文档库 最新最全的文档下载
当前位置:文档库 › 负载下内填混凝土加固钢管构件轴压性能试验研究_杜新喜

负载下内填混凝土加固钢管构件轴压性能试验研究_杜新喜

负载下内填混凝土加固钢管构件轴压性能试验研究_杜新喜
负载下内填混凝土加固钢管构件轴压性能试验研究_杜新喜

圆钢管混凝土压弯构件荷载位移滞回模型研究_杨有福

收稿日期:2003-10-24; 修回日期:2003-11-27 基金项目:福建省重大科技项目(2002H070)资助. 作者简介:杨有福(1975-),男,博士,主要从事组合结构研究. 文章编号:1000-1301(2003)06-0117-07 圆钢管混凝土压弯构件荷载-位移滞回模型研究 杨有福,韩林海 (福州大学土木建筑工程学院,福建福州350002) 摘要:本文采用数值计算方法,对圆钢管混凝土压弯构件荷载-位移滞回关系曲线进行了理论分析。 理论计算结果与实验结果吻合良好。基于理论模型,分析了各参数,如构件轴压比、长细比、截面含钢 率和材料强度等对圆钢管混凝土压弯构件荷载-位移滞回曲线的影响。最终提出一种圆钢管混凝土 压弯构件荷载-位移滞回模型及位移延性系数的简化计算方法。 关键词:钢管混凝土;圆形截面;滞回性能;滞回模型;延性系数 中图分类号:P315.9 文献标识码: A Research on load -displacement hysteretic model of concrete -filled circular steel tu bular beam -columns YANG You -fu ,HAN Lin -hai (College of Civil Engineering and Architecture ,Fuzhou University ,Fuzhou 350002,China ) A bstract :Numerical method is used to analy ze the load -displacement hysteretic behaviors of concrete -filled circu -lar steel tubular beam -columns in this paper .The analy tic results agree well w ith the experimental ones .Based on theo retical model ,influences of several parameters ,such as axial load level ,slenderness ratio ,steel ratio and strength of the materials on the load displacement hysteretic curves are analyzed .Finally ,a kind of load -dis -placement hysteretic model and simplified calculating method for the ductility coefficient of concrete -filled circu -lar steel tubular beam -columns are put forw ard . Key words :concrete -filled steel tube ;circular section ;hy steretic behaviors ;hysteretic models ;ductility coefficient 1 前言 钢管混凝土由于具有承载力高、塑性和韧性好、施工方便和经济效果好等优点,在工程实践中取得了越来越广泛的应用[1]。 以往,国内外学者对圆钢管混凝土压弯构件荷载-位移滞回性能进行了较多研究,例如,Boyd 等 (1995)[2],Shams 和Saadeg hvaziri (1997)[3],Fujinag a 等(1998)[4],Elrem aily 和Azizinamini (2002)[5],蔡绍怀 等(1992)[6 〗,钟善桐(1994)[7],屠永清(1994)[8],韩林海等(2001)[9]。但对圆钢管混凝土构件荷载-位移 滞回模型的研究则不多见[7~9]。 本文采用纤维模型法,对圆钢管混凝土压弯构件荷载-位移滞回关系曲线进行了理论分析,计算结果得到实验结果的验证。在文献[9]提出的圆钢管混凝土压弯构件荷载-位移滞回模型的基础上,考虑更大的参 第23卷第6期 2003年12月地 震 工 程 与 工 程 振 动EA RT HQ UAK E ENG IN EERI NG A ND ENG IN EERIN G V IBRA T ION V ol .23,No .6Dec .,2003

钢管混凝土柱与劲性混凝土柱的优缺点对比

钢管混凝土柱与劲性混凝土柱的优缺点对比 钢管混凝土柱优点 A:钢管混凝土的抗压、抗扭和抗剪性能特别好,承载力高B: 抗震性能优越,延性很好。地震区,可不限制柱轴压比而只控制柱子的长细比 C: 采用高强混凝土时,可有效地防止混凝土的脆性破坏,充分发挥高强混凝土的强度承载力 D: 所用钢板厚度不会超过40~50mm,取材易,价格低,制作和安装方便,且易保证焊接质量 E: 施工方便,地下层可采用逆作法施工,可缩短工期,并节省地下层施工临时支护费用

钢管混凝土柱一般是采用厚型防火隔热涂料,在广州泰堡防火材料有限公司有生产。厚度与耐火时间是10-12mm-----90min , 16-18mm------120min ,20-22mm----150min ,24-26mm-----180min.包工包料的施工价格大概为40----70元/平方,取决于耐火时间。薄涂型的钢结构防火涂料好象还没有能达到3小时的,2.5小时的也不多见,如有需要可联系谢生。 今有一个钢管混凝土柱的高层建筑,需要进行柱的防火保护,耐火极限需要3.0小时,如果采用防火涂料保护,有以下疑问急需解答: 1.该采用什么样的防火涂料产品?比较可靠的有那几家公司? 2.如果采用厚涂型防火涂料,一般应多厚?如果包括具体施工在内的话,价格如何计算? 3.采用薄涂型防火涂料可行吗?造价如何? 最关键的就是大致的费用,希望能找到可靠而且经济的方法。希望有实际经验的朋友给予回复。非常感谢! 博士生ABC Score: 42 Posts: 40 Posted on 2004-06-04 22:20 关于钢管混凝土的防火,一定要采用新的方法,可大量节约防火造价 (我们的经验是大致在60-70%左右,和柱截面和荷载大小有关系)。 最近韩林海教授出版了《钢管混凝土结构-理论与实践》一书,里面 提到了他们进行的几个高层实例,很有参考价值。武汉国际证券贸易 大厦(目前武汉最高的楼)钢管混凝土防火也要开始做了,听说也是 他们做的计算。 也许你可以和他们课题组联系,看能否有帮助。 gzhtb Score: 46 Posts: 54 Posted on 2004-06-05 14:56 钢管混凝土柱一般是采用厚型防火隔热涂料,在广州泰堡防火材料有 限公司有生产。厚度与耐火时间是10-12mm-----90min , 16-18mm------120min ,20-22mm----150min ,24-26mm-----180min. 包工包料的施工价格大概为40----70元/平方,取决于耐火时间。薄 涂型的钢结构防火涂料好象还没有能达到3小时的,2.5小时的也不

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。

高层建筑中的钢管混凝土柱及其节点_pdf.

高层建筑中的钢管混凝土柱及其节点 摘 要:我国一些高层建筑采用了钢管混凝土柱,取得了较好的技术和经济效果。本文主要综合介绍用于高层建 筑的钢管混凝土柱及其节点的形式,供设计时参考。关键词:高层建筑;钢管混凝土柱;钢管混凝土柱节点 在高层建筑中使用钢管混凝土柱具有其特殊优 "概述 钢管混凝土是在钢管中填充混凝土,利用钢管 点:用钢管混凝土柱代替普通钢筋混凝土柱,可以使柱截面大大缩小,而且可以提高抗震性能,方便施工等;利用钢管混凝土柱代替钢结构中的钢柱,可以减少用钢量,加强结构刚度;在高层建筑多层地下室的逆作法施工中,它更充当重要的角色。广州市的好世界广场大厦(##层,图!$),新中国大厦(%&层, 图!’),合银大厦(("层,图!)),深圳的赛格广场(*"层,图等大型高层建筑,都以不同的形式采用了钢管混!+) 凝土柱,部分还将之构成内框筒或用于逆作法建造多层地下室,在技术上和经济上均取得很好的效果。 对填心混凝土的套箍作用,使核芯混凝土受纵向压力时处于三向受力状态,从而提高其轴向抗压能力。钢管混凝土结构除强度高外,还有重量轻、延性好、[!] 耐疲劳和冲击、省料和施工方便等优点。 由于钢管混凝土结构具有上述优点,因此在民用和工业建筑、桥梁和地铁等工程中得到广泛的应用。近年来,随着我国高层建筑的发展,利用钢管混凝土作为其主要承重柱的也逐渐增多。 !

好世界广场大厦" 新中国大厦 图" $合银大厦#赛格广场 采用钢管混凝土柱的高层建筑 高层建筑中使用的钢管混凝土柱主要是圆形截面的,但有时也会采用其他截面型式而形成异型柱。我国对圆形截面钢管混凝土柱已有深入的系统研究[!,",#]和实践经验,而对异型截面柱的研究则比较少, 的节点形式,为在高层建筑中推广应用钢管混凝土柱提供了更广阔的空间。 本文主要就高层建筑中所采用的钢管混凝土柱及其节点的形式和应用作一扼要的综合介绍。 应用也还不很多。 钢管混凝土柱与楼盖连结的节点,是实际应用中的一个重要部分。当它与钢结构楼盖连结时,构造比较简单,但与钢筋混凝土楼盖连结时则比较复杂,甚至影响了对它的使用,因此不少单位开展了这方面的研究,并已取得了可观的成果,提出了多种多样 我国在改革开放以来,高层建筑在数量上不断增加,高度也不断加高,而建造高层建筑大多数采用钢筋混凝土结构,结构自重很大, !钢管混凝土柱 !""!年#月第#期容柏生:高层建筑中的钢管混凝土柱及其节点 1@A!""!AB)# 加,柱的轴压力就越大,加上抗震设防的需要,为保证构件的延性,有关规范对钢筋混凝土柱均有控制轴压比(!"!#$")的要求,同时混凝土的强度等级只做到#$"或再高一些,

钢骨钢管混凝土柱轴压比限值的讨论

钢骨钢管混凝土柱轴压比限值的讨论 摘要提出界限破坏时钢骨-钢管混凝土组合柱轴压比和轴力比限值。 关键词钢管-钢骨混凝土组合柱;界限破坏;轴压比限值 轴压比是影响柱抗震性能和变形能力的重要指标之一。钢骨—钢管混凝土组合柱[1]是把钢管置入型钢混凝土中,使型钢、钢管、混凝土3种材料协同工作以抵抗各种外部效应的一种结构形式。其界限破坏的特征不明显,这是由于在组合柱中,钢骨、钢管腹板在柱界面高度上是连续的,破坏时钢管不可能全部同时屈服,试件并不能立即崩溃,而是逐渐降低其承载力。由于钢骨—钢管混凝土组合柱没有明显的界限破坏状态,且柱中钢管承担一定的轴力,所以钢骨—钢管混凝土组合柱的轴压比根据不同的理解有不同的计算方法。本文提出钢骨—钢管混凝土柱理论计算公式及轴压比限值的合理取值的建议。 1按钢筋混凝土柱轴压比限值的概念进行分析 文献[1]从界限破坏时的平衡条件出发,根据平截面假定,提出了供设计用的轴压比限值的计算公式: (1) 式中:为抗震等级影响系数,一、二和三级分别取0.8、0.9和1.0; ,为柱截面的宽和高;为考虑钢骨腹板的计算厚度,按文献中公式计算;为配钢管率。 2采用控制轴压力限值(即《型钢混凝土柱》[2]轴压比限值)的方法 型钢混凝土柱确定轴压比限值的方法和钢筋混凝土柱确定轴压比限值的方法不同在于考虑了钢骨含量对轴压比的影响。推导轴压比时,为推导公式方便,同样把外包钢骨转化为连续的钢板,利用平截面假定和外包钢的连续化。 轴压力限值的试验值 式中:为界限破坏时轴向压力试验值;为界限破坏时受压混凝土合力的试验值;为界限破坏时钢骨翼缘合力的试验值;为界限破坏时钢骨腹板合力的试验值;为界限破坏时钢管受力的试验值;,分别为混凝土轴心抗压强度试验值和钢管的抗压强度试验值;,分别为柱中混凝土部分和钢管部分的面积。 轴压力限值的设计值 轴压力限值的实用计算公式

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。

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

钢管混凝土结构技术

术语 2.1.1 钢管混凝土构件:在钢管内填充混凝土的构件,包括实心和空心钢管混凝土构件,截面可为圆形、矩形、及多边形,简称CFST 构件 2.1.2 钢管混凝土结构:采用钢管混凝土构件作为主要受力构件的结构,简称CFST结构 2.1.3 实心钢管混凝土构件:钢管中填满混凝土构件,简称S-CFST结构 2.1.4 空心钢管混凝土构件:在空钢管中灌入一定量混凝土,采用离心法制成的中空心的钢管混凝土构件,简称H-CFST结构 2.1.5 含钢率:构件界面中钢管面积与混凝土面积之比 2.1.6 空心率:空心钢管混凝土构件截面中空心部分的面积与混凝土加空心部分总面积之比 2.1.7 套箍系数:构件截面中钢管面积、钢材强度设计值乘积与混凝土面积、混凝土强度设计乘积之比 2.1.8 钢管海砂混凝土构件采用海砂混凝土制作的钢管混凝土构件 2.1.9 钢管再生混凝土构件:采用再生骨料混凝土制作的钢管混凝土构件 3 材料 3.1.1 钢材的选定应符合现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017的有关规定 3.1.2 承重结构的圆钢管可采用焊接圆钢管、热轧无缝钢管,不宜选用输送流体用的螺旋焊管。矩形钢管可采用焊接钢管,也可采用冷成形矩形钢管,当采用冷成形矩形钢管时,应符合现行行业标准《建筑结构用冷弯矩形钢管》JG/T 178中I级产品的规定。直接承受动荷载或低温环境下的外露结构,不宜采用冷弯矩形钢管。多边形钢管可采用焊接钢管,也可采用冷成型多边形钢管 3.1.3 钢材的强度设计值f,弹性模量E 和剪变模量G 应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017 执行 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 3.2.1 钢管内的混凝土强度等级不应低于C30。混凝土的抗压强度和弹性模量应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010执行;当采用C80 以上高强度混凝土时,应有可靠的依据 3.2.2 实心钢管混凝土构件中可采用海砂混凝土。海砂混凝土的配合比设计、施工和质量验收和验收应符合现行行业标准《海砂混凝土应用技术规范》JGJ206的规定。 3.2.3 钢管混凝土构件中可采用再生骨料混凝土。再生骨料混凝土的搭配比设计、施工、质量验收和验收应符合现行行业标准《再生骨料应用技术规范》JGJ/t 240 的规定 3.2.4 钢管混凝土构件中可采用自密实混凝土。自密实混凝土的配合比设计、施工、质量检验和验收应符合现行行业标准《自密实混凝土应用技术规程》JGJ/T 283 的规定 3.3.1 用于钢管混凝土结构可采用应符合下列规定: 1 手工焊接用的焊条应符合现行国家标准《非合金钢及细晶粒钢焊条》GB/T 5117 和《热强钢焊条》GB/T 5118 的规定。选择的焊条形号应与被焊钢材的力学性能相适应 2 自动或半自动焊接用的焊丝和焊剂应与被焊钢材相适应,并应符合国家现行有关标准的规定 3 二氧化碳气体保护焊接用的焊丝应符合现行国家标准《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》GB/T 8110 的规定 4 当两种级别的钢材相焊接时,可采用与强度较低的钢材相适应的焊接材料 3.3.2 焊缝的强度设计值应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017执行 3.3.3 当采用螺栓等紧固件连接钢管混凝土构件时,连接紧固件应符合下列规定: 1 普通螺栓应符合现行国家标准《六角头螺栓C级》GB/T 5780 和《六角头螺栓C级》GB/T 578 2 的规定。可采用4.6级和4.8级的C级螺栓 2 高强度螺栓应符合现行国家标准《钢构件用高强度大六角头螺栓》GB/T 1228、《钢构件用高强度大六角头螺母》GB/T 1229、《钢构件用高强度垫圈》GB/T 1230、《钢构件用高强度大六角头螺栓、大六角头螺母、垫圈技术条件》GB/T 1231 或《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副》GB/T 3632的规定。当螺栓需要热镀锌防腐时,宜采用6.8级和8.8级C级螺栓 3 普通螺栓连接和高强度螺栓连接的设计应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017 执行。 3.3.4 栓钉应符合现行国家标准《电弧螺柱焊用圆柱头焊钉》BG/T 10433 的规定。 4.1 一般规定 4.1.1 钢管混凝土结构可采用框架结构、框架-剪力墙结构、框架-核心筒结构、框架-支撑结构、筒中筒结构、部分框支-剪力墙结构和杠塔结构。

钢管混凝土结构

钢管混凝土结构 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。 塑性是指在静载作用下的塑性变形能力。钢管混凝土短柱轴心受压试脸表明,试件压缩到原长的2/3,纵向应变达30%以上时,试件仍有承载力。剥去钢管后,内部混凝土虽已有很大的鼓凸褶皱,但仍保持完整,并未松散,且仍有约5%的承载力,用锤敲击后才粉碎脱落。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,且无下降段,和不丧失局部稳定性的钢柱相同,但在一些建筑中,钢柱常常要采用很厚的钢板以确保局部稳定性。但还常发生塑性弯曲后丧失局部稳定。因此,钢管混凝土柱的抗震性能也优于钢柱。

相关文档