钢管初应力对钢管混凝土构件轴压刚度和抗弯刚度的影响
钢管混凝土轴压短柱界限套箍系数
第３１卷 第１期 ２０１４年３月建筑科学与工程学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｎｄＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏｌ．３１ Ｎｏ．１Ｍａｒ．２０１４文章编号：１６７３‐２０４９（２０１４）０１‐００８３‐０７ 收稿日期：２０１３‐１０‐１１ 基金项目：国家自然科学基金项目（４１２０２１９１）；陕西省自然科学基础研究计划项目（２０１１ＪＭ７００２）； 教育部高等学校博士学科点专项科研基金项目（２０１１０２０５１３０００１） 作者简介：吴 鹏（１９８８‐），男，甘肃张掖人，工学硕士研究生，Ｅ‐ｍａｉｌ：ｗｕｐｅｎｇ６４１２＠１６３．ｃｏｍ。钢管混凝土轴压短柱界限套箍系数 吴 鹏，赵均海，张常光，朱 倩，李 艳 （长安大学建筑工程学院，陕西西安 ７１００６１） 摘要：基于统一强度理论，借助钢管混凝土轴压短柱极限承载力计算公式的推导，得出了极限状态时钢管和混凝土之间的侧压力，提出了界限套箍系数的概念，并给出界限套箍系数的计算公式，同时分析了不同套箍系数时钢管的三向应力和钢管混凝土短柱的轴压应力‐应变曲线出现不同发展趋势的原因，且理论分析得出的结论与相关文献的试验结果一致，说明分析过程的合理性；最后对影响因素进行了分析，根据分析结果提出了实用建议，并发现相关参考文献的界限套箍系数为该研究结果的特例。 关键词：钢管混凝土；统一强度理论；轴压；套箍系数；应力‐应变曲线 中图分类号：ＴＵ３９８．９ 文献标志码：Ａ ＢｏｕｎｄａｒｙＣａｓｉｎｇＨｏｏｐＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｆｏｒＣｏｎｃｒｅｔｅ‐ｆｉｌｌｅｄＳｔｅｅｌＴｕｂｕｌａｒＳｔｕｂＣｏｌｕｍｎｓＵｎｄｅｒＡｘｉａｌＣｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ＷＵＰｅｎｇ，ＺＨＡＯＪｕｎ‐ｈａｉ，ＺＨＡＮＧＣｈａｎｇ‐ｇｕａｎｇ，ＺＨＵＱｉａｎ，ＬＩＹａｎ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈａｎｇ摧ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ摧ａｎ７１００６１，Ｓｈａａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｕｎｉｆｉｅｄｓｔｒｅｎｇｔｈｔｈｅｏｒｙ，ａｕｌｔｉｍａｔｅｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｍｕｌａｆｏｒｃｏｎｃｒｅｔｅ‐ｆｉｌｌｅｄｓｔｅｅｌｔｕｂｕｌａｒｓｔｕｂｃｏｌｕｍｎｓｕｎｄｅｒａｘｉａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｌａｔｅｒａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｔｅｅｌｔｕｂｅａｎｄｃｏｎｃｒｅｔｅｗａｓｇｉｖｅｎｉｎｔｈｅｕｌｔｉｍａｔｅｓｔａｔｅ．Ｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｏｆｌｉｍｉｔｃａｓｉｎｇｈｏｏｐｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｗａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｍｕｌａｅｏｆｌｉｍｉｔｃａｓｉｎｇｈｏｏｐｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｗｅｒｅｇｉｖｅｎ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅｌｉｍｉｔｖａｌｕｅｏｆｃａｓｉｎｇｈｏｏｐｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｗａｓｄｅｆｉｎｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｒｅａｓｏｎｓｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｓｉｎｇｈｏｏｐｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓａｐｐｅａｒｅｄｉｎａｘｉａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｓｔｒｅｓｓ‐ｓｔｒａｉｎｃｕｒｖｅ，ａｎｄｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｓｉｍｉｌａｒｔｏｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｉｎｒｅｌｅｖａｎｔｌｉｔｅｒａｔｕｒｅ，ａｎｄｔｈｅｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙｏｆａｎａｌｙｓｉｓｐｒｏｃｅｓｓｗａｓｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｐａｒａｍｅｔｒｉｃｓｔｕｄｉｅｓｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓ，ａｎｄｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｌ ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓｗｅｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｄｕｅｔｏｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓ．Ｉｔｗａｓａｌｓｏｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｌｉｍｉｔｃａｓｉｎｇｈｏｏｐｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｒｅｌｅｖａｎｔｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｗａｓａｓｐｅｃｉａｌｃａｓｅｆｏｒｔｈｉｓｓｔｕｄｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｃｒｅｔｅ‐ｆｉｌｌｅｄｓｔｅｅｌｔｕｂｅ；ｕｎｉｆｉｅｄｓｔｒｅｎｇｔｈｔｈｅｏｒｙ；ａｘｉａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ；ｃａｓｉｎｇｈｏｏｐｃｏ‐ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ；ｓｔｒｅｓｓ‐ｓｔｒａｉｎｃｕｒｖｅ０引 言 钢管混凝土是钢管内填充混凝土形成的构件，它具有承载力大、塑性和韧性好、施工方便等特点［１］，已被广泛应用于工程实际［２］。目前，确定钢管混凝土轴压短柱极限承载力时所遵循的基本概念
钢管混凝土空心柱轴压承载力研究
钢管混凝土空心柱轴压承载力研究张三１ （1. 西南科技大学土木工程与建筑学院，四川 绵阳621010） [摘 要] 运用统一强度理论，考虑钢管因环向受拉导致纵向应力降低的影响，得出了钢管混凝土空心长、短柱轴压极限承载力的计算公式，并分析了中间主应力等因素对极限承载力的影响规律，极限承载力随着参数b 值的增大而增大。利用本文计算公式所得结果与文献试验结果进行对比，吻合较好，验证了运用统一强度理论进行钢管混凝土空心柱轴压力学性能分析的可行性和正确性。 [关键词] 统一强度理论 钢管混凝土空心柱 轴心受压 承载力 0 引 言 钢管混凝土空心柱由钢管和混凝土内衬组合而成，其截面形式如图1所示。内衬混凝土通常采用离心法浇筑。该种构件除具有普通钢管混凝土承载力高、刚度大、塑性韧性好、抗震性能好等良好的力学性能外，还具有自身的优点：一、自重轻，由于构件中心部分的混凝土是抽空的，因而同实心钢管混凝土构件相比显著地减轻了重量，从而更便于运输和吊装；二、可以预制，该种构件可以进行大批量的工厂生产，减少现场的作业，由于是工厂的标准化生产，因此混凝土的成型质量较好地得到了保证。由于上述优点，该种构件已被广泛地应用到电塔结构中。国内外学者已对其开展了大量的研究工作，日本MIYAKI SATOSH [1-2]等先后报道了离心钢管混凝土短圆管的轴压测试和圆柱体轴向受力的剪切弯曲测试结果，分别给出了其抗压强度和极限抗弯强度的计算公式，0' Shea& Bridge [3]进行了短圆形离心钢管中填以溶剂和高强混凝土的性能试验，蔡绍怀、钟善桐等先后进行了钢管混凝土空心短柱和长柱的试验研究[4-7]。本文拟运用统一强度理论，考虑钢管因环向受拉导致纵向应力降低的影响分析钢管混凝土空心柱的轴压力学性能。 图1 钢管混凝土空心柱截面示意图 1 统一强度理论 统一强度理论是1991年俞茂宏从双剪单元体出发，考虑应力状态的所有应力分量以及它们对材料屈服和破坏的不同影响，建立的一种全新的统一强度理论和一系列新的典型计算准则，它用一个统一的力学模型、简单的统一的数学表达式，可以十分灵活地适用于各种不同特性的材料，其数学表达式为[8]： ()t b b F σσσα σ=+- =+3211 当α ασσσ++≤ 13 12时 (1a) ()t b b F σασσσ=-++= '32111 当α ασσσ++≥1312时 (1b) 2钢管混凝土空心短柱的轴压承载力 2.1钢管混凝土空心短柱的受力和破坏机理 钢管混凝土空心柱中，在受荷初期，由于钢材的泊松比大于混凝土的泊松比，因此钢材的横向变形大
方钢管混凝土轴心受压构件受力性能数值分析
方钢管混凝土轴心受压构件受力性能数值分析摘要:本文以ABAQUS为平台,建立一套分析方钢管混凝土有限元模型。其中核心混凝土采用混凝土损伤塑性模型,钢管采用弹塑性模型。在单轴受压作用下,分析了钢管混凝土力学性能受含钢率的影响规律和受力机理。 关键词:钢管混凝土轴压构件含钢率有限元法 Abstract:This paper presents a finite element model (FEM) for the analysis of concrete filled square steel tubes (CFT) based on ABAQUS. The damage plastic model is used tu describe core concrete and elastic-plasticity model to describe the steel tube.Under the condition of axial compression, the effects of parameters to CFT ’s mechanical performance are studied. The parameters taken in account are steel ratio. Keywords:concrete filled steel tube, axial compression members, steel ratio, the finite element method 钢管混凝土柱具有塑性和韧性良好、稳定承载力高、节点构造简单、连接方便、有良好的抗弯性能、施工进度快等优点,日益受工程界重视,目前在我国应用越来越广泛。传统的试验研究由于具有投资大、周期长、参数变化困难等缺点,已经不能满足工程界的需要[1-3]。ABAQUS是功能强大的非线性有限元软件,可以很容易的为复杂问题建模,并可以全过程分析荷载变形等工程数据。为分析含钢率对钢管
钢管混凝土柱
摘要：介绍了钢管混凝土结构的特点、研究现状及其工程应用，探讨了钢管混凝土结构研究方向。 关键词：钢管混凝土 近20年来，钢管混凝土结构逐渐被应用于建筑结构尤其是在高层建筑结构中，随着建筑物高度的增加，钢管高强混凝土和钢管超高强混凝土结构的应用也将会得到快速的发展。一般的，我们把混凝土强度等级在C50以下的钢管混凝土称为普通钢管混凝土；混凝土强度等级在C50以上的钢管混凝土称为钢管高强混凝土；混凝土强度等级在C100以上的钢管混凝土称为钢管超高强混凝土。 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。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。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。
自应力钢管混凝土简介
自应力钢管混凝土 1、自应力混凝土概述 膨胀混凝土由法国的H．Lossier于1936年发明并获得专利，经过30多年的起起落落，直到上世纪60年代才有了较大的发展。1955年左右前苏联研究者创造了硅酸盐自应力水泥，并开始应用于地下工程、机场、公路、大跨度薄壳等结构；美国的A．Klein研制了硫铝酸盐膨胀水泥并在工程中得到大量的工程应用；日本也在上世纪60-70年代发展膨胀水泥。中国最早是中国建材研究院于1957年研制成功硅酸盐自应力水泥，其后一直停滞，直到改革开放才取得较快的发展。 膨胀混凝土具有体积膨胀性，有膨胀就必定有外部约束作用。在不同形式的约束下膨胀混凝土就会呈现不同宏观性能，内部结构就会不同程度的发生变化。混凝土膨胀时会对其约束体施加拉应力，根据作用力与反作用力的原理，约束体对其产生相应的压应力，由于此压应力是利用混凝土自身的化学能(膨胀能)张拉钢筋或其他约束体产生的，有别于外部施加的机械预应力，所以称之为自应力。 按自应力大小不同可将膨胀混凝土划分为补偿收缩混凝土和自应力混凝土两大类。补偿收缩混凝土的自应力较小，主要用于补偿混凝土收缩和填充灌注，自应力一般为O．2～1 MPa，这时由于自应力很小，所以在结构设计中一般不考虑自应力的影响。自应力混凝土的自应力较大，在结构设计中需要考虑自应力的影响。目前，自应力混凝土的适用范围较狭窄，在结构中作为部分预应力或发挥减少收缩的辅助作用。自应力混凝土的膨胀能大，在约束条件下能产生自应力，提高混凝土的抗裂能力，因此作为自应力混凝土压力管中的材料，代替金属管材应用于市政输水、工业用排灰排气管、输气管线工程、农业用输水管中。经过长期的应用，积累了丰富的实践经验，形成了一套成熟的自应力混凝土管设计、制造、施工体系。 中国建筑材料科学研究院是我国膨胀混凝土的发源地，从1965年起，开展了硅酸盐自应力水泥(M型)的研究，混凝土自应力值为2～3MPa。1974起，该院陆续研制成功自应力铝酸盐水泥(ASC)和自应力硫铝酸盐水泥(SAEC)，混凝土自应力值为
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。而混凝土的横向变形系数C μ则为变数，可以从低应力时的0．17增加到0．5至1．0甚至大于1.0。由上式可见，钢管混凝土在轴心压力N 作用下，开始时C S μμ>， 钢管 1σ 混凝土2 1 N 图1 试件轴压时的内力状态 故C S 11εε>,但C μ在很快赶上S μ,则S μ=C μ,而C S 11εε=,随后C μ>S μ，S C 11εε>。这说明钢管混凝土在压力N 作用下混凝土向外的横向变形大于钢管向外的横向变形。钢管约束了砼，在钢管与混凝土之间产生了相互作用力P ，称为紧箍力。从而使钢管纵向和径向受压而环向受拉，混凝土则处于三向受压状态。这样一来就大大提高了混凝土的抗压强度，同时塑性性能得到了很大的改善。在工作性质
钢管混凝土结构技术规范
.. . word. GB50936-2014钢管混凝土结构技术规 应知条文 必会条文 4.1.8 钢管混凝土柱的钢管在浇筑混凝土前，其轴心应力不宜大于钢管抗压强度设计值的60％，并应满足稳定性要求。 4.1.11 直径大于2m 的圆形钢管混凝土构件及边长大于1.5m 的矩形钢管混凝土构件，应采取有效措施减小钢管混凝土收缩对构件受力性能的影响。 5.4.1 对轴压构件和偏心率不大于0.3的偏心钢管混凝土实心受压构件，当由永久荷载引起的轴心压力占全部轴心压力的50％及以上时，由于混凝土变的影响，钢管混凝土柱的轴心受压稳定承载力设计值 Nu 应乘以折减系数0.9。 7.2.1 等直径钢管对接时宜设置环形隔板和衬钢管段，衬钢管段也可兼作为抗剪连接件，并应符合下列规定： 1 上下钢管之间应采用全熔透坡口焊缝，坡口可取35°，直焊缝钢管对接处应错开钢管焊缝； 2 衬钢管仅作为衬管使用时（图7.2.1a ），衬管管壁厚度宜为4mm ～6mm ，衬管高度宜为50mm ，其外径宜比钢管径小2mm ； 图7.2.1 等直径钢管对接构造 1-环形隔板；2-衬钢管 3 衬钢管兼作为抗剪连接件时（图7.2.1b ），衬管管壁厚度不宜小于16mm ，衬管高度宜为100mm ，其外径宜比钢管径小2mm 。 7.2.2 不同直径钢管对接时，宜采用一段变径钢管连接。变径钢管的上下两端均宜设置环形隔板，变径钢管的壁厚不应小于所连接的钢管壁厚，变径段的斜度不宜大于1:6，变径3.1.4 抗震设计时，钢管混凝土结构的钢材应符合下列规定： 1 钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.85； 2 钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率不应小于20％； 3 钢材应有良好的可焊性和合格的冲击韧性。 9.4.1 钢管混凝土结构中，混凝土禁使用含氯化物类的外加剂。
方钢管混凝土综述
方钢管混凝土综述 【摘要】：介绍了方钢管混凝土的定义和结构特点，以及其理论在国内外的发展。并举出实际工程例子来阐明其在建筑中广阔的应用前景，同时也提出了方钢管混凝土结构存在的问题。【关键词】：方钢管混凝土；承载力；稳定性；应用 【Abstract】It Introduces the definition and the features of square steel tube concrete structure,and its theory in the development of both at home and abroad. And gives some practical engineering examples to clarify its broad application prospects in building,and has also put forward the existing problems in square steel tube concrete structure. 0引言 伴随着人类的进步，科技的进步。人类建筑史上出现了一种新型的结构形式：钢管混凝土结构。钢管混凝土是在劲性钢筋混凝土及螺旋配筋混凝土基础上演变发展起来的．指在钢管中填充混凝土而成的一种新型组合结构。钢管混凝土按截面形式分为圆钢管混凝土、矩 形钢管混凝土、方钢管混凝土、多边形钢管混凝土等；按材料组成分为普通钢管混凝土(核心混凝土强度等级为C50以下的素混凝土，外包普通钢管，简称钢管混凝土)、薄壁钢管混凝土(普通素混凝土外包薄壁钢管)、高强钢管混凝土(高性能混凝土外包钢管)、钢管膨胀混凝土(钢管内填膨胀混凝土)、钢管自应力混凝土、增强钢管混凝土(钢管内填配筋混凝土或含有型钢的混凝土)、离心钢管混凝土(钢管内用离心法填充一层厚度为20 mm～50 mm的C40等级以上的混凝土而成型的空心钢管混凝土)等[1][2]。 1方钢管混凝土结构的特点 所谓方钢管混凝土，是指用钢板或角钢拼焊而成的方形空钢管，其内充填混凝土而形成的一类组台构件。它一方面通过钢管内混凝土的支撑作用防止钢管壁发生向内屈曲，提高了钢管壁的屈曲承载力；另一方面通过四壁的钢板对内填混凝土提供侧向约束，能提高混凝土的抗压强度。因此两者的组合承载力大于两者独立承载力之和。方钢管混凝土具有其独特的优势。 [3] 1.1和传统的钢筋混凝土相比 承载力高，在保持截面形式相同的情况下，方钢管混凝土柱的承载力明显高于普通钢筋混凝土柱。质量轻，在保持钢材用量相近和承载力相同的情况下，构件的截面面积可以减小约一半，从而使得建筑物的使用面积得以增大，混凝土构件的自重相应减小约50％。抗震性能好，方钢管混凝土在反复荷载作用下，吸能性强，刚度基本不退化，延性性能好。施工方便，可以简化施工工艺，节省脚手架用量、缩短工期，减少施工用地。 1.2和刚结构相比 经济效益好，在保持自重相近和承载力相同的条件下，可节约钢材50％，焊接工作量可以大幅减少。耐火性能好，方钢管混凝柱由于管内有混凝土存在，可以吸收热量．因而耐火时间比钢柱长。动力性能优越，在高层建筑中，方钢管混凝土结构具有比钢结构优越的动力性能，能减轻风致摆动，增加居住人员的舒适感。 1.3和圆形钢管混凝土结构相比 节点形式简单，方形截面钢管混凝土结构构件之间的交贯线在一个平面内，节点形式简单便于加工，可节约人工费用．降低工程造价。截面惯性矩大，稳定性能好，建筑布局灵活，方钢管混凝土柱承载力高，可以采用大柱网，提供较大的建筑空间，且自由分隔满足各种功能要求；另外，采用方钢管混凝土结构更符合人们传统的审美观。施工更方便，方形钢管混凝土结构由于外形规则，有利于梁柱连接，克服了圆钢管混凝土结构由于截面形式特殊所带来的施工上的不便。
浅谈膨胀和自应力水泥
浅谈膨胀和自应力水泥 07级农水2班李波200731580196 指导老师吴定燕 [摘要]：膨胀水泥和自应力水泥作为特种水泥，有着其独特的性质，越来越受到人们的重视，应用也随之越来越广泛。本文将从膨胀和自应力 水泥的制造目的、发展过程、应用方面、研究方向的各个方面介绍 膨胀水泥和自应力水泥。 [关键词]：膨胀水泥自应力水泥发展研究应用 [正文]： 一、膨胀和自应力水泥的研制目的及其发展 普通水泥混凝土由于水份蒸发等原因而收缩、开裂，引起混凝土耐久性下降。人们希望有这样一种水泥，它在凝结硬化时能产生适量的膨胀，以抵消其收缩，从而消除混凝土因收缩而引起的各种弊病。对钢筋混凝土中的钢筋施加机械予应力可大幅度增加钢筋混凝土制品的承载能力，大量节约钢材。但是在有些场合这种工艺很烦琐，有时甚至不易达到目的。因此人们也在探索，能否用水泥水化所产生的膨胀来张拉钢筋，以简化予应力工艺。 膨胀和自应力水泥就是围绕着上述目的研制和发展起来的。膨胀水泥主要用于配制补偿收缩混凝土，补偿水泥混凝土的收缩，防止或减少混凝上裂缝的产生。自应力水泥用于配制自应力(或称化学应力)混凝土。 与硅酸盐水泥相比，膨胀水泥研制要晚一百来年。法国的劳西耶最早认识到水泥混凝土中形成的钙矾石所产生的膨胀可用来抵消收缩和产生化学予应力。他从本世纪三十年代中期开始，提出了制造膨胀水泥的方案。他提出的膨使水泥是由波特兰水泥、膨胀剂和矿渣所组成。膨胀剂是由矾石、石膏和白垩磨成生料，加以锻烧而制得，矿渣的加人是为了控制膨胀率。其后美国的克莱恩等在上述基础上发展了K型膨胀水泥。与劳西耶提出的膨胀水泥相比，K型水泥进展的地方是：明确了膨胀剂的矿物组成是以无水硫铝酸钙为主，此外还要有适量的CaO 和CaSO4；由于对膨胀剂及其掺量做到了有效控制，所以不需要再加矿渣作为后
钢管混凝土结构复习过程
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。而混凝土的横向变形系数C μ则为变数，可以从低应力时的0．17增加到0．5至1．0甚至大于1.0。由上式可见，钢管混凝土在轴心压力N 作用下，开始时C S μμ>， 钢管 混凝土2 图1 试件轴压时的内力状态 故C S 11εε>,但C μ在很快赶上S μ,则S μ=C μ,而C S 11εε=,随后C μ>S μ，S C 11εε>。这说明钢管混凝土在压力N 作用下混凝土向外的横向变形大于钢管向外的横向变形。钢管约束了砼，在钢管与混凝土之间产生了相互作用力P ，称为紧箍力。从而使钢管纵向和径向受压而环向受拉，混凝土则处于三向受压状
薄壁钢管混凝土长柱轴压性能试验研究
第35卷第1期建 筑 结 构2005年1月 薄壁钢管混凝土长柱轴压性能试验研究 张耀春 许 辉 曹宝珠 (哈尔滨工业大学土木工程学院 150090) [提要] 对8根方形和八边形薄壁钢管混凝土长柱的轴压性能进行了试验研究,柱的长宽比为14～40,管壁板件的宽厚比为67～125。试验结果表明,方形薄壁钢管混凝土长柱的轴压破坏为弯曲屈曲破坏,八边形薄壁钢管混凝土长柱的破坏主要表现为强度破坏,破坏之前钢管均发生了局部屈曲现象。柱子的承载力随着长细比的增加而显著下降。在薄壁钢管混凝土短柱试验结果的基础上,线性回归了方形轴压长柱极限承载力折减系数,在上述长宽比的范围内,公式计算值与试验结果吻合良好。 [关键词] 薄壁钢管混凝土 长柱 轴压 静力性能 承载力 折减系数 局部屈曲 Experimental R esearch on Static B ehavior of Axially Loaded Long Column of Concrete2f illed Thin2w alled Steel Tube Author:Zhang Y aochun,Xu hui,Cao Baozhu(School of Civil Eng.,Harbin Institute of Technology,150090,China) Abstract:Experiments have been carried out to8long columns of concrete2filled thin2walled steel tube under axial load.Their cross2sections are square or octagon.The length2width ratio of the columns is14～40,and the width2 thickness ratio of the tube plates is67～125.The experimental results show that damage mode of the square long columns is flexural buckling failure,and that of the octagon long columns is mainly strength failure.The local buck2 ling occurs in the plates of the steel tube before failure.The ultimate load greatly drops with the increasing of slender2 ness ratio of the column.Based on the experimental results of stub columns of concrete2filled thin2walled steel tube, the ultimate load reduction factor is linearly regressed counting for the effect of slenderness ratio.The calculation re2 sults are basically identical with experimental ones. K eyw ords:long columns;concrete2filled thin2walled steel tube;axial load;reduction factor;local buckling 国内外学者对多边形薄壁钢管混凝土长柱静力性能的研究刚刚起步[123]。由于薄壁钢管混凝土轴压长柱在最终破坏之前管壁均发生了局部屈曲现象,如用理论方法分析其静力性能必须考虑管壁与内填混凝土以及柱子整体稳定与管壁局部稳定之间的相关作用,影响因素多,计算十分复杂。故从实用角度入手,利用有效宽度方法,考虑管壁局部屈曲后的性能,通过线性回归提出了方形长柱极限抗压承载力的算法。 一、试验概况 11试件参数 共进行了5根方形和3根八边形薄壁钢管混凝土长柱的轴压试验,试件的具体参数见表1。 21试件制作 制作方形(八边形)薄壁钢管时,先按要求的长度将薄壁钢管冷弯成2个半方形(半八边形)截面的管柱,然后对焊,其截面如图1所示。在空钢管的一端焊上盖板,兼作浇灌混凝土的底模,另一端盖板等混凝土灌满、养护和打磨平整之后再焊接,盖板和空钢管的几何中心对中。然后在上盖板表面的柱子截面形心处焊上钢榫,保证其与盖板垂直。 浇灌钢管内混凝土时,采用人工浇灌。用5cm直 试件参数表1试件 编号 宽度b (mm) 壁厚t (mm) 柱长L (mm) L0 α (%) ξL0 b b t λ f y (MPa) f ck (MPa) LC4211000183000314431201300311412510819330103513 LC422120110240025443130128721121207314307133513 LC42310011230003162418014103116831310915216122513 LC424100110200021404110129921141007411216172917 LC42515021020002140516014471413754914237102917 LC82180018300031431170115839131005715330103514 LC8229011024002542118011572813904113307133513 LC823801123000316221501214391683135718216123513 注:LC4代表方形截面;LC8代表八边形截面;L为钢管长度;t 为薄壁钢管壁厚;b为薄壁钢管边长;L0为薄壁钢管混凝土长柱的计算长度(柱计算长度L0=L+2h1+2h2,h1为柱端焊接钢盖板厚度,为10～20mm;h2为加荷板厚度,为60mm);λ为构件的长细比(方形截面柱λ=23L0/b,八边形截面柱λ=L0/i,i为截面回转半径);α为含钢率,α=A s/A c;ξ为套箍系数,ξ=αf y/f ck,f ck为混凝土轴心抗压强度标准值;f y为钢材的屈服强度。 径振捣棒振实。 31加载设备及监测方法 试验所有试件都在哈尔滨工业大学力学与结构试验中心的5000kN压力机上进行。为了避免构件发生 82
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。
自密实钢管混凝土研究与工程应用
自密实钢管混凝土研究与工程应用 在介绍自密实钢管混凝土特点及应用基础上，综述了国内外在自密实钢管混凝土性能方面的数值计算及试验研究进展，并以工程实例对自密实钢管混凝土进行了现场模拟试验和分析，采取的高抛自密实混凝土技术方案，较好的满足了设计和施工要求，可为类似采用该技术的工程做参考。 标签：钢管；自密实混凝土；研究；工程应用 Abstract：Based on the Characteristics and application of Self-Compacting Concrete（SCC）and steel tubular filled with concrete，the development of numerical calculation and experimental research home and abroad are expounded. Taking Xiamen Xinglin operations center as an example，Simulation test and analysis of Self-Compacting Concrete（SCC）and steel tubular are finished. The technical scheme of high dropping self- compacting concrete（SCC）is met the requirements of design and construction. Key word：steel tubular；Self-Compacting Concrete（SCC ）；research；Engineering application 自密实混凝土可以依靠自重及流动性填充试模，并且保持混合料的均匀性，尤其适用于薄壁、结构形状复杂、振捣困难以及对施工噪声有特殊要求的工程[2]。因此，在钢管内填充自密实混凝土形成的组合结构材料，具有很好的工程应用前景。近年来，钢管自密实混凝土在工程中的应用范围日益广泛，我国的北京南站改扩建工程[3]、国家体育馆“鸟巢”[4]、厦门财富中心[5]等工程中均使用了钢管自密实混凝土，取得了很好的技术与经济效益。本文先介绍自密实混凝土研究进展情况，再就具体的工程实例进行自密实混凝土配合比优化，以及施工模拟试验与分析，并在工程中开展应用。 1.自密实钢管混凝土研究进展 由于自密實混凝土的特点，自90年代以来，自密实混凝土得到了迅速的发展和推广应用。近年来在国内外陆续展开了对钢管自密实混凝土的研究，研究包括其与普通钢管混凝土在承载力方面的差别，钢管自密实混凝土受力性能、材料本构关系等方面的研究等。 在承载力试验研究方面，中南大学蒋丽忠、余志武教授等通过钢管自密实混凝土短柱轴压试验[6]，研究了不同混凝土强度等级、钢管中部是否开小孔或不同高度的横槽以及不同加载方式对钢管自密实混凝土极限承载力的影响。 尧国皇、韩林海教授在自密实钢管混凝土力学性能方面做了较多研究。通过18个轴压构件和20个压弯构件，进行了试验研究和理论分析。考虑了核心混凝土的振捣方式、截面形式、径厚比和荷载偏心率等参数[7]。
(整理)钢管混凝土的优缺点
钢管混凝土学习研究报告 土木建筑工程学院
目录 任务分工 (4) 钢管混凝土的结构性质 (4) 一、钢管混凝土的基本原理： (4) 二、钢管混凝土的截面形式： (4) 三、根据钢管作用的差异，钢管混凝土柱又可分为两种形式： (5) 四、常用的拱桥截面形式： (5) 相对于钢筋混凝土钢管混凝土的优缺点 (6) 优点： (6) 缺点： (7) 国外钢管混凝土的一些研究 (8) 一、钢管混凝土的耐火性能的研究 (8) 二、钢管混凝土火灾后剩余承载力的研究 (8) 三、实心钢管与空心钢管混凝土耐火性研究 (9) 国内钢管混凝土的新技术 (9) 薄壁钢管混凝土核心桩 (9) 钢管混凝土在工程中的应用 (11) 钢管内流态混凝土受力机理 (11) 主拱钢管灌注混凝土顺序对结构受力的影响 (12)
任务分工 钢筋混凝土国内新技术的查询：王乾 钢筋混凝土国外新技术的查询：王曾 新技术应用具体实例的查询：林宇恒 钢管混凝土结构性质以及钢管混凝土与钢筋混凝土优缺点的对比：黄正源 钢管混凝土的结构性质 一、钢管混凝土的基本原理： 1、利用横向钢管，对受压混凝土施加侧向约束，使管内混凝土处于三向受压的应力状态，延缓其纵向微裂缝的发生和发展，从而提高其抗压强度和压缩变形能力。 2.借助内填混凝土的支撑作用，增强钢管壁的几何稳定性，改变窑钢管的失稳模态，从而提高其承载能力。钢管混凝士利用钢管和混凝土中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。可以保证其材料性能的充分发挥；另外，在钢管混凝土的施工过程中，钢管还可以作为浇筑其核心混凝土的模板。总之通过钢管和混凝土组合而成为钢管混凝±，不仅可以弥补两种材料各自材料的缺点，而且能够充分发挥二者的优点，这也正是钢管混凝土组合结构的优势所在。 二、钢管混凝土的截面形式： 主要有圆形，正方形和矩形
基于ANSYS的钢管自密实混凝土自应力仿真分析
基于ANSYS的钢管自密实混凝土自应力仿真分析 吴现磊石建军单智周杨南华大学城建学院 摘要：钢管自密实混凝土广泛应用于各种大型工程中，为了保证钢管与混凝土两种材料紧密结合，通常要掺入一定量的膨胀剂，膨胀剂的掺入对钢管自密实混凝土产生自应力。这对于ANSYS仿真模拟带来一定困难，本文通过核芯混凝土升温来代模拟膨胀剂产生的自应力作用；并结合《C50氧化镁微膨胀混凝土的性能研究》试验数据与ANSYS分析对照结果拟合出温度升高值与膨胀剂掺量之间的关系式。 关键词：钢管自密实混凝土、自应力、ansys仿真分析 Simulation of The Self-stress of Stell Tube And Self-compacting Concrete Based on ANSYS Wu Xianlei ID NO. 201001090196 Abstract:The self-compacting concrete filled steel tubes are used widely in engineering stuctures,in order to guarantee steel tube and concrete,the two materials, usually closely integrated with a certain amount of expansive agent, mixed of expansive agent in steel self-compacting concrete result from self-stress. It brings certain difficulty ansys simulation.The thesis discussed how simulate the self-stess produced by expansive agent,and made reasonable analysis with the related data of Research on Properties of C50 Mangnesiun Oxide Micro-expanded Concrete. Key words: self-compacting concrete filled steel tubes; self-stress; 0引言 钢管自密实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。自密实混凝土作为核心混凝土应用于钢管中，在保证工程质量的同时不仅可以更好地保证混凝土的密实度，有利于防止堵泵、离析等现象，并可简化混凝土振捣工序，加快施工速度，降低混凝土施工强度和费用，还可以减少城市噪声污染[1]。因此，具有良好的工程应用前景。近年来，钢管自密实混凝土在工程中应用范围日益广泛，我国的株洲体育馆、北京南站改扩建工程、国家体育馆“鸟巢”等工程中均使用了钢管自密实混凝土，并取得了良好的技术和经济效益[2]。