钢管混凝土结构
钢管混凝土结构
质量控制
钢管混凝土柱是由钢管和混凝土共同作用的受力构件，要求 混凝土具有很好的填充性能，确保充满钢管内的每个部位，混凝 土要有良好的流动性、体积稳定性，加上钢管不象木模板一样有 一定的吸水性，所以混凝土还要有良好的保水性能，不得有离析、 泌水现象。
质量检测——超声波检测法
1.原理： 超声波在传播过程中遇到由各种介质缺陷形成的界面时会改变传播方向和路
钢管混凝土粘结性能的因素
混凝土强度 混凝土养护条件和龄期 截面长度 钢管内表面粗糙程度 钢管的径厚比 套箍系数 混凝土浇注方式 长细比、含钢率、偏心距等
钢管混凝土粘结性能测定
目前，国内外关于钢管混凝土界面粘结强度的试验方法主要有两种类型:推出试验和推离试验 .
展望
钢管混凝土能够适应特殊、难度高、落差 大的构造物及承受重载和极端条件等现代 化要求结构工艺的要求，成为结构工程学 科的一个重要的发展方向并已取得良好的 经济效益和建筑效果。
钢管混凝土结构
——组合结构课程
钢管混凝土结构的应用与发展
钢管D混钢is凝s管cu土s混si结o凝n构o土n发t结he展构ap中的pl存i发c认a在t展i识o的n 问题
and development of steel tube concrete
2
钢管混凝结构应用中存在的问题 ... 钢管混钢凝管土混结凝构土的结工构程的事应故用
构造和施工技术等方面展 开系统的研究
苏州混凝土与水泥制品研究院
北京地下铁道工程局
哈尔滨建筑大学
原冶金部冶金建筑研究院、电力工业部电力研究所
汤关祚等提出钢管混凝 土塑性承载力公式,它假
定构件的强度极限为中钢国建筑科学院结构所、哈尔滨建筑工程学院
管发展塑性、混凝土达 到受压极限强度
钢管混凝土结构的研究
钢管混凝土结构的研究钢管混凝土结构的研究近年来，随着科技和经济的快速发展，建筑领域对于更加安全、经济和环保的建筑材料的需求日益增长。
在这样的背景下，钢管混凝土结构作为一种新兴的建筑材料，备受研究者的关注。
本文将从钢管混凝土结构的基本概念、优点以及应用等方面进行详细的介绍和分析。
钢管混凝土结构是将钢管作为混凝土的模板，同时起到承载和保护混凝土的作用，通过钢管的加固作用，有效地提高了结构的强度和稳定性。
与传统的混凝土结构相比，钢管混凝土结构具有以下优点：首先，钢管混凝土结构可以大大降低施工难度和工期，由于钢管的可拆装性，可以节省大量的人力和物力成本；其次，钢管混凝土结构在抗震性能方面具有很高的优势，在地震等自然灾害中有较好的耐久性；再次，钢管混凝土结构的美观性能优秀，能够满足人们对于建筑美观的追求；最后，钢管混凝土结构的使用寿命长，耐腐蚀性能好，能够降低维护和修复成本。
钢管混凝土结构的应用领域非常广泛。
首先，钢管混凝土结构在住宅建筑方面具有很大的潜力，能够节约使用面积，提高空间利用率；其次，在桥梁和隧道工程中，钢管混凝土结构能够提供更大的承载力和稳定性，满足大跨度工程的需求；再次，在厂房和仓库建设方面，钢管混凝土结构能够实现快速组装和拆卸，灵活适应不同的使用需求；最后，在特殊工程中，如海洋工程和水利工程中，钢管混凝土结构也发挥了巨大的作用。
然而，钢管混凝土结构的研究也面临一些挑战。
首先，钢管混凝土结构的材料成本相对较高，需要更多的资金投入；其次，钢管与混凝土间的粘结力是一个重要的问题，需要进一步的研究；再次，钢管混凝土结构在破坏后的维修还存在困难；最后，钢管混凝土结构在设计和施工方面需要更多的专业知识和技术支持。
为了充分发挥钢管混凝土结构的优势，我们需要在以下几个方面进行深入研究：首先，加强对钢管混凝土结构的材料性能和力学性能的研究，以提高结构的强度和稳定性；其次，加强对钢管与混凝土间粘结力的研究，以提高结构的耐久性和抗震性能；再次，开展对钢管混凝土结构施工工艺和质量控制的研究，提高结构的施工效率和质量；最后，加强对钢管混凝土结构的经济性和环境影响的评估，提高结构的可持续性。
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
钢管混凝土结构施工规范
钢管混凝土结构施工规范钢管混凝土结构施工规范是指在钢管混凝土结构的建设过程中，需要遵循的一系列规定和标准。
这些规范旨在确保施工过程的安全性、质量和可靠性，以及钢管混凝土结构的长期使用性能。
本文将从深度和广度两方面来探讨钢管混凝土结构施工规范的相关内容。
一、钢管混凝土结构的定义和特点1. 钢管混凝土结构的定义钢管混凝土结构是由钢管与混凝土组合而成的一种复合结构体系。
它利用了钢管的高强度和抗拉性能，以及混凝土的耐久性和抗压能力，综合了二者的优点，具有较高的承载力和抗震性能。
2. 钢管混凝土结构的特点（1）高强度：钢管混凝土结构采用钢管作为骨架，具有较高的强度和刚度。
（2）抗震性能好：钢管和混凝土具有不同的抗震性能，二者的组合可以提高整体的抗震性能。
（3）施工便利：与传统混凝土结构相比，钢管混凝土结构的施工速度更快、操作更简便。
二、钢管混凝土结构施工规范的内容与要求1. 钢管选择与布置（1）钢管选择：根据设计要求和承载力计算确定钢管的尺寸、材质和强度等指标。
（2）钢管布置：合理布置钢管的位置和数量，确保结构的均匀受力和整体稳定。
2. 钢筋的加工和焊接（1）钢筋加工：钢筋加工包括剪切、弯曲、连接等工艺，要求符合相关标准和规范。
（2）焊接工艺：焊接是钢管混凝土结构中必不可少的连接方式，要求焊接工艺合理、焊缝质量良好。
3. 混凝土的配合比和浇筑（1）配合比设计：根据结构要求和使用环境，确定合适的混凝土配合比，确保混凝土的强度和耐久性。
（2）浇筑工艺：混凝土浇筑要遵循规范要求，注意施工技术细节，确保混凝土的均匀性和致密性。
4. 稳定性与抗震设计（1）结构稳定性：考虑到钢管混凝土结构的特点，相应的施工规范中对结构的稳定性有专门的要求和设计方法。
（2）抗震设计：根据相应的地震设计要求，进行抗震设计和计算，确保钢管混凝土结构在地震作用下的安全性。
5. 混凝土养护和结构防水（1）混凝土养护：混凝土养护是确保混凝土强度和耐久性的重要环节，要求根据养护规范进行养护措施。
钢管混凝土结构详解
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
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凝
3
计算矩形钢管混凝土的行业规程：
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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
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一、引言钢管混凝土结构是一种结合了钢筋和普通混凝土的建筑结构，具有承载力强、抗震性能好等优点，广泛应用于高层建筑、大跨度桥梁等工程中。
本文将详细介绍钢管混凝土结构的设计与施工规程。
二、钢管混凝土结构设计2.1 结构材料的选择钢管混凝土结构需要选用合适的材料，包括钢管、钢筋和混凝土等。
钢管应选用耐腐蚀、强度高的材料，钢筋应符合相关标准，混凝土需要满足工程要求。
2.2 结构布置与尺寸设计钢管混凝土结构的布置与尺寸设计是保证结构安全性的关键。
需要考虑结构的受力性能、结构的刚度和变形等因素，采用合理的布置和尺寸设计。
2.3 钢管与混凝土的连接钢管与混凝土的连接是钢管混凝土结构中的重要环节。
可采用焊接、螺栓连接等方式，保证钢管与混凝土之间的良好连接，提高结构的整体性能。
2.4 抗震设计钢管混凝土结构在受到地震力作用时，需要具备较好的抗震性能。
设计中应考虑到地震对结构的破坏性影响，采用合理的抗震措施，保证结构的安全可靠。
三、钢管混凝土结构施工3.1 施工准备施工前需要进行充分的准备工作，包括施工方案的制定、施工人员的培训等。
同时，还需对施工现场进行检查，确保施工条件符合要求。
3.2 钢管安装钢管的安装是钢管混凝土结构施工中的重要环节。
应按照设计要求进行钢管的布置和固定，保证钢管的稳定性和整体性。
3.3 混凝土浇筑混凝土浇筑是钢管混凝土结构施工过程中的关键步骤。
应注意控制混凝土的配合比例和浇筑速度，确保混凝土的质量和强度。
3.4 钢筋绑扎钢筋绑扎是钢管混凝土结构施工中的重要环节。
应按照设计要求进行钢筋的布置和绑扎，保证钢筋的位置准确和连接可靠。
3.5 其他施工工序钢管混凝土结构的施工还包括其他一些工序，如拆模、表面处理等。
这些工序的施工过程需要严格按照相关规范和要求进行。
四、总结钢管混凝土结构设计与施工规程涉及到结构设计和施工的各个环节，需要综合考虑材料选择、结构设计、连接方式、抗震性能等因素。
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。
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
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谢谢
291.6m 345.8m ，
混凝土结构的展望：
03
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 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
02
动力性能研究：
01
对结构进入弹塑性后的动力特性(如阻 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 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。
日本在多层、高层建筑 采用，并具有良好的抗 震性能； 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 有承载力高、塑性和韧性好、 经济效果好和施工方便等优点。
5.典型建筑
巫 山 长 江 大 桥
主跨跨径492米，居同类型桥梁世界第一
世 界 最 长 钢 管 混 凝 土 拱 桥
含建 塔筑 尖物 总高 高度 度 ，
房 屋 高 度 为 336.9m
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。
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,
我 国 计 算 圆 钢 管 混 凝 土 的 行 业 规 程
4.相关规范
1 2
中国工程建设标准化协会标准 国家建筑材料工业局标准 《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》
3
中华人民共和国电力行业标准
计算矩形钢管混凝土的行业规程： 中国标准化协会标准 《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》
钢管混凝土结构
1
发展历程
优缺点 应用现状 相关规范 典型建筑
2
3
4
5
No.
01
20世纪20年 代
>
20世纪60年 代
1879
>
>
>
20世纪80年 代
发展历程
>
80年代-90年 代
>
至今
美国 英国 出现单层和多层 塞文铁路桥 钢管混凝土桥墩 钢筋混凝土承重 柱
因管内浇灌混凝 泵送混凝土的出 土强度大，应用 现，是其步入新 的发展时期 变得缓慢
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
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 TubeConfined 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。
在拱桥结构中,钢管混凝土构件主要用来承受 由于钢管混凝土结构本身的特点，该类 轴向压力。拱桥的跨度很大时,拱肋承受很大的 钢管混凝土可用于高层和超高层的柱结构和抗侧力体 结构宜用作轴心受压或偏心较小的受压柱， 轴向压力 ,采用钢管混凝土构件非常合理 ;钢管还 系,其主要优点有 :(1)构件截面小 ,节约了建筑材料,增加了 偏心较大时可改用二、三或四肢组成的格 可以作为桥梁安装架设阶段的劲性骨架和灌注 使用空间,且构件自重减轻 ,从而减小了基础的负担,可降低 构式柱。 基础的造价 ;(2)混凝土的模板。 抗震性能好;(3)耐火性能优于钢结构,相对 近年来,在斜拉桥和梁式桥中也开始采用钢管 于钢结构可降低防火造价 ;(4)可采用逆作法或半逆作法的 近年来，在工程应用方面，钢管混凝土 混凝土结构,同样取得了良好的经济效益。例如, 施工方法,从而可大大加快施工速度等。 在拱桥结构和高层建筑中得到愈来愈广泛 广东南海市紫洞大桥、湖北秭归县向家坝大桥 福建泉州邮电大楼是我国第一个局部采用钢管混凝土 等都采用了钢管混凝土空间桁架组合梁式结构, 的应用。 柱的高层建筑。此外局部采用钢管混凝土柱的建筑还有 减轻了结构横载,提高了结构承载力利用系数,同 北京四川大厦、北京世界金融中心大厦、厦门阜康大厦 在我国，采用钢管混凝土的大工程已有 时采用与之相适应的施工工艺,简化了施工程序, 等。全部柱子采用钢管混凝土的高层建筑有深圳赛格广 200 项左右 减少了施工设备,加快了施工进度,降低了工程造 场大厦、天津今晚报大厦、厦门金源大厦等。 价。
2.钢管混凝土结构的优缺点
1
2
承载力高
1.适用范围有限
具有良好的塑性和抗震性能
优 点
4 5
2.结构构件连接构造上施工难度大
3
施工简单，可大大缩短工期
3.构件制作安装繁琐
经济效果显著
高层建筑中的优越性突出
4.施工方法和施工质量检查存在弊端
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