钢管混凝土框架体系的抗震性能研究

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1、http://www.paper.edu.cn*钢管混凝土结构应用与研究的部分新进展韩林海（福州大学土木建筑工程学院.hanlinhai@fzu.edu.cn）中文摘要：介绍了钢管混凝土在我国单层和多层工业厂房柱、设备构架柱、各种支架、栈桥柱、地铁站台柱、送变电杆塔、桁架压杆、桩、大跨和空间结构、商业广场、多层办公楼及住宅、高层和超高层建筑，以及桥梁结构中应用的一些典型工程实例。简要论述了钢管混凝土结构领域最近取得的一些系列研究成果，内容包括：(1)一次加载下的静力性能；(2)长期荷载作用的影响；(3)滞回性能；(4)耐火

2、极限；(5)火灾后的性能；(6)钢管初应力的影响；(7)混凝土浇筑质量的影响，和（8）新型钢管混凝土结构等。关键词：钢管混凝土;工程实践;承载力;长期荷载;滞回性能;耐火极限一、前言钢管混凝土常见的截面形式有圆形和方、矩形等(ASCCS1997[1]；Bergmann等，1995[2]；蔡绍怀，2003[3]；韩林海，2004[11]；钟善桐，2003[53])。对钢管混凝土力学性能进行较为深入的研究始于四、五十年前。早期钢管混凝土中采用的钢管大多是热轧管，钢管的壁厚一般都比较大，且由于当时钢管内混凝土的浇筑工艺也未得到很

3、好解决，因而应用钢管混凝土的经济效果并不明显，从而使钢管混凝土的推广应用受到一定影响。早期，对钢管混凝土力学性能的研究主要集中在静力性能方面。二、三十年前，研究者们开始较多地研究钢管混凝土结构的抗震性能和耐火极限，以及钢管和混凝土之间的粘结性能问题。近些年来，研究者们对长期荷载作用下钢管混凝土力学性能的研究取得新进展，对钢管混凝土结构抗震性能的研究也进一步深入，对采用高强钢材和高强混凝土的钢管混凝土构件力学性能，以及薄壁钢管混凝土的工作性能和设计方法研究也有一些报道。我国主要集中研究在钢管中浇筑素混凝土的内填型钢管混凝土结

4、构，二十世纪六十年代中期，钢管混凝土开始在一些厂房柱和地铁工程中采用。进入七十年代后，这类结构在冶金、造船、电力等行业的单层或多层工业厂房、设备构架柱、各种支架、栈桥柱、送变电杆塔、桁架压杆中得到推广应用。1978年，钢管混凝土结构被列入国家科学发展规划，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设计施工都取得较大进展。这些研究成果和业已取得的宝贵工程实践经验为钢管混凝土结构的进一步发展提供了必要的条件和基础。近十几年来，随着我国经济和建设事业的迅猛发展，钢管混凝土在桩、大跨和空间结构、商业广场、多层办公楼及

5、住宅、高层和超高层建筑以及桥梁结构中的应用日益增多，发展速度之快惊人。钢管混凝土由于具有承载力高、塑性和韧性好、施工方便、经济效果和耐火性能较好等特点而受到广大设计和施工技术人员的青睐。本文拟结合一些典型工程实例，简要介绍钢管混凝土在我国土木工程中的应用情况。本文还拟简要介绍作者及其课题组近年来钢管混凝土结构领域取得的一些系列研究成果。二、钢管混凝土结构工程应用的部分进展钢管混凝土能适应现代工程结构向大跨、高耸、重载发展和承受恶劣条件的需要，符合现代施工技术的工业化要求，因而正被越来越广泛地应用于单层和多层工业厂房柱、设备

6、构架柱、各种支架、栈桥柱、地铁站台柱、送变电杆塔、桁架压杆、桩、大跨和空间结构、商业广场、多层办公楼及住宅、高层和超高层建筑以及桥梁结构中，已取得良好的经济效果和建筑效果。下面简要介绍一些典型的工程实例。*基金项目：国家杰出青年科学基金资助项目（No.50425823）和教育部科学技术研究重点项目（No.204071）-1-http://www.paper.edu.cn（1）单层和多层厂房柱。和钢筋混凝土相比，钢管混凝土柱显得较为轻巧，因而已被广泛地用做各类厂房柱。例如1972年建成的本溪钢铁公司二炼钢轧辊钢锭模车间，19

7、80年建成的太原钢铁公司第一轧钢厂第二小型厂，1980年建成的吉林种籽处理车间，1982年建成的上海三十一棉纺厂，1983年建成的大连造船厂船体装配车间，分别于1982年和1986年造成的武昌造船厂和中华造船厂船体结构车间，1985年建成的太原钢铁公司三炼钢连铸车间，1985年建成的沈阳沈海热电厂和柳州水泥厂窑外分解塔车间，1992年建成的哈尔滨建成机械厂大容器车间，1996年建成的宝钢某电炉废钢车间和某热轧厂房等均采用了钢管混凝土格构式柱。太一电厂集控楼和1984年完工的上海特种基础科研所科研楼也采用了钢管混凝土柱。图1

8、和图2所示分别为宝钢某电炉废钢车间和某热轧厂房内景。（2）设备构架柱、各种支架柱和栈桥柱。在各种工业用平台或构筑物中，其下部支柱一般都承受很大的轴压荷载，因而采用钢管混凝土柱较为合理。钢管混凝土在各种设备构架柱、各种支架柱和栈桥柱中的应用较多，例如1978年建成的首钢二号高炉构架，1979年建成的首钢四