钢管约束混凝土结构的研究和工程应用研究
FRP约束钢管混凝土长柱承载力研究
Ⅳ， 用 本 文 作 者 提 出 的 Ｆ Ｐ约束 混 凝 土 柱 采 Ｒ
收稿 日期 ：２ １ ４２２ ０ ｌ）．８ 基金项 目：国家 自然科学基金 （ １０ ０ １ ；西部建 筑科技 国家重点实验 室 （ ）开放研究基金资助 （Ｏ Ｆ ３ ５０８０ ） 筹 ＩＫ ０ ） 作者简介 ：于峰 （９ ０ ） １８ 一 ，男 ，博士后 ，副教授。
摘 要 ：已有研究表 明， 管混凝土柱和 Ｆ Ｐ约束混 凝土柱承载力 的计 算方 法不适 用于 Ｆ Ｐ约束钢 管混凝 土柱 承载 力的 钢 Ｒ Ｒ
计 算。为研 究 Ｆ Ｐ约束钢 管混凝 土长柱的承载力 ， 文以钢 管约束效 应 系数 和 Ｆ Ｐ约束效应 系数 为主要 参数 ， 虑混 Ｒ 本 Ｒ 考 凝 土强度等级对 Ｆ Ｐ约束钢 管混凝土柱承载 力提 高效果 的调 整 系数 ， Ｒ 建立 了 Ｆ Ｐ约 束钢 管混凝 土短 柱承 载力 的计 算模 型。 Ｒ
载力 的研 究 。本 文 对 已有 的试 验 结 果分 析 后 认 为 ， 在开 始加 载 到钢 管 屈 服 阶 段 ， 主要 由钢 管 对 核 心 混
素 的影 响 ， 导致 钢管 混凝 土柱 承 载力 的 降低 ， 重 会 严 影 响钢 管混 凝 土结构 的安 全性 。Ｆ Ｐ由于 具 有质 量 Ｒ 轻、 强度 高 、 耐久 性能 好 、 工方 便 等优 点 ， 土木 工 施 在
需解 决 的问题 。
本 文通 过 对现 有 试 验 数 据 的分 析 ， 约束 效 应 以 系数 为主要 参 数 ， 虑 混 凝 土 强 度 等级 对 承载 力 提 考
高效 果 的影 响 ， 出 了 Ｆ Ｐ约 束 钢 管混 凝 土 短 柱 承 提 Ｒ 载力 的计 算 公 式 ； 此 基 础 上 ， 虑 长 细 比 对 Ｆ Ｐ 在 考 Ｒ
高性能钢混凝土组合结构的理论、技术与工程应用.doc
2.除委托查新项目课题组成员发表的研究成果[文献6]外，未见有采用四角弯筋抗剪连接件、T形钢抗剪连接件构建预制混凝土叠合楼板与H型钢梁的抗剪连接技术的相关报道；
(二)见有研究预制混凝土叠合楼板与H型钢梁的连接构件，包括H型钢梁、预制薄板、混凝土层、四角弯筋[文献6]，此文献为委托查新项目课题组成员的研究成果。其他相关研究中见有研究叠合楼板与钢梁的高强度连接结构的抗剪能力[文献19-21.文献32-33]，文献19采用栓钉、文献20采用预应力钢筋及轻钢骨、文献21采用纵横钢筋网片，文献32采用螺栓抗弯连接件、文献33采双头螺柱抗剪连接件与委托查新项目研究采用四角弯筋抗剪连接件、T形钢抗剪连接件不同。见有研究钢筋桁架面板(SBTD)与盲栓钢管混凝土(CFST)复合框架[文献34]，未提及抗剪连接件与委托查新项目不同。
本项目研究成果压型钢板混凝土叠合楼板连接和安装技术、压型钢板-混凝土组合楼板抗剪切滑移技术、大跨度组合楼盖压型钢板-混凝土界面粘结力评价技术、预制混凝土叠合楼板与钢梁连接技术、新型钢混凝土组合结构梁柱连接技术、钢管高强混凝土承载力设计、施工关键技术等一批重大技术应用在中建钢构有限公司承担的25个工程建设项目中，这些重大技术的成功应用对推动高性能钢-混凝土组合结构的发展起了重要的推动作用，符合我国提倡的“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念，同时在2016年-2018年期间新增销售额为232360万元，新增利润15589万元，取得了良好的经济效益和社会效益。
3.除委托查新项目课题组成员发表的研究成果外[文献7-14]，未见有将工字形CFRP型材置入方钢管混凝土中，构建工字形CFRP型材增强方钢管混凝土结构的相关报道。
关于钢管混凝土结构抗爆性能的探讨
关于钢管混凝土结构抗爆性能的探讨发表时间：2018-08-20T15:00:47.670Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第6期作者：肖文深[导读] 本文就针对钢管混凝土结构的抗爆性能展开探讨。
广州大学土木工程学院 510000 摘要：钢管混凝土结构以其承载力高、韧性好、施工方便、造价较低等特点，广泛应用于高层建筑、地下结构、大跨度工业厂房等工程建设中。
当前，我国建设行业的快速发展，在钢管混凝土结构的应用中，如何提升其应用的安全性就成为人们应该重视的问题，为此，本文就针对钢管混凝土结构的抗爆性能展开探讨。
关键词：钢管混凝土；工程结构；抗爆性能 1.钢管混凝土结构的特点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。
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）。
2.钢管混凝土结构抗爆性能研究背景 2001年9月11日，美国纽约世贸中心双子大楼遭到恐怖分子劫持的飞机撞击，结构发生了整体性的倒塌，造成了巨大的人员伤亡和财产损失，并且给社会造成了极为严重的影响。
除了恐怖袭击活动外，还有很多生产和生活中以外引起的爆炸等等，都会造成人员的伤亡和财产的损失，如2011年1月14日，陕西省西安市某大厦一层餐饮商铺液化气罐繁盛泄漏引发爆炸，酿成10亡36伤的惨剧。
建筑结构在爆炸冲击荷载作用下受到损伤破坏，主要是建筑结构中的关键承力构建失效引起的。
在建筑物中，钢管混凝土是将混凝土材料灌入约束钢管而形成的一种组合材料，钢管混凝土结构是一种高强、高性能材料的结构，更是一种具有高效施工技术的结构，因而在建筑工程中得到了较为广泛的应用，所以本文对钢管混凝土结构的抗爆性能进行研究。
CFRP-钢管RPC的研究现状及进展
CFRP-钢管RPC的研究现状及进展摘要：介绍了碳纤维增强复合材料钢管活性粉末混凝土的国内外的研究现状，阐述了CFRP钢管活性粉末混凝土的承载能力、塑性和抗震性能、经济效果，探讨了CFRP钢管活性粉末混凝土在长期荷载作用下、高温环境、整体建筑结构、地震作用下应当注意的问题，为该新型结构的科研发展方向提供了参考意见。
关键词：CFRP；钢管；活性粉末混凝土；研究进展概述随着社会的不断发展，钢管混凝土结构已逐渐成为工程中常用的建筑结构[1]。
因此，钢管混凝土的修复加固也成为日趋重要的研究方向。
碳纤维增强复合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer，简称CFRP）具有轻质、抗拉强度高、耐久性好等优点，所以在土木工程领域中得到了广泛的应用，被应用于一般的民用建筑结构及桥梁、等建筑结构中。
CFRP钢管活性粉末混凝土是以CFRP为外壁，内壁为钢材并向内浇筑活性粉末混凝土（Reactive Powder Concrete，简称RPC）的复合结构。
CFRP钢管活性粉末混凝土既能发挥钢管混凝土和CFRP各自的优良性能，又能体现它们之间协同工作的特点。
因此将CFRP钢管混凝土结构的应用对土木工程和社会的建设发展具有重大的意义。
1 CFRP钢管RPC的性能CFRP钢管RPC集聚了钢管、RPC和CFRP三种材料的优异性能。
外壁缠绕的CFRP约束了内部的钢管RPC，提升了核心混凝土的承压能力，同时钢管RPC使得碳纤维抗拉强度较高的特点得到了充分发挥。
CFRP钢管RPC的性能如下：1.1 承载能力高核心混凝土RPC的存在可以避免薄壁钢管过早的发生局部屈曲，钢管对核心RPC起到了较强的约束作用，从而大幅度的提高其抗压强度。
当钢管受到核心混凝土的径向力发生径向变形时，CFRP可以通过对钢管的环向的紧箍作用来抑制钢管的径向变形，最终达到增大核心混凝土轴压承载力的目的，大大提高了核心混凝土的承载力。
1.2 塑性和抗震性能好钢管混凝土本身具有塑性和韧性好的优点，但是混凝土为脆性材料，对于RPC这样的高强度混凝土更是如此。
钢管混凝土结构的特点及其在建筑中的应用
谈钢管混凝土结构的特点及其在建筑中的应用【摘要】在钢管中充填混凝土的结构称之为钢管混凝土结构，是当前社会发展中混凝土应用的主要方式。
钢管混凝土结构是从型钢混凝土结构及螺旋箍柱发展而来的。
在当前各种建筑工程模式不断的增加，钢管混凝土结构是用来进行保护钢结构，增加其建筑的防火防腐性能。
本文就当前钢管混凝土结构的应用及其特点进行分析与探讨。
【关键词】钢管混凝土结构；建筑；性能随着当前人们对建筑质量要求的不断提高，在当前社会发展的过程中各种施工措施和施工手段成为影响建筑施工的主要措施和关键，一般在混凝土中再不配纵向钢筋与钢箍。
在钢管混凝土施工的过程中所用钢管一般为薄壁圆钢管或方钢管。
这种结构应用的优势在于其构造简单，受力偏心合理有效，避免其在施工的过程中形成的各种手段和措施。
钢管混凝土在当前施工的应用中应用在各个方面，成为混凝土施工的主要措施和施工控制手段。
一、钢管混凝土的优点（1）受力合理,在钢管混凝土施工和使用的过程中，由于其随着钢管管材的影响而在使用的过程中受力均匀合理，使得其大大的提高了混凝土的受力过程，增加了建筑物的质量保证，从而使构件的承载能力大大提高。
在另外一方面，由于在混凝土施工的过程中各种施工手段和裂缝形式是影响当前建筑物的主要缺陷，钢管混凝土由于其受力均匀，避免了其由于承压不足而出现的裂缝，在一定程度上降低了混凝土裂缝。
对混凝土来说,由于钢管约束,改变了受力性能,变单向受压为三向受压,这样提高了混凝土的抗压能力，更是加强了其承压过程，被各种道路和桥梁施工中广泛的使用。
使混凝土抗压强度提高了几倍。
对钢管来说,薄壁钢构件对于局部缺陷特别敏感。
薄壁钢管也不例外,局部缺陷特别是不对称缺陷的存在,将使实际的稳定承载力比理论值小得多。
由于混凝土充填了钢管,保证了薄壁钢管的局部稳定,使其弱点得到了弥补。
（2）具有良好的塑性性能。
混凝土是脆性材料,混凝土的破坏具有明显的脆性性质,即使是钢筋混凝土受压构件,尤其是轴心受压及小偏心受压构件的破坏,也是脆性破坏。
钢管混凝土结构理论的计算分析与应用研究
钢管混凝土结构理论的计算分析与应用研究王超【期刊名称】《《交通世界（建养机械）》》【年(卷),期】2013(000)009【总页数】2页(P220-221)【作者】王超【作者单位】河北廊坊市公路工程质量监督处【正文语种】中文钢管混凝土是有钢管和混凝土组合形成的刚性结构，借助于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力状态，具有更高的抗压强度和抗变形能力，从而提高受压构件的承载力。
工程界通常传统的把使用外部材料（如钢筋）有效的约束内部材料（如混凝土）的横向变形，提高后者的抗压强度和变形能力的这种作用成为套箍或约束作用，毕竟抗裂性与均匀性较差。
因此，钢管混凝土的出现在很大程度上提高及丰富了很多理论与技术的的应用，经过不断的应用实践与创新，彰显出极大的技术含量。
钢管混凝土的结构性能：钢管混凝土是由薄壁钢管与填入其内部的混凝土组成，钢管可采用直接焊接管、螺旋形有缝焊接管及无缝管。
混凝土一般仍然是普通混凝土。
钢管混凝土通常用于以受压为主的构件；如轴心受压及偏心受压的构件等结构工程。
钢管混凝土的工作原理借助于钢管对核心混凝土的套箍或约束的强化作用，是核心混凝土处于三向受压状态；从而使混凝土具有更高的抗压强度和抗变形能力，同时还借助于填筑混凝土增强钢管壁的的局部稳定性，该混凝土具有一般套箍混凝土的强度高、质量轻、耐疲劳、乃冲击等优点之外；更具有如下许多施工工艺方面的优点：钢管本身就是耐久性模板，因此；浇筑混凝土可省掉安装与拆除模板的工作及材料。
钢管兼有纵向受力主筋与横向箍筋的有机作用，钢管的制作远比加工制作箍筋节省工时。
钢管本身就是劲性承重骨架，可以先安装空管套后再填充浇筑混凝土，可简化工序和节省工时。
理论分析与工程实践证明；钢管混凝土结构域钢结构相比，在保持自重和创造力相同的条件下；可节省钢材约50%，同时大幅度的减少焊接工程量。
与普通钢筋混凝土结构相比；在保持钢材用量相同的条件下；结构断面的横截面积可减小45%以上。
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。
浅谈钢管混凝土结构在建筑工程中的应用与前景
【 关键词 】 组合结构 ； 钢管混凝土 ； 复合应力状 态； 约束效应 系数
０ 引 言
近些年 来 ． 组合结 构在工程 中的应用 ． 当前建筑结构 发展 的重 是 要方 向之一 。 其中 ． 钢管混 凝土就是一种新型的组合结 构形式。 它利用 钢管对 混凝 土变形 的约束 ． 使混凝 土处于复 杂应力状态 ． 而使混凝 从 土强度 、 塑性 以及韧性大为改善 。 同时由于混凝土 的变形 ， 使钢管亦处 于复杂应力状态 通过二者 的结合 ． 使其受力性 能优于两种材料性 能 的简单叠加 。 钢管混凝 土结构正逐渐应用 于高层建筑 、 桥梁工程 、 特种 ３ 钢 管 混 凝 土构 件 计 算 方法 结构等各个 土木工程领域 ． 具有 相当好 的应用前景 ３１ 钢管混凝土统一理论 ． 钟善桐教授首先提出把钢管混凝土视为统 一体 ． 是一种新 的绀台 １ 钢 管混凝土 的发展概况 材料 ． 因而应 研究其组合 在一起 的工作 性能 即“ 管混凝土统 一理 钢 钢管混凝 土结构 的出现和应用 已有上 百年 的历史 最早的钢管混 论” 该理论指 出： 。 钢管混凝土 的工作性能 ， 随着材料的物理参数 、 构件 凝 土出现在上个世 纪八十年代 ． 在英 国 ． 钢管混凝 土首次被用于桥 墩 的几何参数和截面形式 ， 以及应力状态的改变而改变 ， 变化 是连续 的 、 的设计 ． 是在钢 管内灌 筑混凝 土以防止锈蚀 并承受压力 随后 又被 它 相关 的． 计算是统一的 。 具体的研究步骤如下 ： ①导出两种材料在多轴 用作 多层 、 建筑物的结构柱 对钢 管混凝土力学性能进行较 为深 高层 应力状态下 的本构关系的表达式 ： ②用合成法或有 限元法 计算 得到仵 入 的研究始于 ２ 世纪六七十年代 ．美 国等 国家开展 了大量 的钢管混 ０ 各种应力状 态下的荷载一变形 全过程 曲线 ； 根据上述 曲线 ， ③ 确定极 凝土试 验研究和理 论分析工作 ． 取得 了很 大进展 ． 并在一 些工程 中加 限承载力准则 ， 由此定 出组 合设计指标 ： 当构件存 多种筒载共 同作 ④ 以应用 近些年来 ． 对长期荷载作用下 的钢 管混凝 土力学性 能的研究 用下 、 用有 限元 法计算 出几 种内力 的相关 关系全过程 关系曲线 ， 由此 取得新进展 。 对钢 管混凝 土动力性能研究 的也 进一步深入 ． 此外 ． 采 对 导 出相关的统一设计公式 用 高强钢材和 高强 混凝土 的钢 管混凝土构件 力学性 能以及对钢管 局 ３ 采用“ ． ２ 约束效应系数” 来反映截面组 合作州 部屈 曲等问题 也进行 了不 少研究 工作 对于某一特定的钢管混凝土截面， 约束效应系数 ＝ 。‘ ｝Ｊ ・ ｆ以 ｌ 我 国最早 主要 集中研究在钢 管浇灌 素混凝土 的内填 型钢管混凝 Ａ 土结 构 ，Ｏ ６ 年代 中期 ． 管｝ 凝土开始在一些 厂房柱 和地 铁工程 中采 钢 昆 反映 出组 成钢管混凝 土截面 的钢材 和核心混凝土 的几何特性 和物 用。 进入 ７ Ｏ年代后 ， 这类结构在冶金 、 造船、 电力等行业的工业厂房得 特性参数的影响 。 值越大 ， 在受力过程 中， 则钢管可对核心混凝 士提 到广泛的推广应用。１７ ９ ８年 ． 钢管混凝土结构被列入国家科学发展规 供足够 的约束作用 ．昆 凝土强度和延性 的增 加相对较大 也就是 说 ． 划． 使这一结构 在我 国的发展 进入一个新 阶段 ． 无论 是科 学研究还 是 的大小可 以较准确地反映 出两者之间的组合作用 基于此 ． 在对影响 设计 施工都取得较大进展 ． 取得了 良好的经济效益和社会效 益 钢管混凝土工作机理和力学性能 的基本参数进行 了系统分 析 ． 对所得 ２ 钢 管混凝 土的特点 大量计算结果进行统计分析和归纳后 ． 并考虑实际应用 中的一 影响 因素 ． 韩林海教授提 出了钢管｝ 昆凝土构件实用计算方法 ２１ 承 载 力 高 ． ３３ 有关设计规程 ＿ 在钢管中填充混凝土形成钢管混凝 土后 ，钢管约束 了混凝 土 ． 可 当前我 国有关钢管混凝土构件的设计规程 主要有 ： 建设部斟家推 延缓其 受压时的纵向开裂 ． 而混凝土却可以延缓或避免薄壁 钢管过早 荐性标准 《 钢管混 凝土结构设计与施Ｔ规程 》 Ｃ Ｃ ２ ：０ ，砸 形钢 （ Ｅ Ｓ ８ ９ ）《 地发生局部屈 由。两种材料相互弥补了彼此的弱点 ． 却可 经充分发挥 管混凝 土结构技术规程｝ Ｃ Ｃ １ ９ ２ ０ ） （ Ｅ Ｓ ５ ： ４ 等 其中 ， ０ 前者 主要 涉及钢 各 自的长处 ， 而使钢管混凝 土具有很 高的承载 能力 ． 从 高于组成 钢管 管混凝土基本构件设计的一般 内容 ．尚缺乏与抗震设 防要求 相关的 、 混凝 土 的 钢 管 和 核 心 混 凝 土 单 独 承 载 力 之 和 基本设计规定 、 结构变形和节点构造等 内容 而后者 涉及的内容就 比 ２２ 塑 性 和 韧 性好 － 较系统全面 混凝土的脆性相对较大 ． 对于高强度混凝土更是如此 如果将混 凝土灌人钢管 中形 成钢管 混凝 土 ． 心混凝土在 钢管的约束下 ． 但 ４ 钢管混凝土的施工 核 不 在使 用 阶段改 善了它 的弹性 性质 ．而且 在破坏时具 有较大 的塑性 变 ４１ 建 筑 施 工 中的 应 用 ． 形 。此外 ， 这种结 构在承受 冲击荷载 和振 动荷载时 ． 也具有很大 的韧 正是 由于钢管 凝土结构具有优越的力学性能和 省 省料 、 ｌ 昆 施 性． 抗震性 能好 快捷等特点 ． 以在 国内外的高层建筑和大跨度拱桥等结 构中得到ｆ 所 ２ 制作 和施工 方便 － ３ 泛 的应用 。例如 １９ 年 １ ９７ ０月建成 的四川 万县长江 大桥跨度达 到 ｒ 与现浇钢筋混凝土柱相 比．采用钢 管混凝土柱时没有绑扎 钢筋 、 ４ ０米 。据桥梁 工程师们预测 ． ２ 采用钢管混凝土拱桥结构 ， 单孔蹁有望 支模和拆模等工序 ， 简便。 施工 此外混凝土的浇灌更为方便 ， 加快施工 达到 ５ ０至 ６ ０米高 ３４米 采用钢管混凝土柱建成的高层建筑 也起 ０ ０ ８ 速度 ： 与预制钢 筋混凝土构件 相 比． 管混凝土不需 要构件预制作 场 钢 来越 多 ．其 中江西 华龙 国际大 厦位 于江西南 昌市 繁华 的老福 Ｌ 商 贸 Ｉ Ｊ 地： 与钢结 构相 比 ， 钢管混 凝土的构造通 常更为简单 ， 因而焊缝少 ， 更 区． 总建筑 面积为 ４ ０ ０平方米 ． ２０ 建筑总高度为 １ ０米 ． ２ ． 为汀 丽省第 ‘ 易于制作 座高层钢管混凝 土柱钢框架 、 混凝土核心筒混合结构建筑 、 ２４ 耐火性能较好 ． ４２ 施工过程受力分析 ＿ 火灾下 ， 由于核心 混凝 土可吸 收钢管传来 的热量 ． 从而使 其外包 由于在进行钢 管混凝 土构件施工 时 ， 般郁 是先发装好儿层 的。 一 钢管 的升温滞后 ． 这样钢管混凝 土中钢管 的承载力损失要 比纯钢结构 钢管结构 ． 几层楼 面结构施 工完后一次浇 筑其 中的混凝土 ， 待 同时 ， 相对更小 ． 而钢管也可 以保护混凝土不发生崩 裂现象。使这种结构具 许多高层建筑的地下室施工中常采用 逆作法 或半逆作法 ， 这样钢 管往 有 较 好 的耐 火 性 能 往又作为施工阶段的支撑 从而可能引起钢管局部应力集中或局部屈
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主要内容
一、钢管约束混凝土柱的特点 二、圆钢管约束混凝土短柱的轴压力学性能 三、圆钢管约束钢筋混凝土框架柱的滞回性能 四、钢管约束混凝土柱典型工程应用
一、钢管约束混凝土柱的特点
1.传统钢管（型钢）混凝土柱的不足
型钢混凝土柱截面
SRC柱截面
型钢混凝土柱—钢梁节点
可不配钢筋笼， 混凝土浇筑方便
钢管约束型钢混凝土柱
二、圆钢管约束混凝土短柱的轴压力学性能
1、圆钢管约束素混凝土轴压短柱
钢管混凝土 模式a
模式c
试验参数：
加载装置 试验内容：
承载力比较 钢管分隔对承载力的影响
6组18个试件 加载方式：单调与反复 混凝土强度：C70、C75 钢管径厚比：20、26、42 钢管强度：Q345
C80混凝土试件的破坏模式：剪切破坏
c-210-3-50-a-235 c-210-3-50-b-235 c-210-3-50-c-235 c-210-3-50-d-235
C50混凝土试件的破坏模式：混凝土压溃破坏
3000
3000
3000
3000
N (kN) N (kN) N (kN) N (kN)
2000
2000
2000
2000
1000
0 0
c-150-3-80-a-235 钢yi管el屈d 服
1000
0
5000 10000 15000 20000 25000 ε（με）
0
c-150-3-80-b-235 钢y管 ie屈ld服
1000
c-150-3-80-c-235 钢yi管el屈d 服
1000
139
3.3
420
42.1
0.10
2120 2147
c-140-3-75-a-3
2185
c-160-5-75-a-1 c-160-5-75-a-2
159
5.1
480
31.2
0.14
3198 3095
c-160-5-75-a-3
3031
短柱轴压承载力显著高于简单叠加承载力
圆钢管约束混凝土柱轴压承载力高于钢管混凝土柱
(mm) (mm) (mm)
N ue
(kN)
ccft-133-5-70 c-133-5-70-a
133
5.0
399
26.6
0.17
1890 2186
c-133-5-70-c
2514
ccft-140-3-70 c-140-3-70-a c-140-3-70-c
139
3.3
420
42.1
0.10
1851 2046 2330
1
梁纵筋
肋钢筋
梁纵筋
内侧环梁纵筋
内侧环梁纵筋
补强钢筋或钢板
1
1-1 剖面
钢管混凝土柱—钢CF筋ST混柱凝—土RC梁梁：穿筋式节点
梁纵筋
上环板
环板
梁纵筋
竖板 下环板
梁纵筋
钢管混凝土柱—CF钢ST筋柱混—凝R土C梁梁：外加强环节点
达到
➢达承载力前，对混凝土约束不足
➢达承载力时，钢管易屈曲，延性较低
➢钢管直接承载，防火保护费用高
2、力学性能可进一步改善
2. 钢管约束混凝土柱
钢管在节点断开,不直接承受荷载,只对核心砼起约束作用
钢筋 砼梁
特点
➢连接方便 ➢约束效果好，抗震性能优越， 轴压比限值高 ➢抗火性能好，无需防火保护 ➢钢管无屈曲问题 ➢充分利用高强混凝土和高强 钢材的强度
钢梁
提高纵筋率，保 证“强剪弱弯”
钢管约束钢筋混凝土柱
柱内型钢
加劲肋
柱纵筋与箍筋 梁纵筋
加劲肋 排气孔
型钢混凝土柱—S钢RC筋柱混—凝R土C 梁梁：纵筋贯通节点
柱内型钢
梁纵筋
加劲肋
柱纵筋与箍筋 梁纵筋
短短钢钢梁梁或或牛牛腿
腿
加劲肋 排气孔
箍筋贯穿孔
型钢混凝土柱—钢SR筋C混柱—凝R土C 梁梁：纵筋焊接或搭接节点
外侧环梁纵筋 环梁箍筋
环梁纵筋
外侧环梁纵筋
ccft-133-3-70
c-140-3-70-a
c-140-3-70-c
N /kN N / Nu
2500
1.2
骨架曲线对比
归一化骨架曲线对比
2000
1.0
0.8 1500
0.6
1000 500
ccft-140-3-70
0.4
c-140-3-70-a
c-140-3-70-c
0.2
ccft-140-3-70 c-140-3-70-a
钢管屈服
c-140-3-70-c
0
0.0
0
10000
20000
30000
0
1
2
3
4
ε /με
ε/εu
圆钢管约束混凝土延性与钢管混凝土无明显差别
剪切破坏面
均为剪切破坏
组别 c-c-1 c-c-2 m-c-3 m-c-4 m-c-5 m-c-6承载力对比来自试测承载力简单叠加承载力
试件编号
D
t
L
D/t
5000 10000 15000 20000 25000 ε（με）
钢管分隔越多，承载力高
N sc
(kN) 1562 1569 1570 1422 1450 1429 1613 1628 1675 1853 1868 1860 1508 1490 1495 2204 2204 2207
N ue Nsc
1.210 1.393 1.600 1.302 1.411 1.634 1.455 1.453 1.387 1.206 1.213 1.223 1.406 1.441 1.462 1.451 1.405 1.374
c-133-5-75-a-1 c-133-5-75-a-2
133
5.0
399
26.6
0.17
2347 2366
c-133-5-75-a-3
2324
c-133-6-75-a-1 c-133-6-75-a-2 c-133-6-75-a-3
133
6.1
399
21.8
0.21
2234 2267 2275
c-140-3-75-a-1 c-140-3-75-a-2
➢方钢管、高强砼、高轴压比时，更是如此
➢对混凝土约束效应低，抗震性能差 ➢轴压比限值低 ➢框架短柱层间变形能力差
结构
高强砼
传统 组合
材料
结构
发展
优势
趋势
高强钢材
不明
显
钢管混凝土：限制宽厚 比，不能充分发挥高强 钢材性能，用钢量大
型钢混凝土：限制轴压 比，不能充分发挥高强 材料性能
1、节点构造复杂，施工困难，节点耗材成为困扰工 程应用的主要问题
2、圆钢管约束钢筋混凝土轴压短柱
N
位移计 应变片 试件
N
试验参数： 5组20个试件 混凝土强度：C50、C80 钢管径厚比：50、70、100 钢管强度：Q235， Q345
构件模式a 构件模式c
构件模式b
构件模式d (无钢筋)
c-150-3-80-a-235 c-150-3-80-b-235 c-150-3-80-c-235 c-150-3-80-d-235