钢管结构设计
10 钢管结构
霞光剧院屋钢管梁柱工程 施 工 案 编制： 审核： 审批人： 单位:集团有限公司
日期：2013年10月 一、工程概况 二、编制依据 1、×××××部分设计图； 2、钢管混凝土叠合柱结构技术规程CECS188:2005 3、高强混凝土结构技术规程CECS104:99 4、《碳钢焊条》GB/T5117－1995 5、《低合金钢焊条》GB/T5118－1995 6、《低合金高强度结构钢》GB/T1591－2008 7、《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223－2004 8、《《建筑结构抗震设计规》GB50011-2010 9、《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3－2002 10、《钢结构工程施工质量验收规》GB50205－2001 11、《混凝土结构工程施工质量验收规》GB50204－2002 12、《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81－2002 13、施工图纸设计要求 三、工艺流程 原材料复试→下料卷板→加工厂埋弧自动焊→加工厂焊缝超声波探伤检测→钢管柱附件焊接、穿→钢管柱进场→环箍现场焊接→钢管柱吊装、固定→现场CO2气体保护焊水平缝→现场焊缝超声波探伤→浇
筑钢管柱部混凝土→柱筋绑扎→柱模立支→外柱混凝土浇筑 四、主要施工法 （一）原材料复试 本次钢管柱加工由建设单位委托外加工，故建设单位需要求加工单位出具材料合格证及法定单位出具的有效的检验报告。必要时，可由建设单位组织监理单位、施工单位、质监单位到加工单位进行实物抽样到履行有见证送检。该形式的“有见证检验”“批量需相关单位协商后确定。 （二）下料、卷板 1、钢板的下料 钢板进场复试合格后，可按板厚中心线性长度不变的原理并结合焊缝宽度来计算钢板的下料宽度。 下料长度长度应格按设计层高及预留的弹性压缩量进行加工。其弹性压缩量可与设计单位协商确定，一般不应有正公差。现场焊接后可根据实际测量值予以修正。 下料前可对焊缝坡口进行预加工，加工时应格按照《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81-91）中对厚钢板焊接（全熔透焊缝）的坡口加工要求进行。 下料前，应采取措施确保四条边互相垂直，从而保证卷板后的横向平面与柱的母线垂直。 2、钢板的卷管 钢板下料检验合格后，由卷板机完成卷板工作，钢板卷圆后直径允
■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。
安全技术交底书 工程名称：三亚阳光金融广场分部工程：钢结构 分项工程名称：高层钢结构安装施工班组： 一、工程概况 本项目位于海南三亚迎宾路，工程占地面积 21016.01 平方米，总建筑面积约 111146.43 万平方米，其中地上36层（建筑面积76891.46 平方米），地下 2 层（地下面积 34254.97平方米），建筑基底面积5332.65平方米；容积率5.94%；建筑密度37.26%，建筑高度 158.5 米。建筑层数36层；其中地上36层；地下2层主楼为钢筋混凝土剪力墙结构，框架采用钢管混凝土柱。建筑工程等级一级，设计使用年限50年，结构形式框筒，抗震设防烈度六度。工程设计参数及项目特征:商业、办公、酒店综合建筑。 二、钢管的吊装 1、钢管的吊装 1.1吊装准备 本工程钢管柱截面为直径1200mm壁厚30mm、26mm、20mm。根据钢构件的重量及吊点情况，准备足够的不同长度、不同规格的钢丝绳以及卡环。在柱身上绑好爬梯，以便于下道工序的操作人员上下及设置安全防护措施等 1.2钢管柱的吊点设置 钢管柱吊点的设置需考虑吊装简便、稳定可靠，还要避免钢构件的变形。
安全技术交底书 工程名称：三亚阳光金融广场分部工程：钢结构 分项工程名称：高层钢结构安装施工班组： 钢管柱吊点设置在钢管柱的顶部，直接用连接耳板（连接耳板为4块）作为吊点。为了保证吊装平衡，在吊钩下挂设四根足够强度的单绳进行吊装，钢管柱起吊时应通过塔吊小跑车的前后移动和竖向配合，使钢管沿根部转动，防止在地面拖拉，造成地面和钢管柱损伤，钢管柱下方应垫好枕木，钢管柱起吊前绑好爬梯。 1.3第一节钢管柱的安装 底座的安装：根据设计图纸要求，底座为直径1600的法兰板。中 间开有近1130的圆洞。底座设调节丝杆（调节丝杆为φ28Q345钢制作，长1200），其高度由设计确定。底座安装前先调整调节螺丝使标高符合 圆管钢管柱起吊示意
中国工程建设标准化协会标准 矩形钢管柱端板式连接钢结构 设计规程 Technical standard for rectangle tube column steel structure with end-plate connection CECS XX:XXXX 主编单位：中国建筑标准设计研究院 清华大学 批准单位：中国工程建设标准化协会 施行日期：XXXX年X月X日 20** 北京
1总则 1.0.1为适应矩形钢管柱端板式连接钢结构在多高层建筑中的应用，制定本规程。 1.0.2本规程适用于高度不超过40m，设防烈度不高于7度（0.15g）的建筑。 1.0.3矩形钢管柱端板式连接钢结构的设计、制作和安装除应符合本规程外，尚应符合国家现行标准《钢结构设计标准》GB50017、《建筑抗震设计规范》GB50011、《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99、《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205等的要求
2 术语和符号 2.1术语 2.1.1矩形钢管柱端板式连接rectangular tube steel column with end-plate connection 在钢结构矩形钢管柱上采用端板、高强螺栓与钢梁进行连接的方式。 2.1.2 铰接连接hinged connection 不传递弯矩，节点转动不受约束的连接。 2.1.3刚性连接rigid connect 既传递剪力、又传递弯矩并且能保持相连杆件之间原有的角度不变的连接。 2.1.4半刚性连接semi-rigid connection 介于铰接连接和刚性连接之间的连接形式，能承受一定的弯矩，但同时相连杆件间会发生一定的相对转角。 2.1.5 初始转动刚度initial rotation stiffness 连接节点的转动变形处于弹性阶段时所具有的刚度，由节点域、螺栓伸长变形、端板变形、柱翼缘变形对应的转动刚度共同控制。 2.1.6 弯矩-转角曲线moment-angle curve 反应节点弯矩转角关系的变形曲线。 2.1.7 连接的受弯承载力moment resistance of connection 连接所能承受的最大弯矩。由节点域承载力、螺栓抗弯承载力、端板承载力和柱翼缘承载力的最小值确定。 2.2符号 M——连接的受弯承载力 Joint M——节点域承载力 pz M——螺栓的抗弯承载力 bolt
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>，
钢管柱施工方案 本工程钢管柱按所处位置、标高及截面尺寸有6种规格共148根，直径1000mm～1800mm，壁厚30、40mm，柱网间距12m。钢柱长度9～22m，呈梭状。其中结构内部钢管柱最高22m，重28t，边钢管柱为倾斜结构，高16m，重19t。 1钢管柱概述 1）钢结构制作及安装 ①焊接方式 除非另外说明，所有对接焊缝采用全熔透对接焊缝，焊接工作所采用的焊接方法、工艺参数应符合现行国家标准《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81－2002）的规定。 所有焊缝均为GB50017规定的二级焊缝。焊缝检测依据GB50205－95，并满足表1-1所列的最低要求。 表1-1 焊缝检测要求 出金属光泽，无焊渣，焊疤，灰尘，油污和水等杂质。除另有说明，所有钢构件均须采用镀锌防腐（至少600g／m2）。油漆两道须与镀锌相匹配。 对于无防腐保护的钢构件，不允许出现因腐蚀导致的片状撕裂，凹陷或截面面积缩减。在存放和运输过程中如有必要应采用临时遮盖。 ③构件出厂时做好标记，在运输和安装过程中，应防止碰撞、变形以及捆绑时钢丝绳勒伤，如有损伤，变形及时修补、校正。 2) 材料 ①结构钢材 本工程采用Q390等级的结构钢材，其质量标准应符合现行中国标准《碳素钢结构》（GB/T 700）和《低合金高强度结构钢》（GB/T 1591）的规定。同时符合本工程设计依据的其他中
国规范对于钢结构的要求。施工验收以GB50205－2001为标准。 ②焊条及焊剂 手工焊应采用符合现行国家标准《碳钢焊条》（GB/T 5117）及《低合金钢焊条》（GB/T5118）规定的焊条。Q390级钢采用E55级焊条。自动焊接或半自动焊接采用的焊丝和焊剂，应与主体金属强度相适应，焊丝应符合现行国家标准《熔化焊用钢丝》（GB／T 14957）或《气体保护焊用焊丝》（GB/T 14958）的规定。 ③螺栓 普通螺栓：应符合现行国家标准《六角头螺栓－A和B级》（GB/T 5782）和《六角头螺栓－C级》（GB/T 5780）DE规定。 ④圆柱头焊钉（栓钉） 栓钉应满足中国标准《电弧螺栓焊用圆柱头焊钉》（GB/T 10433）的规定。 3）现场条件 本工程施工场地广阔，部分钢管柱分节加工后直接运至待吊部位，现场拼装后再整体吊装。 2 施工安排 所有的构件均在工厂预制,较长的构件需分节加工，运至现场后进行拼装，再整体进行吊装。钢管柱施工为了与钢筋混凝土工程合乎施工进程，采用与土建相同流水区段划分。施工过程中，应充分利用交叉施工的特点，施工流水和施工作业面的交接必须以钢结构施工为主线，保证工程顺利进展。 结构外围斜钢柱待混凝土结构二层施工完毕后即可插入施工。其它钢管柱在施工面一旦形成即可组织施工。 3 加工、制作工艺 1）钢管柱加工、制作工艺流程 为便于工厂制作、运输和吊装，应对原设计图纸构件进行分割，划分成若干个单元构件。钢管柱采用图3-1所示的工艺流程。
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
高压架空输电线路钢管杆结构优化设计研究黄巧 发表时间：2018-10-17T14:38:20.407Z 来源：《电力设备》2018年第19期作者：黄巧 [导读] 摘要：随着电网的快速发展，输电线路建设水平也面临更高的要求。 （中国电力工程顾问集团新能源有限公司西安分公司陕西西安 710032） 摘要：随着电网的快速发展，输电线路建设水平也面临更高的要求。高压输电线路已经成为电网的主要组成部分，其直接影响电网的质量和电能供应质量。钢管杆在高压架空输电线路中广泛应用，为了进一步完善钢管杆的设计，实现节约材料、降低成本、减轻工作量的目的。我们对钢管杆结构设计进行优化，以保证钢管杆结构满足当下高压输电线路的要求。 关键词：高压线路；钢管杆结构；优化设计 1概述 1.1 高压架空输电线路 所谓高压架空输电线路是具有专业性较强，施工难度大，主要应用于基建行业领域的一种特殊线路。高压架空输电线路通常采用输电杆塔将导线与地线悬挂在控制，使导线与导线之间、导线与地线之间、导线与杆塔之间以及导线与地面障碍物之间保持安全距离，为完成输电任务奠定基础。高压架空输电线路具有成本低、维护施工方便的优点，因而被电网建设广泛应用。杆塔作为架空输电线路的重要组成部分，其设计的合理性直接影响其功能和作用，且对输电线路的施工速度、造价、运行、检修等均会造成影响。架空输电线路的杆塔型式很多，在实际选择中因地制宜是选择方案的基本原则。 1.2 钢管杆 钢管杆是架空输电线路杆塔的一种，从其断面型式上可以分为圆形钢管杆和多边形钢管杆，从结构型式上可分为单杆和双杆。其中圆形钢管杆不便采用套接，现场安装施工需要分段焊接，焊接接头在防腐性能方面存在缺陷。而多边形钢管杆通常由多段套接而成，可以实现分段热侵镀锌，具有良好的防腐效果，且现场安装方便。从外形上对比，多边形钢管杆尺寸紧凑、结构匀称、线条明快。所以，综合以上分析，多边形钢管杆是最合理的一种钢管杆。在实际中依据线路适用情况和导地线张力大小，合理选择单杆或双杆。通常情况下高压架空输电线路主要选用单杆结构。 2钢管杆结构特的优点 2.1结构简单 高压输电线路的钢管杆结构通常都比较简单，且器件较小，使钢管结构具有较低的风载体形系数。所以，作用于钢管杆结构本身的风荷载比铁塔小得多。此外，钢管杆结构具有良好的柔性，利于高压输电线路在强风作用的安全运行，保障了输电的稳定性。 2.2 占用空间少 城市建设的快速发展，土地资源日益缺乏，为了有效节约土地资源，城市土地规划允许在走廊或绿化带上架设高压输电线路。但是传统的铁打根宽度大，需要占用较大的土地空间，不适合在空间狭小的绿化带或走廊上铺设。而钢管杆占地面积小，杆径小，无拉线，占用土地空间较小，可满足小空间架设需求。同时钢管杆整体结构简单大方，于城市风貌相互协调，利于城市中建设高压输电线路的需求。 2.3 运送安装都很方便 高压输电线路钢管杆设计方式独特，在设计上是就采用分件形式，方便运输现场组装，从而钢管杆结构又有安装方便的特点。同时与传统的铁塔结构比较，钢管杆结构还有杆塔组装方便的特点，省去了塔位平降基工序等一些工序，这些都是传统铁塔无法比拟的。以上提到的优点可以充分说明钢管杆结构在高压输电线路施工中施工简单，有效提高了施工的效率，缩短了施工时间，有效节约了成本。 2.4 市容美观 城市建设中，城市的面容备受社会各界的关注和重视。钢管杆整体线条明快，整个结构比较的匀称，加之有机翼型的横担，显得十分的动感十足。如果涂上城市的主色调不但不会影响景观，反而对城市周围的景观会起到美化协调的作用。所以，钢管杆结构能够被广泛应用高压架空输电线路。但是当前使用的钢管杆结构钢材强度不大，不适用大容量多回路的输电线路。因此，尽量采用高强度、荷载大的钢管杆。输电线路建设中钢材费用占据了工程施工成本的主体，因此对于高压输电线路的钢管杆应用，多以城郊结合区域，有走廊限制的地带，不适宜在农村或走廊无限制的地区架设推广。 3高压架空输电线路钢管杆结构优化设计 高压输电线路钢管杆结构优化的目的是，设计方法在满足规定的各种荷载要求下，确保线路安全运行。具体从以下几个方面进行优化设计： 3.1气象条件的选择 通过多年的工作经验总结出，气象条件的选择应依据线路沿线气象资料和已有线路的运行经验进行确定。通常110kV-330kV输电线路及其大跨越重现期应取30年，500kV-750kV 输电线路及其大跨越重现期应取50年，实际使用中应该避免过大取用。 3.2材料选择 建议多回路、大截面导地线、分裂导线的杆塔采用高强度钢，这样也可以降低杆塔材料的用量。 3.3档距的优化 通过对各种导、地线最大使用张力的计算比较，选取合适的导、地线安全系数，一般取导线安全系数K=6.0-8.0，地线安全系数K=10.0-11.0，使用水平档距Lp=120m -150m，垂直档距Lv=200m -250m，最为经济合理。 3.4杆型选择 钢管杆杆型的选择是高压输电线路的关键，也是钢管杆结构优化的核心。合理区分线路中的直线杆和耐张杆，尽量避免直线杆承受导地线的拉力。合理规划杆塔使用转角度数，避免实际使用角度远小于设计角度，可以有效降低杆塔承受的荷载。对于终端杆应区分有无进线档的设计情况，对于分支、T接、π线路的杆塔，需要根据实际使用情况考虑荷载组合，避免所有杆塔都按最不利的因素考虑。 3.5杆头高度及呼称高 在满足电气间隙要求的基础上，尽量减小线路走廊宽度，优化杆头高度和横担长度。注意考虑城区线路、路灯和路边树木的交叉跨越高度要求，杆塔重量以最轻化为优化目标。单双回路杆塔呼称高的极差按3m考虑，多回路按2m考虑。通过减少杆塔高度，以降低杆塔的重
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/2513140298.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
明钢管的管身应力分析及结构设计 一、明钢管的荷载 明钢管的设计荷载应根据运行条件，通过具体分析确定，一般有以下几种： (1)内水压力。包括各种静水压力和动水压力，水重，水压试验和充、放水时的水压力。 (2)钢管自重。 (3)温度变化引起的力。 (4)镇墩和支墩不均匀沉陷引起的力。 (5)风荷载和雪荷载。 (6)施工荷载。 (7)地震荷载。 (8)管道放空时通气设备造成的负压。 钢管设计的计算工况和荷载组合应根据工程的具体情况参照钢管设计规范采用。 二、管身应力分析和结构设计 明钢管的设计包括镇墩、支墩和管身等部分。前二者在上节中已经讨论过，这里主要讨论管身设计问题。 明钢管一般由直管段和弯管、岔管等异形管段组成。直管段支承在一系列支墩上，支墩处管身设支承环。由于抗外压稳定的需要，在支承环之间有时还需设加劲环。直管段的设计包括管壁、支承环和加劲环、人孔等附件。 支承在一系列支墩上的直管段在法向力的作用下类似一根连续梁。根据受力特点，管身的应力分析可取如图13-14所示的三个基本断面：跨中断面1-1；支承环附近断面2-2和支承环断面3-3。以下介绍明钢管计算的结构力学方法。 图13-14 管身计算断面 （一）跨中断面（断面1-1) 管壁应力采用的坐标系如图13-15所示。以x表示管道轴向，r表示管道径向，θ表示管道切向，这三个方向的正应力以、、表之，并以拉应力为正。图中表明了管壁单元体的应力状态，剪应力r下标的第一个符号表此剪应力所在的面（垂直x轴者称x面，余同），第二个符号表示剪应力的方向，如表示在垂直x轴的面上沿e向作用的剪应力。 1.切向（环向）应力。 管壁的切向应力主要由内水压力引起。对于水平管段，管道横截面上的水压力如图13-16(a),它可看作由图13-16(b)的均匀水压力和图13-16(c)的满水压力组成。这两部分的水压力在管壁中引起的切向应力为 式中D、δ--管道内径和管壁计算厚度，cm； γ--水的容重，0.001；
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。
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。
第六节明钢管的管身应力分析及结构设计 一、明钢管的荷载 明钢管的设计荷载应根据运行条件，通过具体分析确定，一般有以下几种： (1)内水压力。包括各种静水压力和动水压力，水重，水压试验和充、放水时的水压力。 (2)钢管自重。 (3)温度变化引起的力。 (4)镇墩和支墩不均匀沉陷引起的力。 (5)风荷载和雪荷载。 (6)施工荷载。 (7)地震荷载。 (8)管道放空时通气设备造成的负压。 钢管设计的计算工况和荷载组合应根据工程的具体情况参照钢管设计规范采用。 二、管身应力分析和结构设计 明钢管的设计包括镇墩、支墩和管身等部分。前二者在上节中已经讨论过，这里主要讨论管身设计问题。 明钢管一般由直管段和弯管、岔管等异形管段组成。直管段支承在一系列支墩上，支墩处管身设支承环。由于抗外压稳定的需要，在支承环之间有时还需设加劲环。直管段的设计包括管壁、支承环和加劲环、人孔等附件。 支承在一系列支墩上的直管段在法向力的作用下类似一根连续梁。根据受力特点，管身的应力分析可取如图13-14所示的三个基本断面：跨中断面1-1；支承环附近断面2-2和支承环断面3-3。以下介绍明钢管计算的结构力学方法。 图13-14 管身计算断面 （一）跨中断面（断面1-1) 管壁应力采用的坐标系如图13-15所示。以x表示管道轴向，r表示管道径向，θ表示管道切向，这三个方向的正应力以、、表之，并以拉应力为正。图中表明了管壁单元体的应力状态，剪应力r 下标的第一个符号表此剪应力所在的面（垂直x轴者称x面，余同），第二个符号表示剪应力的方向，如 表示在垂直x轴的面上沿e向作用的剪应力。 1.切向（环向）应力。 管壁的切向应力主要由内水压力引起。对于水平管段，管道横截面上的水压力如图13-16(a),它可看作由图13-16(b)的均匀水压力和图13-16(c)的满水压力组成。这两部分的水压力在管壁中引起的切向应力为