钢管混凝土结构.ppt

1、钢管混凝土结构,兰州理工大学,目录,钢管混凝土结构的发展概况及应用钢管混凝土结构的基本概念及特点影响钢管混凝土结构承载力的因素钢管混凝土构件的设计与构造钢管混凝土的施工与发展,第一节 钢管混凝土的发展概况及应用,1.钢管混凝土结构的发展概况 钢管混凝土（Concrete Filled steel Tube）是在劲性钢筋混凝土结构及螺旋配筋混凝土的基础上发展起来的。最早采用钢管混凝土工程之一是1879年英国的赛文铁路桥桥墩。1923年日本发生关西大地震后，钢管混凝土结构得到大量应用。,前苏联在19世纪五六十年代对钢管混凝土结构进 行了大量研究。我国从1959年开始研究钢管混凝土的基本性能。196

2、3年将钢管混凝土柱应用于北京地铁车站工程。20世纪六十年代后，钢管混凝土结构被大量推广运用。2.钢管混凝土的应用应用推广阶段（20世纪60年代中期至80年代中期）,单层工业厂房、多层工业厂房、设备构架柱、输电-变电塔等工程中运用了钢管混凝土结构,（大连造船厂）,（变电构架）,提高发展阶段（20世纪80年代中期迄今）,高层和超高层建筑工程中运用的钢管凝土结构（阜康大厦)（赛格广场大厦）,钢管混凝土运用在公路和城市拱桥中,（四川旺苍县东河桥）,（广州丫髻沙大桥）,第二节 钢管混凝土结构的基本概念及特点,1.定义 钢管混凝土（concrete filled steel tube，简写CFST）是指在

3、钢管中填充混凝土而形成的构件。2.钢管混凝土的分类 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。工程中常用的几种截面形式有圆形、正方形和矩形。,按钢管作用的差异，钢管混凝土柱可分为两 种形式:一是组成钢管混凝土的钢管和混凝土在受荷载初期共同受力，二是外加荷载仅作用在核心混凝土上，钢管只起对核心混凝土的约束作用，即所谓的钢管约束混凝土柱。按钢管内部填充情况分为：实心钢管混凝土和中空夹层钢管混凝土。中空夹层钢管混凝土近些年开始在工程中得到推广运用，此种结构属于新型结构。,常见的几种钢管混凝土截面形式（a）圆形（b）正方形（c）矩形,3.钢管混凝土的特点承载力高塑性和韧性好 施工

4、方便：与钢筋混凝土柱比，采用钢筋混凝土柱没有绑扎钢筋、支模和拆模等工序，施工简便。耐火性能好经济效果好,第三节 影响钢管混凝土结构的因素,1.长期荷载对钢管混凝土承载力的影响 在长期荷载作用下，钢管混凝土由于其核心混凝土的压缩徐变与收缩，有两种现象发生：一是混凝土的模量降低，二是在钢管和核心混凝土之间将产生内力重分布现象。一般认为由于混凝土的徐变特性会使长期荷载作用下的钢管混凝土构件的承载力有所降低。,2.混凝土收缩对钢管混凝土承载力的影响 钢管混凝土构件中混凝土的收缩分两种情况。第一，浇灌混凝土后立即封闭，多余水分无法挥 发，混凝土处于密闭状态下养生，混凝土由于水泥水化作用而产生 的收缩是缓

5、慢发生的，持续时间可达1年2年之久；第二，浇灌混凝土后，隔一段时间在封闭，接近于在空气中养生的条件。对于第一种情况，可认为混凝土的收缩是在,构件承受荷载作用下发生的，因而由于混凝土的收缩而产生的内力重分布现象和徐变的效果相同。对于第二种情况，构件在未承受荷载作用前混凝土发生纵向收缩，此收缩量相当大，以致使混凝土产生横向裂缝，因而并不引起纵向收缩应力。在构件开始受载阶段，荷载完全由钢管承受，在钢管的受压纵向应变等于混凝土收缩时的拉伸应变后，横向裂缝被压而闭合，混凝土参与受力。,3.环境温度对钢管混凝土承载力的影响 温度对钢管混凝土受压构件的承载力有影响，设计时必须通过计算进行考虑。当温度超过10

6、0摄氏度时，构件的承载力会下降很多。均匀升温到60摄氏度，轴压构件的组合承载力下降9%左右，到80摄氏度时，轴压构件的组合承载力下降13%左右，到100摄氏度时，下降18%，承载力下降幅度与含钢率及混凝土强度基本无关。,4.焊接对钢管混凝土承载力的影响 焊接会造成钢管混凝土构件核心混凝土强度指标的下降，下降程度随着焊接量大小而不同，焊接量越大，下降越多。焊接过程中，由于核心混凝土吸收大量的热量，只有一小部分的钢材处于热塑性状态，在设计荷载作用下施焊时，构件的刚度变化很小，对 其工作性能没有明显的影响，但不宜在同一构件,上多处同时施焊。当管径越大时，局部施焊的影响将更小，因此从小尺寸构件上得出的结论同样适用于大尺寸构件。,第四节 钢管混凝土构件的设计与构造,各国的设计规范欧洲规范EC4（1994年）德国DIN18806第一部分（1984），现已修订为DIN18806第五部分澳大利亚规范白俄罗斯规范日本AIJ（1980）美国AISC1994推荐的设计规程LRFD我国CECS 28:90 设计与施工规程,钢管混凝土统一理论 其基本思想是：首先分别确定钢材和核心混凝土的应力应变关系模型，然后利