柱的等效计算长度；
e ?—考虑偏心率影响的承载力折减系数，对于轴心受压构件e ?=1
3 ABAQUS 计算模型
3.1 材料的本构关系
ABAQUS 提供了多种材料的本构模型，其中各向同性的弹塑性模型，可用于模拟钢管混凝土中的钢材，它满足Von Mises 屈服准则，用无数的真实应力一应变点来逼近金属本身的
材料性质[3]。经简化，钢材的应力一应变曲线分为4段，如图-1所示。
ξσs E = 1e ξξ≤ (弹性阶段AB) (3-1) 1e y f ξσ=<ξ2e ξ≤(屈服阶段BC) (3-2)
)](150/[2e s y E f ξξσ-+=
32e e ξξξ≤ (强化阶段CD) (3-3) u f =σ, 3e ξξ≥(二次塑流阶段DE) (3-4)
式中：s E 为钢材的弹性模量；y f 和u f 分别为钢材的屈服强度和极限强度，u f =1.6y f ； 1e ξ、2e ξ、3e ξ为弹性极限应变、屈服应变和强化应变，2e ξ=101e ξ，3e ξ=1003e ξ。
图-1 钢材应力—应变曲线
ABAQUS 提供的混凝土塑性损伤模型（Concrete Damaged Plasticity ）,能很好的模拟核心混凝土的拉压性能。文献[]在大量试验和算例分析的基础上，提出了适用于ABAQUS 软件的混凝土本构模型。
本文研究钢管混凝土压杆的稳定性，其核心混凝土受压区纵向应力一应变关系采用文献
[3]中的模型，即：
22x x y -= （1≤x ） （3-5）
x
x x y +-=2)1(β （x >1） （3-6） 其中0ξξ
=x ；0σσ=y ；`0c f =σ；;8002.00ξξξ+=cc `5.121300c bc f +=ξ；
;5.0)1036.2(`)5.0(25.057
???=-+-c f ξβ )/(ck c y s f A f A =ξ 式中：`c f 为混凝土圆柱体轴心抗压强度。
采用能量破坏准则定义核心混凝土受拉区的软化性能[4]。在塑性损伤模型中，选择受拉选项(Tensile Behavior)中的GFI 类型，其中Yield Stress 取混凝土的开裂应力巩。根据文献[3]中抗拉强度的计算公式，t σ可按近似公式(3-7)计算：
3/226.0cu t =σ （3-7） 混凝土断裂能f G ，由文献[3]根据不同的混凝土强度等级进行取值。
3.2 单元类型选取
混凝土采用八结点缩减积分格式的三维实体单元(C3D8R)；钢管采用四结点完全积分格式的壳单元(S4R)，为满足计算精度，在壳单元的厚度方向采用10个积分点的Simpson 积分。
3.3 单元网格划分
网格划分对计算结果影响很大，本文的截面网格划分采用沿边布置划分种子的形式，此文网格划分较密，如图-2所示。
图-2 钢管混凝土的网格划分
3.4 钢管与混凝土的接触
钢管和混凝土的接触主要由界面法线方向的接触和切线方向的粘结滑移构成。在本文中两者的接触列式采用罚函数列式；界面切向力采用库仑摩擦模型(penalty)模拟。界面可以传递剪应力，当剪应力达到给定的临界值时[4]，界面之间产生相对滑动，在滑动过程中，保持最大剪应力不变。钢管与混凝土界面摩擦系数取值一般在0.2～0.6之间，本文根据文献[4]，取摩擦系数为0.6。对于法线方向的接触，本文采用硬接触(Hard Contact)，即垂直于接触面的压力P 可以完全传递。为了防止施加外荷载时，混凝土因局部受压过大而引起材料破坏，在受荷端添加一个刚度非常大的压头。钢管与压头的接触采用耦合(Shell to Solid Coupling)，混凝土和压头采用绑定接触(Tie)。
4算例分析
设有一圆钢管混凝土轴心手压柱，圆钢管截面尺寸D*t=273mm*8mm,采用Q235钢材，f=215N/mm 2混凝土强度等级为C40，c f =19.1N/mm 2
,柱两端铰支，柱长L=5m,计算其在轴压荷载作用下的极限承载力设计值[10]。
算例的两种理论规程计算：
先确定有关基本参数：
钢管截面面积s A =
6660)257273(422=-πmm 2混凝土横截面面积22574?=πc A = 518742m m ，构件组合截面面积58534=+=c s sc A A A mm
2 柱为两端铰支，则计算长度L 0=L=5m
(1)按DBJ/T 13-51-2010方法计算承载力
截面含钢率： 1284.0518746660===c s A A α
约束效应系数设计值：445.11.19/2151284.0/*0=?==c f f αε
计算组合轴压强度设计值：
20/9.491.19*)445.1*02.114.1()02.114.1(mm N f f c sc =+=*+=ξ 长细比D L 0
*4=λ=4*5000/273=73.3 查?表用插值法计算得到稳定系数?=0.714
该柱的轴压极限承载力KN N A f N sc sc u 5.208558534*9.49*714.0===?
（2）CECS 28:90方法计算承载力
套箍指标：445.1)51874*1.19/(6660*215)/(===c c s A f fA θ
轴压短柱的承载力设计值0N ：
KN N f A N c c 5.3613)445.1445.11(*1.19*51874)1(0=++=++=θθ 由于该柱为两端铰支的轴心受压杆，故等效计算长度Le=L=5m
因为432.18273.05>==d l e ，故有 565.0432.18115.014115.01=--=--=d l e l ?
对于轴心受压柱，,1=e ?所以按照式90可计算此柱的极限承载力为：
0N N e l u ??==0.565*1*3613.5=2041.6KN
（3）ABAQUS 方法计算承载力
将算例按照本论文建立ABAQUS 的模型，经过计算可以得到云纹图如图-3所示，得到钢管混凝土力—时间的变化曲线如图-4所示，图中最高点为该钢管混凝土的极限承载力1945.6KN ，结果如图-5。将以上两种理论值与ABAQUS 模拟值对比如表-1所示。
图-3 钢管混凝土变形云纹图
图-4 承载力-时间变化曲线
图-5 ABAQUS 后处理得到的极限承载力
表-1 三种方法误差对比
5 结论
(1)ABAQUS 数值模拟的结果都非常接近于DBJ/T 13-51-2010和CECS 28:90规程计算结果，由此表明本论文中采用的建模方式以及选择的单元网格、相互作用等是合理的。
(2)三种计算方式的承载力差异不大，说明在实际工程设计中两种理论规程都可以采用作为理论计算的依据。
(3)ABAQUS 建模计算，方便快捷，本论文可以借助于这种建立模型的方式做更深层次的理论研究。
参考文献
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13-51-2010 CECS 28:90
ABAQUS DBJ 与ABAQUS 误差 CECS 与ABAQUS 误差 承载力 2085.5KN 2041.6KN 1945.6KN 0.032‰ 0.023‰
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钢管混凝土结构 1、 前言 钢管混凝土即在薄壁钢管内填充普通混凝土，将两种不同性质的材料组合而形成的复合结构，它是将钢管结构和钢筋混凝土结构的优点结合在一起而发展起来的新型结构。由于钢管混凝土结构能够更有效地发挥钢材和混凝土两种材料各自的优点，同时克服了钢管结构容易发生局部屈曲的缺点。钢管混凝土作为一种结构构件形式最早在十九世纪八十年代被设计应用做桥墩，然后随着科学技术的提高使它的应用范围得到了很大的扩展。从八十年代末开始，钢管混凝土在我国的土建工程中的应用发展很快。近年来，随着理论研究的深入和新施工工艺的产生，工程应用日益广泛。钢管混凝土结构按照截面形式的不同可以分为矩形钢管混凝土结构、圆钢管混凝土结构和多边形钢管混凝土结构等，其中矩形钢管混凝土结构和圆钢管混凝土结构应用较广泛。 2、 钢管混凝土结构的特点 ， 混凝土的抗压强度高，但抗弯能力很弱，而钢材，特别是型钢的抗弯能力强，具有良好的弹塑性，但在受压时容易失稳而丧失轴向抗压能力。而钢管混凝土在结构上能够将二者的优点结合在一起，可使混凝土处于侧向受压状态，其抗压强度可成倍提高。同时由于混凝土的存在，提高了钢管的刚度，两者共同发挥作用，从而大大地提高了承载能力。 钢管混凝土柱在荷载作用下的应力状态和应力路径是十分复杂的，仅以常用的一种加载方式为例，对其受力、变形特点进行简单剖析。据有关大量实验表明，如图l 的一根钢管混凝土短试件在轴向力N 作用下钢管和核心混凝土随着纵向压力的增加两者均产生较大的纵向应力和纵向应变，同时将产生横向变形。横向应变与纵向应变的关系为S S IS 3εμε=，C C C 31εμε=（式中的13,εε分别为纵向、环向应变，μ为材料的泊松比，下标s ，c 分别代表钢管和核心混凝土)。在轴向力N 作用下钢管和核心砼的变形是协调的，即C S 33εε=。钢材的泊松S μ在弹性阶段为一常数(O.283)，进入塑性阶段(应力达屈服点y f 时)增大至0.5而保持不变。而混凝土的横向变形系数C μ则为变数，可以从低应力时的0．17增加到0．5至1．0甚至大于1.0。由上式可见，钢管混凝土在轴心压力N 作用下，开始时C S μμ>，
■级结构工程师考试辅导：钢管混凝 匕结构知识 近20年来，钢管混凝土结构逐渐被应用于建筑结构尤其是在高层建筑结构中，随着建筑物高度的增加，钢管高强混凝土和钢管超高强混凝土结构的应用也将会得到快速的发 展。一般的，我们把混凝土强度等级在C50以下的钢管混凝土称为普通钢管混凝土；混凝 土强度等级在C50以上的钢管混凝土称为钢管高强混凝土；混凝土强度等级在C100以上的钢管混凝土称为钢管超高强混凝土。 钢管混凝土结构是由混凝土填入钢管内而形成的一种新型组合结构。由于钢管混凝土结构能够更有效地发挥钢材和混凝土两种材料各自的优点，同时克服了钢管结构容易发生局部屈曲的缺点。近年来，随着理论研究的深入和新施工工艺的产生，工程应用日益广泛。 钢管混凝土结构按照截面形式的不同可以分为矩形钢管混凝土结构、圆钢管混凝土结构和多边形钢管混凝土结构等，其中矩形钢管混凝土结构和圆钢管混凝土结构应用较广。 1.钢管混凝土结构的特点 众所周知，混凝土的抗压强度高。但抗弯能力很弱，而钢材，特别是型钢的抗弯能力强，具有良好的弹塑性，但在受压时容易失稳而丧失轴向抗压能力。而钢管混凝土在结构上能够将二者的优点结合在一起，可使混凝土处于侧向受压状态，其抗压强度可成倍提高。 同时由于混凝土的存在，提高了钢管的刚度，两者共同发挥作用，从而大大地提高了承载能力。钢管混凝土作为一种新兴的组合结构，主要以轴心受压和作用力偏心较小的受压构件为主，被广泛使用于框架结构中（如厂房和高层）。钢管混凝土结构的迅速发展是由于它具有良好的受力性能和施工性能，具体表现为以下几个方面: 1.1承载力高、延性好，抗震性能优越 钢管混凝土柱中，钢管对其内部混凝土的约束作用使混凝土处于三向受压状态，提高了混凝土的抗压强度；钢管内部的混凝土又可以有效地防止钢管发生局部屈曲。研究表明, 钢管混凝土柱的承载力高于相应的钢管柱承载力和混凝土柱承载力之和。钢管和混凝土之间的相互作用使钢管内部混凝土的破坏由脆性破坏转变为塑性破坏，构件的延性性能明显改善，耗能能力大大提高，具有优越的抗震性能。 塑性是指在静载作用下的塑性变形能力。钢管混凝土短柱轴心受压试脸表明，试件压缩到原长的 2/3 ，纵向应变达30%以上时，试件仍有承载力。剥去钢管后，内部混凝土虽 已有很大的鼓凸褶皱，但仍保持完整，并未松散，且仍有约碎脱落。 5%的承载力，用锤敲击后才粉 抗震性能是指在动荷载或地震作用下，具有良好的延性和吸能性。在这 方面，钢管混凝土构件要比钢筋混凝土构件强得多。在压弯反复荷载作用下，弯矩曲率滞回曲线表明，结构的吸能性能特别好，无刚度退化，且无下降段，和不丧失局部稳定性的钢柱相同，但在一些建筑中，钢柱常常要采用很厚的钢板以确保局部稳定性。但还常发生塑性弯曲后丧失局部稳定。因此，钢管混凝土柱的抗震性能也优于钢柱。
关于钢管混凝土结构在高层建筑结构设计中的应用研究摘要：钢管混凝土（即钢管混凝土）具有承载力高、抗震性能好、节约钢材和施工简捷等突出优点，因而在高层和超高层建筑中得到了日益广泛的应用。本文就钢管混凝土结构在高层建筑结构设计的应用进行探讨。 关键词：钢管混凝土结构高层建筑结构设计 abstract: concrete filled steel tube (i.e., concrete filled steel tube ) which has high bearing capacity, good anti-seismic performance, steel saving and simple construction and other advantages, so in the high-rise and super high-rise building has been widely applied. in this paper, the concrete filled steel tube structure in tall building structural design application. key words: steel tube concrete structure in high-rise building structure design [中图分类号] tu753.8 [文献标识码]a[文章编号] 钢管混凝土结构以其承载力高、抗震性能好、混凝土延性好、耐火性能好、施工简便以及造价经济合理等一系列优点而广泛应用于高层和超高层建筑中。相对于其它结构材料而言，钢管混凝土结构的研究还很不充分，尤其是结构体系的研究更少，还存在着一些需要进一步研究和解决的问题。本文就钢管混凝土结构在高层建筑结构设计的应用进行探讨。
结构全套图集名称编号 "1类制图规则" 1 03G101-1 混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图（现浇混凝土框架、剪力墙、框架-剪力墙、框支剪力墙结构） 2 03G101-2 混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图（现浇混凝土板式楼梯） 3 "03G101-2 附：03G101-2s" 混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图（现浇混凝土板式楼梯含平法楼梯软件用户使用手册） 4 04G101-3 混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图（筏形基础） 5 04G101-4 混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图（现浇混凝土楼面与屋面板） 6 08G101-5 混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图（箱形基础和地下室结构） 7 06G101-6 混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图（独立基础、条形基础、桩基承台） 8 08G101-11 G101系列图集施工常见问题答疑图解 9 03G102 钢结构设计制图深度和表示方法 10 04G103 民用建筑工程结构施工图设计深度图样 11 05G104 民用建筑工程结构初步设计深度图样 12 05SG105 民用建筑工程设计互提资料深度及图样-结构专业 13 "SG109-1～4 （2005年合订本）" 民用建筑工程设计常见问题分析及图示-结构专业 14 05SG110 建筑结构实践教学及见习工程师图册 15 SG111-1～2 "建筑结构加固施工图设计表示方法 建筑结构加固施工图设计深度图样 （2008合订本）" 16 06G112 建筑结构设计常用数据 17 08SG115-1 钢结构施工图参数表示方法制图规则和构造详图 18 08G118(上、下册) 单层工业厂房设计选用（上、下册） 19 07G120 工程做法（自重计算） "2类 构筑物" 20 04G211 砖烟囱 21 05G212 钢筋混凝土烟囱 22 08SG213-1 钢烟囱(自立式30～60m ) 23 "08G221 08J332" 砌体地沟（建筑、结构合订本） "3类 混凝土构件" 24 04SG307 现浇钢筋混凝土板式楼梯 25 04SG308 混凝土后锚固连接构造 26 04SG309 钢筋焊接网混凝土楼板与剪力墙构造 27 06SG311-1 混凝土结构加固构造（总则及构件加固） 28 08SG311-2 混凝土结构加固构造（地基基础及结构整体加固改造）
钢管混凝土系杆拱桥特点及稳定性探讨 摘要：对钢管混凝土系杆拱桥的特点进行了描述，对钢管混凝土系杆拱桥的设计和施工过程中不可忽略的因素——稳定性进行了归纳和总结，并且进一步对稳定性的影响因素进行了探讨。 关键词：钢管混凝土，系杆拱桥，稳定性 1 引言 钢管混凝土拱桥具有跨越能力强的特点，我国已建成的钢管混凝土拱桥有四川旺苍东河大桥、广东高明大桥、广州丫髻沙大桥等。其中跨径110m的四川旺苍东河大桥是我国第一座钢管混凝土拱桥，其结构形式为的下承式预应力钢管混凝土系杆拱桥[1]；跨径112.8m、全宽26m的佛陈大桥是我国同类结构中在跨度和宽度上均具有代表性的一座下承式预应力钢管混凝土系杆拱桥。 2 钢管混凝土系杆拱桥特点 钢管混凝土系杆拱桥兼有钢管混凝土结构和系杆拱桥的特点：作为钢管混凝土结构，因钢管内填充了混凝土，增加了钢管壁受压时的稳定性，而且钢管壁对混凝土起套箍作用，使管内混凝土处于三向受压状态，充分发挥了混凝土的抗压强度、提高了混凝土的延性；作为系杆拱桥，系杆拱组合体系将拱肋的推力传给系杆，使体系成为外部静定、内部超静定的结构，系杆和拱肋均有一定的刚度，荷载引起的弯矩在系杆与拱肋之间按刚度分配，它们共同承担体系的轴力和弯矩。 系杆拱桥主要分为有推力和无推力组合体系，无推力系杆拱桥能够较好地适应不良地层和具有较小的建筑高度，主要由拱助、吊杆、系杆(梁)三部份组成。根据上下部分结构的联接方式，系杆拱又可分为两种，一种是上下部之间刚接，一种是简支，如图1所示[2]。 (a )简支形式 (b) 刚接形式 图1 系杆拱形式 3 稳定分析 由结构力学知识可知，拱桥以承受压力为主，拱肋的受力情况为承受一定的弯矩、扭矩和剪力。在对拱桥进行施工和运营时，若拱结构本身的刚度不足会发
摘要：介绍了钢管混凝土结构的特点、研究现状及其工程应用，探讨了钢管混凝土结构研究方向。 关键词：钢管混凝土 近20年来，钢管混凝土结构逐渐被应用于建筑结构尤其是在高层建筑结构中，随着建筑物高度的增加，钢管高强混凝土和钢管超高强混凝土结构的应用也将会得到快速的发展。一般的，我们把混凝土强度等级在C50以下的钢管混凝土称为普通钢管混凝土；混凝土强度等级在C50以上的钢管混凝土称为钢管高强混凝土；混凝土强度等级在C100以上的钢管混凝土称为钢管超高强混凝土。 钢管混凝土结构是由混凝土填入钢管内而形成的一种新型组合结构。由于钢管混凝土结构能够更有效地发挥钢材和混凝土两种材料各自的优点，同时克服了钢管结构容易发生局部屈曲的缺点。近年来，随着理论研究的深入和新施工工艺的产生，工程应用日益广泛。钢管混凝土结构按照截面形式的不同可以分为矩形钢管混凝土结构、圆钢管混凝土结构和多边形钢管混凝土结构等，其中矩形钢管混凝土结构和圆钢管混凝土结构应用较广。 1．钢管混凝土结构的特点 众所周知，混凝土的抗压强度高。但抗弯能力很弱，而钢材，特别是型钢的抗弯能力强，具有良好的弹塑性，但在受压时容易失稳而丧失轴向抗压能力。而钢管混凝土在结构上能够将二者的优点结合在一起，可使混凝土处于侧向受压状态，其抗压强度可成倍提高.同时由于混凝土的存在，提高了钢管的刚度，两者共同发挥作用，从而大大地提高了承载能力。钢管混凝土作为一种新兴的组合结构，主要以轴心受压和作用力偏心较小的受压构件为主，被广泛使用于框架结构中(如厂房和高层)。钢管混凝土结构的迅速发展是由于它具有良好的受力性能和施工性能，具体表现为以下几个方面： 1.1 承载力高、延性好，抗震性能优越 钢管混凝土柱中，钢管对其内部混凝土的约束作用使混凝土处于三向受压状态，提高了混凝土的抗压强度；钢管内部的混凝土又可以有效地防止钢管发生局部屈曲。研究表明，钢管混凝土柱的承载力高于相应的钢管柱承载力和混凝土柱承载力之和。钢管和混凝土之间的相互作用使钢管内部混凝土的破坏由脆性破坏转变为塑性破坏，构件的延性性能明显改善，耗能能力大大提高，具有优越的抗震性能。
钢管混凝土结构的特点与应用 摘要:钢管混凝土结构由于具有一系列优点，近年来在国内外的研究和应用取得了令人瞩目的成果，本文介绍了钢管混凝土结构的特点，论述了钢管混凝土在国内外的研究现状，并探讨了钢管混凝土结构的发展前景。 关键词：钢管混凝土结构；抗震性能；承载力 abstract: concrete filled steel tube structure has a series of advantages, has been made in research and application of the results attract people’s attention in recent years at home and abroad, this paper introduces the characteristics of steel pipe concrete structure, discusses the current research of the concrete filled steel tube at home and abroad, and discusses the steel tube concrete structure development prospect. key words: concrete filled steel tube structure; seismic performance; bearing capacity 中图分类号：tu375文献标识码：a 引言 钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土而形成的构件。按截面形式不同，可分为圆钢管混凝土，方、矩形钢管混凝土和多边形钢管混凝土等。其中矩形钢管混凝土和圆钢管混凝土应用较广。钢管混凝土利用钢管和混凝土两种材料在受力过程中的相互作用，即钢管
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/245354312.html, 钢管混凝土结构的特点与应用 作者：刘北平王艳 来源：《城市建设理论研究》2012年第31期 摘要:钢管混凝土结构由于具有一系列优点，近年来在国内外的研究和应用取得了令人瞩目的成果，本文介绍了钢管混凝土结构的特点，论述了钢管混凝土在国内外的研究现状，并探讨了钢管混凝土结构的发展前景。 关键词：钢管混凝土结构；抗震性能；承载力 Abstract: Concrete filled steel tube structure has a series of advantages, has been made in research and application of the results attract people's attention in recent years at home and abroad, this paper introduces the characteristics of steel pipe concrete structure, discusses the current research of the concrete filled steel tube at home and abroad, and discusses the steel tube concrete structure development prospect. Key words: concrete filled steel tube structure; seismic performance; bearing capacity 中图分类号：TU375文献标识码：A 引言 钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土而形成的构件。按截面形式不同，可分为圆钢管混凝土，方、矩形钢管混凝土和多边形钢管混凝土等。其中矩形钢管混凝土和圆钢管混凝土应用较广。钢管混凝土利用钢管和混凝土两种材料在受力过程中的相互作用，即钢管对核心混凝土的约束作用，使混凝土处于三向受压状态，混凝土的强度得以提高，塑性和韧性得到改善，同时克服了钢管容易发生局部屈曲的缺点。此外，在钢管混凝土的施工过程中，钢管还可以作为浇筑核心混凝土的模板，与钢筋混凝土相比，可节省模板费用，加快施工速度。总之，通过钢管和混凝土组合成为钢管混凝土，不仅可以弥补两种材料各自的缺点，而且能够充分发挥二者的优点。近年来,随着理论研究的深入和新施工工艺的产生，工程应用日益广泛。 钢管混凝土结构的优点 （1）、承载力高。钢管混凝土构件受压时，由于产生紧箍效应，核心混凝土三向受压，强度大大提高，钢管延缓和避免了过早发生局部屈曲。两种材料互相弥补了彼此的缺点，充分发挥了彼此的长处，从而使钢管混凝土具有较高的承载力，一般都高于组成钢管混凝土的钢管和核心混凝土单独承载力之和。 （2）、具有良好的塑性和抗震性能。在钢管混凝土构件轴压试验中，试件压缩到原长的2/3，构件表面已褶曲，但仍有一定的承载力，可见塑性非常好。钢管混凝土构件在压弯剪循
钢管混凝土结构 1、前言 钢管混凝土即在薄壁钢管内填充普通混凝土，将两种不同性质的材料组合而形成的复合结构，它是将钢管结构和钢筋混凝土结构的优点结合在一起而发展起来的新型结构。由于钢管混凝土结构能够更有效地发挥钢材和混凝土两种材料各自的优点，同时克服了钢管结构容易发生局部屈曲的缺点。钢管混凝土作为一种结构构件形式最早在十九世纪八十年代被设计应用做桥墩，然后随着科学技术的提高使它的应用范围得到了很大的扩展。从八十年代末开始，钢管混凝土在我国的土建工程中的应用发展很快。近年来，随着理论研究的深入和新施工工艺的产生，工程应用日益广泛。钢管混凝土结构按照截面形式的不同可以分为矩形钢管混凝土结构、圆钢管混凝土结构和多边形钢管混凝土结构等，其中矩形钢管混凝土结构和圆钢管混凝土结构应用较广泛。 2、钢管混凝土结构的特点 ，混凝土的抗压强度高，但抗弯能力很弱，而钢材，特别是型钢的抗弯能力强，具有良好的弹塑性，但在受压时容易失稳而丧失轴向抗压能力。而钢管混凝土在结构上能够将二者的优点结合在一起，可使混凝土处于侧向受压状态，其抗压强度可成倍提高。同时由于混凝土的存在，提高了钢管的刚度，两者共同发挥作用，从而大大地提高了承载能力。 钢管混凝土柱在荷载作用下的应力状态和应力路径是十分复杂的，仅以常用的一种加载方式为例，对其受力、变形特点进行简单剖析。据有关大量实验表明，如图l的一根钢管混凝土短试件在轴向力N作用下钢管和核心混凝土随着纵向压
力的增加两者均产生较大的纵向应力和纵向应变，同时将产生横向变形。横向应变与纵向应变的关系为S S IS 3εμε=，C C C 31εμε=（式中的13,εε分别为纵向、环向应变，μ为材料的泊松比，下标s ，c 分别代表钢管和核心混凝土)。在轴向力N 作用下钢管和核心砼的变形是协调的，即C S 33εε=。钢材的泊松S μ在弹性阶段为一常数(O.283)，进入塑性阶段(应力达屈服点y f 时)增大至0.5而保持不变。而混凝土的横向变形系数C μ则为变数，可以从低应力时的0．17增加到0．5至1．0甚至大于1.0。由上式可见，钢管混凝土在轴心压力N 作用下，开始时C S μμ>， 钢管 1σ 混凝土2 1 N 图1 试件轴压时的内力状态 故C S 11εε>,但C μ在很快赶上S μ,则S μ=C μ,而C S 11εε=,随后C μ>S μ，S C 11εε>。这说明钢管混凝土在压力N 作用下混凝土向外的横向变形大于钢管向外的横向变形。钢管约束了砼，在钢管与混凝土之间产生了相互作用力P ，称为紧箍力。从而使钢管纵向和径向受压而环向受拉，混凝土则处于三向受压状态。这样一来就大大提高了混凝土的抗压强度，同时塑性性能得到了很大的改善。在工作性质
结构专业图集1类制图规则 序号图集号图集名称 价 格 备注 1 03G10 2 钢结构设计制图深度和表示方法130 2 07G120 工程做法（自重计算）15 3 SG109-1 ～4 民用建筑工程设计常见问题分析及图示－结 构专业（2005年合订本） 85 4 08SG115- 1 钢结构施工图参数表示方法制图规则和构造 详图 58 5 SG111-1～ 2 建筑结构加固施工图设计表示方法建筑结 构加固施工图设计深度图样（2008合订本） 45 6 08G118 单层工业厂房设计选用（上、下册）248 7 G103～ 104 民用建筑工程结构设计深度图样（2009年合 订本） 82 代替04G103、05G104 8 09SG117- 1 单层工业厂房设计示例（一）56 9 11G101-1 混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规 则和构造详图（现浇混凝土框架、剪力墙、 梁、板） 69 替代03G101-1、04G101-4 10 11G101-3 混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规 则和构造详图（独立基础、条形基础、筏形 基础及桩基承台） 65 替代04G101-3、08G101-5、06G101-6 11 11G101-2 混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规 则和构造详图（现浇混凝土板式楼梯） 39 替代03G101-2 12 11SG102- 3 钢吊车梁系统设计图平面表示方法和构造详 图 47 13 12SG121- 1 施工图结构设计总说明（混凝土结构）29 14 12G101-4 混凝土结构施工图平面表示方法制图规则和 构造详图（剪力墙边缘构件） 38 15 12G112-1 建筑结构设计常用数据（钢筋混凝土结构、 砌体结构、地基基础） 58 替代06G112。 16 13SG121-施工图结构设计总说明（多层砌体房屋和底29
钢管混凝土结构特点及应用 【摘要】在钢管中充填混凝土的结构称为钢管混凝土结构。钢管混凝土结构是从型钢混凝土结构及螺旋箍柱发展而来的。本文对钢管混凝土结构在建筑中广泛应用进行探讨。 【关键词】钢管混凝土结构;建筑;性能 0.前言 国外最早应用型钢混凝土结构,主要是用混凝土来保护钢结构,使之防火性能及防腐蚀性能得到大大改善,不必要进行经常性的、工作量很大的日常维护。后来在结构中才主要利用混凝土来提高结构刚度,以减小结构的侧移。将型钢混凝土用于高层、超高层及高耸钢结构中,以及用于地震区的建筑中,将使建(构)筑物的侧移大大减小。一般在混凝土中再不配纵向钢筋与钢箍。所用钢管一般为薄壁圆钢管或方钢管。方钢管混凝土结构的研究与应用历史较短,尽管其与圆钢管混凝土相比有一定的优点,钢管的制作,节点的构造较为简单,对某些受力构件,大偏心受压构件比圆钢管受力性能要好,不必一定做成双肢或多肢柱。 1.钢管混凝土结构计算模型假设 对于实心钢管混凝土的研究，国内有学者提出钢管混凝土统一理论，即将钢和混凝土视为一种组合材料来研究其综合力学性能。 钢管混凝土统一理论有如下基本假设： (1)钢管混凝土可视为一种组合材料。可以由构件的工作曲线来研究其组合力学性能指标，由整个构件的形常数来计算其承载力。 (2)钢管混凝土构件在不同荷载组合作用下的性能变化是连续、统一的。 (3)钢管混凝土构件的性能随几何参数如长细比、含钢率等的变化是连续、统一的。 (4)钢管混凝土构件的性能变化随其截面形状如圆形、多边形、方形的改变是连续、统一的。 根据这些假设，统一理论研究的基本思路是：首先分别确定钢材和核心混凝土的应力－应变关系模型，再将应力—应变关系模型编入数值计算的程序当中，利用数值分析方法计算出构件受轴压（拉）、纯弯、纯扭或纯剪的荷载－变形关系曲线，进而由荷载－变形关系曲线导出钢管混凝土各项综合力学性能指标（如轴压模量及强度指标，抗弯刚度及抗弯模量等）。由于计算时采用的核心混凝土的应力－应变关系模型中考虑了钢材对混凝土的约束作用，所以在综合荷载－变形关系中也就包含了这种作用效应，因而在各项综合力学性能指标中也包含了这种效应，比较符合实际应用。 2.钢管混凝土结构的优点 2.1受力合理 能充分发挥混凝土与钢材的特长,从而使构件的承载能力大大提高。从另一方面而言,对于同样的负荷,钢管混凝土构件的断面将比钢筋混凝土构件显著减小。对混凝土来说,由于钢管约束,改变了受力性能,变单向受压为三向受压,使混凝土抗压强度提高了几倍。对钢管来说,薄壁钢构件对于局部缺陷特别敏感。薄壁钢管也不例外,局部缺陷特别是不对称缺陷的存在,将使实际的稳定承载力比理论值小得多。由于混凝土充填了钢管,保证了薄壁钢管的局部稳定,使其弱点得到了弥补。
.. . word. GB50936-2014钢管混凝土结构技术规 应知条文 必会条文 4.1.8 钢管混凝土柱的钢管在浇筑混凝土前，其轴心应力不宜大于钢管抗压强度设计值的60％，并应满足稳定性要求。 4.1.11 直径大于2m 的圆形钢管混凝土构件及边长大于1.5m 的矩形钢管混凝土构件，应采取有效措施减小钢管混凝土收缩对构件受力性能的影响。 5.4.1 对轴压构件和偏心率不大于0.3的偏心钢管混凝土实心受压构件，当由永久荷载引起的轴心压力占全部轴心压力的50％及以上时，由于混凝土变的影响，钢管混凝土柱的轴心受压稳定承载力设计值 Nu 应乘以折减系数0.9。 7.2.1 等直径钢管对接时宜设置环形隔板和衬钢管段，衬钢管段也可兼作为抗剪连接件，并应符合下列规定： 1 上下钢管之间应采用全熔透坡口焊缝，坡口可取35°，直焊缝钢管对接处应错开钢管焊缝； 2 衬钢管仅作为衬管使用时（图7.2.1a ），衬管管壁厚度宜为4mm ～6mm ，衬管高度宜为50mm ，其外径宜比钢管径小2mm ； 图7.2.1 等直径钢管对接构造 1-环形隔板；2-衬钢管 3 衬钢管兼作为抗剪连接件时（图7.2.1b ），衬管管壁厚度不宜小于16mm ，衬管高度宜为100mm ，其外径宜比钢管径小2mm 。 7.2.2 不同直径钢管对接时，宜采用一段变径钢管连接。变径钢管的上下两端均宜设置环形隔板，变径钢管的壁厚不应小于所连接的钢管壁厚，变径段的斜度不宜大于1:6，变径3.1.4 抗震设计时，钢管混凝土结构的钢材应符合下列规定： 1 钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.85； 2 钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率不应小于20％； 3 钢材应有良好的可焊性和合格的冲击韧性。 9.4.1 钢管混凝土结构中，混凝土禁使用含氯化物类的外加剂。
南昌大学研究生2015～2016学年第二学期期末 读书报告 课程名称：混凝结构理论与应用专业：建筑与土木工程 学生姓名：李海学号：4160146150 学院：建筑工程学院得分： 任课教师：熊进刚时间：2016年6月
钢管混凝土结构抗震性能研究 摘要: 介绍了钢管混凝土组合结构的特点，综述了国内外钢管混凝土结构的抗震性能的研究现状; 分析了其存在的问题和实用价值，展望了钢管混凝土结构发展趋势和应用前景; 指出了进一步研究的方向。 关键词: 组合结构; 钢管混凝土结构; 抗震性能; 工程应用 Abstract:This paper presents the characteristics of steel concrete composite structures, review the status of research on seismic behavior of domestic and foreign steel concrete structure; analyzes the problems and practical value, the prospect of the development trend of steel and concrete structures prospects; points out further research direction. Keywords:composite structure; steel concrete structure; seismic performance; engineering applications 钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土而形成、且钢管及其核心混凝土能共同承受外荷载作用的结构构件，按截面形式不同，可分为圆钢管混凝土，方、矩形钢管混凝土和多边形钢管混凝土等。钢管混凝土是在劲性钢筋混凝土、螺旋配筋混凝土和钢管结构的基础上演变和发展起来的，利用钢管和混凝土两种材料在受力过程中的相互作用，即钢管对混凝土的约束作用使混凝土处于复杂应力状态之下，从而使混凝土的强度得以提高，塑性和韧性性能大为改善。同时，由于混凝土的存在可以避免或延缓钢管发生局部屈曲，保证其材料性能的充分发挥。钢管混凝土组合结构的优势主要表现在: 承载力高、塑性和韧性好、经济效果好、施工方便、耐火性能较好。 钢管混凝土结构早在19 世纪80 年代就出现了，到目前为止，钢管混凝土结构在土木工程中的应用已经有百年历史。由于钢管混凝土具有优越的力学性能和良好的经济效益，一开始便受到世界各国土木工程界的重视，并争先恐后开发利用。1879年，英国最早将钢管混凝土杆件用于Severn 铁路桥的桥墩，在钢管内填混凝土以承受轴向压力，并防止钢管内部锈蚀。1897 年，美国人JOHN LALLY 提出在钢管中填充混凝土作为房屋建筑的承重柱，并获得专利【1】。我国从1959 年开始研究钢管混凝土的基本性能和应用，1963 年成功地将钢管混凝土柱用于北京地铁车站工程。改革开放后，随着国家经济的迅猛发展，钢管混凝土结构技术在我国的高层建筑、地铁车站和大跨度桥梁等工程中得到了广泛应用，有力地推动了上述领域营造技术的发展，取得了令人瞩目的成就【2】。2008 年汶川地震中，钢管混凝土建筑显示了优越的抗震性能，钢管混凝土的研究成为热门课题之一。 1 钢管混凝土的特点 混凝土的抗压强度高，但抗弯能力差，而钢材，特别是型钢的抗弯能力强，具有良好的弹塑性，但在受压时容易失稳而丧失轴向抗压能力。而钢管混凝土在结构上能够将二者的优点结合在一起，可使混凝土处于侧向受压状态，其抗压强度可成倍提高，同时由于混凝土的存在，提高了钢管的刚度，两者共同发挥作用，从而大大地提高了承载能力。钢管混凝土作为一种新兴的组合结构，主要以轴心受压和作用力偏心较小的受压构件为主，被广泛使用于框架结构中( 如厂房和高层) 。钢管混凝土结构的迅速发展是由于它具有良好的受力性能和施工性能，具体表现为以下几个方面: 1)承载力高、延性好，抗震性能优越。钢管混凝土柱中，钢管对其内部混凝土的约束作用使混凝土处于三向受压状态，提高了混凝土的抗压强度; 钢管内部的混凝土又可以有效地防止钢管发生局部屈曲。研究表明，钢管混凝土柱的承载力高于相应的钢管柱承载力和混凝土柱承载力之和。钢管和混凝土之间的相互作用使钢管内部混凝土的破坏由脆性破坏转变为塑性破坏，构件的延性性能明显改善，耗能能力大大提高，具有优越的抗震性能。
专业资料 GB50936-2014钢管混凝土结构技术规 应知条文 必会条文 4.1.8 钢管混凝土柱的钢管在浇筑混凝土前，其轴心应力不宜大于钢管抗压强度设计值的60％，并应满足稳定性要求。 4.1.11 直径大于2m 的圆形钢管混凝土构件及边长大于1.5m 的矩形钢管混凝土构件，应采取有效措施减小钢管混凝土收缩对构件受力性能的影响。 5.4.1 对轴压构件和偏心率不大于0.3的偏心钢管混凝土实心受压构件，当由永久荷载引起的轴心压力占全部轴心压力的50％及以上时，由于混凝土变的影响，钢管混凝土柱的轴心受压稳定承载力设计值 Nu 应乘以折减系数0.9。 7.2.1 等直径钢管对接时宜设置环形隔板和衬钢管段，衬钢管段也可兼作为抗剪连接件，并应符合下列规定： 1 上下钢管之间应采用全熔透坡口焊缝，坡口可取35°，直焊缝钢管对接处应错开钢管焊缝； 2 衬钢管仅作为衬管使用时（图7.2.1a ），衬管管壁厚度宜为4mm ～6mm ，衬管高度宜为50mm ，其外径宜比钢管径小2mm ； 图7.2.1 等直径钢管对接构造 1-环形隔板；2-衬钢管 3 衬钢管兼作为抗剪连接件时（图7.2.1b ），衬管管壁厚度不宜小于16mm ，衬管高度宜为100mm ，其外径宜比钢管径小2mm 。 7.2.2 不同直径钢管对接时，宜采用一段变径钢管连接。变径钢管的上下两端均宜设置环形隔板，变径钢管的壁厚不应小于所连接的钢管壁厚，变径段的斜度不宜大于1:6，变径3.1.4 抗震设计时，钢管混凝土结构的钢材应符合下列规定： 1 钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.85； 2 钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率不应小于20％； 3 钢材应有良好的可焊性和合格的冲击韧性。 9.4.1 钢管混凝土结构中，混凝土禁使用含氯化物类的外加剂。
钢管混凝土结构浇筑 钢管混凝土的浇筑常规方法有从管顶向下浇筑及混凝土从管底顶升浇筑。不论釆取何种方法，对底层管柱，在浇筑混凝土前，应先灌入约100mm厚的同强度等级水泥砂浆，以便和基础混凝土更好地连接，也避免了浇筑混凝土时发生粗骨料的弹跳现象。采用分段浇筑管内混凝土且间隔时间超过混凝土终凝时间时，每段浇筑混凝土前，都应釆取灌水泥砂浆的措施。 通过试验，管内混凝土的强度可按混凝土标准试块自然养护28d的抗压强度采用，也可按标准试块标准养护28d强度的0.9采用。 钢管混凝土结构浇筑应符合下列规定: (1)宜采用自密实混凝土浇筑。 (2)混凝土应采取减少收缩的措施，减少管壁与混凝土间的间隙。 (3)在钢管适当位置应留有足够的排气孔，排气孔孔径应不小于20mm；浇筑混凝土应加强排气孔观察，确认浆体流出和浇筑密实后方可封堵排气孔。 (4)当采用粗骨料粒径不大于25mm的高流态混凝土或粗骨料粒径不太于20mm的自密实混凝土时，混凝土最大倾落高度不宜大于9m；倾落高度大于9m 时应采用串筒、溜槽、溜管等辅助装置进行浇筑。 (5)混凝土从管顶向下浇筑时应符合下列规定： 1)浇筑应有充分的下料位置，浇筑应能使混凝土充盈整个钢管； 2)输送管端内径或斗容器下料口内径应比钢管内径小，且每边应留有不小于100mm 的间隙； 3）应控制浇筑速度和单次下料量，并分层浇筑至设计标高； 4）混凝土浇筑完毕后应对管口进行临时封闭。 （6）混凝土从管底顶升浇筑时应符合下列规定： 1）应在钢管底部设置进料输送管，进料输送管应设止流阀门，止流阀门可在顶升浇筑的混凝土达到终凝后拆除； 2）合理选择混凝土顶升浇筑设备，配备上下通信联络工具，有效控制混凝土的顶升或停止过程; 3）应控制混凝土顶升速度，并均衡浇筑至设计标高。
河北华西特钢炼钢连铸项目钢管混凝土顶升法专项施工方案 编制： 审核： 审批： 河北华西特钢炼钢连铸项目部 2020年3月15日
目录 一、工程概况 (1) 二、编制依据 (1) 三、管理目标和指标 (1) 四、执行标准 (1) 五、施工方法与措施 (1) 六、资源需求计划 (7) 七、混凝土施工工艺 (8) 八、施工要点 (9) 九、施工进度计划安排 (10) 十、应急处理措施 (12) 十一、质量保证措 (13) 十二、安全保证措施 (14)
一、编制依据 1、华西特钢项目提供的施工图纸 2、施工组织设计 3、施工合同 二、工程概况 本工程位于河北省唐山市乐亭县京唐港开发区，本方案主要针对炼钢连铸主厂房钢管柱混凝土浇筑，钢管柱柱子高度为10.75米-24米。 三、管理目标和指标 质量目标：一次验收合格率100% 安全目标：严格执行安全生产责任制，加强安全生产教育，积极做好危险区域、工种的安全防护工程，按五无标准（无死亡、无重伤、无火灾、无中毒、无倒塌）和安全操作规程精心组织施工，轻伤负伤频率控制在0.5％内。 施工安全方面：施工现场杜绝重大伤亡事故及机械设备事故，轻伤率控制在2‰内。 消防安全方面：施工现场杜绝火灾、火警事故。执行动火须审批，无动火许可不准作业的动火管理制度。 四、执行标准 炼钢连铸主厂房施工图纸 河北华西特钢炼钢连铸工程施工组织设计 《钢管混凝土工程质量验收规范》GB50628-2010 《钢管混凝土结构构造》06SG524 《钢管混凝土结构设计与施工规范》CECS28-2012 《泵送混凝土施工技术规程》JGJ_T10-2011 31号文等相关文件 五、施工方法与措施 1、工艺原理 钢管混凝土柱柱芯混凝土顶升施工工艺是利用混凝土输送泵的泵送压力，在钢管柱脚开压注口，在钢管柱顶开出浆孔，将混凝土从钢管柱底部灌入，直
钢管混凝土结构特点及其在建筑中的应用 一般在混凝土中再不配纵向钢筋与钢箍。所用钢管一般为薄壁圆钢管或方钢管。方钢管混凝土结构的研究与应用历史较短,尽管其与圆钢管混凝土相比有一定的优点,钢管的制作,节点的构造较为简单,对某些受力构件,大偏心受压构件比圆钢管受力性能要好,不必一定做成双肢或多肢柱。 一、钢管混凝土结构具有以下的优点: (1)受力合理,能充分发挥混凝土与钢材的特长,从而使构件的承载能力大大提高。从另一方面而言,对于同样的负荷,钢管混凝土构件的断面将比钢筋混凝土构件显著减小。对混凝土来说,由于钢管约束,改变了受力性能,变单向受压为三向受压,使混凝土抗压强度提高了几倍。对钢管来说,薄壁钢构件对于局部缺陷特别敏感。薄壁钢管也不例外,局部缺陷特别是不对称缺陷的存在,将使实际的稳定承载力比理论值小得多。由于混凝土充填了钢管,保证了薄壁钢管的局部稳定,使其弱点得到了弥补。 (2)具有良好的塑性性能。混凝土是脆性材料,混凝土的破坏具有明显的脆性性质,即使是钢筋混凝土受压构件,尤其是轴心受压及小偏心受压构件的破坏,也是脆性破坏。而且在实际工程中轴心受压、小偏心受压的情况往往实际上是不可避免的,甚至是大量的。而钢管混凝土结构中,由于核心混凝土是处于三向约束状态,约束混凝土与普通混凝土不同,不仅改善了使用阶段的弹性性质,而且在破坏时产生很大的塑性变形,钢管混凝土柱的破坏,完全没有脆性特征,属于塑性破坏。 此外,这种结构具有良好的抗疲劳、耐冲击的性能。 (3)施工简单,缩短工期。钢管本身就是模板,因此比钢筋混凝土构件省去了模板。钢管本身既是纵筋又是箍筋,这样便省去了模板的制作安装工作。钢管的制作比钢筋骨架的制作安装也简单,并且钢管本身在施工阶段即可作为承重骨架,可以节省脚手架。这些方面对施工都大为有利,不仅节省了大量施工中的材料,减少了施工工作量,而且大大减少了现场露天工作,改善了工作条件,同时也加快了施工、缩短工期。 (4)获得了很好的经济效果。与钢结构相比,节约了大量钢材。根据多项工程统计,钢管混凝土大约能节省钢材50%,因而相应地也降低了造价。与钢筋混 凝土结构相比,大约可减少混凝土量的一半,而用钢量大致相当。这样随之带来的优越性是构件自身大大减轻、构件断面大大减小,减少了结构占地面积。由于省去了大量的模板,节省了大量木材,降低了费用,因此其取得了显著的经济效果。
组合结构设计原理学院：土木工程学院 姓名：刘辉 专业：土木工程 班级：建工101 学号：1008070283 指导教师：周老师
2013年10月 28 型钢混凝土组合结构 土木工程学院建工101班姓名：刘辉学号：1008070283 摘要：介绍了型钢混凝土组合结构的概念，对其结构体系、发展现状及存在的问题进行了探讨，介绍这种组合结构的优缺点、工作性能及应用范围。说明该种组合结构形式在设计及施工中需注意的问题。 关键词：型钢混凝土组合结构、结构体系的优缺点、设计及施工。 前言：随着我国钢材产量的逐年增加和高强度、高性能建筑结构用钢的大量生产，我国已进入了大力发展钢结构建筑的新时期。在混凝土中以配置型钢为主的结构称为型钢混凝土结构。目前，由于混凝土中配置的主要是型钢，因此克服了钢筋混凝土结构的许多弱点，使结构性能得到进一步改善。也具有型钢结构的优点。 由于在混凝土中配置了整体的型钢骨架，因此其强度、刚度、延性大大提高，显著改善了构件与结构的抗震性能。采用型钢混凝土构件可以明显减小构件的截面面积，这样可以使结构所占面积减小，增大了建筑的使用面积，为使用用户提供更大的生活空间，并且可以减少粱的高度，使结构层高也大大有所增加，进而可以减小建筑物的相对高度。同时，在地震地区，采用型钢混凝土结构可以避免结构发生过大的侧翼与振动。由于型钢混凝土结构具有很高的强度、刚度以及良好的抗震性能，因此在一些大跨、重载的结构中采用型钢混凝土结构式合适的。 在型钢混凝土结构中，混凝土包裹住型钢，避免了钢结构的防火、防腐蚀性能的缺点。克服了钢结构中容易发生整体或者局部失稳的弱点。并且型钢混凝土受力合理，与钢筋混凝土结构相比，因其结构体积与重量减少，结构的抗震性能有明显的提高。在钢骨架
钢管混凝土结构
钢管混凝土结构 1、前言 钢管混凝土即在薄壁钢管内填充普通混凝土，将两种不同性质的材料组合而形成的复合结构，它是将钢管结构和钢筋混凝土结构的优点结合在一起而发展起来的新型结构。由于钢管混凝土结构能够更有效地发挥钢材和混凝土两种材料各自的优点，同时克服了钢管结构容易发生局部屈曲的缺点。钢管混凝土作为一种结构构件形式最早在十九世纪八十年代被设计应用做桥墩，然后随着科学技术的提高使它的应用范围得到了很大的扩展。从八十年代末开始，钢管混凝土在我国的土建工程中的应用发展很快。近年来，随着理论研究的深入和新施工工艺的产生，工程应用日益广泛。钢管混凝土结构按照截面形式的不同可以分为矩形钢管混凝土结构、圆钢管混凝土结构和多边形钢管混凝土结构等，其中矩形钢管混凝土结构和圆钢管混凝土结构应用较广泛。 2、钢管混凝土结构的特点 ，混凝土的抗压强度高，但抗弯能力很弱，而钢材，特别是型钢的抗弯能力强，具有良好的弹塑性，但在受压时容易失稳而丧失轴向抗压能力。而钢管混凝土在结构上能够将二者的优点结合在一起，可使混凝土处于侧向受压状态，其抗压强度可成倍提高。同时由于混凝土的存在，提高了钢管的刚度，两者共同发挥作用，从而大大地提高了承载能力。 钢管混凝土柱在荷载作用下的应力状态和应力路径是十分复杂的，仅以常用的一种加载方式为例，对其受力、变形特点进行简单剖析。据有关大量实验表明，如图l的一根钢管混凝土短试件在轴向力N作用下钢管和核心混凝土随着
纵向压力的增加两者均产生较大的纵向应力和纵向应变，同时将产生横向变形。横向应变与纵向应变的关系为S S IS 3εμε=，C C C 31εμε=（式中的13,εε分别为纵向、环向应变，μ为材料的泊松比，下标s ，c 分别代表钢管和核心混凝土)。在轴向力N 作用下钢管和核心砼的变形是协调的，即C S 33εε=。钢材的泊松S μ在弹性阶段为一常数(O.283)，进入塑性阶段(应力达屈服点y f 时)增大至0.5而保持不变。而混凝土的横向变形系数C μ则为变数，可以从低应力时的0．17增加到0．5至1．0甚至大于1.0。由上式可见，钢管混凝土在轴心压力N 作用下，开始时C S μμ>， 钢管 混凝土2 图1 试件轴压时的内力状态 故C S 11εε>,但C μ在很快赶上S μ,则S μ=C μ,而C S 11εε=,随后C μ>S μ，S C 11εε>。这说明钢管混凝土在压力N 作用下混凝土向外的横向变形大于钢管向外的横向变形。钢管约束了砼，在钢管与混凝土之间产生了相互作用力P ，称为紧箍力。从而使钢管纵向和径向受压而环向受拉，混凝土则处于三向受压状