FRP管_混凝土_钢管组合柱力学性能的试验研究和理论分析_滕锦光

FRP管_混凝土_钢管组合柱力学性能的试验研究和理论分析_滕锦光
FRP管_混凝土_钢管组合柱力学性能的试验研究和理论分析_滕锦光

第8卷第5期2006年10月

建 筑 钢 结 构 进 展

Progress in Steel Bu ilding Structur es V ol.8N o.5 O ct.2006

收稿日期:2006-03-27;收到修改稿日期:2006-04-17

基金项目:国家杰出青年基金;香港、澳门青年学者合作研究基金(50329802);香港理工大学青年教授基金(1ZE-06)作者简介:

滕锦光(1964-),男,博士,教授,主要从事F RP 结构、钢结构、薄壳结构及结构力学的研究。E -mail:cejgteng@https://www.360docs.net/doc/0811848395.html,.hk 余 涛(1981-),男,博士研究生,主要从事FRP-钢-混凝土组合结构的研究。

FRP 管-混凝土-钢管组合柱力学性能的

试验研究和理论分析

滕锦光1

,余 涛1

,黄玉龙1

,董石麟2

,杨有福

3

(1.香港理工大学土木及结构工程系,中国香港;2.浙江大学土木工程系,杭州 310027;

3.福州大学土木工程学院,福州 350002)

摘 要: FRP 管-混凝土-钢管组合柱(DST C)是一种新型组合构件,由FRP 外管、钢内管以及两者之间填充的混凝土

三部分组成,三种材料的协同互补和共同工作使该组合柱具有许多优于现有组合构件的力学性能。本文阐述了该新型组合构件的截面形式,介绍了构件轴心受压和四点弯曲试验的结果,并分析和探讨了其力学性能。试验结果表明,尽管DST C 内部空心,但F RP 外管仍然可以对混凝土提供有效的约束,使构件具有良好的延性。基于轴心受压试验所得到的应力-应变曲线,对受弯构件进行了截面分析,分析结果与试验结果基本吻合。

关键词: F RP;组合柱;轴心受压;四点弯曲;延性

中图分类号:T U 398.9 文献标识码:A 文章编号:1671-9379(2006)05-0001-07

Behavior of Hybrid FRP -Concrete -Steel Tubular Columns :

Experimental and Theoretical Studies

T EN G J in -guang 1,YU T ao 1,WON G Yu -long 1,D ON G S hi -lin 2,YA N G You -f u 3

(1.Department of Civil and Structural Engineering,T he H ong Kong Polytechnic University,Hong Kong,China;

2.Department of Civil Engineering,Zhejiang University,H angzhou 310027,China;

3.College of Civil Engineering,Fuzhou University,Fuzhou 350002,China)

A bstract: Hybrid FRP -concrete -steel double -skin tubular colums are a new form of hybr id members r ecently proposed by the

first author.T he new column consists of an outer tube made of fiber -reinforced po lymer (F RP )and an inner tube made of steel,w ith the space betw een filled with concrete.In this new hybrid column,the three constituent materials are optimally combined to achi eve several advantages not available with existi ng columns.In this paper,the section forms of the new column are first introduced .Results from axial compression tests and four -point bendi ng tests are next presented to dem -onstrate some of the expected advantages.T hese test results confirm that the concrete in the new column is very effectively confi ned by the two tubes,leading to a very ductile response.Based on the stress -strai n curves from the axial compression tests,a section analysis for the bending tests is descibed and is shown to predict the test results reasonably closely.

Keyw ords : FRP;hybrid columns;axial compression;four -point bending;ductility

1 简介

近年来,纤维增强复合材料(FRP)在既有结构的修复加固以及新建结构中得到越来越广泛的应用。与钢材

相比,FRP 具有较高的强度质量比和良好的耐腐蚀性能,

因此,外贴FRP 修复加固结构的技术得到了广泛的应用[1]。此外,FRP 的优越性能也可体现在新建结构中,国际上已对全FRP 结构以及FRP 和其它材料组合而成的

建筑钢结构进展第8卷

结构进行了大量的研究,例如FRP 桥板、FRP 管混凝土柱和桩以及FRP 索等。

与钢材相比,FRP 也有其自身的缺点,如价格较高、线弹脆性性能、弹模强度比较低以及防火性能差,但这并不明显影响其用于既有结构的修复加固:首先,对于结构加固的总费用来说,材料价格并不是唯一的决定因素;其次,在加固应用中FRP 通常用于抵抗拉力;第三,F RP 用于桥梁加固时,其耐火性能并不重要,而FRP 用于建筑结构时,可通过限制加固量,使结构在FRP 高温失效的情况下仍有足够的承载力。同时,也可采用防火涂料来提高FRP 加固结构的耐火性能。

为了使FRP 合理有效地用于新建结构,应尽量降低其自身缺点的影响,因此,当F RP 用于新建结构时应遵循三个主要原则:1)从结构的全寿命来考虑,造价合理;2)FRP 尽可能用于抵抗拉力;3)FRP 的耐火性能对设计不起决定作用。桥梁结构或其它户外结构自然满足原则3,而前两个原则意味着FRP 应与其它材料联合使用以形成组合结构。

基于上述讨论,可见组合结构领域应该是FRP 在新建结构中应用的重点发展方向,且FRP 应尽量与钢材或混凝土这两种传统的结构材料组合,这样才能降低结构的造价。本文介绍了由第一作者提出的一种新型组合构件,即FRP 管-混凝土-钢管组合柱(DST C)。该新型构件合理、优化地组合了FRP 、混凝土和钢材三种材料,是一种造价合理且性能优越的构件形式;同时介绍了该新型组合构件轴心受压和四点弯曲试验的结果,并分析和探讨了其力学性能。

2 新型组合柱

钢管混凝土是一种常见的组合柱形式,一般指在空钢管中灌注混凝土而形成的构件,核心混凝土可配或不配钢筋。双钢管柱则由两个同心放置的钢管及两钢管之间的混凝土组成。对双钢管柱的研究始于20世纪80年代后期[2],随后国内外研究者对该类组合柱进行了系统深入的研究[3~8]。双钢管柱内部的空隙减轻了结构的自重,但对截面的抗弯刚度影响不大,且方便了设备管线的布置。

近年来,对FRP 管混凝土柱力学性能的研究已有大量报道[9~13]。Fam 和Rizkalla [12]还对双FRP 管组合柱的性能进行了研究,其组成形式与双钢管柱相同,只是内、外管均为FRP 管。与由钢管和混凝土组成的组合柱相比,由FRP 管与混凝土组成的组合柱具有自重轻和耐腐蚀等优点。F RP 管混凝土柱作为桩或桥墩,有一些显著的优势,但作为建筑结构的柱子时,则存在诸如耐火性能差、与梁连接困难、施工阶段承载力差、破坏表现为脆性等缺点。另外,由于FRP 管不仅需对混凝土提供约束,还需为柱子提供纵向的刚度和承载力,须采用较厚的

FRP 管,因而造价较高。

为了克服FRP 管混凝土柱的缺点,本文的第一作者提出了一种由FRP 外管、钢内管以及两管之间填充的混凝土组成的新型组合构件:FRP 管-混凝土-钢管组合柱(DST C)。与现有双管柱相比,DST C 的内管为钢管而外管为主要包含环向纤维的F RP 管。FRP 外管的主要作用是约束混凝土,从而提高构件的延性,钢管内部的空隙在需要时也可填充混凝土。新型组合柱的组成形式使其便于施工,同时具有良好的耐腐蚀和抗震性能。与双钢管组合柱相比,新型组合柱的优点包括:延性好,因为主要包含环向纤维的FRP 外管只对混凝土提供约束而不存在受压屈曲的问题;不需进行防火保护,因为F RP 外管只在施工时作为模板及在地震时为混凝土提供约束

而无需在火灾时为柱子提供承载力;耐腐蚀性能强,因为钢内管得到混凝土和FRP 外管的有效保护。与双F RP 管组合柱相比,新型组合柱的优点包括:钢内管能有效支承施工阶段荷载;可采用现有的钢管混凝土柱的节点技术,通过钢内管,使该新型柱和梁易于连接;钢内管的刚度较大,可从内部对混凝土提供较为有效的约束。同样,新型组合柱也优于普通的(即单管的)钢管混凝土柱、FRP 管混凝土柱以及钢骨混凝土柱等现有组合柱。

图1所示为该新型组合构件典型的截面形式,本文试验研究的对象为图1(a)和1(d)所示的由两个圆管组成的构件。DST C 作为梁式构件时,钢内管的位置可靠近受拉区,如图1(d)所示。需要指出的是,对于由两个同心放置的管组成的新型组合构件,当构件内可能出现较大范围的受拉区时,构件内应配置一定的纵向钢筋或F RP 纤维以防止产生过大的拉伸裂缝。

图1 双管构件典型截面图

3 短柱轴心受压试验

要将新型组合柱推广到实际应用,必须进行大量的研究工作以了解其力学性能,并提出可靠的设计方法。

2

第5期F RP 管-混凝土-钢管组合柱力学性能的试验研究和理论分析

本文首先介绍短柱轴心受压试验的结果。

3.1 试件

共设计了包含三种截面的6个试件,每种截面包含2个相同试件。所有试件的直径为152.2mm,高度为305mm,钢内管从同一根长钢管上切割得到。实际应用时,外管应为预制FRP 管,但本次试验因买不到合适的预制FRP 管而采用由湿粘法成形的外包FRP 管,其施工方法与加固柱试验中的外包管相同[14]。Shahawy 等[15]的研究表明,两种制作FRP 管的方法对组合柱性能的影响很小。外包管分别为1层、2层和3层FRP 管,即外包FRP 管有3种厚度。各试件设计的详细情况如表1所示。同时制作了6个FRP 约束混凝土(FCC)圆柱体试件及3个空钢管试件以进行对比。

钢材性能由标准拉伸试验确定,测得其屈服强度、抗拉强度和弹性模量分别为352.67M Pa 、380.4M Pa 和207.28GPa 。依照A ST M 规范

[16]

进行了6个F RP 片状

试件的拉伸试验,结果表明,按每层名义厚度为0.17mm 计算,FRP 的极限强度为1825.5M Pa,弹性模量为80.1G Pa 。混凝土的弹性模量、抗压强度及对应的峰值应

变由圆柱体(152.5mm @305mm )试验测得,分别为30.18G Pa 、39.64M Pa 和0.002628。

表1 轴心受压试件一览表

试件FRP 管钢管DS1A ,DS1B 1层DS2A ,DS2B 2层DS3A ,DS3B

3层

外直径=76.1mm 厚度=3.

2mm

试件准备包括以下3

个步骤:

(1)制作浇注混凝土的模具,模具由一个PV C 外管和一个钢内管组成,并在钢管上粘贴应变片(图2);

(2)浇注混凝土;

(3)待混凝土硬化后,移去PV C 管,通过湿粘法在混凝土上形成FRP 管(图3)。

图2 浇注混凝土用模具

图3 湿粘法制作FRP 管

FRP 管的所有纤维均沿环向布置,纵向没有任何纤维,搭接区域沿环向的长度为150mm 。

3.2 试验装置

每个试件的钢管上粘贴两个双向应变片(标距为10mm),FRP

管上间隔90b 粘贴四个双向应变片(标距为20mm),以测得轴向和环向应变。所有应变片均布置在试件的中部,如图4所示。同时每个试件设置了两个线

性差动位移计(LV DT )以测得中部120mm 范围内的轴向变形。试验采用M T S 加载,位移控制速率为0.003mm #s -1。所有的试验数据,包括应变、荷载及位移,均由一

个数据采集系统采集。

图4 中截面应变片分布图

3.3 试验结果及分析

所有试件均表现出连续的荷载-变形关系曲线,破坏表现为FRP 管沿环向拉断。试件DS2A 试验前和试验后的情景如图5所示。

所有试件的试验结果汇总于表2中。表中,P co 等于非约束混凝土的强度乘以环形混凝土的截面面积(为543.5kN ),P s 为试验所得空钢管的平均极限承载力(为

273.8kN )。因此,如果组合柱各组成部分之间没有相互作用且FRP 管的约束作用可以忽略,其极限承载力应该

3

建筑钢结构进展第8卷

是817.3kN 。试验所得组合柱的极限承载力用P c 表示,与极限承载力对应的应变用E u 表示。E co 为无约束混凝土的峰值应变。图6所示为三个空钢管试件的荷载-应变

曲线。图7所示为所有DST C 试件的轴向荷载-应变关系曲线,图中轴向应变由两个L VDT 测得变形的平均值除以标距(120mm)

得到。

图5 轴压短柱试验前后对比表2 轴心受压试验结果

试件

P c /kN P c

平均值/kN

P c /(P c o +P s )

E u 平均值(@10

-6

)E u /E co DS1A 793.75D S1B 829.27811.50.9914542 5.53DS2A 1044.2D S2B 1024.81034.5 1.27202047.69DS3A 1214.0D S3B

1201.9

1208.0

1.48

23541

8.96

图6 空钢管试件轴向荷载-应变曲线

图7 短柱试件轴向荷载-应变曲线

由表2可以看出,两个外包一层FRP 管试件的承载力几乎一样,其平均值接近钢管和无约束混凝土单独承载力之和,这表明少量FRP 约束并不能提高试件的承载力,但外包两层和三层FRP 管试件的承载力分别比钢管和无约束混凝土两部分的承载力之和高27%和48%,可见,构件承载力的提高和FRP 管的厚度有关,这与F RP 约束混凝土柱的研究结果一致[1]

从图7可以看出,外包两层和三层FRP 管试件的荷

载-应变曲线呈双线性特征,而外包一层FRP 管试件的荷载-应变曲线接近理想弹塑性。所有6个试件的极限应变都相当大,外包一层、二层和三层FRP 管试件极限应变的平均值分别为无约束混凝土峰值应变的5.53,7.69和8.96倍(见表2)。

为了更直观地评价DST C 中FRP 管对混凝土的约束程度,比较了DST C 和FCC 试件中混凝土的应力-应变曲线,并与Lam 和T eng [17]提出的应力-应变模型进行了比较,在用L am 和T eng 模型计算时采用了FCC 试件中FRP 管的实际平均环向拉断应变。DST C 中混凝土的应力由其承受的荷载除以其面积得到,混凝土承受的荷载假定等于整个试件所承受荷载减去相同轴向应变下

空钢管受压试验所测得的荷载。当轴向应变超过空钢管

4

第5期F RP 管-混凝土-钢管组合柱力学性能的试验研究和理论分析

受压试验所得极限应变时,考虑混凝土的约束作用,假定钢管所承受荷载等于空钢管的极限承载力。需要指出的是,该假定忽略了DST C 中钢管在混凝土约束下所承受荷载和钢管试验所测得荷载的差异。

图8~图10所示分别为外包一层、二层和三层FRP 管的DST C 与F CC 试件应力-应变曲线的比较,图中FCC1A (B)、FCC2A (B)和F CC3A (B)分别为外包一层、二层和三层FRP 管的FRP 约束混凝土圆柱体试件。可见,DST C 中混凝土的应力-应变曲线和FCC

试件中的

图8 外包一层FRP 管短柱试件应力-

应变曲线比较

图9 外包二层FRP 管短柱试件应力-

应变曲线比较

图10 外包三层FRP 管短柱试件应力-应变曲线比较

几乎重合。这表明,尽管内部空心,但由于钢内管的存在,DST C 中混凝土受到FRP 管的约束程度与FCC 试件中的实心混凝土基本相同。

从图中还可以看出,Lam 和T eng 模型较好地模拟了外包三层FRP 管试件的性能,但过高地估计了外包一层和两层FRP 管试件的性能。应该注意的是,外包一层FRP 管试件的约束比(0.073)与Lam 和T eng 模型中定义的界限约束比(0.07)很接近,而Lam 和T eng

[17]

认为,

当试件的约束比低于界限值时,可假设约束混凝土的极限强度没有增加。因此,采用Lam 和T eng 的无强度增加模型预测的应力-应变曲线也在图8中给出,可见,该预测曲线与试验结果吻合较好。因此,当混凝土被较少量FRP 约束时,Lam 和T eng 模型有必要进行改进。

4 四点弯曲试验

为了对图1(d)所示DST C 梁式构件的力学性能作初步的了解,本次研究也进行了四点弯曲试验。

4.1 试件

试验共包括3个试件,试件的直径为152.5mm,长度为1500mm,钢管从同一根长钢管上切割得到,钢管的偏

心距(内外管中心的距离)均为18.2mm 。3个试件的唯一区别为FRP 外管的厚度。试件详细情况如表3所示。

表3 四点弯曲试件一览表

试件F RP 管钢管

DSB1无DSB21层DSB3

2层

外直径=76.1mm 厚度=3.5mm

钢材材性由标准拉伸试验确定。结果表明,钢材屈

服强度(对应0.2%残余应变)、抗拉强度和弹性模量分别

为340.3M Pa 、444.5M Pa 和192.8GPa 。制作FRP 管的材料和过程与轴压试验中的相同。混凝土的抗压强度和相应应变由圆柱体(152.5mm @305mm)试验测得,分别为33.37M Pa 和0.002502。

4.2 试验装置

试验装置如图11所示。沿试件截面1和2的圆周布置双向应变片(对试件DSB1只在截面2布置了应变片),在截面1、2、3以及两个加载截面安装LV DT 以测量不同位置的位移;同时,在试件端部设置L VDT 以测量混凝土和内、外管之间可能出现的滑移,在两个加载点分别设置

传感器以量测荷载。所有的试验数据均由一个数据采集系统采集。

5

建筑钢结构进展第8卷

图11 四点弯曲试验装置示意图

4.3 试验结果

所有试件均表现出连续的荷载-变形曲线。对于试件DSB2和DSB3,当跨中位移达到约125mm 时,试验由于梁底空间的限制而终止。对于试件DSB1,随着荷载的增加,在试件表面出现大量裂缝;当整个加载装置显得有些不稳时,基于安全考虑,结束了试验。

图12给出了各试件的荷载-跨中挠度曲线(图中荷载为两个传感器测得荷载的平均值),可见,试件均表现出良好的延性。由于在试验终止时试件并没有完全破坏,可以推测,这些试件实际的延性比图12中显示的还要好。同时也可看出,两个外包FRP 管试件(DSB2和DSB3)的承载力比没有外包FRP 管试件(DSB1)的承载力高很多,且在变形的后期,试件DSB1承受的荷载缓慢下降,而试件DSB2和DSB3承受的荷载则持续增加或基本保持不变,具有更好的延性。由图12还可看出,FRP 管的厚度对试件的抗弯承载力的影响不大,试件DSB2(外包两层FRP 管)的荷载-位移曲线仅比试件DSB1(外包一层FRP 管)略高。

试件DSB1和DSB2试验结束后的状况如图13所示。由于试件DSB1没有FRP 外管,其抗剪能力较弱,最终试件上出现了明显的剪切斜裂缝和弯曲裂缝,如图13(a)所示。由于试验结束时跨中位移达到梁跨的1/10左

右,所有试件在后期都出现了宽度较大的裂缝。对两个外包FRP 管的试件,两条主裂缝出现在两个加载点处或附近,而其它次要裂缝则随机地分布在梁各处,纯弯段和弯剪段都有,如图13(b)所示。尽管试件DSB2和DSB3在试验中出现了较大的裂缝,荷载值接近极限荷载前,其刚度较大且基本不变(线弹性行为)(图12)

图12 四点弯曲试件荷载-

跨中挠度关系曲线

图13 四点弯曲试件试验后的情景

4.4 截面分析

基于平截面假定,本次研究对梁式构件进行了数值分析,并与试验结果进行了比较。进行截面分析时,钢管的应力-应变关系采用标准试件拉伸试验结果;由于FRP 管不具有纵向纤维,故忽略其纵向刚度/应力的影响。假设混凝土的初始受拉和受压弹性模量相同,受拉混凝土为线弹性脆性材料,根据四点弯曲试验数据,假设其极限拉应变为130L E 。受压区混凝土的应力-应变曲

线通过以下方法得到:1)采用无约束混凝土强度及对应

的峰值应变对轴压短柱试验得到的应力-应变曲线进行标准化;2)考虑梁式构件实际的无约束混凝土强度及对应的峰值应变,由步骤1所得标准化应力-应变曲线获得所需的应力-应变曲线。在计算过程中,混凝土极限压应变采用弯曲试验结束时梁顶部实测值。

截面分析步骤为:

(1)给定跨中截面受压区混凝土的最大应变;(2)依据平截面假定、各组成材料本构关系以及力的

6

第5期F RP 管-混凝土-钢管组合柱力学性能的试验研究和理论分析

平衡条件,通过迭代确定截面中和轴位置;

(3)通过数值积分求出截面弯矩。

图14(a)-(b)所示为截面分析得到的梁式构件荷载-应变曲线与试验结果的比较,图中横坐标为跨中截面受压区顶端的应变。可见,对于外包一层F RP 管的梁式构件,分析结果和试验结果吻合较好,而对于外包二层FRP 管的梁式构件,分析结果存在一定误差,这可能是由于应力梯度的存在导致梁式构件中FRP 管对混凝土的

约束效果不如柱式构件好。

图14 四点弯曲试件分析结果与试验结果比较5 结论

本文介绍了一种由FRP 外管、钢内管和两管之间的混凝土组成的FRP 管-混凝土-钢管组合柱。本文也介绍了新型组合构件轴心受压和四点弯曲试验的结果。弯曲试验构件的钢内管偏向截面的受拉区,以提高该构件的刚度和承载能力。试验结果表明,尽管该组合构件内部空心,但并不影响FRP 管对混凝土的约束效果,构件的延性很好;同时FRP 外管也可提高构件的抗剪能力。基于轴心受压试验所得到的应力-应变曲线,对梁式构件进行了截面分析,分析结果与试验结果基本吻合。除了良好的延性之外,该新型组合柱还具有许多其他优点:耐腐蚀性能强,施工方便,不需防火处理,造价合理等。

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新 钢管柱混凝土浇捣施工方案

宁波坤和中心工程 地下室矩形钢管混凝土柱砼浇捣 施 工 方 案 编制人: 审核人: 编制单位:浙江二建建设集团有限公司宁波坤和中心项目部编制日期:年月日 审核人: 批准人: 审批单位:浙江省二建建设集团有限公司 审批日期:年月日

目录 1、工程概况及编制依据 (3) 2、施工方法及要点 (4) 3、质量安全保证措施 (5) 4、附图 (6)

1、工程概况: 1.1、概况: 宁波坤和中心工程位于宁波中心市区奉化江西侧的商务中心CBD9#、10#地块。由2幢分别为20层和25层的办公楼、1幢40层的酒店及公寓楼、5层商业裙楼和四层地下室组成,总建筑面积168843㎡。建筑最高高度约157米。本工程地下室为型钢砼框架-钢筋砼筒体结构。 1.2、箱形钢柱现状 地下室:地下室型钢混凝土柱底部采用十字形型钢,上部为箱形钢柱,钢柱外包钢筋混凝土柱,根据设计要求以及工程实际情况,除支撑限制钢柱分节安装外,余地下室钢柱一次性安装就位。箱形钢柱顶标高大部分为1.15或1.35米(基础底板面标高为-14.5m)。箱形柱与十字柱的变截面标高主要为:-13.41~-12.2m、-9.6~-8.8 m、-5.3~-1.75 m等。箱形柱钢管截面规格主要有:700×700mm、650×650 mm、600×600 mm、550×550 mm、500×500 mm、450×450 mm等。箱形柱内外均需浇砼,箱形柱内一次性砼浇筑高度为13.41~3.1米等,其中,箱形柱内为无收缩C50砼,掺加HEA膨胀剂,箱形柱柱外为普通C50砼;设计要求先浇箱形柱内砼,后浇柱外砼,故需高空作业进行箱形柱内砼浇筑。箱形柱示意图及变截面图见后附图二所示。 1.3、编制依据: (1)《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002)。 (2)《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CECS 159:2004)。

论述钢管混凝土柱的几种常用节点形式

论述钢管混凝土柱的几种常用节点形式 发表时间:2015-09-25T11:20:14.227Z 来源:《基层建设》2015年6期供稿作者:史绍鑫郭丽丽 [导读] 齐齐哈尔龙铁建筑安装股份有限公司钢管混凝土柱是以钢管和混凝土两种建筑施工材料相互配合形成的复合材料。 史绍鑫郭丽丽 齐齐哈尔龙铁建筑安装股份有限公司 摘要:随着建筑物朝着高层、超高层的方向不断发展,钢管混凝土凭借其良好的力学性能和耐久性得到工程施工人员的关注。但具体工程施工中,钢管混凝土柱节点施工质量一直难以得到有效控制,成为严重制约这一混凝土施工技术推广及普及主要因素。本文就钢管混凝土柱的集中常见节点施工形式进行分析。 关键词:钢管混凝土;建筑结构;施工技术;节点形式 近年来,建筑高层化、多层化和超高层化趋势越来越明显,给各种施工新技术、新材料的应用提供了市场基础。钢管混凝土在这种时代背景下以优良的力学性能、较好的耐久性等优势被人们重视,但在具体施工中梁柱节点施工问题一直是制约其发展与推广的主要问题。节点作为建筑结构连接最薄弱的环节之一,确定结构设计合理与否是施工质量控制的重点,因此在这里我们有必要对此类施工技术分析。 一、钢管混凝土柱施工优越性 钢管混凝土柱是以钢管和混凝土两种建筑施工材料相互配合形成的复合材料,这种材料由于钢管柱与混凝土两种材料性能的优势互补,充分发挥两种材料各自的优越性能来改变传统混凝土结构塑性、韧性不佳问题,同时有效避免了局部屈曲的问题,使得整个混凝土结构承载力、塑性和韧性得到有效的保证。在当今建筑工程项目中,钢管混凝土柱施工技术广泛的应用在地震频率较高的地区,有效解决了因为地震荷载而引起的建筑物脆性破坏,大幅度提升了建筑结构的整体强度、降低了工程造价。 二、钢管混凝土柱常见的节点形式与施工要点 由于钢管混凝土柱与普通梁板结构连接、预应力梁板连接结构复杂,施工难度大、质量问题多,因此一直以来这一施工内容都深受业界重视,由此也促使了很多节点施工新方法、新内容形成。在当今节点施工中常见的方法包含了加强环式节点、连接双梁式节点、梁端局部加宽式节点、环梁式节点、半穿心式节点等。 1、加强环式节点 (1)加强环式节点是钢管混凝土柱在施工中利用上下钢板加强环传递结构弯矩应力的一种施工方法,同时在一些特殊环境的工程施工中还会在加强环之间设置放射状的加劲肋板,并且将加劲肋板同上下加强环结构焊接成一个整体,从而达到应力科学、合理传递的目的。在这种节点施工当中,加强环的厚度、宽度是根据梁端纵筋的强度为标准的,且最小宽度不能小于连接宽度的70%。 (2)加强环式节点施工技术在应用中具备着刚度大、承载能力强且无需要其他部件穿过结构的一种施工方法,因此在具体的工程施工中特别适用于那些直径小、承载力低的工程建设领域。尤其在那些多层建筑结构施工中,这种节点施工方法的选择能实现钢管混泥土柱一次浇筑成型的施工要求,且由于管道内部不存在障碍物,使得整个混凝土柱的质量得到有效保证。 (3)在施工中,如果钢管的直径比较大的时候,加强环式节点施工方法选用上要做一定的改动,要增加钢板加强环的钢材用量。同时还需要注意,由于梁端的纵筋和钢板之间本身的焊接工作量大,因此要高度重视焊接工作及焊接缝的控制。 2、连接双梁式节点 (1)连接双梁式节点在应用中通常都提前设置一个I形状的承载钢柱,这一钢柱通常都是在钢管外侧沿着应力传递方向配合梁体结构主筋浇筑同步进行的。在具体施工操作中,钢筋混凝土梁结构必须要一分为二,且分别布置在钢管的两侧,这个时候连接梁的四个主轴方向的轴端只是承担荷载力度,而不承担弯矩力和其他应力,其牛腿的抗弯强度也并不是很大,有效减少了节点区域钢管、混凝土的连接宽度,也避免了钢管混凝土柱混凝土施工缝的出现,有效的缓解了裂缝的出现率,提高节点区域的整体性和质量。 (2)连接双梁式节点梁的纵向钢筋无须穿过钢管,不用打弯,施工方便;且楼板的实际跨度减少,配筋较省。 (3)这种节点是通过牛腿传递剪力的,应力较集中。 3梁端局部加宽式节点 (1)梁端局部加宽式节点是以纵向钢筋连续绕过钢管的构造形式来实现的。在开始加宽处须增设附加箍筋将纵向钢筋包住,梁端局部加宽式节点的钢牛腿与普通钢筋混凝土梁的搭接过渡区能可靠传递梁端内力,钢牛腿既参与抗弯又参与抗剪。 (2)本节点传力途径明确、可靠,现场焊接量少,施工较为方便。 (3)这种节点均通过牛腿传递剪力,应力较集中。 4、环梁式节点 环梁式节点是对钢板加强环节点的改进,其形式是绕钢管设置一钢筋混凝土环梁用于传递弯矩;在环梁中部或底部钢管外表面贴焊一环形钢筋,用于传递剪力。 4.1、环梁式节点与加强环节点的异同 (1)节点不设置任何穿心构件,梁端剪力经管壁间接传递给核心混凝土;梁端纵向钢筋的拉力亦为间接传递。 (2)不同点是加强环式节点的加强环及加劲肋用钢板制作,加强环与梁端纵向钢筋需现场焊接;而环梁的材料是钢筋混凝土,与楼层梁板整体浇筑,框架梁的纵向钢筋可锚固在环梁内,无须现场焊接,施工方便,造价低。 4.2环梁式节点的缺点 (1)由于框架梁端弯矩是通过环梁间接传递的,环梁顶面的裂缝方向大体与框架梁的轴线垂直,且在框架梁与环梁的连接处,存在应力集中现象;钢筋混凝土梁材料为各向异性,若无加强措施,某些截面可能会过早破坏或出现较大的裂缝。 (2)由于梁端剪力亦为间接传递,即通过抗剪环筋及其贴焊焊缝传给管壁,再经管壁传给核心混凝土,当环梁出现裂缝或局部破坏时,抗剪环筋的抗剪承载力将大幅度减低。 5、半穿心式节点 半穿心式节点的特点是采用半穿心抗剪暗牛腿和在角部增设4个抗弯牛腿。牛腿的腹板深入钢管四分之一管径即可满足锚固要求;当柱

钢管混凝土组合柱施工方案

目录 一、主要编制依据 (2) 二、钢管混凝土组合柱工程概况 (2) 1、工程概况 (2) 2、施工重点与难点 (3) 三、施工准备 (3) 1、材料准备 (3) 2、技术准备 (3) 3、机械准备 (3) 四、施工部署 (3) 1、施工工期 (3) 2、人员组织 (4) 3、施工流水段的划分 (6) 五、组合柱的施工方法 (7) 1、主要施工工艺流程 (7) 2、柱脚施工 (7) 3、钢结构工程 (9) 4、钢筋工程 (13) 5、模板工程 (15) 6、混凝土工程 (16) 六、质量验收要求 (17) 1、验收依据 (17) 2、钢管混凝土组合柱工程验收资料主要内容 (18) 3、钢构件质量控制 (18) 4、钢管安装 (18) 七、施工安全、文明要求 (19)

一、主要编制依据 1、《东北传媒文化广场工程施工组织设计》 2、《钢管砼叠合柱结构技术规程》(CECS 188:2005) 3、《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002) 二、钢管混凝土组合柱工程概况 1、工程概况 本工程主楼为筒中筒结构,裙房为框架结构,其中主楼内外框筒设计采用现浇钢管混凝土组合柱;柱截面采用矩形截面和异形截面;框架柱内设置钢管,形成组合柱,柱内钢管采用无缝钢管,钢管接高采取两层或三层一接。外框筒钢管混凝土组合柱共70根;70根直径325×20mm的管从-5.45m-31.15m,70根直径299×16mm的管从31.15-66.25;钢管混凝土柱脚采用端承式,柱脚标高从-5.45处起(KZ-6从1.65处起);-1层~10层采用C60混凝土,11层~16层采用C50混凝土,管内高强混凝土要求低收缩,低徐变,早强、后期强度有一定的增长、可泵送、不沁水不离析。

圆钢管混凝土压弯构件荷载位移滞回模型研究_杨有福

收稿日期:2003-10-24; 修回日期:2003-11-27 基金项目:福建省重大科技项目(2002H070)资助. 作者简介:杨有福(1975-),男,博士,主要从事组合结构研究. 文章编号:1000-1301(2003)06-0117-07 圆钢管混凝土压弯构件荷载-位移滞回模型研究 杨有福,韩林海 (福州大学土木建筑工程学院,福建福州350002) 摘要:本文采用数值计算方法,对圆钢管混凝土压弯构件荷载-位移滞回关系曲线进行了理论分析。 理论计算结果与实验结果吻合良好。基于理论模型,分析了各参数,如构件轴压比、长细比、截面含钢 率和材料强度等对圆钢管混凝土压弯构件荷载-位移滞回曲线的影响。最终提出一种圆钢管混凝土 压弯构件荷载-位移滞回模型及位移延性系数的简化计算方法。 关键词:钢管混凝土;圆形截面;滞回性能;滞回模型;延性系数 中图分类号:P315.9 文献标识码: A Research on load -displacement hysteretic model of concrete -filled circular steel tu bular beam -columns YANG You -fu ,HAN Lin -hai (College of Civil Engineering and Architecture ,Fuzhou University ,Fuzhou 350002,China ) A bstract :Numerical method is used to analy ze the load -displacement hysteretic behaviors of concrete -filled circu -lar steel tubular beam -columns in this paper .The analy tic results agree well w ith the experimental ones .Based on theo retical model ,influences of several parameters ,such as axial load level ,slenderness ratio ,steel ratio and strength of the materials on the load displacement hysteretic curves are analyzed .Finally ,a kind of load -dis -placement hysteretic model and simplified calculating method for the ductility coefficient of concrete -filled circu -lar steel tubular beam -columns are put forw ard . Key words :concrete -filled steel tube ;circular section ;hy steretic behaviors ;hysteretic models ;ductility coefficient 1 前言 钢管混凝土由于具有承载力高、塑性和韧性好、施工方便和经济效果好等优点,在工程实践中取得了越来越广泛的应用[1]。 以往,国内外学者对圆钢管混凝土压弯构件荷载-位移滞回性能进行了较多研究,例如,Boyd 等 (1995)[2],Shams 和Saadeg hvaziri (1997)[3],Fujinag a 等(1998)[4],Elrem aily 和Azizinamini (2002)[5],蔡绍怀 等(1992)[6 〗,钟善桐(1994)[7],屠永清(1994)[8],韩林海等(2001)[9]。但对圆钢管混凝土构件荷载-位移 滞回模型的研究则不多见[7~9]。 本文采用纤维模型法,对圆钢管混凝土压弯构件荷载-位移滞回关系曲线进行了理论分析,计算结果得到实验结果的验证。在文献[9]提出的圆钢管混凝土压弯构件荷载-位移滞回模型的基础上,考虑更大的参 第23卷第6期 2003年12月地 震 工 程 与 工 程 振 动EA RT HQ UAK E ENG IN EERI NG A ND ENG IN EERIN G V IBRA T ION V ol .23,No .6Dec .,2003

钢管混凝土柱环梁节点及其应用

钢管混凝土柱环梁节点及其应用 摘要:本文介绍了钢管混凝土柱环梁节点的构造和基本受力机理。通过合理设计,环梁节点能有效地传递框架梁端的剪力和弯矩,具有良好的变形能力和耗能能力,可以实现“强节点、弱构件”的抗震概念设计。简要介绍了环梁节点的设计方法及其在房屋建筑中的应用。 关键词:钢管混凝土柱环梁节点房屋建筑 一、引言 钢管混凝土柱作为一种性能优异的结构构件,与钢筋混凝土柱和钢柱相比,在许多方面有突出的优点。目前,用于我国房屋建筑中的钢管混凝土柱与混凝土梁连接节点的主要形式有:上下环板牛腿式、双梁式、梁端局部加宽式、对穿暗牛腿式、穿心钢筋暗牛腿式、暗牛腿-环梁组合节点、钢筋混凝土环梁节点等。这些节点形式各有优越性和不足,都已有一定的试验研究。 二、环梁节点的构造形式及特点 钢筋混凝土环梁节点的构造形式是在环梁高度范围内,沿钢管壁贴焊一道(或两道)钢筋作为抗剪环。抗剪环为通过连续的双面焊缝牢固焊于钢管壁上的闭合钢筋环或闭合带钢环。钢筋直径d或带钢厚度b一般在20-30mm左右。抗剪环与环形牛腿一样,实为钢管柱的环形凸缘(法兰盘)。基于与环形牛腿同样的考虑,沿抗剪环需设置与楼盖结构等厚的闭合混凝土环梁或与之相当的混凝土托盘,与钢管柱紧密箍抱,楼盖粱的纵筋则锚固于环梁内,借助环梁传递弯矩。 该节点节点无需穿心构件;钢管内、外无需设置加劲环,不影响钢管内混凝土浇注;环梁箍筋无方向性,便于与任意角度的混凝土梁连接。 三、环梁节点的受力机理 1、梁端剪力传递 框架梁梁端剪力主要通过三个途径传递给钢管混凝土柱: (1)通过环梁混凝土与抗剪环接触面的局部承压作用力将剪力由环梁传递到抗剪环上,并通过抗剪环与钢管间的焊缝将剪力传递到钢管上。由于抗剪环钢筋直径一般不大,由剪力引起的对钢管壁的局部弯矩很小。由于焊缝作用力可以保证,设计时以抗剪环的作用力为主进行抗剪验算。 (2)环梁混凝土与钢管之间的粘结作用。粘结作用力虽然很大,但在地震作用下难以保证,一般不予考虑,仅作为安全储备。

钢管柱混凝土施工方案

钢管柱混凝土施工方案 一、工程概况 本工程钢管混凝土柱有D600、700、800、900、1000mm五种截面,共计474根。钢管柱埋件位于桩顶标高处,固定难度大。钢管柱安装受预应力筋安装等交叉作业的影响较大。单节钢管柱约8t,塔吊选型和布置需同时考虑混凝土结构和钢管柱吊装施工;钢管混凝土柱自密实混凝土施工方案的选择和质量保障直接影响结构使用安全。 二、钢管混凝土施工方法选择 本工程钢管柱管径均大于350mm以下,分节吊装和分段浇筑,每节长度大于4m以上,根据本工程的平面布置和施工现场条件的限制,为了不影响主体结构和钢结构施工,部分钢管柱汽车泵无法辐射到部分,只能利于夜间塔吊空闲时间,采用塔吊将混凝土送入钢管柱内;另本工程设计有变截面钢管柱、钢管斜柱、V形钢管柱,且节点处有水平加劲肋,给施工带了一定的难度,须混凝土自钢管柱上口灌入,一次浇灌高度不大于2m,采用人工和振捣器械对混凝土实施振捣,已达到密室效果,所以选用高抛自密实法+人工浇捣的方法浇筑本工程钢管柱内的混凝土。 三、钢管柱自密实混凝土施工 1 钢管混凝土柱竖向分节及施工机械选择 本工程钢管混凝土泵送高度为-12.03m~35.432m,根据工程设计特点和施工部署,采取分节进行浇筑,其分节见表3.1-1。 2 混凝土配合比设计与配制 本工程钢管柱混凝土设计强度等级为C40,根据本工程特点和选用泵送顶升浇筑法施工,须采用自密实微膨胀混凝土。依据中国土木工程学会标准《自密实混凝土设计与施工指南》CCES 02-2004,对自密实混凝土的组成材料要求,工作性能评价指标及试验方法,配合比设计与配制,按如下要求配制:1)自密实混凝土的组成材料要求 (1)水泥:采用42.5普通硅酸盐水泥,其质量符合现行国家标准《通用硅酸盐水泥》GB175-2007的要求。

高层建筑中的钢管混凝土柱及其节点_pdf.

高层建筑中的钢管混凝土柱及其节点 摘 要:我国一些高层建筑采用了钢管混凝土柱,取得了较好的技术和经济效果。本文主要综合介绍用于高层建 筑的钢管混凝土柱及其节点的形式,供设计时参考。关键词:高层建筑;钢管混凝土柱;钢管混凝土柱节点 在高层建筑中使用钢管混凝土柱具有其特殊优 "概述 钢管混凝土是在钢管中填充混凝土,利用钢管 点:用钢管混凝土柱代替普通钢筋混凝土柱,可以使柱截面大大缩小,而且可以提高抗震性能,方便施工等;利用钢管混凝土柱代替钢结构中的钢柱,可以减少用钢量,加强结构刚度;在高层建筑多层地下室的逆作法施工中,它更充当重要的角色。广州市的好世界广场大厦(##层,图!$),新中国大厦(%&层, 图!’),合银大厦(("层,图!)),深圳的赛格广场(*"层,图等大型高层建筑,都以不同的形式采用了钢管混!+) 凝土柱,部分还将之构成内框筒或用于逆作法建造多层地下室,在技术上和经济上均取得很好的效果。 对填心混凝土的套箍作用,使核芯混凝土受纵向压力时处于三向受力状态,从而提高其轴向抗压能力。钢管混凝土结构除强度高外,还有重量轻、延性好、[!] 耐疲劳和冲击、省料和施工方便等优点。 由于钢管混凝土结构具有上述优点,因此在民用和工业建筑、桥梁和地铁等工程中得到广泛的应用。近年来,随着我国高层建筑的发展,利用钢管混凝土作为其主要承重柱的也逐渐增多。 !

好世界广场大厦" 新中国大厦 图" $合银大厦#赛格广场 采用钢管混凝土柱的高层建筑 高层建筑中使用的钢管混凝土柱主要是圆形截面的,但有时也会采用其他截面型式而形成异型柱。我国对圆形截面钢管混凝土柱已有深入的系统研究[!,",#]和实践经验,而对异型截面柱的研究则比较少, 的节点形式,为在高层建筑中推广应用钢管混凝土柱提供了更广阔的空间。 本文主要就高层建筑中所采用的钢管混凝土柱及其节点的形式和应用作一扼要的综合介绍。 应用也还不很多。 钢管混凝土柱与楼盖连结的节点,是实际应用中的一个重要部分。当它与钢结构楼盖连结时,构造比较简单,但与钢筋混凝土楼盖连结时则比较复杂,甚至影响了对它的使用,因此不少单位开展了这方面的研究,并已取得了可观的成果,提出了多种多样 我国在改革开放以来,高层建筑在数量上不断增加,高度也不断加高,而建造高层建筑大多数采用钢筋混凝土结构,结构自重很大, !钢管混凝土柱 !""!年#月第#期容柏生:高层建筑中的钢管混凝土柱及其节点 1@A!""!AB)# 加,柱的轴压力就越大,加上抗震设防的需要,为保证构件的延性,有关规范对钢筋混凝土柱均有控制轴压比(!"!#$")的要求,同时混凝土的强度等级只做到#$"或再高一些,

钢管混凝土结构抗震性能

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。

钢管柱施工方法

采用精度为1/200000的自动安平投点仪、激光测距仪及前方交会法,确定梁、柱基础的中心位置和预埋件的精确定位。 4.8.2钢管柱施工 钢管柱承重性能良好,在受力较大部位能有效减少混凝土柱体积,起到承载和传力作用。钢管柱施工要求较为严格,由专业工厂加工制作,运至工地安装。 钢管混凝土柱主要由Ф950钢管,底法兰环形钢板、顶法兰环形钢板(钢管柱安装前预焊),Q235加劲钢板以柱内节点加强钢筋和C40混凝土组成,L=4350mm。 1)施工方法及施工顺序 钢管柱分两段组装,施工时先在临时仰拱上开孔,首节由4#导洞吊装,第二节由3#导洞吊装,找正对口焊接,对口形式采用钢管内壁预埋φ22接茬钢筋,接茬筋长10cm,接口焊接工艺应满足表3-7要求。钢管焊接完成后,由钢管柱的顶端安放柱的主筋及箍筋,扶正钢管,将钢管托起,连接钢管柱内主筋,钢管柱下落就位,与底部法兰固定连接,钢管柱顶端采用型钢井字固定,定位型钢与格栅钢筋焊接,绑扎钢管柱内箍筋,钢管柱的定位精度与直顺度应满足表3-8要求。柱内混凝土采用导管输送,使用振捣棒振捣,当混凝土浇注至柱顶时,预埋柱顶补强筋。 2)钢管柱加工制作及运输 (1)钢管柱的制作 ①钢管柱施工所采用的有关规范 钢管柱的制作、安装所依据的主要规范为《钢结构工程施工及验收规范》

(GB50205-2001)、《建筑钢结构焊接规程》(JGJ81-2002),《钢管混凝土结构设计与施工规程》(CECS 28:90)。 ②钢管柱的制作、安装精度 根据有关规范,钢管柱的制作、安装精度见下列各表。 表4-6 钢管柱制作允许偏差(mm) 钢管柱由专业工厂加工制作,加工制作时严格进行选材,3号碳素钢结构质量标准符合GB700《碳素结构钢》的要求,严格按《钢管结构工程施工及验收规范》进行加工。 钢管柱加工时,严格控制纵向弯曲度、椭圆度、管端平整度。具体要求详见钢管柱制作及安装允许误差表。 钢管柱出厂前进行焊缝、长度、表面清洁度、防腐处理、超声探伤检查,按GBJ205-2001《钢结构工程施工及验收规范》质量标准进行验收。并按照每根钢柱进行分节编号,组对配装检验,合格后再分解装运。 钢管柱在运输过程中采取有效措施防止碰撞,装车和卸车采用吊机轻吊轻

钢柱混凝土施工方案

钢管柱混凝土施工措施 本工程钢管柱混凝土的施工方法拟采用逐段高抛法, 塔吊加料斗浇灌形式。 一、基本情况 本工程共38根钢结构柱,地下一层标高为-4.450~1.450,地上为1.450~6.300(具体位置详见钢结构设计图纸),其中第一层、第二层为单节柱,三层、四层两层为一节柱。施工时有30根钢柱需浇注C40自密实混凝土,8根钢柱(N轴、M轴位置)不需要浇注。施工时混凝土需要辅助振捣。二、施工流程 钢结构柱安装—钢柱焊接—焊缝探伤—脚手架搭设—混凝土浇筑 钢管柱安装完一层后,在未浇灌钢管柱内混凝土前,先进行该楼层楼面的模板支撑体系的支设,随后,把钢管柱四周主次梁、板钢筋绑扎成型,并浇注该层楼面的梁、板混凝土。这样,整个楼面通过梁与钢管柱连成一体。待楼面混凝土达到一定强度后,在该层楼面上搭设操作平台(如图1 所示),采用料斗及塔吊的形式进行钢管柱内混凝土的施工。然后,再在该层楼面上,进行下一段钢管柱的安装。按此程序进行施工,直到整个工程的钢管柱体系都施工完毕。 三、施工准备 1、材料要求 施工采用C40自密实混凝土,坍落度为190±30,设计配合比见下表 2、脚手架搭设 1)扫地干处搭设同操作平台一样,与钢柱抱死。 2)严格按图纸搭设,不得随意更改水平杆高度,操作平台满铺竹笆,700处采用多层板补齐,架体四面设剪刀撑。

3)钢管接头必须错开,不得在同一水平面上。 4)架体搭设完毕操作平台以上四周必须挂密母网防护,且上下必须按要求采用专用绑扎绳固定扎牢。 5)为了不影响钢柱二次吊装,水平钢管不得超出架体200;700平台面为吊装面,搭设是不得搞错方向。 6)钢柱上的爬梯应避开,不得占用,并在操作平台爬梯处留设上人孔。 7)8-1、8-2靠近6区、1区、2-1区的柱子从楼面上搭设过道平台,通往操作平台,操作平台上就不留爬梯上人孔。 8)操作平台有一面为700宽,其他三面为1000宽,700宽朝向二次吊装面。

RC 梁-圆钢管混凝土柱节点环梁承载力设计方法

191 附录G RC 梁-圆钢管混凝土柱节点环梁承载力设计方法 G.1 节点环梁受拉环筋和箍筋的计算 G.1.1 当环梁(图G.1.1)上部环向钢筋的直径相同、水平间距相等时,环梁受拉环筋面积及箍筋单肢面积按下式计算: 1 不考虑楼板的有利作用 2 1 2sin 7sin θλθ≥ (G.1.1-1) k sh dp yh r 22202r 51.4{sin sin [sin()sin ]} 7M A R r f l l αθλθλθαθ≥ -+++- (G.1.1-2) 2 考虑楼板的有利作用 12 21 2sin 7sin βθλβθ≥ (G.1.1-3) k sh dp yh r 22202213r 5 1.4{sin sin [sin()sin ]} 7M A R r f l l λαθθλθαθβββ≥ -+++- (G.1.1-4) 在负弯矩作用下,β1取0.5, β2取0.65, β3取0.6;正弯矩作用下取β1=β2=β3=1.0。 3 环梁箍筋单肢面积 sv yh sh H v yv 0.7/()A f A f λγα= (G.1.1-5) 式中:λ ——剪环比,为环梁箍筋名义拉力与环梁受拉环筋名义拉力的比值, v h /F F λ=,可取0.35~ 0.7,不考虑楼板的作用时取较高值,考虑楼板的作用时取较低值; F h ——受拉环筋的名义拉力,h yh sh 0.7F f A =; f yh ——环向钢筋抗拉强度设计值; A sh ——环向钢筋的截面面积; F v ——环梁箍筋的名义拉力,v v sv yv H F A f αγ=; f yv ——箍筋抗拉强度设计值; H γ ——箍筋间夹角(弧度),H h /(/2)S r b γ=+; S ——环梁中线处箍筋间距; A sv ——环梁箍筋单肢面积; αv ——闭合箍筋计算系数,按表G.1.1取值; M k ——由实配钢筋计算得出的框架梁梁端截面弯矩; αdp ——修正系数,取αdp =1.3; l r ——环梁受拉环筋合力作用点到受压区合力点的力臂,取l r =min{0.87h r0,h r -50mm};

钢管柱内混凝土浇灌方法的选择与应用

钢管柱内混凝土浇灌方法的选择与应用 摘要:本文通过实例中对钢管柱管内混凝土浇灌方法的比选,分析了钢管混凝土柱管内混凝土浇灌的各种方法的优缺点以及适用 的条件,着重讲述了立式高位抛落无振捣法的施工。 关键词:钢管柱管内混凝土立式高位抛落无振捣法 abstract :in this paper, through examples in steel tube concrete column of water than the election method, this paper analyzes the concrete filled steel tube column tube concrete watered the advantages and disadvantages of each method and the applicable condition, the emphasis on the vertical vibration method without cast high into the construction. key words: steel tube concrete column, vertical vibration method is cast down high 中图分类号:tu37文献标识码:a 文章编号: 前言 由两种不同性质的材料组成整体共同工作的构件称为组合构件。由组合构件可组成组合结构。在现今大空间大跨度的建筑物中,对竖向构件的承载要求越来越高,其中钢管混凝土柱是最常见的一种组合构件。该构件以钢同混凝土进行组合,达到协同互补。 该构件具有承载力高,塑形和韧性好,耐火性能好,经济效益高等优点。但是管内混凝土的浇灌工艺一直未得到很好的解决,现场

钢管砼柱灌注砼施工方案

唐山国丰技改1450薄板坯连铸连轧工程主厂房钢管柱砼灌注施工方案 批准: 审核: 编制: 中国二十二冶一公司国丰项目部 日期2007-8-15

目录 一、编制依据 (2) 二、工程概况 (2) 三、砼灌注工艺原理 (2) 四、工艺流程及操作要点 (3) 五、钢管砼柱浇筑方案 (4) 六、材料及机具设备 (4) 七、劳动力组织………………………………………………………….5. 八、安全措施 (5) 九、质量措施 (5)

一、编制依据 1.1中冶东方设计有限公司设计的国丰钢铁有限责任公司南区连铸连轧厂 房柱子施工图纸。 1.2主要施工规范、规程 二、工程概况 唐山国丰技改1450连铸连轧工程,本次需灌注钢管柱厂房主要包括:加热炉、主轧跨、磨辊间、主电机室、钢卷卷取区、钢卷运输区、钢卷库等。 厂房均为单层厂房,柱高12米左右,钢管直径560mm,灌注砼强度等级为C40. 钢管柱子制作及安装由专业公司承担,我单位负责钢管柱内砼的灌注。 适用于单层、多层厂房,高层和超高层建筑。 三、砼灌注工艺原理 钢管柱制作安装完毕后,利用泵送将砼从柱根部400~1000mm范围内的开孔处连续地顶升到柱顶。钢管顶部设排气孔,使砼排气后自然密实。本方案采用从柱底部开孔泵送灌注砼送方法。 四、工艺流程及操作要点

钢管柱砼浇筑工艺流程

五、钢管砼柱浇筑方案 钢管柱砼浇筑采用泵送顶升浇灌法 A.根据压力损失及垂直静压力、泵送高度,确定泵送压力,选择合适的拖式泵和汽车泵。 B.进料支管的卡子与钢管之间放好胶皮垫圈,保证接口密实,不跑气漏浆。 C.同一胶管内的砼顶升必须连续进行,直至顶端溢流孔或排气孔溢出砼为止。润滑泵管的砂浆应先排出钢管柱外,再支管,以确保砼质量。 D.在砼终凝前及时把闸门插入抱箍,以防止拆除砼送管时砼产生回流。 E.泵送顶升砼必须按设计要求,在砼坍落度测试符合要求后方可进行顶升施工。由于意外原因,在现场停置时间过长,坍落度严重损失的砼不得用于泵送顶升施工。 F.为了减少顶升摩擦,在顶升砼的同时,从钢管柱顶部溢流孔或排气孔向钢管柱内注入适量与砼配比相同的水泥浆润滑管壁,直到顶升结束。 G.钢管柱开孔时割下的圆形板应编号保存,以便封孔时对号入座。 H.砼输送管被堵塞时,可敲击管路,找出堵塞的管段,拆除堵塞管段,取出堵塞的砼,再次顶升砼。 I.钢管柱胶管顶部设溢流孔或排气孔,孔径不小于砼输送管直径,砼顶升结束时,将封顶板压紧与钢管柱点焊。待砼达到设计强度等级标准值的70%后,补焊封顶板及圆孔板。支管系统可在砼达到终凝后拆除。 J.对污染钢管柱的砼应及时清理干净。 六、混凝土材料及机具设备 采用普通砼,其强度等级为C40,粗骨料粒径为5—20mm,水灰比控制在0.45以内,砼坍落度不小于150mm,掺加水泥用量10%的UEA微膨剂。拖式泵,50型插入式振捣棒、电焊机、割枪等。

钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接

钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接 摘要:本文推荐一种钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁节点做法,使钢管在节点区的连接更加安全、可靠。混凝土梁可以很好的传递内力,与其他节点做法相比,具有施工方便、加快功效和节约材料的优点。 《关键词》钢管、钢筋、混凝土、施工 Abstract: this paper recommends a kind of concrete-filled steel tube column and reinforced concrete beam node approach makes steel pipe in the node connected more safe and reliable. Concrete beams can be very good transfer internal force, compared with other node practice, construction is convenient, speed up with efficiency and save materials advantages. 《Keywords》steel pipe、steel、concrete、construction 中图分类号:TU37文献标识码:A 文章编号: 一、概述 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,改变了各自本身的材料性质,共同成为一种新的复合材料,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,使得混凝土强度和延伸性大大提高,形成了卓越的承载能力和变形能力。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

钢管柱混凝土浇筑施工方案55

目录 1.编制依据: (2) 2.工程概况: (2) 3.施工准备: (9) 4.资源需求计划: (9) 5.施工方案: (9) 6、质量要求: (15)

1.编制依据: (1)《钢管混凝土结构设计与施工规程》(CECS 28-2012) (2)《钢管混凝土结构设计与施工方案》(JCJ01—89) (3)《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204—2002) (4)《建筑施工手册》第四版。 2.工程概况: (1)钢结构总体概况 工程名称中国南方航空大厦 建设地点广州市白云区白云新城云城东路西侧(AB2910002地块) 建设规模项目总用地面积23311194729 计算容积率面积为137403平方米,办公楼地上总计36层,4层地下室,基坑深度约15米,主楼高度约155米,首至6层为裙楼,其高度为30米。 结构形式框剪、框筒 建设单位广州南航建设有限公司 设计单位广东省建筑设计研究院 监理单位广州建筑工程监理有限公司 总承包施工单位广州机施建设集团有限公司 钢结构分包单位广州机施建设集团有限公司 钢结构规模约18000吨 钢结构工期要求满足总施工进度要求 本次施工范围办公楼、裙房涉及的所有钢结构内容

塔楼部 分 裙房部 分 钢结构平面图

三维效果图 本工程钢结构主要分三个部分:1、外框圆管柱钢结构部分;2、楼层钢结构部分; 3、核心筒钢骨组合柱部分。 (2)外框柱钢结构概况 本工程共有36根外框圆管柱,标高从负1层到屋面顶层。规格有Ф1050x20、Ф1050x25、Ф1050x30、Ф1050x40.5-14轴线钢柱之间间距为 5.35m。G-Q轴线钢柱间距约为4.5m。负一层到一层钢柱统一编号为SKZ1,规格为Ф10500x20、Ф1050x25。其钢柱平面布置图如下: 外框柱平面布置图 钢柱具体规格以及分布如下:

钢管混凝土组合柱施工工法

多层连接钢管砼组合柱施工工法 工法编号:ZJ1GF-310-2009 编制单位: 主要执笔人: 1 前言 钢管砼叠合柱(steel tube-reinforced concrete column)是指由截面中部钢管砼和钢管外钢筋砼叠合而成的柱,简称叠合柱。按截面形态可分为矩形截面和圆形截面。叠合柱的内外组成部分可不同期施工,也可同期施工。同期施工是指,同时浇筑钢管内砼和钢管外砼。同期施工的叠合柱可称组合柱。东北传媒文化广场工程外框筒采用组合柱方式。钢管砼组合柱共70根,钢管采用无缝钢管,非定尺加工,现场提供的钢管长度为8—12m,层高为5.1m、3.9m。钢管连接的一般做法为一层一接,从而保证了钢管内外砼同时浇筑。若采用一层一接方式则须将钢管在现场切断,然后再接高,但增加了内衬管的用量以及焊接次数,且钢管接高位置不能设在梁柱核心区内,必有部分钢管不能使用,将会大大增加成本,工期也大大增加。钢管长度采用二层或三层一接,吊装临时固定采用专用卡具,钢管内砼浇筑施工时,提前在钢管上留设10*20cm浇筑孔,砼浇筑完毕及时进行封堵,满足二级焊缝要求。通过多项创新技术,解决了钢管吊装、钢管内外砼同时浇筑等技术难题,大大加快施工进度,取得了良好的经济效益。在此基础上形成本工法。 2 工法特点 2.0.1 钢管采用多层一接,减少塔吊吊次,减少内衬管用量和钢管焊接,缩短工期,降低成本; 2.0.2采用单层砼浇筑,钢管内用普通砼取代自密实砼,降低成本; 2.0.3专用临时卡具操作简单,重复使用,降低成本。 3 适用范围 3.0.1 本工法适用于采用两层或多层一接方式的钢管砼组合柱的施工。 4 工艺原理 4.0.1 钢管砼组合柱施工包含钢管吊装、钢筋绑扎、模板支设和砼浇筑、养护等多道施工工序。钢管砼组合柱中钢管采用二层或三层一接,吊装钢管临时连接固定采用专用卡具;钢管内砼浇筑施工时,提前在钢管上留设10*20cm浇筑孔,砼浇筑完毕及时进行封堵。

钢管柱混凝土浇筑专项施工方案

钢管柱混凝土浇筑专项施工方案 一.主楼钢管柱概况 本工程主楼柱网尺寸9m×6.5m,总高度135m,为B级高度高层建筑。总长度为52m,总宽度为36m。设地下2层,地上31层,采用框架核心筒结构。1至5轴与J至Y轴线共设28根直径700㎜,壁厚14㎜的钢管圆柱。在地下室2层内(-8700㎜至±000有4 根椭圆柱,到±000以上开始分离)。钢管柱内浇筑C60高强混凝土。 核心筒体1和核心筒体2,共有18根主梁与18根钢管柱上的牛腿连接。在±000以下5轴与L、N、R轴有三根钢管柱上设钢筋混凝土抗剪环梁。钢管柱同主梁和次梁与核心筒体紧紧相连,形成一个整体。 钢管柱每两层安装一次,高度为9m,分别沿东北面、西南面从下至上逆时针收缩旋转,到屋面又恢复原状,每层结构平面均不相同,空间效果成螺旋上升造型。建筑物造型状观。 二.钢管柱混凝土 根据设计要求; 1.混凝土为C60强度。

2.混凝土水灰比不大于0.45。 3.并适当加入膨胀剂、(减少混凝土收缩)和减水剂(满足塌落度)。 4.粗骨料粒径宜减小为5~30㎜。 5.塌落度不小于15㎝。 6.华西商混供应厂家根据设计要求对的C60混凝土进行配合比强度设计和试验。混凝土配合比设计报告,交监理工程师和管理公司工程师审查,经监理工程师和管理公司工程师批准后方能使用。 三.钢管柱检查 钢管柱安装完毕后,首先由钢结构安装单位的质量工程师,组织相关的工艺人员,对钢管柱的垂直度、中心线、标高、顶面不平度、各柱之间的尺寸、斜度、焊缝探伤,按规范要求进行严格检查。检查合格后做好隐蔽验收记录和有关资料,再报监理工程师和管理公司工程师进行复验。经监理工程师和管理公司工程师审核批准后才能浇筑混凝土。 四.钢管混凝土浇筑支架和路线 浇灌混凝土钢管支架;围绕主楼28根钢管圆柱。从1轴至5轴,J轴至Y轴线搭设,高度为500㎜、宽度为1500㎜的钢管支架,混凝土泵管布置在架子上。

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