钢管混凝土柱与钢筋混凝土柱、钢柱在几个方面的比较

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1、第七届全国现代结构工程学术研讨会钢管混凝土柱+与钢筋混凝土柱、钢柱在几个方面的比较丘利玲“2秦柏源1(L华南理工大学建筑学院，广州五山．510640；2华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广州510640)摘要：文中比较了铜管混凝土柱和钢筋混凝土柱、钢柱的基本工作原理、力学性能以及施t工艺，充分展示了钢管混凝土柱的优越性及其广泛的应用前景。关键词：钢管混凝土柱，钢筋混凝土柱，钢柱一、刖舌近20年来，钢管混凝土结构在我国得到了广泛的应用，在高层建筑、桥梁、地下结构及港口等建设中迅速发展并取得了重大的效

2、益。本文比较了钢管混凝土柱与钢筋混凝土柱、钢柱的基本工作原理以及它们在力学性能和施工工艺方面的优劣性，以此加深对钢管混凝土结构的认识。二、几个方面的比较(一)基本工作原理钢筋混凝土柱钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种不同的材料组成的。钢筋混凝土柱配有纵向钢筋和箍筋，配置的纵筋通常抗压强度较高，可协助混凝土承受压力，提高柱的承载能力，减少构件的截面尺寸。此外还可防止因偶然偏心产生的破坏，改善破坏时构件的延性和减少混凝土的徐变变形。箍筋与纵筋形成骨架，可防止纵筋受力后外凸。钢柱钢材属单一材料，其弹性模量很高，在

3、正常使用情况下具有良好的延性，可简化为理想的弹塑性体。钢结构较好地符合工程力学的基本假定，计算结果比较可靠。在钢结构中，只有极短的压杆，或者局部有较大孔洞削弱的压杆，才会因截面的平均应力达到强度而丧失承载力。一般地说，压杆的承载能力是由稳定条件决定的，钢柱作为受压构件，园其材料的高强性，一般采用较小的壁厚就可满足要求，但由此产生的失稳问题不容忽视。钢管混凝土柱钢管混凝土就是将混凝土填入薄壁钢管内形成的组合结构材料。它的基本工作原理(见图1)有下面两点：(1)由于钢管对核心混凝土的套箍约束作用，核心混凝土

4、除承受纵向压力外，还受到钢管的侧向约束，处于三向受压的应力状态，从而使核心混凝土具有更高的轴向抗压强度和压缩变形能力。(2)钢管借助内填混凝土的支撑作用，增强了其薄壁的几何稳定性，改变了空钢管的失稳状态，并延缓铡管过早地发生局部屈曲，从而提高了钢管的承载能力。钢管混凝土柱中，钢管与核心混凝土互为支承，共同承压，很好地解决了钢筋混凝土柱承载能力不高和钢柱易失稳的问题，与钢筋混凝土柱和钢柱相比，具有更优越的力学性能和在施工工艺方面的独特优点。·本文中，．钢管混凝土柱限指圆钢管混凝土柱工业建筑2007增刊60

5、1第七届全国现代结构工程学术研讨会图T钢管与混凝土相互作用示意图钢管与核心混凝土的相互作用也导致了其力学性能的复杂性，它的理论计算比钢筋混凝土柱、钢柱的计算要复杂的多，因此，合理地估计这种相互作用的“效应”仍足钢管混凝土理论研究的热点课题。(二)力学性能的比较1)承载力钢管混凝土构件有较高的承载能力．因此在结构的受压杆件中．采用钢管混凝土代替钢筋混凝土。可以使构件截面大大缩小，从而减轻结构自重，有利于结构抗震。用钢管混凝土柱代替钢柱，无需采取为防止钢柱局部失稳而加焊肋板等的措施，因此可以减少用钢量；长细

6、比较大的钢管混凝土构件，由于混凝土的存在，其极限承载能力和同等长度的空钢管相比具有很大的提高。此外，钢管混凝土中的钢材，全部置于截面晟外围，最大限度地发挥它的作用，加强了结构刚度。理论分析和工程实践都表明，钢管混凝土与结构钢相比，在保持自重相近和承载能力相同的条件下，可节省钢材约50％。焊接工作量可大幅度减小；与普通钢筋混凝土柱相比，在保持钢材用量相近和承载能力相同的条件下，构件的横截面面积减少约一半，从而建筑的有效面积得以加大，混凝土和水泥用量以及构件自重相应减少约50％【Il。表l为一些已建成工程的

7、经济效益比较。表1工程比较表截面尺寸截面面积工程名称结构形式面积减少百分比／m／m12．2×22北京国际贸易中心钢筋混凝土柱4．48●约67％塔楼的8根柱钢管混凝土柱口1．4×0．031．54深圳市赛格广场大厦钢筋混凝土柱2，4x2．2的受力最大柱5．28约63％铜管混凝土柱西1．6×00282．Ol(N=90000kN)耗钢量淀凝士用量自莺(造价工程名称结构形式／t／％／Ⅲ3／％／t／％临汾钢铁厂钢筋混凝士柱0．42lool_9810053100(1973年)钢管混凝±双肢柱O．451070．4422

8、1．528大连造船厂诵结构25O100025100船体装配车间钢管混凝土结构1104452002288(1984年)工业建筑2007增刊第七届全国现代结构工程学术研讨会(2)延性普通钢筋混凝土有个严重的弱点——脆性，在高层钢筋混凝土结构中，为了防止框架柱的脆性破坏。只好限制柱的轴压比，并加密加粗箍筋咀加强约束。要降低轴压比，就必须提高混凝土的抗压强度正或加大柱的截面面积Ac，但提高正是有限度的，而且强度等级越高的混凝土也越脆．、这就被迫加大