钢管混凝土综述
空心钢管混凝土综述
钢结构
实心钢筋 混凝土 实心钢管 混凝土
耗钢量大 占地面积大
自重大 基础造价高 自重较大 运输困难
空心钢管混凝土： 在钢管中放入需要量的混凝土，把构件高速旋转，之 后进行蒸汽养生，最后形成管内具有一定厚度的混凝 土，而中心为空心的钢管混凝土构件。
相比空心钢筋混凝土：
减轻重量50%左右 解决纵向裂缝问题
Tubular Columns[J]. Kozo Kogaku Ronbunshu.B.Journal of Structural Engineeting. 1997,43(3) [14]L. Storozhenko, V. Butsky and O. Taranovsky. Stability of Compressed Steel Concrete Composite Tubular Columns with Centrifuged Cores[J] Construct. Steel Res. 1998,46 [15]A.K. Kvedaras, A. Sapalas. Research and practice of concrete-filled steel tubes in Lithuania[J]. Journal of Constructional Steel Research. 1999, (49)
请批评指正！
谢谢
一、研究背景
二、研究目的不意义 三、国内外研究现状 四、存在问题
根据空心钢管混凝土的发展情况，应进一步提高其科技
水平和发展其应用范围，总的方面有以下两个：
(1)如何发挥钢管混凝土抗压性能的特点； (2)如何改变结构体系来扩大空心钢管混凝土的应用范围
参考文献： [1]中国天气网 [2]蔡绍怀, 顾维平. 钢管混凝土空心短柱的基本性能和强度计算[J]. 建筑科学. 1986, 4:45-52 [3]电力部行业标准. 薄壁离心钢管混凝土结构技术规程DL/T 5030-1996. 中国电力出版社. 1996 [4]崔正秀. 空心钢管混凝土构件轴压（长柱）、弯曲、扭转承载力试验研究[J]. 哈尔滨建筑工程学 院硕 士论文. 1987:1-3 [5]张素梅. 空心钢管混凝土的研究及构件计算[J]. 土木工程学报. 1994,27：15-21 [6]黄莎莎,姜纪春. 离心混凝土受弯性能的试验研究[J]. 电力建设. 1990,11(7) [7]周笋. 离心钢管混凝土构件抗拉强度的可靠性分析[J]. 北京建筑工程学院学报. 1994,10(1) [8]程在中. 薄壁钢管混凝土电杆挠度标准值的确定[J]. 华东电力. 1995, (5) [9]李辉. 离心钢管混凝土构件偏心受压强度[J]. 宁波大学学报. 1997,8(2) [10]余绍锋,钟善桐. 220kV离心钢管混凝土送电构架真形试验研究[J]. 上海铁道大学学报. 1997,18(4) [11]金伟良,葛中桂,曲晨. 薄壁离心钢管混凝土构件抗扭试验研究[R]. 中国钢协钢－混凝土组合结 构协 会第八次年会论文集. 2001:69-73 [12]曲晨. 离心钢管混凝土结构扭转性能不组合作用试验不理论研究[D]. 浙江大学博士论文. 2002:4-8 [13]MIYAKI SATOSH. Evaluation Formula of Compressive Strength of Centrifugal Concrete Filled Steel Square
钢管再生混凝土综述
钢管再生混凝土的现状研究摘要：再生混凝土是指利用废弃混凝土破碎加工而成的再生集料，部分或全部代替天然骨料配制而成的新混凝土，再生混凝土技术的研究与应用为建筑垃圾资源化提供了一条有效的途径。
钢管混凝土结构将钢管和混凝土有机结合起来，因承载力高、抗震性能好等优点而被广泛应用与单层和多层工业厂房等承重结构中。
而将再生混凝土浇筑在钢管内形成的钢管再生混凝土，既能提高钢管的承载能力，又能弥补再生混凝土的不足。
近年来，许多专家和学着对这种新型的组合结构展开了研究。
关键词：钢管再生混凝土；力学性能；抗震性能；黏结滑移；研究展望0引言随着我国经济的不断发展和城市化的进程不断加快，大量的建筑垃圾不断排出，其中废弃混凝土占了很大一部分，而废弃混凝土的处理需要大量的费用而且还严重污染环境，再生混凝土技术的应用为这些废弃混凝土的处理提供了有效的途径，减少了环境污染，并能带来经济效益[1]。
钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土而形成的构件，将钢管和混凝土有机的结合起来，充分发挥钢管和混凝土各自的优越性。
钢管混凝土结构凭借其承载力高、抗震性能好等优势,在高层和超高层建筑中得到迅速发展和广泛应用,并且较好地解决了施工速度与混凝土硬化时间较长的矛盾。
伴随着钢管混凝土技术的发展，科研工作者提出了将再生混凝土灌入钢管中从而形成钢管再生混凝土这一种新型的组合结构，对再生混凝土的利用提供了一种新的方式[2]。
这种组合结构日益引起许多专家和学者的关注与研究，并取得了一定成果。
1钢管再生混凝土的力学性能分析国内外的研究者和学者对钢管再生混凝土的力学性能进行了大量的研究工作。
许多学者集中在钢管再生混凝土柱的受压性能方面的研究[3-5]。
王玉银[6]等采用分级单调加载，对12个钢管再生混凝土和12个配置螺旋箍筋的钢筋再生混凝土进行了轴压短柱试验，保证用钢量相同的情况下，对比分析了钢管再生混凝土短柱与钢筋再生混凝土短柱二者轴压力学性能的差异，研究了再生混凝土强度及再生粗骨料取代率等主要试验参数对钢管再生混凝土与钢筋再生混凝土轴压短柱力学性能的影响。
钢管混凝土连接装置及性能研究综述
２ 国内外研 究现状
韩瑞龙 ， 施卫 星 等 介 绍 了灌 浆 套 筒连 接 技 术 作 为 一 种 新 型 钢 管 结 构 连 接 方 式
凝土 这 两种 不 同 两种 材 料 的优 点 ， 钢管 混 凝
土 中 的 钢 管 的 约 束 作 用 使 钢 管 内 部 的 混 凝
关键 词 ： 钢 管 混 凝 土 连 接 装 置 性 能 分 析 中 图分 类号 ： Ｔ ｕ３ ９ ８． ９ 文献标识码 ： Ａ
文 章编 号 ： １ ６ ７ ２ —３ ７ ９ １ （ ２ ０ １ ３ ） １ ０ （ ｂ ） 一０ ０ ６ ７ —０ ２
钢 管 混 凝 土 结 构 是 一 种 新 型 的 组 合 结 是 一 种 将 杆 件 直 接 焊 接 到 闭合 的 球 形 壳 体 构， 其 原 理 是 将 混 凝 土 填 入 钢 管 内而 形 成 的。 钢 管混 凝 土 结构 有 效 地发 挥 了钢材 和 混 上所形成 的节点 。 焊 接 空 心 球 节 点 连 接 方 式具 有 极 为 明 显 的 优 点 ： 由于 这 种 节 点 连 接 方式 只要 将 钢管 垂 直 切 割 就 能 与 球 形 壳 对正 ， 节 点 的 传 力 只 有 焊 缝 一道 连 接 ， 因此 受 力 比较 可 靠 ； 这种连接方式的缺点： 连 接
论 和试 验 的 研究 。 但 是 钢 管混 凝 土 结构 中 由 于 自身 的 特 性 不 可 避 免 的 存 在 大 量 节 点 的 连接， 而 这些 连 接 节 点的 受 力性 能直 接 决 定 了整个 钢 管混 凝 土 结构 的 整 体性 能 ， 因此 连 接 节 点 的 设 计 在 钢 管 混 凝 土 结 构 设 计 中是
１ 钢管及钢管混凝土现有 连接方式简介
异形钢管混凝土柱研究综述(全文)
异形钢管混凝土柱研究综述异形柱框架结构和传统框架结构相比能有效地改善建筑内部的使用空间，但其抗震性能的严格要求限制了在高设防烈度地区的推广和应用。
近年来异形钢管混凝土柱由于改善了抗震性能，逐渐得到重视。
文章总结了异形钢管混凝土结构的研究和应用现状，分析了异形钢管混凝土柱构件、节点、体系的静力性能和抗震性能的优势，揭示了异形钢管混凝土柱力学性能主要因素的影响规律，对其力学性能进行了评价。
最后对异形钢管混凝土柱在今后的研究方向和进展趋势进行了总结。
1、引言随着国内高层建筑如雨后春笋般拔地而起，异形柱由于其在建筑功能方面的优越性而被广泛采纳。
异形柱结构体系提高了房屋的有用性和美观性，室内分隔灵活多样，幸免了一般矩形框架结构存在柱角外露的缺陷，便于家具布置，改善室内观瞻。
随着经济的进展，人们生活水平的改善，具有广阔的进展前景。
然而，钢筋混凝土异形柱在研究、推广以及实际工程应用中暴露出一些问题：对水平荷载的方向性非常敏感，荷载作用方向不同，构件及体系的承载力存在较大差异，设计时需取最不利的荷载作用方向；为保证柱子延性要求，需较多的配置箍筋并严格限制轴压比；异形柱现场浇筑复杂，梁柱节点配筋较多，混凝土浇筑质量难以保证；节点截面较小，抗剪承载力有时难以满足要求，在高层建筑及高烈度地震区的应用受限，存在很大的局限性。
（《混凝土异形柱结构技术规程JGJ149-20XX》对异形柱结构房屋使用最大高度给出了严格的限制，（见表1）明显小于方、矩形柱的适用高度（见表2），比如7度（0.15g）情况下，异形柱框架结构适用的房屋高度为18m，框架剪力墙结构为35m，而方、矩形柱框架结构的适用高度为50m，框架剪力墙结构为120m，远远大于异形柱结构的房屋适用高度）因此要使异形柱结构得到更为广泛的应用，在层数更多的建筑以及抗震烈度更高的地区得到推广，必须研究如何在不显著增大柱截面的情况下提高柱子承载力、刚度及抗震性能。
由于钢管混凝土柱抗震性能优越，于是异形钢管混凝土柱便应运而生。
矩形钢管混凝土结构研究综述
4、推进矩形钢管混凝土边框组合剪力墙及筒体结构在实际工程中的应用， 提高结构的抗震能力和安全性。
参考内容三
引言
钢管混凝土结构是一种具有高承载能力和优良塑性的组合结构，广泛应用于 各种工程结构中。本次演示旨在探讨钢管混凝土结构的研究现状、存在的问题以 及未来的研究方向。
背景
钢管混凝土结构是指在钢管中填充混凝土，通过二者共同作用来提高结构性 能的一种组合结构。这种结构最早可追溯到20世纪初，但在当时并未得到广泛应 用。直到20世纪中叶，随着建筑工程对结构性能要求的不断提高，钢管混凝土结 构才开始被重视并逐步推广。
矩形钢管混凝土结构研究综述
基本内容
本次演示旨在系统梳理矩形钢管混凝土结构的研究现状及未来发展趋势。通 过综述相关文献，总结其研究成果和不足，以期为未来研究提供参考。
矩形钢管混凝土结构是一种由混凝土填入矩形钢管内而形成的复合结构，具 有优异的承载能力、施工性能和经济效益。近年来，随着对该结构研究的深入， 其在建筑工程、桥梁工程等领域的应用逐渐广泛。
2、实践应用经验不足
虽然钢管混凝土结构在工程应用中已经取得了一定的成果，但实践应用经验 不足的问题仍然存在。例如，对于一些新建的钢管混凝土结构，缺乏长期性能的 监测和评估数据，难以判断其耐久性和安全性。
1、理论分析
理论分析是钢管混凝土结构研究的重要手段，包括有限元分析、有限差分分 析、解析解法等。通过理论分析，可以深入了解结构的力学性能和破坏机理，为 实验研究和工程应用提供指导。
3、工程应用
随着理论研究和实验研究的深入，钢管混凝土结构在工程中的应用也日益广 泛。例如，钢管混凝土桥梁、高层建筑、核反应堆结构等，都是钢管混凝土结构 在工程应用中的典型代表。
1、设计理论不完善
钢管混凝土柱的概况及优缺点
钢管混凝土柱的概况及优缺点钢管混凝土柱的概况及优缺点钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土而形成的构件。
钢管混凝土研究最多的是圆钢管，在特殊情况下也采用方钢管或异型钢管，除了在一些特殊构造当中有采用钢筋混凝土的情况之外，混凝土一般为素混凝土。
早在十九世纪八十年代就出现了钢管混凝土构造，最初用作桥墩，然后渐渐地用作建筑物中的柱子。
在我国，六十年代开始了这种构造的研究，并首先用于首都地铁工程中。
##站至苹果园的地铁线路上，在##站和前门站的站台工程中首次试用，经济效果很好；和传统采用的钢筋混凝土柱相比，不但施工简捷得多，而且体积小，增加了地下有效使用空间，因此，在随后建造的地铁环线工程中，所有的站台柱，全部采用了钢管混凝土柱。
从七十年代开始，在工业厂房、高炉和锅炉构架及变电和输电塔架等工程中，钢管混凝土得到了推广应用。
工业厂房中采用钢管混凝土柱的有本钢、**、首钢及近几年**工程中的大量重工业厂房，还有各地的造船厂和火力发电厂等，厂房跨度最大的L=54m，柱高达60—70m，，桥式吊车最大的为Q=l00t 重级工作制吊车。
钢管混凝土在我国的应用范围很广，发展很快。
从应用范围和发展速度两个方面都能列于世界前列。
自八十年代后期开始，钢管混凝土由于本身具有的优点.开拓了两个新的应用领域。
一个是公路和城市桥梁，另一个是高层和超高层建筑。
钢管混凝土具有以下基本特点：1. 承载力大大提高：试验和理论分析证明，钢管混凝土受压构件的强度承载力可以到达钢管和混凝土单独承载力之和的1.7~2.0倍。
2. 具有良好的塑性和抗震性能：在钢管混凝土构件轴压试验中，试件压缩到原长的2/3，构件表面已褶曲，但仍有一定的承载力，可见塑性非常好。
钢管混凝土构件在压弯剪循环荷载作用下，水平力P与位移；之间的滞回曲线十分饱满，说明有很好的吸能能力，基本无刚度退化，它的抗震性能大大优于钢筋混凝土。
3. 经济效果显著：和钢柱相比，可节约钢材50%，降低造价45%；和钢筋混凝土柱相比，可节约混凝土约70%，减少自重约70%，节省模板100%，而用钢量约略相等或略多。
国内常用钢管混凝土梁柱节点连接形式综述
引言
随着钢结构住宅在国内的热度持续上升，钢结构体系在 实际工程和研究领域成为热门，相较于纯钢结构，钢管混凝土 框架结构在住宅工程实际中得到应用与推广。钢管混凝土结构 同时具备钢材与混凝土两种材料的优点：承载力高，施工方便 等，同时也具备了以往实际工程中采用的钢筋混凝土结构所不 具备的优点：无须支混凝土模板。国内学者对钢管混凝土结构 做了大量研究工作，制定了相应的技术规程，使得钢管混凝土 结构在工程应用中得到发展与进步，其中钢管混凝土柱与H型 钢梁节点形式是运用最为广泛的节点，同时也是构造和受力比 较复杂的节点。
1 国内常用钢管混凝土柱-H型钢梁框架刚接节点形式
H型钢梁与钢管混凝土柱翼缘连接节点常采用栓焊链接或 是全焊连接，其中栓焊连接是将梁腹板和钢管柱壁通过连接 板、高强螺栓连接，梁翼缘和柱壁通过全熔透坡口焊连接。由 于栓焊连接施工方便并且能保证节点连接的刚度，是工程中常 用连接方式。
1.1 内隔板式节点 内隔板式节点是钢管混凝土柱-H型钢梁连接中运用较为广 泛的节点形式，一般做法是将梁柱连接位置的中部进行截断，将 内隔板焊接在H型钢梁翼缘对应位置，再将钢管柱通过全熔透坡 口焊连接起来。国内规范[1]规定，内隔板厚度应满足规定的宽厚 比限值，且不应小于梁翼缘厚度。 内隔板式节点的优势在于梁翼缘上的拉力由钢管壁和内隔 板传递，传力明确。不足之处在于加工难度大，焊缝位置比较 集中，节点区焊缝易出现裂纹，同时这种节点形式适用于柱截 面尺寸较大的构件，有局限性且焊缝都集中在节点区，焊接热 效应导致的残余应力大，钢梁翼缘连接处内外都是通过焊缝连 接，容易诱发裂纹，在实际受力过程中不利。同时由于混凝土 的浇灌在内隔板焊接完成后进行，内隔板上需设置灌注孔和排 气孔，给加工过程制造了麻烦。 1.2 隔板贯通式节点 隔板贯通式节点中钢梁翼缘的拉力通过贯穿整个柱截面的 隔板传递，这种连接方式需要将钢管柱在节点连接部位进行截 断，并将分段柱节与贯通隔板焊接。梁翼缘通过全熔透焊缝与 隔板连接，若是采用栓焊连接，梁腹板通过高强螺栓、剪切板 与柱壁相连；若是采用全焊连接，则将梁腹板直接焊接在柱壁 上。具体的构造方式和设计要求在《矩形钢管混凝土结构技术 规程》[1]中有具体规定。这种连接方式也是国内建筑抗震规范[2] 与高层民用建筑钢结构技术规程[3]推荐连接形式。 1.3 外隔板式节点 外隔板式节点是将隔板设置在柱外与梁上下翼缘对齐， 采用带衬板的全熔透坡口焊连接。这种节点形式施工简单， 传力明确，不受柱截面尺寸限制，同时不需要设置灌注孔和排 气孔，避免了在柱壁同一位置处内外施焊，焊接热效应影响较 大，给加工和施工提供了便利。但是需要加大外隔板尺寸来保 证节点的刚度，与其他节点形式比较用钢量超出许多，且水平 环板不利于墙板的安装，凸角也会影响室内住户的观感体验。
北京南站钢管混凝土柱网施工综述
前 进行复检 ， 高强螺 栓 连接 副 和摩 擦 面应 在 安 装前 进
行检验 和复验 。 钢结 构安装施 工前 ， 根据 土建 施 工 提供 的预埋 件 或基础 验收记 录对土建施 工 的预 埋件进 行复验 。如预
钢柱 吊装时 ， 两 台经纬仪分 别架设 在钢柱 上 、 将 下
关键词 ： 管混凝 土柱 钢 安装 施 工技 术 北京 南站
中 图分 类 号 ：Ｕ ５ ．１Ｔ ２８ １ 文 献 标 识 码 ： Ｔ ７８１；Ｕ４ 。 Ｂ
其 他补 救方法 。
１ 工 程 概 况
３ 钢 管 柱 安 装方 法
北京南 站 地下 室 柱 网 Ⅱ区 部分 采 用 钢 管混 凝 土 柱 ， 层站房 位置采 用 十 字劲 性柱 。钢 结 构 屋 面平 面 一
工期质量要 求 ， 编制 钢结构施 工方案 。 针对本 工程施工 的实 际特 点 ， 照图纸 、 按 规范标 准
和本企业标 准的要求 ， 编制各 工序 的施工作 业指 导书 。 按照 国家 有关验 收 规 范对 钢 材 、 焊接 材 料 在进 场
根据 理论计算 的钢 柱两端 的 中心投 影 的东 西 向轴 线位
本 文仅对地 下室部分 钢管混凝 土柱 的安装 及质量 控制做 简单叙 述。
２ 钢 管 柱 安装 施 工 准 备
结 合施 工现 场 的实 际情 况 ， 根据 图纸 、 范 、 规 甲方
３ １２ 倾 斜 钢 柱 的 测 量 与放 线 （ １ 图 ２ ．． 图 、 ）
钢 柱进场 后复 核钢 柱 长度 ， 柱 两端 东南 西 北 轴 钢 线 的红三角标 志准 确鲜 明。安装前 对测量 仪器进 行校 正 ， 保仪器 精度要 求 。 确 对钢柱 的两端 中心点 水 平投 影 数据 复 验无 误 后 ，
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钢管混凝土综述袁摘要：简要介绍了钢管混凝土结构的研究现状,具体阐述了钢管混凝土结构的特点,分别论述了钢管混凝土结构在高层建筑、拱桥、地铁车站工程中的应用,并对钢管混凝土结构今后的发展方向进行了分析,以期促进钢管混凝土结构的应用与推广。
关键词：钢管混凝土结构,特点,应用,新型,发展方向1.引言钢管混凝土(Concrete-Filled Steel Tube ,简称CFT)是将混凝土灌入钢管而形成的一种组合材料,是在钢管中填充混凝土后形成的构件。
构件型式包括内填型、外包型和内填外包型三类。
钢管可以是圆钢管, 也可以是方钢管或八角形钢管等,混凝土可以是素混凝土, 也可以配有钢筋。
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。
钢管混凝土由于其抗压强度高、自重轻、抗震性能突出、施工方便、外型美观和造价经济等优点, 广泛应用于单层或多层工业厂房的结构柱、设备构架柱、各种支架和超高层建筑以及桥梁结构中。
目前,钢管混凝土结构的应用很广泛,国内外学者对钢管混凝土进行了研究, 取得了一些有意义的成果。
柱是建筑物中的主要承重构件, 研究柱的承载能力对建筑物的安全可靠具有重要意义, 一些学者在试验研究的基础上, 提出了一些以计算其极限承载力为目的计算理论和公式, 并反映在各国的有关设计规范和规程中。
在当今工程实践中, 钢管混凝土柱越来越广泛地被应用于高层和超高层建筑, 巨型框架结构中的钢管混凝土柱与其斜撑的交接处存在很大的剪力,以及在钢管棍凝土柱和钢筋混凝土梁节点处,当梁的剪力通过焊接在节点底部的反牛腿传递给柱子时,钢管混凝土的抗剪力能力可能起着主导作用,此时需根据钢管混凝土柱的抗剪承载力来确定钢管尺寸。
现阶段只能从实用出发,对钢管混凝土柱的抗剪承载力做出偏于保守的估算, 这在一定程度上限制了钢管混凝土在工程实践中的应用。
因此,对钢管混凝土的抗剪力学性能进行深入系统的研究, 对钢管混凝土结构的发展, 特别是在超高层建筑中的推广应用也具有积极的促进作用。
2. 钢管混凝土的分类和工作原理2.1 钢管混凝土分类钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土而形成的构件建筑上，按截面形式不同，分为方钢管混凝土圆钢管混凝土和多边形钢管混凝土等实际结构中，根据钢管作用的差异，钢管混凝土柱又可分为两种形式：一是组成钢管混凝土的钢管和混凝土在受荷初期即共同受力；二是外加荷载作用在核心混凝土上，钢管只起对其核心混凝土的约束作用，即所谓的钢管约束混凝土柱本文主要论述实际工程中常用的圆形截面钢管混凝土和正方形截面钢管混凝土结构，及钢管和混凝土在受荷初期就共同承受外荷载的情况。
2.2 工作原理钢管混凝土是借助圆形钢管对核心混凝土的套箍约束作用,使核心混凝土处于三向受压状态, 延缓其纵向微裂缝的发生和发展,从而使核心混凝土具有更高的抗压强度和压缩变形能力; 同时借助内填混凝土的支撑作用, 增强钢管管壁的几何稳定性,改变钢管的失稳模态,从而提高其承载能力。
此时钢管和核心混凝土都处于三向应力状态, 混凝土的工作性质也起了质的变化,由脆性材料转化成塑性材料。
根据钢管混凝土的受力特点, 圆形钢管对核心混凝土的套箍约束作用和内填混凝土的支撑作用,从而使钢管混凝土构件具有轴心抗压承载力高、抗剪和抗扭性能好的特点; 钢管内的核心混凝土处于三向受压状态, 它的工作性质起了质的变化, 由脆性材料转化成塑性材料, 钢管混凝混凝土构件具有良好的塑性和韧性;钢管内有大量混凝土,能吸收很多的热量,混凝土的导热系数低而比热大,钢管混凝土耐火极限比钢材长;钢管混凝土柱与结构钢和型钢混凝土柱相比, 在保持自重相近和承载力相同的条件下,可节约钢材50% ,与普通钢筋混凝土柱相比,构件的截面面积可减少约1/ 2,混凝土和水泥用量以及构件自重相应减少50%, 钢管混凝土的经济效果显著;另外,钢管混凝土构件具有施工简单易行,缩短工程周期的优点。
3. 几种新型的钢管混凝土3.1 薄壁钢管混凝土薄壁钢管混凝土是指其横截面径厚比D/ t (对于圆钢管混凝土)或宽厚比B/ t (对于方钢管混凝土)大于对应受压构件中空钢管局部稳定限值1. 5 倍的情况。
对于薄壁钢管来说,其承载力是极不稳定的,因为它对于局部缺陷很敏感。
试验证明,其实际轴压力往往只有理论计算值的1/ 3～1/ 5 ,当有残余应力存在时,影响则更大。
相对于厚壁钢管混凝土,采用薄壁钢管混凝土的主要优点是:减少钢材用量,减轻焊接工作量,达到降低工程造价的目的,还可以提高构件的耐火极限。
在小高层以下包括多层、低层建筑工程中推广使用有着广阔的前景和积极的意义。
目前,薄壁钢管混凝土实验室研究的径厚比D/ t 最大达到了150 ,使得柱的含钢率为5 %～7 % ,与钢筋混凝土柱的含钢率接近。
3.2 带纵向加劲肋钢管混凝土对于薄壁钢管和长细比大的钢管较易产生局部屈曲,国内外研究者先后提出了一些抵消这种影响的构造措施,主要包括设置纵向加劲肋、采用约束拉杆和角部隅撑这三种方法,其中设置纵向加劲肋方法制作的板件较少,加劲肋和钢管焊在一起,整体性好,有利于提高钢管和混凝土共同工作的性能,同时还有利于提高构件的抗火性能。
3.3 冷弯型钢钢管混凝土冷弯型钢钢管通常做法是将两个冷弯卷边槽钢的卷边部分相对焊接而成方管。
与普通拼焊的钢管不同:1)其残余应力较拼焊管要小;2)它在冷加工的过程中会发生较大的塑性变形,出现强度提高和塑性下降的现象,正好可以利用其优点。
由于目前冷弯型钢标准中列出的型钢截面尺寸普遍偏小,因而其使用范围通常为网架、网壳和桁架等结构中受力较小的杆件,在实际的钢管混凝土工程中直接采用这些标准产品的情况还不多见。
3.4中空夹层钢管混凝土中空夹层钢管混凝土,是在两个同心放置的钢管之间灌注混凝土而形成的构件,是在传统实心截面钢管混凝土的基础上发展起来的一种新型钢管混凝土结构。
由于常用的钢管截面形式有圆形、方形和矩形,而组成中空夹层钢管混凝土的内、外钢管可采用不同的截面形式,因而可以组合出多种截面类型的中空夹层钢管混凝土构件。
中空夹层钢管混凝土继承了实心钢管混凝土承载力高、塑性和韧性好、耐火性能好等一系列的优点。
此外,由于其特殊的截面形式,和实心钢管混凝土相比,中空夹层钢管混凝土构件具有截面开展、抗弯刚度大、自重轻、抗震性能好和防火性能好等特点适于用作海洋平台支架柱、桥墩以及高层建筑中的大直径柱。
3.5钢管高性能混凝土和千米承压材料这里的高性能混凝土,指具有高强度、高流动性,在自重或少振捣的情况下就能自密实的混凝土。
将其灌注在钢管里,可以减小施工工作量和施工的噪声污染,钢管混凝土还具有承载能力高、塑性和韧性好等诸多优点,在高层、超高层建筑中被广泛的运用。
随着人们对高度在千米以上的超级摩天大楼的设想和规划,首先遇到的就是用什么样的承压材料的问题,所以就有了千米承压材料这一概念。
千米承压材料是指材料在承受压应力的状态下,在承受压力的方向上材料尺度可以延续至1 km 以上。
其主要是由C100 以上高强混凝土和高强度无缝钢管制成的钢管高强混凝土柱,目前还处于试验研究阶段。
3.6空心钢管混凝土空心钢管混凝土是采用离心法浇筑管内混凝土并通过蒸汽养生制成的钢管混凝土构件。
自20 世纪90 年代以来,我国已较广泛地在输电变电工程中采用。
这种构件在工厂中预制,运抵现场组装。
由于构件中心部分的混凝土抽空了,减轻了自重,因此便利了运输和施工。
和传统的钢杆塔相比,节约钢材50 %以上。
与预应力钢筋混凝土杆塔相比,钢材和混凝土的用量基本相同,但不存在混凝土开裂问题,提高了结构的耐久性和安全度。
由此可见,空心钢管混凝土在电力工程建设中有很大的发展前景。
此外,还有蜂窝状钢管约束混凝土、复式钢管混凝土、异形钢管混凝土组合柱等一些新型钢管混凝土结构,由于这些结构在实践中应用得少,在此不一一论述。
4. 钢管混凝土的应用根据钢管混凝土结构本身的特点,目前的主要应用领域有单层和多层工业厂房柱、设备构架柱、各种支架、地铁站长柱、送变电杆塔、桁架压杆、桩、空间结构、高层和超高层建筑以及桥梁结构等。
4.1钢管混凝土在高层建筑中的应用钢管混凝土在高层建筑工程中,主要是作为受压管柱的建筑构件使用,与钢梁和梁柱节点等共同构成建筑物的框架结构体系。
在高层建筑中,钢管混凝土的特征与优势如下:1)钢管混凝土柱的抗压和抗剪承载力高,相当于钢管和混凝土二者之和的2 倍以上;2)钢管混凝土柱截面比钢筋混凝土柱可减少60 %以上,轮廓尺寸也比钢柱小,扩大了建筑物的使用空间和面积;3)柱子截面减小,自重减小,有利于结构抗震,相当于设防烈度下降一级;4)钢管混凝土柱自重减小,减轻了地基承受的荷载,相应降低了地基基础造价;5)钢管壁薄便于选材、制造与现场焊接,是施工最为快捷的建筑结构;6)钢管混凝土柱内的混凝土可大量吸收热能,其耐火性优于钢柱,从而比钢柱可节省耐火涂料50 %以上;7)钢管混凝土具有的核心混凝土三向受压特性,利于刚刚问世的C60～C80 高强度混凝土安全可靠地推广应用钢管混凝土。
我国采用或部分采用钢管混凝土的高层建筑主要有:福建泉州邮电大厦(高87. 5 m) 、福建厦门阜康大厦(高86. 5 m) 、福建厦门金源大厦(高96. 0 m) 、福建福州侨益大厦(高115. 7 m) 、天津今晚报大厦(高137 m)和广州的好世界等。
深圳赛格广场的柱结构及抗侧力体系的内筒全采用了钢管混凝土柱,共70 层,地上部分高为278. 8 m。
在国外,也有很多采用钢管混凝土的高层建筑,例如美国西雅图的Two Union Square和Pacific First Center等。
4.2钢管混凝土在拱桥中的应用将钢管混凝土用于拱桥,符合拱桥建设中要求材料高强和拱圈无支架施工及轻型化的发展方向。
钢管混凝土拱桥一般可分为两种:一种是将钢管混凝土直接用作拱桥结构主要受力部分,同时也作为结构施工时的劲性架,截面设计由前者控制;另一种是先将钢管用于施工时的劲性骨架,然后再内灌混凝土并与外包混凝土共同形成断面,钢管混凝土参与拱桥成型后的受力,截面设计以施工阶段控制。
目前,钢管混凝土用于拱桥结构的工程如雨后春笋般地不断涌现,尤其以我国的应用最为广泛,1991年建成的四川省旺苍县东河大桥是我国采用钢管混凝土的第一座公路拱桥,跨度115 m ,拱肋由上下两根钢管2< 800×10组成哑铃形,内填C30 混凝土,Q235钢材。
1998年建成的广西三岸邕江大桥,跨度达270 m,是迄今我国和世界上跨度最大的钢管混凝土中承式拱桥。
拱肋用两对2< 1 020×16 横向设置的钢管混凝土哑铃形截面组成四边形,管内充填C50混凝土,截面宽 2.4 m ,高5. 6 m ,腹杆用<400 ×12 空钢管,钢材皆采用Q345。