钢管混凝土核心柱的最新研究进展
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《持荷三面升温钢管混凝土核心柱力学性能分析》篇一摘要:本文针对持荷三面升温环境下钢管混凝土核心柱的力学性能进行了深入研究。
通过理论分析、数值模拟及实验研究相结合的方法,探讨了升温过程中核心柱的应力分布、变形特性及破坏模式。
本文旨在为类似工程提供理论依据和设计参考。
一、引言随着现代建筑技术的不断发展,钢管混凝土结构因其良好的力学性能和经济性,在高层及超高层建筑中得到广泛应用。
然而,在持荷三面升温等极端环境下,钢管混凝土核心柱的力学性能面临严峻挑战。
因此,研究其在此类环境下的力学性能显得尤为重要。
二、理论分析在持荷三面升温的环境下,钢管混凝土核心柱的力学性能受到温度、荷载及材料性能等多重因素的影响。
理论上,随着温度的升高,材料的热膨胀会导致应力重新分布,而荷载的存在则会进一步影响这一过程。
此外,材料性能的变化也会对核心柱的承载能力产生显著影响。
因此,理解这些因素对核心柱力学性能的影响机理,对于提高其抗灾能力和使用安全至关重要。
三、数值模拟为了更深入地研究持荷三面升温环境下钢管混凝土核心柱的力学性能,本文采用了有限元分析软件进行数值模拟。
通过建立合理的模型,模拟了不同温度、荷载及材料性能下的核心柱应力分布、变形特性及破坏模式。
结果表明,在持荷三面升温的环境下,核心柱的应力分布呈现不均匀性,且随着温度的升高,变形逐渐增大,破坏模式也发生变化。
四、实验研究为了验证理论分析和数值模拟的结果,本文还进行了一系列实验研究。
通过制作不同尺寸和材料的钢管混凝土核心柱试件,在持荷三面升温的环境下进行加载测试,观察其应力分布、变形及破坏过程。
实验结果表明,理论分析和数值模拟的结果与实验结果基本一致,进一步证明了本文研究的可靠性。
五、结果与讨论根据理论分析、数值模拟及实验研究的结果,我们可以得出以下结论:在持荷三面升温的环境下,钢管混凝土核心柱的应力分布不均匀,随着温度的升高,变形逐渐增大,破坏模式也发生变化。
此外,荷载的存在会进一步影响核心柱的力学性能。
钢管混凝土结构节点研究现状摘要:本文详细论述了钢管混凝土结构梁柱节点和柱脚节点在国内外的研究现状,分析了不同节点形式的优缺点和适用情况。
关键字:钢管混凝土;梁柱节点;柱脚节点1.概述钢管混凝土是在劲性钢筋混凝土及螺旋配筋混凝土的基础上演变和发展起来的一种结构型式。
其特点就是承载力高、塑性和韧性好、耐火性能好、施工方便。
在其使用之初就受到欧美日各国土木工程界的重视,竞相开发利用。
新中国成立以后,我们国家也开始开发利用钢管混凝土结构技术。
尤其20世纪80年代以后,钢管混凝土技术在我国的桥梁、电力等行业中有了更为广泛的应用。
随后国家颁布了一系列与钢管混凝土结构技术相关的规范、规程,使钢管混凝土结构技术的应用更加规范化。
钢管混凝土结构中节点是个非常重要的部位,它起着传递和分配内力以及保证整体性的作用,对结构安全至关重要[1]。
截至目前,国内外的专家学者对其的受力机理,破坏形态做了大量的研究,有了一定的认识,同时也给出了一些近似的的计算公式,但是尚有许多亟待研究和解决的问题。
2.钢管混凝土梁柱节点研究现状对于钢管混凝土梁柱节点,按照不同的划分标准有不同的分类。
按钢管混凝土柱与梁的连接类型的不同可以划分为两种,一种是钢管混凝土柱-钢梁节点,另一类是钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁节点。
国外高层建筑中应用和研究较多的节点型式主要是钢管混凝土柱-钢梁节点[2]。
而国内则主要是钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁节点。
2.1国外钢管混凝土梁柱-钢梁节点的研究现状1974年,p.ansounan[3]进行方钢管混凝土柱-工字钢梁节点连接的研究。
1987年, hiroshi和kanatani等进行了长高强螺栓连接部分方钢管混凝土柱与h型钢梁的研究,使得钢管壁局部变形、破坏和焊接困难的问题得到了解决。
1995年, shim通过改变加强环板开口尺寸、厚度等参数,对钢管混凝土柱-h型钢梁节点的静力和滞回性能进行了试验研究。
试验结果表明:内加强环板节点核心区有良好耗能能力;节点区灌混凝土的试件,变形能力和耗能能力会有所提高。
钢管混凝土柱斜向相贯节点试验研究的开题报告一、研究背景与意义随着现代建筑的发展,钢管混凝土柱作为一种新型结构材料,越来越受到设计师们的关注。
钢管混凝土柱在施工效率、耐震性、承载力等方面相较于传统柱子有越来越多的优势。
但相应地,柱子节点的研究也变得尤为重要。
在结构设计和建筑施工中,节点设计是一个非常关键的环节。
一些关键节点例如斜向相交节点需要更加细致的探究及完善。
深入研究钢管混凝土柱斜向相贯节点及其受力特点,不仅可以在设计阶段更加准确地预测该节点的承载能力,还有助于提高节点的稳定性及安全性,使建筑物更安全可靠。
因此,本研究选择了钢管混凝土柱斜向相贯节点作为研究对象,旨在深入探究该节点在不同受力条件下的性能,并建立合理的数值模型为该节点的设计提供更为可靠的理论支撑。
二、研究方法和内容本研究拟采用试验和数值计算两种途径来深入分析样品在不同应力状态下的变形和破坏机制。
详细研究内容包括:1.根据现实工程构建相应的钢管混凝土柱斜向相贯节点试验样品;2.设计并进行柱子原始材料的单轴、三轴压缩试验,获取混凝土的力学性能;3.设计并进行节点试件以及节点主材料的正、剪、扭试验,获得节点在不同受力条件下的力学特性;4.采用有限元模拟软件建立数值模型,并与实验结果进行对比验证;5.研究不同构造条件、材料参数等因素对节点性能的影响,以得出合理的设计建议和设计规范。
三、研究进展情况目前,本研究已完成了试验样品的构建和实验设备的配置采购,并开始进行混凝土力学性能试验。
预计在未来三个月内,节点试件将会制备并开始进行力学性能试验。
通过试验数据的收集,我们将会开始针对不同受力条件、材料属性如何影响节点性能等问题进行研究分析。
四、预期成果及意义通过本研究,我们将建立起一套完整的钢管混凝土柱斜向相贯节点试验研究方法,为该类节点的设计提供更为准确的理论基础,为工程实践中的施工提供更为可靠的保障。
同时,本研究还将对深入研究钢管混凝土结构的设计、计算和施工提供宝贵的经验和参考。
《持荷三面升温钢管混凝土核心柱力学性能分析》篇一一、引言随着现代建筑技术的不断发展,钢管混凝土结构因其优异的力学性能和经济性,在高层建筑、大跨度桥梁等工程领域得到了广泛应用。
其中,持荷三面升温环境下钢管混凝土核心柱的力学性能显得尤为重要。
本文将对持荷三面升温条件下钢管混凝土核心柱的力学性能进行深入分析,为相关工程设计和施工提供理论依据。
二、持荷三面升温钢管混凝土核心柱的构造与特点持荷三面升温钢管混凝土核心柱,是指在钢管内部填充混凝土,并在特定环境下对柱体进行加热处理,使柱体在三个方向上承受升温和荷载的作用。
其结构特点包括钢管与混凝土的复合作用、良好的耐热性能和承载能力。
此外,该结构还具有施工方便、成本低廉等优点。
三、力学性能分析方法为了全面了解持荷三面升温钢管混凝土核心柱的力学性能,本文采用理论分析、数值模拟和试验研究相结合的方法。
理论分析主要依据弹性力学、塑性力学等相关理论,对柱体的应力、应变等力学性能进行预测。
数值模拟则通过有限元软件,对柱体在持荷三面升温条件下的受力过程进行模拟,以验证理论分析的准确性。
试验研究则通过实际试验,对柱体的力学性能进行验证。
四、力学性能分析结果1. 应力分布规律在持荷三面升温条件下,钢管混凝土核心柱的应力分布呈现出一定的规律。
随着温度的升高,柱体的应力逐渐增大,但应力的分布规律并未发生明显变化。
这表明,在一定的温度范围内,该结构具有较好的耐热性能。
2. 承载能力通过理论分析、数值模拟和试验研究,发现持荷三面升温钢管混凝土核心柱具有较高的承载能力。
在相同荷载作用下,该结构的变形较小,表现出较好的刚度。
此外,该结构在高温环境下仍能保持较好的承载能力,显示出良好的耐热性能。
3. 破坏模式持荷三面升温钢管混凝土核心柱的破坏模式主要表现为屈曲破坏和局部压溃破坏。
在荷载作用下,柱体可能出现局部屈曲现象,但整体结构仍能保持较好的承载能力。
当荷载继续增大时,柱体可能出现局部压溃破坏,但破坏过程较为缓慢,具有一定的延性。
《持荷三面升温钢管混凝土核心柱力学性能分析》篇一一、引言随着现代建筑技术的不断发展,钢管混凝土结构因其优异的力学性能和良好的经济性,在高层建筑、大跨度桥梁等工程领域得到了广泛应用。
特别是在高温环境下,钢管混凝土核心柱的力学性能尤为重要。
本文以持荷三面升温条件下钢管混凝土核心柱为研究对象,对其力学性能进行深入分析,旨在为相关工程设计和施工提供理论依据。
二、持荷三面升温条件下的钢管混凝土核心柱在持荷三面升温条件下,钢管混凝土核心柱的力学性能受到多方面因素的影响。
首先,高温环境会导致材料性能的改变,如钢材的屈服强度和弹性模量的降低,混凝土的抗压强度和热膨胀系数的变化等。
其次,钢管与混凝土之间的相互作用也会受到影响,这种相互作用对于整体结构的稳定性至关重要。
三、力学性能分析(一)材料性能分析在持荷三面升温条件下,钢材和混凝土的性能变化是分析的核心。
通过实验测定不同温度下钢材和混凝土的力学性能参数,如屈服强度、弹性模量、抗压强度等,了解其在高温环境下的变化规律。
(二)应力分析钢管混凝土核心柱在持荷三面升温条件下的应力分布是关键。
通过有限元分析等方法,模拟不同温度下核心柱的应力分布情况,分析温度对核心柱应力的影响规律。
(三)稳定性分析钢管与混凝土之间的相互作用对于整体结构的稳定性至关重要。
在持荷三面升温条件下,这种相互作用会发生变化。
通过分析温度对钢管与混凝土之间相互作用的影响,评估核心柱的稳定性。
四、实验结果与讨论通过实验和数值模拟,得到了一系列关于持荷三面升温条件下钢管混凝土核心柱的力学性能数据。
结果表明,随着温度的升高,钢材和混凝土的力学性能均有所降低,导致核心柱的应力分布发生变化。
同时,温度对钢管与混凝土之间的相互作用也有影响,进而影响核心柱的稳定性。
五、结论与建议通过对持荷三面升温条件下钢管混凝土核心柱的力学性能分析,得出以下结论:1. 在高温环境下,钢材和混凝土的力学性能均有所降低,对核心柱的应力分布和稳定性产生影响。
钢管再生混凝土柱力学性能研究进展当前,我国城镇化进程加快,既有建筑的更替和新建结构的增长,导致大量的建筑材料耗费。
为实现可持续发展,再生混凝土技术应用而生,废弃混凝土的回收利用减少了建筑固废排放量和天然资源消耗,为资源环境循环利用提供了新思路,成为目前学者们的研究热点[1]。
由于再生骨料自身的缺陷,使得再生混凝土的力学和耐久性能不同程度的降低,限制了再生混凝土在工程中的应用[2]。
将再生混凝土引入到钢管混凝土中,使构件同时具备了钢管和再生混凝土2 种材料的特性,既保留了钢管混凝土高承载力和抗震能力,又能有效利用建筑废弃物、节能环保,具有良好的推广应用前景[3]。
钢管再生混凝土的研究起步较晚,钢管再生混凝土柱力学性能的研究尚处于理论层面,实际工程应用还相对较少[4−6]。
钢管再生混凝土的研究主要集中在柱的力学性能和抗震方面。
试验研究多以再生骨料取代率、再生混凝土强度、钢管形状、钢管组合构造形式、柱型类别、长细比、含钢率和荷载比等作为参变量,对其破坏形态、力学性能和变形能力等进行分析。
本文将针对性的归纳总结钢管再生混凝土柱的力学性能、改变外部环境下的工作性能和抗震性能。
在试验示范的跟踪过程中,云天化产品示范田的冬枣长势旺盛,中期表现出挂果多,果实品相好,树体健壮;采收期冬枣色泽好,果形均匀,畸形果少,口感佳。
示范田亩增产82.4kg,亩增收10075.2元,给农户带来的一定的经济效益。
通过试验示范,云天化“滴灌二铵”和“大量元素水溶肥”系列肥料得到了种植户的认可。
1 再生混凝土物理及力学性能用废弃混凝土破碎加工而成的再生集料,由粒径大小分为再生粗骨料(5~31.5 mm)和再生细骨料(0.5~5 mm),由于旧砂浆、表面裂纹和杂质的存在,使得再生混凝土弹性模量小于普通混凝土,而干缩和徐变变形大于普通混凝土[7]。
且再生骨料随机性和变异性较大,致使其具有孔隙率大、吸水率高、密度小、压碎指标值高等缺陷,老砂浆和界面过渡区是再生混凝土的主要薄弱环节[8]。
钢管再生混凝土柱研究现状与展望摘要:再生混凝土的弹性模量与抗压强度低,收缩徐变大,耐久性差,各种力学性能的离散性大,利用钢管外包再生混凝土,能有效的避免再生混凝土材料的缺陷,同时为外包钢管提供支撑,产生“1+1>2”的组合效果,我国目前对钢管再生混凝土组合结构已有一定研究,研究发现,该结构可作为主要承重构件在工程中进行应用。
关键词:外包钢管;再生混凝土;组合结构1.钢管再生混凝土柱的特点再生混凝土由于再生骨料内部易产生裂纹,造成再生骨料与天然骨料相比具有表观密度低、孔隙率高、强度低、吸水率高等特点,从而使再生混凝土的力学性能低于同配比的普通混凝土。
将再生混凝土置于钢管形成钢管再生混凝土,可以利用组合构件力学性能的优势有效弥补再生混凝土的力学缺陷;其次,钢管为核心混凝土提供了一个封闭的,是对再生混凝土在结构层次上的改善。
综上,钢管再生混凝土柱(Recycled Aggregate Concrete Filled Steel Tube,简称 RACFST)结构这一结构形式为拓展再生混凝土在结构工程中的应用范围开辟了新的途径,正好完美顺应了现在建筑物像超高层、超大跨发展的社会潮流,因此研究锈钢管再生混凝土柱的受力状态和失效准则较普通钢管混凝土柱更具有实际意义,作为主要竖向承重构件在多层及小高层建筑中具有较为广阔的应用前景。
2.钢管再生混凝土柱研究现状目前在钢管再生混凝土柱在结构和构件层面的研究已有一定进展,在轴压短柱方面:国外Konno等[1]最早进行了 RACFST 短柱的轴压性能研究;国内杨有福等[2]开展了10个 RACFST 短柱的轴压试验;截至目前为止,国内外学者已完成了近300个RACFST试件的轴压试验试件,研究结果表明:RACFST的破坏形式与钢管普通混凝土相似,外部钢管中部鼓曲,核心再生混凝土发生剪切破坏。
在轴压中长柱方面:国外Mohanraj E K[3]开展了中长柱试件的轴压性能研究;国内吴波、张向冈[4-5]等开展了近180 个中长柱试件的轴压、偏压性能研究。
《持荷三面升温钢管混凝土核心柱力学性能分析》篇一摘要:本文通过对持荷三面升温环境下钢管混凝土核心柱的力学性能进行深入研究与分析,探讨了不同温度条件下钢管混凝土柱的应力分布、变形特性及承载能力。
通过实验与理论分析相结合的方法,为类似工程结构的设计与施工提供理论依据和参考。
一、引言随着现代建筑技术的发展,钢管混凝土结构因其良好的力学性能和经济性,在高层建筑、大跨度桥梁等工程领域得到广泛应用。
然而,在特殊环境如持荷三面升温条件下,钢管混凝土核心柱的力学性能将发生显著变化,对其承载能力和结构安全构成挑战。
因此,研究该条件下钢管混凝土核心柱的力学性能具有重要的工程实际意义。
二、持荷三面升温环境模拟与实验设计为了研究持荷三面升温环境下钢管混凝土核心柱的力学性能,我们设计了一套实验方案。
首先,通过模拟实际工程中的持荷条件,设置不同等级的荷载;其次,通过加热装置模拟三面升温环境,并设定多个温度梯度;最后,对不同条件下的钢管混凝土柱进行力学性能测试。
三、实验结果与分析1. 应力分布与变形特性在持荷三面升温条件下,钢管混凝土核心柱的应力分布发生明显变化。
随着温度的升高,柱体表面的热应力增大,导致柱体产生不均匀变形。
通过实验观察,我们发现柱体的变形特性与温度和荷载水平密切相关。
2. 承载能力与破坏模式在持荷三面升温条件下,钢管混凝土核心柱的承载能力受到显著影响。
随着温度的升高,柱体的承载能力逐渐降低。
破坏模式主要表现为柱体表面出现裂缝,并逐渐扩展至柱体内部。
不同荷载和温度条件下,破坏模式存在一定差异。
3. 理论分析与模型建立基于实验结果,我们建立了钢管混凝土核心柱在持荷三面升温条件下的力学分析模型。
通过理论分析,我们得出了柱体应力分布、变形特性和承载能力的变化规律。
同时,我们还考虑了材料非线性、温度效应等因素对力学性能的影响。
四、结论与建议通过本文的研究,我们得出以下结论:1. 持荷三面升温条件下,钢管混凝土核心柱的应力分布和变形特性发生显著变化。
《持荷三面升温钢管混凝土核心柱力学性能分析》篇一一、引言随着现代建筑技术的不断进步,钢管混凝土结构因其独特的力学性能和优越的施工性能,在大型、超高层建筑中得到广泛应用。
其中,持荷三面升温钢管混凝土核心柱作为建筑结构的重要组成部分,其力学性能的优劣直接关系到建筑的整体安全性和稳定性。
因此,对持荷三面升温钢管混凝土核心柱的力学性能进行分析,具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、持荷三面升温钢管混凝土核心柱的结构特点持荷三面升温钢管混凝土核心柱是指钢管内部填充混凝土,且在升温过程中,钢管的三个面受到温度升高的作用。
这种结构形式具有承载力高、延性好、施工方便等优点。
其结构特点主要表现在以下几个方面:1. 承载力高:钢管和混凝土的组合作用,使得核心柱具有较高的承载能力。
2. 延性好:混凝土在升温过程中产生膨胀,有助于吸收能量,提高结构的延性。
3. 施工方便:钢管可以作为模板,同时起到支撑和约束混凝土的作用,简化施工过程。
三、持荷三面升温钢管混凝土核心柱的力学性能分析1. 理论分析考虑钢管和混凝土的相互作用、温度对材料性能的影响等因素。
通过建立合理的力学模型,分析核心柱在荷载作用下的应力、应变分布规律,以及温度变化对核心柱力学性能的影响。
2. 实验研究为了更准确地分析持荷三面升温钢管混凝土核心柱的力学性能,需要进行实验研究。
通过制作不同尺寸和配筋的钢管混凝土核心柱试件,进行荷载和温度作用下的力学性能试验,观察核心柱的破坏过程、破坏形态以及荷载-位移曲线等,为理论分析提供依据。
3. 结果分析根据理论分析和实验研究的结果,可以得出以下结论:(1)持荷三面升温钢管混凝土核心柱在荷载作用下,钢管和混凝土之间产生协同作用,提高了核心柱的承载能力和延性。
(2)温度变化对持荷三面升温钢管混凝土核心柱的力学性能产生影响。
随着温度的升高,混凝土的强度和弹性模量降低,但由于混凝土的膨胀作用,可以吸收部分能量,提高结构的延性。
(3)合理的设计和施工措施可以提高持荷三面升温钢管混凝土核心柱的力学性能。
钢管混凝土柱框架核心筒结构抗震性能的研究的开题报告一、选题背景和意义钢管混凝土柱框架核心筒结构作为新型抗震结构体系,具有很好的抗震性能和安全性能,广泛应用于高层建筑的结构设计中。
然而,在设计和施工中,钢管混凝土柱框架核心筒结构仍然存在诸多技术难点和工程实践问题,如钢管混凝土抗震性能的影响因素、构件连接方式的优化、重要节点的加强措施等。
因此,对钢管混凝土柱框架核心筒结构抗震性能的研究,对于提高高层建筑的结构设计及施工技术水平,具有重要的理论和实践意义。
二、本文的研究内容和方法本文通过文献调研和理论分析,深入探究钢管混凝土柱框架核心筒结构的抗震性能,主要包括以下内容:1. 钢管混凝土柱框架核心筒结构的抗震设计原理和方法;2. 钢管混凝土抗震性能的影响因素和评价指标;3. 钢管混凝土构件连接方式的优化及加强措施;4. 钢管混凝土柱框架核心筒结构在不同地震作用下的动力响应分析,探究其抗震性能;5. 通过有限元数值模拟,验证理论分析的可行性。
三、预期成果和意义本文旨在深入研究钢管混凝土柱框架核心筒结构的抗震性能及其影响因素,为提高高层建筑的结构设计及施工技术水平提供理论依据和实践指导。
预期成果如下:1. 理论探索:全面深入地研究钢管混凝土柱框架核心筒结构抗震性能的影响因素及设计方法,扩展梁柱体系抗震设计的思路。
2. 技术创新:提出钢管混凝土柱框架核心筒结构的优化构件连接方式及加强措施,有效提高其抗震性能和结构安全性能。
3. 工程应用:将理论研究成果应用到实际工程中,推进高层建筑的结构设计和施工技术水平不断提高。
4. 学术贡献:丰富和完善钢管混凝土柱框架核心筒结构的抗震性能研究,对于推动我国建筑工程学科和行业发展,具有较大的学术价值和社会意义。
四、可行性和研究计划本文的研究内容和目标,具有一定的可行性和可操作性。
研究计划如下:第一年:开展文献调研和理论分析,深入研究钢管混凝土柱框架核心筒结构的抗震设计原理和方法、抗震性能的影响因素和评价指标等内容。
内置芯柱的钢管混凝土柱-钢梁外加强环式节点力学性能研究内置芯柱的钢管混凝土柱-钢梁外加强环式节点力学性能研究摘要:钢管混凝土柱作为一种常用的结构形式,其节点连接性能对于整个结构的安全性和可靠性至关重要。
本文通过利用内嵌芯柱的钢管混凝土柱-钢梁外加强环式节点进行研究,探讨了不同参数下节点的力学性能。
研究结果表明,内置芯柱的设计方案可以显著提高节点的承载能力和刚度,提高连接的耐久性和抗震性,具有较好的应用前景。
1. 引言钢管混凝土柱作为一种常用的结构形式,其力学性能和节点连接的可靠性对于整个结构安全性至关重要。
传统的钢管混凝土柱-钢梁节点通常通过脚手架焊接进行连接,但该连接方式存在着焊接质量不易保证、耐久性差、施工难度大等问题。
因此,需要进行新型节点连接方式的研究,以提高连接的性能。
2. 节点连接方案设计基于传统钢管混凝土柱-钢梁节点的缺点,本文提出一种新型的节点连接方案,采用内嵌芯柱的设计思路。
该节点连接方案的主要组成部分包括钢梁、钢管柱和内置芯柱。
其中,钢梁和钢管柱采用传统的钢结构设计,内置芯柱通过预埋结构的方式加固节点连接。
3. 芯柱设计参数分析为了探索最优的节点连接方案,本文针对内置芯柱的设计参数进行了分析。
主要参数包括芯柱材料的选择、芯柱的几何形状、芯柱与钢管柱的连接方式等。
通过模型分析和仿真计算,得出了不同参数下节点连接的力学性能数据。
4. 节点连接性能测试为了验证内置芯柱节点连接方案的力学性能,本文进行了节点连接性能测试。
采用拉伸试验和弯曲试验两种方式,对节点进行了力学性能测试。
测试结果表明,内置芯柱的设计方案可以显著提高节点的承载能力和刚度。
5. 对比分析和讨论通过对比分析内置芯柱节点连接方案与传统节点连接方案的数据结果,本文探讨了内置芯柱的优势和应用前景。
结果表明,内置芯柱节点连接方案不仅在承载力和刚度等方面有着明显的优势,而且具有良好的耐久性和抗震性能。
6. 结论本文通过研究内置芯柱的钢管混凝土柱-钢梁外加强环式节点的力学性能,得出了以下结论:(1)内置芯柱的设计方案可以显著提高节点的承载能力和刚度;(2)内置芯柱的设计方案具有较好的耐久性和抗震性能;(3)内置芯柱节点连接方案具有较好的应用前景。
钢管混凝土结构的研究应用及最新进展3篇钢管混凝土结构的研究应用及最新进展1钢管混凝土结构是指混凝土中钢筋被圆形钢管所替代,使其提高了承载能力和抗震性能。
该结构由于其优越的性能,在建筑、桥梁、塔楼等领域得到了广泛的应用。
本文将介绍钢管混凝土结构的研究应用及最新进展。
一、发展历程早在20世纪初,欧洲就开始研究钢管混凝土结构,但当时由于技术不成熟,无法实现应用。
20世纪50年代初期,美国开始研究这种结构,1958年美国首次成功地将钢管混凝土结构用于建筑,1962年应用于桥梁建设。
到了20世纪70年代,我国开始研究钢管混凝土结构,至今取得了不错的进展。
二、优点1.抗震性能好:钢管混凝土结构由于钢管具有较高的刚度和强度,能够充分吸收震动能量,从而有很好的抗震性能。
2.承载能力好:钢管混凝土结构的受力方式是混凝土上层均匀分布的压力,可以充分发挥混凝土的承载能力,从而提高结构的承载能力。
3.施工简便:钢管混凝土结构的制作较为简便,一般可以在工厂预制,运输到现场后即可进行安装,能够很好地节省施工时间和费用。
三、应用领域1.建筑:钢管混凝土结构在建筑领域的应用主要包括高层建筑、大跨度结构、工业建筑等。
2.桥梁:钢管混凝土结构在桥梁领域的应用主要包括公路桥梁、铁路桥梁、人行桥梁等。
3.水利工程:钢管混凝土结构在水利工程领域的应用主要包括堤坝、防洪闸、水库闸门等。
四、最新进展1.钢管混凝土结构的设计理论逐渐成熟,能够更好地满足不同领域的设计要求。
2.钢管混凝土结构在工业建筑领域得到了广泛应用,适用于大跨度半球体结构、大型炼油装置等建筑。
3.新型钢管混凝土结构研究逐渐加强,如UHPC(超高强混凝土)、FRC(纤维增强混凝土)等,能够进一步提高结构的性能。
综上所述,钢管混凝土结构在建筑、桥梁、水利工程等领域具有广泛的应用前景。
未来随着新型材料的研究和结构设计的不断改进,钢管混凝土结构将会不断地得到优化和提升,为人类创造更加安全、美观、舒适的生活环境综上所述,钢管混凝土结构具有许多优点,例如较高的强度、承载能力和施工简便等。
文章编号:100926825(2008)3020105202钢管混凝土核心柱的最新研究进展收稿日期:2008206211作者简介:刘 洁(19702),女,硕士,讲师,杨凌职业技术学院,陕西杨凌 712100刘 洁摘 要:简要地介绍了钢管混凝土核心柱的特点,列举了钢管混凝土核心柱的工程应用,归纳总结了国内外对该柱研究工作取得的最新进展,最后,对需要进一步开展的研究工作如复杂受力状态下的工作机理、节点抗震、承载力计算等进行了探讨。
关键词:钢管混凝土核心柱,工作机理,节点抗震,承载力中图分类号:TU398.9文献标识码:A 钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土而形成的组合结构(见图1a ))。
钢骨混凝土是一种把型钢埋入钢筋混凝土中的组合结构(见图1b ))。
采用钢管混凝土和钢骨混凝土这两种钢—混凝土组合结构是对混凝土提供侧向约束最有效的方式,是应用高强混凝土有效、经济的两种结构形式。
然而,钢管混凝土却存在着节点处理困难、用钢量较大和需要特殊的防火处理等缺点。
钢骨混凝土由于型钢含量过高,将致使型钢与混凝土间的粘结破坏特征突出。
如何有效地解决上述问题,已成为高强混凝土和超高强混凝土在抗震结构中推广应用的关键。
钢管高强混凝土核心柱这一新型构件正是在这种背景下产生的。
钢管混凝土核心柱可以看成是钢管作为钢骨的钢骨混凝土柱;也可看成是以钢管混凝土为核心,外包普通钢筋混凝土(内设纵筋和箍筋,当柱截面尺寸较大时,还可以增设复合箍筋)而形成的柱构件(见图1c ),图1d ))。
对于钢管混凝土核心柱,过去也曾称为劲性混凝土结构。
东南大学土木学院有另一个名称,叫做配有圆钢管的钢骨混凝土柱。
1 钢管混凝土核心柱的特点1)截面小,承载力高。
2)抗震性能好。
3)节点简单、施工方便。
4)耐火性、耐久性好。
2 钢管混凝土核心柱的工程实践钢管混凝土核心柱,是工程界在对钢管混凝土和钢骨混凝土进行深入研究的基础上创新发展起来的,为了验证这种新型柱的特点,由辽宁省建筑设计研究院和大连理工大学土木系合作,首先进行了周期反复水平荷载下的以钢管混凝土为核心的高强混凝土柱的试验研究[1,2]。
与此同时,这种柱型在工程实践中也得到应用,1996年建成的辽宁物产大厦(28层,高101m )的柱子,就是采用钢管高强混凝土核心柱,底层柱断面尺寸900mm ×900mm ,核心处设置一<29929钢管,钢管内外浇筑C80高强混凝土。
随后建成的沈阳和泰大厦,则把C80混凝土用于核心钢管内,外围混凝土仍用C50,这种用法比前者更加合理,取得了良好的经济效益。
南京新世界大厦地处南京市黄金地段珠江路口,是一双塔建筑,总建筑面积130000m 2,地上45层,地下3层,为框剪结构体系。
柱的最大轴力设计值为N =50000kN ,M =100kN ・m ,抗震等级为二级。
若采用钢筋混凝土柱,即使混凝土强度等级提高到C60,要满足轴压比限值的要求,柱截面尺寸也要做到2200mm ×2200mm ,形成短“胖”柱。
为解决这一问题,在下面20层以内按配有圆钢管的钢管混凝土核心柱设计,柱截面尺寸缩小到1400mm ×1400mm 。
南京交通职工培训中心,地上26层,地下2层,为框剪结构体系。
柱的最大轴力设计值为N =17787kN ,M =213kN ・m ,抗震等级为二级。
按配有圆钢管的钢管混凝土核心柱设计,柱截面尺寸缩小到900mm ×900mm 。
目前,这种柱在很多工程中已有应用:23层的辽宁省邮政枢Analysis of the old building adding floorL I Jian 2xin L I Yi 2fangAbstract :According to the quantity increase of the reinforcement project and reconstruction project of the buildings ,the paper analyzes two kinds of the structure adding layer from the as pects in the storey adding design ,puts forward the selection of the adding storey structure and the other points for attention ,to accumulate the ex perience of the old building adding floor.K ey w ords :old house ,storey 2adding transformation ,identification ,strengthening design・501・ 第34卷第30期2008年10月 山西建筑SHANXI ARCHITECTURE Vol.34No.30Oct. 2008纽大楼、广州某高层住宅等。
试验和工程实践都表明,这种新型柱的概念合理,是在地震区采用高强混凝土的一种可靠、有效、经济的手段,有很好的研究和应用前景。
3 钢管混凝土核心柱研究的最新进展近几年,国内关于钢管混凝土核心柱构件的研究刚刚开始,主要开展的研究工作有:辽宁省建筑设计研究院、哈尔滨建筑大学、大连理工大学土木系曾进行过这种柱的抗震试验[1,2],研究在不同轴压比情况下此种柱承受反复水平荷载的能力,包括极限荷载、延性和耗能能力,证明此种新型构件适宜用于高层和超高层建筑中,特别是在地震区具有较好的延性,并给出了在保证抗震设计所需的位移延性时该柱轴压比和轴压力限值系数的建议值;东南大学林拥军等对这种柱的轴心受压力学性能进行了试验研究[3],分析了该柱破坏机理和力学性能,提出了轴心受压柱正截面受压承载力的计算公式;华南理工大学蔡健、杨春等在对核心高强钢管混凝土柱试件轴心受压试验现象[4]和数据分析的基础上,对核心柱的力学性能进行了初步的探索,并分析了核心柱的钢管含率、纵筋配筋率、配箍率和截面形式等因素对该种构件性能的影响,同时,研究结果表明外包钢筋混凝土能够与核心钢管混凝土共同工作;清华大学聂建国对钢管混凝土核心柱轴压组合性能进行试验研究和理论分析[5],推导出了临界状态(钢管混凝土和外围箍筋约束混凝土同时达到极限状态)时外围混凝土柱的配箍率,分析计算了钢管混凝土核心柱在轴压下的工作性能和极限承载能力;文献[6]采用数值方法来模拟配有圆钢管的钢骨混凝土柱正截面破坏全过程,考察了其受力性能随钢管套箍指标,钢管强度和混凝土强度等参数的变化情况。
4 钢管混凝土核心柱展望1)钢管混凝土核心柱在复杂受力状态下的工作性能的研究。
在地震调查与观测中发现,建筑结构的破坏多是由压、弯、扭等荷载的不同组合引起的,即使在静力作用下,结构也会由于上述荷载的组合产生压弯、压扭、弯扭或压弯扭等的受力状态。
2)对钢管混凝土核心柱的梁柱节点及其框架的抗震性能的研究。
我国是多地震国家,抗震是地震区工程结构设计中所必须考虑的问题,由于经济的原因,在设计抗震结构时,允许结构进入大变形的弹塑性工作阶段,这时由梁柱等基本构件组成的结构整体所具有的强度、刚度、延性、能量吸收和耗能等一系列重要力学特性就成为研究的主要对象。
3)承载力计算方法的研究。
目前,对钢管混凝土核心柱轴压承载力的计算方法主要有如下3种:方法一:按钢骨混凝土计算。
方法二:按钢管混凝土外包普通混凝土计算。
方法三:按箍筋约束外围混凝土加钢管混凝土计算。
这些方法多数为基于试验研究的近似计算方法。
4)考虑混凝土的徐变对核心柱工作性能的影响。
徐变是混凝土所具有的一种特殊性能,在长期荷载作用下,混凝土将产生徐变。
对于钢管高强混凝土核心柱而言,柱中的混凝土所发生的徐变将造成截面中混凝土和钢管之间的应力重分布,必然对核心柱的工作性能产生重大的影响,是一个值得探讨的课题。
5)施工力学问题的研究。
在进行钢管混凝土核心柱的施工时,一般都是先安装空钢管结构,这时,空钢管结构单独承受施工荷载。
当采用泵送顶升法工艺进行核心混凝土的施工时,将在空钢管内产生动压力,从而可能导致在钢管局部产生应力集中现象,严重时可导致钢管胀裂,将造成不同程度的损失。
因此应对钢管混凝土施工力学问题进行深入系统的研究。
6)残余应力的影响。
在实际结构中的钢管混凝土核心柱截面往往由钢板焊接而成,例如螺旋焊接圆钢管、焊接方形或矩形截面等。
因此,焊接残余应力对钢管混凝土构件性能的影响就会突出,以往的研究工作尚不够深入和系统。
5 结语与钢管混凝土和钢骨混凝土结构相比,钢管混凝土核心柱是一种相对年轻的结构,但它却能适应现代工程结构向大跨、高耸、重载发展和承受恶劣条件的需要,符合现代施工技术的工业化要求,是结构工程科学的一个重要发展方向,正愈来愈受到工程界的重视和青睐。
相信随着人们对钢管混凝土核心柱的不断认识和了解,这类结构的科学研究必将更趋深入和完善,工程应用必将更趋广泛。
参考文献:[1] 张德娟.以钢管混凝土为核心的高强混凝土柱的试验研究[D ].大连:大连理工大学土木系硕士学位论文,2000.[2] 赵国藩,张德娟,黄承逵.钢管混凝土增强高强混凝土柱抗震性能的研究[J ].大连理工大学学报,1996,26(11):7592766.[3] 林拥军,程文攘,周宗仁,等.配有圆钢管的钢骨混凝土轴心受压柱的试验研究[J ].工程力学,2001(sup ):1402145.[4] 杨 春,蔡 健,张学文,等.劲性钢管混凝土组合柱轴压性能试验研究[J ].东南大学学报(自然版),2002,32(5):7152718.[5] 聂建国,柏 宇,李盛勇,等.钢管混凝土核心柱轴压组合性能分析[J ].土木工程学报,2005,38(9):9213.[6] 刘 洁,王正中.钢管高强混凝土增强的钢筋混凝土轴压短柱承载力研究[J ].西北农林科技大学学报(自然科学版),2005,33(12):1302134.Latest development of the study of the concrete 2f illed steel tubular core columnsL IU JieAbstract :The author briefly introduces the characteristics of the concrete 2filled steel tubular core columns ,enumerates the engineering applica 2tion of the concrete 2filled steel tubular core columns ,summarizes the latest develo pment of the study of the columns at home and abroad ,final 2ly discusses the further researches work such as the working mechanism ,the joint seismic and the calculation of the bearing capacity under the complex stress condition.K ey w ords :concrete 2filled steel tubular core columns ,working mechanism ,joint seismic ,bearing capacity・601・第34卷第30期2008年10月山西建筑 。