CFST-第五讲(新型钢管混凝土)-归纳
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超高层建筑中的钢管混凝土人类建筑史上传统的结构形式主要有:木结构、砖石(砌体)结构、钢筋商品混凝土结构和钢结构等四类。
随着建筑科学技术的发展,近20年来又推出了第五种结构类型,即全新的钢-商品混凝土组合结构。
该种新型建筑结构,充分发挥了钢材和商品混凝土的材料特性及优点,按其组合方式又可分为:钢管商品混凝土结构、钢-商品混凝土组合梁、外包钢组合结构和劲性钢筋商品混凝土结构等四种。
它们的共同特点是:施工简便、工期短、结构性能好且大大节约建筑材料。
钢-商品混凝土组合结构之一的钢管商品混凝土(即钢管砼-CFST),就是在钢管中充填素商品混凝土制成的建筑构件。
它具有承载力高、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。
其推广与发展的速度十分迅猛,并将成为二十一世纪高层和超高层建筑群最为实用和主要的结构形式。
一、钢管砼的结构特点钢管砼在高层建筑工程中,主要是作为受压管柱的建筑构件使用,与钢梁和梁柱节点等共同构成建筑物的框架结构体系。
钢管砼柱因其结构特征,同时具备了钢管和商品混凝土两种材料的性质。
即管柱外部包裹钢管材料,管柱内部充填商品混凝土材料,因钢管壁对管内商品混凝土形成的刚性拘束作用,防止了管内商品混凝土的脆性破坏。
实验和理论分析证明,钢管商品混凝土在轴向压力作用下,钢管的轴向和径向受压而环向受拉,商品混凝土则三向皆受压,钢管和商品混凝土皆处于三向应力状态。
三向受压的商品混凝土抗压强度大大提高,同时塑性增大,其物理性能上发生了质的变化,由原来的脆性材料转变为塑性材料。
正是这种结构力学性质的根本变化,决定了钢管砼的基本性能和特点,并作为新型的第五种建筑组合结构显示出巨大的生命力和发展前景。
在高层建筑中,钢管砼的特征与优势如下:1、钢管砼柱的抗压和抗剪承载力高,相当于钢管和商品混凝土二者之和的2倍以上;2、钢管砼柱截面比钢筋商品混凝土柱可减少60%以上,轮廓尺寸也比钢柱小,扩大了建筑物的使用空间和面积;3、柱子截面减小,自重减小,有利于结构抗震,相当于设防烈度下降一级;4、钢管砼柱自重减少,减轻了地基承受的荷载,相应降低了地基基础造价;5、钢管壁薄便于选材、制造与现场焊接,是施工最为快捷的建筑结构;6、钢管砼柱内的商品混凝土可大量吸收热能,其耐火性优于钢柱,从而比钢柱可节省耐火涂料50%以上;7、钢管砼具有的核心商品混凝土三向受压特性,利于刚刚问世的C60~80高强度商品混凝土安全可靠地推广应用。
综 述不锈钢管混凝土的发展综述廖飞宇1,2 陶 忠3(11清华大学土木工程系,北京 100084;21福建农林大学交通学院,福州 350002;31福州大学土木工程学院,福州 350108) 摘 要:新型不锈钢管混凝土结构兼有不锈钢和普通钢管混凝土的优点,具有良好的力学性能和优越的耐久性能,在海洋环境的建筑和桥梁以及一些对耐久性和美观要求较高的重要建筑结构中具有较好的应用前景。
在阐述不锈钢管混凝土结构的应用和研究现状的基础上,分析其与普通钢管混凝土结构力学性能存在的差异,并对需要进一步开展的研究工作进行探讨。
关键词:不锈钢;钢管混凝土;力学性能;耐火性能THE STATE 2OF 2THE 2ART OF CONCRETE 2FI LLE D STAIN LESS STEE L TUBU LAR STRUCTURESLiao Feiyu1,2 T ao Zhong 3(11Department of Civil Engineering ,Tsinghua University ,Beijing 100084,China ;21C ollege of T ransportation ,Fujian Agriculture and F orestry University ,Fuzhou 350002,China ;31C ollege of Civil Engineering ,Fuzhou University ,Fuzhou 350108,China )Abstract :The innovative concrete 2filled stainless steel tubular (CFSST )structures combine the advantages of both stainless steel and conventional concrete 2filled steel tubular (CFST )structures.Therefore ,excellent structural properties and corrosion resistant can be expected ,and this construction has a g ood potential to be used in offshore buildings and bridges ,as well as other specific buildings.I t is briefly reviewed the present application and research on CFSST structures.The differences of structural and fire 2resistant behaviour between CFSST structures and conventional CFST structures are summarized.T o better use stainless steel ,further research w ork on CFSST structures is discussed.K eyw ords :stainless steel ;concrete filled stainless steel tube ;behaviour ;fire 2resistance3福建省青年科技人才创新项目(2008F3007)。
术语2.1.1 钢管混凝土构件:在钢管内填充混凝土的构件,包括实心和空心钢管混凝土构件,截面可为圆形、矩形、及多边形,简称CFST 构件2.1.2 钢管混凝土结构:采用钢管混凝土构件作为主要受力构件的结构,简称CFST结构2.1.3 实心钢管混凝土构件:钢管中填满混凝土构件,简称S-CFST结构2.1.4 空心钢管混凝土构件:在空钢管中灌入一定量混凝土,采用离心法制成的中空心的钢管混凝土构件,简称H-CFST结构2.1.5 含钢率:构件界面中钢管面积与混凝土面积之比2.1.6 空心率:空心钢管混凝土构件截面中空心部分的面积与混凝土加空心部分总面积之比2.1.7 套箍系数:构件截面中钢管面积、钢材强度设计值乘积与混凝土面积、混凝土强度设计乘积之比2.1.8 钢管海砂混凝土构件采用海砂混凝土制作的钢管混凝土构件2.1.9 钢管再生混凝土构件:采用再生骨料混凝土制作的钢管混凝土构件3 材料3.1.1 钢材的选定应符合现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017的有关规定3.1.2 承重结构的圆钢管可采用焊接圆钢管、热轧无缝钢管,不宜选用输送流体用的螺旋焊管。
矩形钢管可采用焊接钢管,也可采用冷成形矩形钢管,当采用冷成形矩形钢管时,应符合现行行业标准《建筑结构用冷弯矩形钢管》JG/T 178中I级产品的规定。
直接承受动荷载或低温环境下的外露结构,不宜采用冷弯矩形钢管。
多边形钢管可采用焊接钢管,也可采用冷成型多边形钢管3.1.3 钢材的强度设计值f,弹性模量E 和剪变模量G 应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017 执行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0.852 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3.2.1 钢管内的混凝土强度等级不应低于C30。
混凝土的抗压强度和弹性模量应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010执行;当采用C80 以上高强度混凝土时,应有可靠的依据3.2.2 实心钢管混凝土构件中可采用海砂混凝土。
钢管混凝土中长柱轴压力学性能试验研究发布时间:2022-07-14T07:19:30.747Z 来源:《城镇建设》2022年5卷第3月第5期作者:纪建军[导读] 本文对一组钢管混凝土(CFST)中长柱的轴压力学性能开展试验研究,得到试件的加载过程、破坏形态纪建军广州大学土木工程学院,广东省广州市 510006摘要:本文对一组钢管混凝土(CFST)中长柱的轴压力学性能开展试验研究,得到试件的加载过程、破坏形态、应变发展过程和轴力-柱中纵向应变曲线。
研究结果表明:钢管混凝土中长柱在轴压荷载作用下发生整体弯曲破坏,试件中部出现明显的受压区和受拉区,且由于钢材和核心混凝土的相互作用,钢材和混凝土的力学性能得到充分发挥。
关键词:钢管混凝土;中长柱;轴压性能;试验研究 Abstract: This paper presented an experimental study of medium-long concrete-filled steel tube (CFST) columns under axial compressive loading. The loading process, failure mode, strain development process and axial force-longitudinal strain curve in the middle height of column were obtained and analyzed. The results show that the CFST column presents global bending failure. A compression zone and a tension zone are observed at the middle of the specimen. Due to the interaction between steel and core concrete, the mechanical properties of steel and concrete are fully utilized. Key words: Concrete-filled steel tube; Medium long column; Axial compressive performance; Experimental study 钢管混凝土(Concrete-Filled Steel Tubular CFST)柱因具有良好的抗震性能、抗火性能和方便施工等特点,已被广泛应用于高层建筑和大跨桥梁结构中。
钢管混凝土结构的特点优势及发展应用摘要:钢管混凝土结构作为一种新型组合结构,由于其能够更有效地发挥钢材和混凝土两种材料的优点,且施工方便,降低工程造价,近年越来越广泛地应用于工程实践中。
本文概括了钢管混凝土结构的特点及优势,并对其发展应用进行了分析。
关键词:钢管混凝土;组合结构;承载力0.引言钢管混凝土(concrete filled steel tubular structure)是指在薄壁钢管内填充普通混凝土,将两种不同性质材料组合而形成的复合结构,根据截面形式的不同分为圆钢管混凝土、方钢管混凝土和多边形钢管混凝土等[1]。
钢管混凝土结构是混凝土与钢材的最佳组合方式,两种材料取长补短,充分发挥了混凝土抗压性能和钢材的抗拉性能,达到优化组合的作用效果[2]。
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。
目前在国内高层、超高层建筑中,大部分的柱都采用了钢管混凝土结构,因为钢管混凝土柱在同等荷载作用下截面积小,同时具有较好的延性、施工工期短、施工方便的优点,具有良好的经济效益和建筑效益。
1.钢管混凝土结构的特点及优势1.1 承载力高、延性好,抗震性能优越同样截面的钢管混凝土柱比钢筋混凝土柱承载力约高50%,强度明显提高。
最根本的原因是钢管和混凝土的泊桑系数不同。
在普通钢管混凝土柱中,其中混凝土是处于轴心受压状态的[3],而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;同时钢管内部的混凝土又可以有效地防止钢管发生局部屈曲。
两者共同作用,大大地提高了承载能力[4]。
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[5]。
钢管和混凝土都处于三向应力状态,钢管和混凝土之间的相互作用使其物理性质发生了质的变化,由原来的脆性材料转变为塑性材料,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。
钢管混凝土拱桥(CFST)焊接技术的开题报告一、研究背景钢管混凝土拱桥(CFST)是一种以钢管为桥梁的承载结构,其外包混凝土能够有效的保护钢管、使其具有更好的抗震和耐久性能。
CFST结构在修建跨世纪长江大桥、嘉陵江大桥等世界知名工程中得到广泛应用。
在CFST结构中,管壁连接节点是桥梁结构的重要组成部分,其中焊接节点是其中最为关键的部分。
CFST焊接节点的质量直接关系到整座桥梁的安全性能和可靠性能,在CFST结构的设计和施工中焊接技术是必不可少的。
二、研究目的本文旨在探究CFST结构中焊接技术的关键因素,其中包括焊接工艺、焊材选择、焊工技能等因素。
通过对焊接工艺和焊接材料的分析和改进,提高整个焊接流程的可靠性和效率。
三、研究方法1.文献综述:通过查阅大量的文献资料,深入了解CFST结构及其焊接技术的背景、工艺和施工方法,了解国外优秀的焊接技术和相关的国内研究成果;2.现场实验:通过对不同管径、不同厚度、不同焊接方式的管材进行实验室量测试、力学性能测试,获得数据后分析出合理的参数设定,提高焊接质量的稳定性;3.数据分析:根据实验所得数据,综合考虑管壁连接节点的厚度及其它条件,建立合理的数学模型,以此为基础来优化焊接方法和参数,提高焊接质量。
四、预期研究成果1.掌握CFST结构中管壁连接节点的焊接工艺和关键因素;2.推进国内相关行业的焊接技术的提升,提高CFST结构的工程质量;3.为CFST结构在实际工程中的应用提供技术支持和参考。
五、研究意义CFST结构是当前国内外重要结构形式之一,在大型桥梁、高楼、大厦等建筑领域得到了广泛应用。
优秀的焊接技术是这种结构体系中的重要组成部分之一,因此通过对CFST焊接技术进行研究,可以提高桥梁等结构的安全性,并为国内华丽的城市美化做出一定的贡献。