中空夹层钢管混凝土柱极限承载力研究

基于弹性变形理论的钢管混凝土短柱承载力计算理论研究论文导读:：为解决工程中得到广泛应用的钢管混凝土结构承载力计算问题，在总结分析已有钢管混凝土短柱承载力计算理论的根底上，利用弹性变形理论，推导出了钢管混凝土短柱极限承载力计算公式，利用推导得出的计算公式，对混凝土的泊松比趋近于零、混凝土的弹性模量趋近于零、钢管和混凝土的弹性模量和泊松比都相等、钢管和混凝土的泊松比相等而其弹性模量不等、钢管混凝土短柱端面上混凝土凸出或凹进的影响等六种条件下，钢管混凝土结构的承载情况进行了分析。

0引言钢管混凝土结构把钢和混凝土两种材料组合成一个整体，充分发挥了两种材料优势，不仅增强了钢管的局部稳定性，还提高了混凝土的强度，在工程中得到了比较广泛的应用。

在进行钢管混凝土结构设计时，钢管混凝土构件的承载力计算是一个非常重要的环节，钢管混凝土构件既不同于混凝土构件，又不同于材质均匀的纯钢构件，它是一种具有组合受力特性的复合材料。

因此它的承载能力的计算应当是建立在两种根本组成材料钢和混凝土作用分担之上的一种新的计算方法。

数值分析法是一种精确的计算方法，能从理论上准确地描述钢管混凝土压弯构件的工作机理和性能，但单元选取难，计算较为复杂，用它来解决工程中的钢管混凝土计算问题不现实，关于钢管混凝土承载力的计算方法，主要有四种理论，即统一理论、拟混凝土理论、拟钢理论以及叠加理论。

统一理论主要基于哈尔滨工业大学和福州大学等研究成果[1][3-4]，把钢管混凝土视为统一的一种组合材料，不再区分钢管和混凝土，通过试验回归得到组合材料的性能指标。

拟混凝土理论即中国建筑科学院提出的约束混凝土理论[2]，拟混凝土理论认为钢管混凝土本质上就是由钢管对混凝土实行套箍强化的一种套箍混凝土建筑工程论文，由于钢管对核心混凝土的套箍作用，使核心混凝土处于三向受压状态，从而使核心混凝土具有更高的抗压强度和变形能力，而对于钢管壁，将其视为分布在核心混凝土周围的等效纵向钢筋，钢筋的面积根据钢管的截面积和形状而定，因此，采用极限平衡理论[5]的方法推导出钢管混凝土轴压短柱的极限承载力公式。

高强中空夹层钢管混凝土柱的耐火性能试验研究
熊明祥;胡琪东;刘博元;林靖
【期刊名称】《工程力学》
【年(卷),期】2022(39)11
【摘要】针对应用高强钢与超高强混凝土的中空夹层钢管混凝土柱,开展了轴心受压柱的标准耐火试验,得到了不同截面形状、边界条件、涂料厚度、荷载比条件下该柱的耐火极限,提出了表征柱耐火性能的延性指标,探讨了高强柱与普通柱耐火性能的差异。

试验结果表明:高强中空夹层钢管混凝土柱的受火时间-位移响应与普通柱相似,受火前期膨胀而后期压缩变形进一步增大达到耐火极限。

参数分析表明:相同条件下,应用高强钢的中空夹层柱其耐火极限低于应用普通钢的中空夹层柱,而应用超高强混凝土的中空夹层柱其耐火极限则高于应用普通或高强混凝土的中空夹层柱。

此外,该文分别基于欧洲规范4中轴心受压柱和压弯构件的常温承载力计算模型,运用材料高温力学参数,计算了该柱高温屈曲承载力与耐火极限,计算结果与试验结果吻合较好。

【总页数】9页(P177-185)
【作者】熊明祥;胡琪东;刘博元;林靖
【作者单位】广州大学土木工程学院防护工程研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】TU398.9
【相关文献】
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不同荷载下l形钢管混凝土芯柱耐火极限分析本文依据相关资料，针对L型钢管混凝土芯柱在不同荷载下的耐火极限进行了分析。

结果表明，随着荷载的增加，L型钢管混凝土芯柱耐火极限也有所提高，耐火性能更优。

1. L型钢管混凝土芯柱简介
L型钢管混凝土芯柱是一种新型的建筑柱，也称之为复合柱、结合柱，它是由钢管和混凝土结合而成的结构。

钢管充当骨架，混凝土按照柱的设计要求，封入钢管的内外腔体内，在结构抗力强度和刚度上有很大的提高。

它可以把混凝土承受的荷载充分利用，使柱更结实，受力更均匀。

2. L型钢管混凝土芯柱耐火极限分析
（1）不同荷载下极限高度分析
实验中采用了不同荷载下的L型钢管混凝土芯柱原位进行耐火
极限高度分析。

从实验结果来看，随着荷载的增加，L型钢管混凝土芯柱的耐火极限高度也有所提高，最高可达800 mm，而无荷载下的耐火极限高度最多是300 mm。

（2）不同荷载下极限温度分析
除了耐火极限高度外，研究者还实验了L型钢管混凝土芯柱在不同荷载下的耐火极限温度。

从实验结果来看，随着荷载的增加，L型钢管混凝土芯柱的耐火极限温度也有所提高，最高可达1100℃，而无荷载下的耐火极限温度最多是950℃。

综上，在不同荷载下，L型钢管混凝土芯柱的耐火极限高度和温
度都有所提高，说明其耐火性能有所改善。

3.论
本文分析了L型钢管混凝土芯柱在不同荷载下的耐火极限，发现随着荷载的增加，其耐火极限高度和温度都有所提高，耐火性能也有所改善。

这种情形可以更好地为工程实施提供可靠的依据，从而实现安全结构。

钢管混凝土柱受力性能分析李海锋河海大学土木工程学院，南京（210098）E-mail：lihai_feng@摘要：本文分析了钢管混凝土结构的基本力学性能找出了此结构形式承载力高的原因，并用算例比较了钢管混凝土结构与普通混凝土结构的差异，得出了一些结论并对工程建设提出了几点建议。

关键词：钢管混凝土结构；承载力；受压中图分类号：TU171. 前言近年来由于钢管混凝土结构承载力高，塑性和韧性好，经济效果显著和施工快速方便等优点而越来越受到工程界的重视[1]。

在我国钢管混凝土结构主要应用于单层和多层工业厂房柱，高炉和锅炉构造柱，各种设备支架柱以及送变电杆塔结构等，近年来随着工程技术水平提高已被广泛应用于桥梁和多，高层建筑中，取得了很好的经济效益。

钢管混凝土结构与钢结构相比在不增加或少许增加结构自重条件下，可大幅节省钢材；与混凝土结构相比，可大幅减轻结构自重，空钢管骨架的吊装重量大为减轻，不需模板和钢筋，施工大为简化。

在高层建筑中采用钢管混凝土结构可发挥它的抗压和抗剪性能好，承载力高，抗震性能优越，延性好，控制构件长细比后可以不限制轴压比，并能充分发挥高强混凝土的承载力防止其脆性破坏等一系列优点[2]。

多年来的研究表明，钢管混凝土结构中的钢管具有套箍，支架，模板三打作用，使钢管混凝土结构表现出用钢量小，刚度大，安装重量轻，承载力高，施工快速方便，经济效益明显等一系列突出优点。

由于以上钢管混凝土结构各种优点，应该大力推广这种结构形式，使其为我国社会主义现代化工程建设做出更突出的贡献。

2. 钢管混凝土柱力学性能钢管混凝土柱为钢管混凝土结构中主要结构形式，在这种结构中可以充分发挥钢材和混凝土这两种材料的性能。

下面主要分析钢管混凝土柱力学性能，找出其力学上受力合理的原因。

2.1组成材料的力学性能[3]钢管混凝土柱是有钢管和混凝土两种材料组成，而钢管混凝土柱的承载力并不是钢管和混凝土两种构件承载力简单的加和，从后面的算例可以看出钢管混凝土柱的承载力是钢管和混凝土两种构件承载力加和的1.61倍左右。

钢管混凝土柱耐火极限和防火设计实用方法研究摘要：在现代建筑中，钢管混凝土结构因其独特的设计和高强度特性，得到了广泛应用。

然而，面临的挑战之一是在火灾中保持结构的稳定性。

耐火性能作为建筑结构安全的重要指标，对钢管混凝土柱的设计至关重要。

本文旨在探讨钢管混凝土柱的耐火极限和防火设计方法，通过深入研究耐火材料、防火涂料的选择，为提高建筑结构的抗火性能提供科学依据。

这一领域的探索不仅对建筑安全具有重要意义，也为结构工程提供了新的技术路径。

关键词：钢管混凝土柱；耐火极限；防火设计；实用方法引言：本文深入研究了钢管混凝土柱的耐火极限和防火设计方法。

探讨了钢管混凝土柱结构特点、耐火性能要求，以及耐火材料和防火涂料的选择与应用。

通过耐火极限计算方法，提供了科学的防火设计指导，确保钢管混凝土柱在火灾中的稳定性。

所提方法不仅提高了建筑抗火性能，也为今后类似结构的防火设计提供了实用指导，为建筑安全提供了可靠保障。

一、钢管混凝土柱结构特点与耐火性能1.钢管混凝柱土结构特点1.1钢管混凝土的优势钢管混凝土以其独特的结构特点在建筑工程中广泛应用。

首先，内部钢管提供了强大的承载能力，使钢管混凝土柱具备卓越的抗压性能和扭曲抗扭性能。

其次，混凝土外包覆层有效保护内部钢骨架免受腐蚀和火灾侵害，同时提供了优秀的耐火性能。

这种内外结合的设计不仅增强了结构的整体刚性和稳定性，还使得钢管混凝土柱具备了出色的耐久性和抗火性，成为现代建筑中安全可靠的重要支撑结构。

1.2钢管混凝土柱的构造形式和应用钢管混凝土柱以其独特的结构形式成为建筑设计中的创新亮点。

其构造形式多样，包括圆形、方形和多边形等，适应了不同场景的设计需求。

钢管混凝土柱广泛应用于高层建筑、桥梁、地下结构等领域。

在高层建筑中，钢管混凝土柱因其高强度和抗震性能，成为支撑大楼结构的理想选择。

在桥梁工程中，钢管混凝土柱以其出色的承载能力和耐久性，保障了桥梁结构的安全运行。

此外，在地下结构中，钢管混凝土柱的防水性能和耐久性使其成为地铁、隧道等工程的重要组成部分。