钢管混凝土结构详解
钢管混凝土结构
❖经验系数法
❖相关方程法
❖最大荷载理论
（7）格构式柱承载力计算
❖截面形式 ❖换算长系比 ❖承载力计算
❖截面形式
❖换算长系比:
❖单位力作用下剪切角－－剪切刚度 S；
N0
NE 1 NE
2EA
e 2
e
S
❖能量法求临界力
U V Nk e
❖承载力计算
（1）钢管接头
（2）剪力传递节点构造
（3）弯矩传递节点构造
（4）梁柱节点构造
（5）柱脚构造
轴压格构式柱
偏压格构式柱
4.5 钢管混凝土受弯构件
（1）受力性能 （2）受力过程）受力过程
（3）受弯承载力计算
4.6 钢管混凝土 刚度计算
4.7 钢管混凝土一般构造
（1）钢管接头 （2）剪力传递节点构造 （3）弯矩传递节点构造 （4）梁柱节点构造 （5）柱脚构造
钢管混凝土结构
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。
钢管混凝土结构
钢管混凝土结构概述钢管混凝土结构是一种结合了钢筋和钢管的复合结构体系。
该结构体系采用了钢管作为混凝土的模板，并在钢管中加入纵向和横向的钢筋，以增强结构的强度和刚度。
钢管混凝土结构具有较好的抗震性能、耐久性和施工效率，因此在建筑工程中得到了广泛应用。
结构形式钢管混凝土结构可分为两种形式：钢管混凝土柱和钢管混凝土梁。
钢管混凝土柱钢管混凝土柱是由钢管和混凝土组成的柱形结构。
钢管混凝土柱的钢管通常采用圆形或方形截面，内部填充混凝土，并加入适量的纵向和横向钢筋。
由于钢管的外部形状规整，使得钢管混凝土柱具有较好的抗弯强度和承载能力。
钢管混凝土梁钢管混凝土梁是由钢管和混凝土组成的梁形结构。
钢管混凝土梁的钢管通常采用矩形或圆形截面，混凝土填充在钢管内部，并加入纵向和横向钢筋。
钢管混凝土梁具有较好的刚度和承载能力，常用于大跨度结构或需要支撑大荷载的场所。
施工工艺钢管混凝土结构的施工主要包括钢管安装、混凝土浇筑和钢筋布置等环节。
钢管安装钢管安装是钢管混凝土结构的第一步。
在安装过程中，需要保证钢管的准确位置和垂直度。
常用的钢管安装方法有直立安装和倒立安装两种，具体选择方法应根据项目实际情况进行调整。
混凝土浇筑混凝土浇筑是钢管混凝土结构的关键环节。
在浇筑过程中，需要控制混凝土的配比、浇注速度和振捣方式等参数，以确保混凝土的质量和性能。
此外，还需要注意混凝土的温度和湿度等因素，以避免出现开裂和变形等问题。
钢筋布置钢筋布置是钢管混凝土结构的最后一道工序。
在布置过程中，需要按照设计要求将纵向和横向钢筋放置到指定位置，并采用合适的连接方式进行连接。
钢筋的布置应严格符合相关标准和规范，以确保结构的安全性和性能。
优点钢管混凝土结构具有以下优点：1.抗震性能好：钢管混凝土结构能够有效吸收和分散地震能量，从而提高结构的抗震性能。
2.施工效率高：钢管混凝土结构采用模块化施工，可以大幅缩短工期，并降低施工成本。
3.耐久性好：由于混凝土的保护作用和钢管的防腐性能，钢管混凝土结构具有较好的耐久性。
钢管混凝土结构
箍混凝土的工作机理，并成功地用极限平衡法求解了钢管混 凝土轴压短柱的极限承载力。
6.1.3 钢管混凝土的发展与应用
在20世纪80年代以前，由于管内混凝土的浇灌 工艺未得到很好解决，现场施工操作繁琐，使施工 方面潜在的优势未能得到很好发挥，致使人们更愿 意采用操作简单、质检直观的普通钢筋混凝土结构 或工厂化程度高、现场劳动量少、吊装轻便、施工 速度快的钢结构。
泵送高抛无振捣混凝土
6.1 概述
c 0.7B
B
钢梁-钢管混凝土柱节点设计
6.1 概述
钢筋混凝土梁-钢管混凝土柱节点施工
6.1 概述
钢筋混凝土梁-钢管混凝土柱节点施工
6.1.1 钢管混凝土的基本原理
◆受压时的应力与应变
弹性阶段0.283
环向应变
1s s 3s 1c c 3c
塑性阶段0.5
纵向应变
低应力时0.17 较高应力时0.5 极限状态时≥1.0
两种受力模式的 钢管混凝土柱
6.1.1 钢管混凝土的基本原理
◆受压时的应力与应变
钢管与混凝土错位
弓弦效应
钢管混凝土的荷载-应变曲线
6.1.1 钢管混凝土的基本原理
◆受压时的应力与应变
c fc
c fc
c
c
混凝土单向受压的变形过程
6.1.1 钢管混凝土的基本原理
6.2.1 钢管混凝土设计规范
◆国外规范
欧洲规范EC4(2004) 澳大利亚规范AS5100(2004) 美国混凝土协会规范ACI318(2008) 美国钢结构协会规范AISC(2010) 英国规范BS5400(2005) 日本建筑学会规范AIJ(2008)
第六章 钢管混凝土结构
混凝土各阶段的应力状态
6.2.3 钢管混凝土构件承载力验算 1.短柱
共5个未知数 1 , 2 , p , c , N u 需建立5个方程
极限状态下钢管与混凝土受力简图
6.2.3 钢管混凝土构件承载力验算 1.短柱
①
fc* fc Kp , K 3～ 6
* c
p p 1 1 . 5 2 ② f fc f f c c
6.1.3 钢管混凝土的发展与应用
1879年英国赛文铁路桥采用钢管混凝土桥墩，目的是 防止钢管内部锈蚀，其后发现除了防锈外还能增强钢管稳定 性。1897年美国人John Lally用钢管混凝土作房屋结构的承 重柱（称为Lally柱），并申请获得专利。 由于钢管混凝土优越的力学性能，一经出现便受到美欧 苏各国土木工程界的重视，并竞相开发利用。 20世纪20年代前后，美国的波士顿、纽约和芝加哥等地 曾将其用于单层和多层厂房的承重柱；1930年法国巴黎郊区 的Ibis地方用钢管混凝土建造了一座9m跨的上承式拱桥； 1937年苏联列宁格勒用集束的小直径钢管混凝土作拱肋，建 造了横跨涅瓦河101m跨度的下沉式拱桥，1939年又在西伯利 亚建成了跨度140m的上承式钢管混凝土铁路拱桥。 苏联格沃兹杰夫（Gvozdev）教授深刻地阐明了钢管套 箍混凝土的工作机理，并成功地用极限平衡法求解了钢管混 凝土轴压短柱的极限承载力。
泵送高抛无振捣混凝土
6.1 概述
c 0 .7 B
B
钢梁-钢管混凝土柱节点设计
6.1 概述
钢筋混凝土梁-钢管混凝土柱节点施工
6.1 概述
钢筋混凝土梁-钢管混凝土柱节点施工
6.1.1 钢管混凝土的基本原理
◆受压时的应力与应变
钢管混凝土结构
钢管混凝土结构在现代建筑和桥梁工程中，钢管混凝土结构凭借其独特的优势，正逐渐成为一种备受青睐的结构形式。
那么，什么是钢管混凝土结构？它又有哪些特点和应用呢？钢管混凝土结构，简单来说，就是在钢管中填充混凝土而形成的一种组合结构。
钢管通常采用圆形或方形截面，混凝土则在钢管内部被紧密包裹。
这种结构形式的优点众多。
首先，钢管对混凝土起到了很好的约束作用。
想象一下，混凝土被钢管紧紧“抱住”，使其处于三向受压状态，抗压强度大幅提高。
这就好比一个人在困境中得到了有力的支持，从而能够发挥出更大的潜力。
这种约束作用不仅提高了混凝土的承载能力，还改善了混凝土的塑性和韧性，使其在承受较大荷载时不易发生脆性破坏。
其次，混凝土的存在也增加了钢管的稳定性。
钢管在受压时容易发生局部屈曲，而内部填充的混凝土有效地阻止了这种屈曲的发生，使得钢管能够更好地承受压力。
二者相互配合，相辅相成，大大提高了整个结构的承载能力。
在力学性能方面，钢管混凝土结构具有良好的抗震性能。
地震作用下，结构需要具备一定的变形能力来吸收能量，而钢管混凝土结构恰恰能够满足这一要求。
由于混凝土和钢管之间的协同工作，结构在地震时能够有效地耗散能量，减少破坏程度。
再者，从施工角度来看，钢管混凝土结构也具有显著的优势。
钢管可以作为施工时的模板，减少了支模的工作量和难度。
同时，混凝土在钢管内浇筑，能够保证浇筑质量，提高施工效率。
在实际应用中，钢管混凝土结构广泛应用于高层建筑和大跨度桥梁。
在高层建筑中，柱子往往需要承受巨大的竖向荷载，钢管混凝土柱能够提供足够的承载能力，同时减小柱子的截面尺寸，增加建筑的使用空间。
比如，一些超高层建筑就采用了钢管混凝土柱作为主要的竖向受力构件。
在桥梁工程中，钢管混凝土拱桥以其优美的造型和良好的力学性能而备受关注。
钢管混凝土拱肋具有较高的强度和刚度，能够跨越较大的跨度。
而且，由于钢管的保护，混凝土不易受到外界环境的侵蚀，提高了桥梁的耐久性。
钢管混凝土综述
钢管混凝土综述引言钢管混凝土是一种结构材料，由钢管和混凝土组成。
该材料具有高强度、高刚度和耐久性，广泛应用于桥梁、大型建筑物和高层结构等领域。
本文将从钢管混凝土的原理、分类、应用和优缺点等方面进行综述。
原理钢管混凝土的原理是将钢管作为混凝土的模板，然后在模板中灌入混凝土，并使其固化硬化。
通过这种方式，钢管与混凝土相互配合，形成一个整体化的结构。
分类根据钢管与混凝土之间的关系，钢管混凝土可分为两种类型：1.钢管内配混凝土型：钢管作为混凝土的模板，填满混凝土后，形成一个整体的结构。
2.钢管外包混凝土型：钢管作为外部的包围，混凝土灌入其中，使其形成一个整体的结构。
应用桥梁钢管混凝土在桥梁中的应用非常广泛。
其具有高强度、高稳定性和耐腐败性等特点，可以用于建造各种桥梁，如悬索桥、钢拱桥和斜拉桥等。
建筑物钢管混凝土在建筑物中的应用也非常广泛。
其具有高强度、高稳定性和隔音防火的优点，可以用于建造各种建筑物，如高层建筑、工业厂房、仓库和停车场等。
其它领域此外，钢管混凝土也可以用于水利工程、地下工程和海洋工程等领域。
其具有耐腐败性、高强度和耐久性等特点，可以在恶劣的环境中长期使用。
优缺点优点1.高强度和高刚度：钢管混凝土具有很好的抗震和抗风性能。
2.耐久性：钢管混凝土具有耐腐败性和耐久性，可以长期使用。
3.环保节能：钢管混凝土使用的材料都可以循环利用，对环境污染较少。
4.施工方便：钢管混凝土的施工过程简单，不需要大量的工人和设备。
缺点1.成本较高：钢管混凝土的成本较高，需要大量的钢材和混凝土。
2.维护困难：钢管混凝土在使用过程中出现问题，维护不易，需要专业人士进行修复。
3.受限于结构大小：钢管混凝土受限于其结构大小，无法应用于一些大型结构。
钢管混凝土作为一种结构材料，具有高强度、高刚度、耐久性和环保节能等特点，广泛应用于桥梁、大型建筑物和高层结构等领域。
尽管其成本较高，但其优点仍然受到了广泛的认可和应用。
钢管混凝土结构的优缺点简述(全文)
钢管混凝土结构的优缺点简述(全文)钢管混凝土结构的优缺点简述(全文)一：引言钢管混凝土结构是一种由钢管和混凝土组成的结构体系。
它通过钢管的加固作用，使混凝土具有更高的抗拉和承载能力。
本文将对钢管混凝土结构的优缺点进行简要介绍。
二：优点2.1 抗震性能优越钢管混凝土结构具有良好的抗震性能，主要体现在以下几个方面：2.1.1 钢管的抗震能力高钢管可以通过拼接组成框架结构，提高整体的抗震能力。
同时，钢管还具有较好的延性，能够在地震中承受较大的变形而不会破坏。
2.1.2 混凝土的抗震性能增强混凝土与钢管的结合形成了一种复合材料，能够充分发挥两者的优势。
混凝土在压力作用下具有较好的韧性，能够有效地吸收地震能量，减小结构受力。
2.2 承载能力强钢管混凝土结构由于钢管的加固作用，使得整体的承载能力得到极大的提升。
钢管能够通过受力方式的改变，将受力传递到混凝土中，从而提高结构的强度和刚度，使其能够承受更大的荷载。
2.3 施工简便钢管混凝土结构的施工相对简便，可以通过组装方式进行，节省了大量的施工时间和人力物力成本。
同时，钢管混凝土结构还能够适应各种复杂施工环境，具有较强的适应性。
三：缺点3.1 造价较高钢管混凝土结构的造价相对较高，主要原因在于钢管材料的成本较高，并且施工过程中需要进行精确的加工和连接。
这使得钢管混凝土结构在一些经济条件较差的地区应用受限。
3.2 维护困难由于钢管和混凝土的组合特性，使得钢管混凝土结构的维护较为困难。
一旦出现损坏或漏水等问题，修复和维护工作相对复杂，且需要较大的经济投入。
四：附件本文档涉及附件：无五：法律名词及注释本文所涉及的法律名词及注释：无----------钢管混凝土结构的优缺点简述(全文)一：概述钢管混凝土结构是一种由钢管和混凝土组合而成的新型结构形式。
它通过钢管与混凝土的相互作用，充分发挥两者的优势，广泛应用于建筑工程中。
本文将从多个方面介绍钢管混凝土结构的优缺点。
二：优点2.1 强度高钢管混凝土结构由于钢管的加固作用，使得整体的强度得到极大提升。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
没有。为了合理且安全地在地震区推广这
类结构,必须深入进行其动力特性的研究,
尤其对于高层结构。
结束语：
钢管混凝土能够适应特殊、难度高、落差大的构造物以及承受重载和极端条件等现代化 要求结构工艺的要求已然成为结构工程学科的一个重要的发展方向并取得良好的经济效益 和建筑效果。
钢筋混凝土和钢结构相比,钢管混凝土是一种相对年轻的结构,但它却以其特殊的优点, 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这类结构的不断认识和了 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。
我
4.相关规范
国 计
1
2
算
国家建筑材料工业局标准
中国工程建设标准化协会标准
圆 钢
《钢管混凝土结构设计与施工规程》 《钢管混凝土结构设计与施工规程》
管
混
凝
3
计算矩形钢管混凝土的行业规程：
土
的
中华人民共和国电力行业标准
中国标准化协会标准
行
《钢—混凝土组合结构设计规程》 《矩形钢管混凝土柱结构技术规程》
03
变形测试存在不同理解,对刚度仍然存
在不同的认识,缺乏统一的理论计算公
式。确定合理的刚度计算方法是进行钢
管混凝土构架、框架等受力分析的重要
基础
动力性能研究：
对结构进入弹塑性后的动力特性(如阻
01
尼比等的变化规律)、结构的耐疲劳性能、 钢管混凝土组合柱的动力特性及基于性能
的钢管混凝土抗震设计方法等的研究几乎
有承载力高、塑性和韧性好、 经济效果好和施工方便等优点。
2.钢管混凝土结构的优缺点
1 2
优
3
点
4 5
承载力高 具有良好的塑性和抗震性能 施工简单，可大大缩短工期 经济效果显著 高层建筑中的优越性突出
1.适用范围有限 2.结构构件连接构造上施工难度大 3.构件制作安装繁琐 4.施工方法和施工质量检查存在弊端
业
规
程
5.典型建筑
主跨跨径492米，居同类型桥梁世界第一
世
界
最
巫 山 长 江 大 桥
长 钢 管 混 凝
土
拱
桥
含建 塔筑 尖物 总高 高度 度
， ，
深圳赛格广场 中国自行设计和总承包施工的 高智能超高层钢管混凝土结构建筑。
336.9m
291.6m 345.8m
房 屋 高 度 为
天津津塔 属超高层建筑,且采用“钢管混凝土柱框架 +核心钢板剪力墙体系+外伸刚臂抗侧力体系” 的结构体系标准层,
谢谢
价。
3.钢管混凝土的应用现状
3 其他结构
钢管混凝土在其他工程中应用最多的是单 层和多层工业厂房柱、高炉构架柱、锅炉构架 柱、送变电构架柱、地铁站台柱、桁架压杆等, 工程实例有:首钢、鞍钢和包钢的大型厂房和 高炉构架,北京地铁,北京广安门华北电管局微 波塔,湖北荆门热电厂的50m锅炉构架,华东、 华北和辽宁等地的送变电构 架等。
钢管混凝土结构
1 发展历程 2 优缺点 3 应用现状 4 相关规范 5 典型建筑
No.
01 >
1879
>20ຫໍສະໝຸດ 纪20年 代>20世纪60年 代
>
发展历程 20世纪80年 代
>
80年代-90年 代
>
至今
英国 塞文铁路桥 钢管混凝土桥墩
美国 出现单层和多层 钢筋混凝土承重 柱
因管内浇灌混凝 土强度大，应用 变得缓慢
混凝土结构的展望：
构造要求：
为满足构造的合理性、工程的
实践性,避免截面配置不合理,材
02
料强度匹配出现问题,防止局部
失稳,设计矩形钢管混凝土构件
必须满足截面尺寸及高宽比钢管
壁宽厚比、管内混凝土受压的工
作承担系数等方面的构造要求,
以达到优化设计目的。
刚度计算：
刚度是钢管混凝土柱和节点力学性
能的重要指 标,目前由于对钢管混凝土
日本在多层、高层建筑
泵送混凝土的出 采用，并具有良好的抗
现，是其步入新 震性能；
的发展时期
美国，西雅图 58层联合广场、44层太
平洋第一中心大厦
澳大利亚，墨尔本的46
层联邦中心大厦
钢管混凝土结构，利用钢管 和混凝土两种材料在受力过程 中相互间的组合作用，充分发 挥两种材料的优点。
不仅使混凝土的塑性和韧 性性能大为改善，而且可以 避免或延缓钢管发生局部 屈曲，从而使钢管混凝土具
钢管混凝土结构
by，少
钢管混凝土结构
• 钢管混凝土也称作为钢管套箍混凝土（Steel Tube-
Confined Concrete，或Concrete-Filled Steel Tube ）,它
是在
而形成的一种组合结构。
• 钢管混凝土结构按截面形式的不同可以分为
、
和
，其中圆形截面和矩形截面钢
管混凝土结构应用最为广泛；实心和空心钢管混凝土。
3.钢管混凝土的应用现状
1 钢管混凝土在 拱桥 中的应用 2
由于钢在管拱桥混结凝构土中,结钢管构混本凝身土构的件特主点要用，来该承类受 钢管结混构凝土宜可轴用用向作于压高轴力层。心和拱受超桥高压的层跨或的度偏柱很结心大构时较和,拱小抗肋侧的承力受受体很压大柱的， 系使基,用础其空的主偏 构间造要式心价,优且;较柱(点构2)有件轴可混大。抗:自向以凝震(时1重压作土)性构可减力为的能件轻,桥 模改好采截,梁板;从用(面用3安。而钢)小耐二装减管,火节架、小混性约设了凝三能了阶基土优建或段础构于筑的四的件钢材劲负非肢结料性担常构,组增骨,合可,相加架成理降对了和;低的钢灌管格注还 于钢结构近可降年低来防近，火年造在来价,工在;(4斜程)可拉应采桥用用和逆梁方作式面法桥或，中半也钢逆开管作始法混采的用凝钢土管 施工福方建在法泉拱,州从邮桥而电可混广结大大凝东构楼大土南是和加结海我快构市高国施,紫同层第工洞样一建速大取个度桥筑得局等、了中部。湖良采得北好用秭到的钢归经愈管县济混来向效凝家愈益土坝。广大例泛桥如, 柱的高的层应建筑用。等。此都外采局用部了采钢用管钢混管凝混土凝空土间柱桁的架建组筑合还梁有式结构, 北京四川在大厦我、减国北轻，京了世采结界构用金横融钢载中管,提心高混大了厦凝结、土构厦承的门载阜大力康工利大用程厦系已数有,同 等场。大全厦2部、00柱天项子津左采今时减用晚右采少钢报用了管大与施混厦之工凝、相设土厦适备的门应,加高金的快层源施了建大工施筑厦工工有等艺进深。,简度圳化,降赛了低格施了广工工程程序造,