混凝土结构设计课程论文“钢管混凝土概述”

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1、钢管混凝土结构的力学性能及工程应用研究摘要：简要介绍了钢管混凝土结构的研究现状及国内外对钢管混凝土结构力学性能的研究现状及研究成果，对比了钢管混凝土结构与普通钢筋混凝土结构的优缺点，并举出典型工程实际应用的个案研究具体的钢管混凝土结构的特点以期促进钢管混凝土结构的应用与推广。关键词：钢管混凝土结构，力学性能，工程应用1.引言钢管混凝土(Concrete-FilledSteelTube，简称CFT)是把混凝土灌入钢管中捣实以加大钢管的强度和刚度而形成的一种组合材料。它利用钢管和混凝土两种材料在受力

2、过程中相互间的组合作用，即钢管对其核心混凝土的约束作用，同时由于混凝土的存在，可以延缓或避免钢管过早地发生局部屈曲，从而可以保证其材料性能的充分发挥。钢管混凝土由于其抗压强度高、自重轻、抗震性能突出、施工方便、外型美观和造价经济等优点，广泛应用于单层或多层工业厂房的结构柱、设备构架柱、各种支架和超高层建筑以及桥梁结构中。2.国内外对钢管混凝土结构力学性能的研究现状及研究成果目前，钢管混凝土结构的应用很广泛，国内外学者对钢管混凝土进行了研究，取得了一些有意义的成果。近几十年来,国内外对钢管混凝土构

3、件在静力作用下的力学性能进行了大量的试验研究和理论分析,取得了丰富的成果,基本都反映在各国的设计规范中。我国的研究者在大量试验研究和参数分析的基础上，建立了基于统一理论的钢管混凝土轴压构件、弯曲构件、偏压(压弯)构件等的设计方法和计算公式，并且在圆钢管、方钢管和矩形钢管混凝土构件方面都取得了相应的成果，已应用在电力规范(DL/T5085—1999)、国家军用标准(GJB4142—2000)和正在编制的《矩形钢管混凝土结构设计规程》之中。2.1、研究内容的逐步深入在掌握钢管混凝土基本力学陛能的基础

4、上，近年来一些研究者对钢管混凝土的实用性能进行了更加细致的研究。主要体现在以下几个方面：从实际工况的角度上说，对钢管混凝土局部受压下的受力研究、钢管混凝土在长期荷载下的性能研究、钢管混凝土在抗火性能方面科技创新的研究及火灾后性能等。从材料性能的影响角度上说，对钢管应力及混凝土收缩、徐变等对钢管混凝土性能的影响。从具体应用角度上说，对钢管混凝土结构的制作安装、节点构造、设计方案、应用范围等所做的大量工作。另外，研究者也从工作机理上对钢管混凝土中钢管与混凝土的共同工作性能和界面间的粘结性能进行了研究

5、。以上这些研究为进一步改善钢管混凝土的陛能提供了不同研究的角度，使得这种新型的结构形式在科学研究上和实际应用上会逐步成为一种成熟的结构体系。2、2国外学者对钢管混凝土的研究成果国外学者主要研究了钢管配筋混凝土结构的耐火极限及柱结构不采取防火保护措施的情况。研究者对圆形和方形截面的钢管混凝土结构在火灾下的力学性能进行了大量的理论分析和试验研究，并制定了各自的设计规程。由于钢管混凝土是一种新型结构，目前国内尚未制定该类结构防火方面的规定，不但制约了该结构的推广，而且对于已建成结构的耐火极限也缺乏必要

6、的科学依据.有的按照钢筋混凝土结构的要求外包以混凝土，有的则按钢结构的要求涂以防火涂料。这样做虽然可能保证防火要求和结构的安全性,但大都偏于保守而造成浪费。1.与普通钢筋混凝土结构相比有哪些优缺点3、1承载力上的区别普通混凝土的承载力要远远低于钢管混凝土。主要是构件受压时，由于钢管和混凝土的泊松系数不同，随着荷载的增加，钢管由弹性工作状态进入塑性工作状态，其泊松系数由0.283增大到0.5后就保持不变；而混凝土的泊松系数大约由0.2增大到0.5以后仍继续增大。这时钢管始终对填入的混凝土产生紧箍力

7、，这样钢管和混凝土都处在三向应力状态下工作，因而抗压强度和变形能力都得到极大的提高。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。经有关专家实验和理论分析证明钢管混凝土受压构件强度承载力可以达到钢管和混凝土单独承载力之和1.7～2.0倍。3、2延性上的对比如果是素混凝土梁，如图所示，只能承担非常弱的承载力，并且破坏形式如图中裂缝，一直从中间弯矩最大处开裂，属于脆性破坏。而如果是钢管混凝土，将会承担大非常多的承载力，破坏

8、形式属于延性破坏。钢管混凝土轴向压缩到原长的2／3，构件表面已褶曲，但仍有一定的承载能力，可见塑性之好。在压弯剪循环荷载作用下，水平力与位移之间的滞回曲线十分饱满，吸能能力很好，基本无刚度退化。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。3、3抗震性能上的区别抗震性能是指在动荷载或地震作用下，具有良好的延性和吸能性。在这方面，钢管混凝土构件要比钢筋混凝土构件强得多。在压弯反复荷载作用下，弯矩曲率滞回曲线表明，结构的吸能性能特别好，无刚度退化，