小议钢管混凝土结构抗火力学性能
钢管混凝土结构耐火技术规程
钢管混凝土结构耐火技术规程一、前言钢管混凝土结构是一种新型的结构体系，由于其具有较高的强度和刚度，被广泛应用于建筑工程中。
然而，在火灾等极端情况下，钢管混凝土结构会受到严重的损坏，因此，耐火技术是钢管混凝土结构设计的重要组成部分。
本技术规程旨在为钢管混凝土结构的耐火设计提供指导。
二、耐火设计要求1.设计温度钢管混凝土结构的设计温度应根据建筑物的用途、防火等级、火灾扩散情况等因素确定。
一般来说，建筑物的使用性质越高、防火等级越高，设计温度也应越高。
2.耐火极限钢管混凝土结构的耐火极限应根据建筑物的使用性质、结构形式、材料性质等因素确定。
一般来说，建筑物的使用性质越高、结构形式越复杂，耐火极限也应越高。
同时，钢管混凝土结构的材料性质也是决定其耐火极限的关键因素，应选择具有较高抗火性能的材料进行设计。
3.防火分区钢管混凝土结构的防火分区应根据建筑物的使用性质、防火等级、火灾扩散情况等因素确定。
一般来说，建筑物的使用性质越高、防火等级越高，防火分区也应越多。
4.防火隔离钢管混凝土结构的防火隔离应根据建筑物的使用性质、防火等级、火灾扩散情况等因素确定。
一般来说，建筑物的使用性质越高、防火等级越高，防火隔离也应越多。
三、耐火设计措施1.钢管混凝土结构的构造设计钢管混凝土结构的构造设计应根据建筑物的使用性质、防火等级、火灾扩散情况等因素确定。
一般来说，钢管混凝土结构的构造设计应符合以下要求：（1）采用多层防火隔离的设计方案，减少火灾的扩散范围；（2）采用防火板、耐火砖、耐火涂料等具有较高抗火性能的材料进行构造，提高钢管混凝土结构的耐火性能；（3）采用防火封闭、防火包围等措施，减少火灾的对钢管混凝土结构的破坏。
2.钢管混凝土结构的防火涂料钢管混凝土结构的防火涂料应根据建筑物的使用性质、防火等级、火灾扩散情况等因素确定。
一般来说，钢管混凝土结构的防火涂料应符合以下要求：（1）具有良好的防火性能，能够在规定的时间内阻止火灾的蔓延；（2）具有良好的附着力和耐候性能，能够长期保持其防火性能；（3）具有良好的施工性能，能够方便快捷地进行施工。
混凝土结构抗火性能研究
混凝土结构抗火性能研究摘要：由于城市的密集化程度越来越高，人口持续增长，多高层现代建筑（多以钢筋混凝土建筑居多）也越来越多，从而导致建筑火灾频繁发生，后果也越来越严重，造成人类生命及财产蒙受重大损失。
因此有必要研究钢筋混凝土结构的抗火性能。
近年来，国内外开展了高温（火灾）下的钢筋混凝土材料、构件及相应结构的受力性能的实验研究及理论分析，并取得了一些成果，现就钢筋混凝土结构抗火性能研究内容、设计以及现状与发展做简单介绍。
关键字：混凝土抗火内容、设计、发展0 引言火灾给人类的生命财产造成极大的损失,火灾造成的经济损失仅次于干旱和洪涝,而发生的频度则位居各种灾种之首。
目前,钢筋混凝土结构是我国主要建筑结构形式之一。
尽管钢筋和混凝土材料属于热惰性材料,但由于火灾的高温作用,材料性能将严重劣化,在结构中将发生严重的内(应)力重分布,使结构性能大大削弱,危及结构的安全。
建筑结构特别是钢筋混凝土框架结构在火灾中坍塌的事故时有发生,往往造成重大的人员伤亡和财产损失。
研究钢筋混凝土结构的抗火性能十分必要和迫切。
1混凝土结构抗火理论研究内容混凝土结构抗火的全过程分析包括三部分:室内火灾温度场分析、构件和结构内部温度场分析和抗火性能分析。
本文主要介绍后两部分的研究。
1.1混凝土构件和结构内温度场1.1.1求解方法概述为进行高温下的结构性能分析,一般先进行构件和结构内温度场分析,由于结构的内力和变形一般不影响热传导过程,因而可对温度场进行独立分析。
构件和截面温度场由于受诸多因素如材性离散、边界条件处理等影响,理论分析较为复杂。
以前的温度场确定主要通过试验实测,即通过在构件中预埋热电偶,积累大量数据绘制成相应的表格供查找参考。
热传导方程是一个非线性抛物型偏微分方程,在用数值解法求解的过程中,除上文提到的空间有限元和时间有限差分结合法外,还有空间差分和时间差分结合法、空间有限元和时间有限元结合法等。
目前研究者对温度场的计算对象均集中在构件如墙板、柱、梁等,由于热传导问题实际上是三维问题,这大大增加了理论求解的难度,因而研究者根据构件形状、受火条件等对计算模型进行简化,从而变为二维问题甚至一维问题。
浅谈钢管混凝土结构抗震性能研究
浅谈钢管混凝土结构抗震性能研究摘要：本文论述了钢管混凝土构件、梁柱节点、空间桁架动力性能和框架结构等方面研究结论，并提出有待解决的问题。
关键词：钢管；混凝土结构；抗震性能钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土而形成的构件。
其工作实质在于钢管及其核心混凝土的协同互补和相互作用。
由于这种相互作用，使钢管混凝土具有一系列优越的力学行能，同时也导致了其力学性能的复杂性。
钢管混凝土构件在受力过程中，由于钢管对其核心混凝土的约束作用，使混凝土材料本身性质得到改善，即强度得以提高，塑性和韧性得到改善。
同时，由于混凝土的存在可以有效地提高钢管的稳定性。
因此，研究钢管混凝土结构抗震性能不能简单的与混凝土结构的抗震性能进行加减，而必须通过相应的试验研究来得出相应的结论。
1.钢管混凝土梁柱节点的抗震性能国内外专家学者提出了一些有代表性的节点型式,并从构造型式,力学性能,工作机理方面进行了试验研究。
但真正对节点进行抗震性能方面的研究是从20世纪90年代才开始，主要通过节点核心区的工作性能，不存在绝对的刚接节点，而铰接节点的原理和构造都比较简单，只要设置牛腿传递梁端剪力。
因此,下文主要针对刚接节点的抗震性能进行探究。
目前钢管混凝土刚性节点类型主要有：外加强环式节点，承重销式和穿心钢板式节点；肋板式节点；钢筋环绕式节点；钢筋混凝土环梁式节点。
当钢管截面尺寸较大时，还可采用内加强环式节点、锚定式节点、十字板式节点和钢筋贯通式节点等。
1.1承重销式和穿心钢板式节点根据几种不同的承重销式和穿心钢板式节点的试验研究可知，尽管各试件的破坏形态不同，但都表现出良好的延性。
在钢管混凝土柱-钢筋混凝土单梁暗牛腿节点的试验中，节点的破坏均发生在梁端，出现塑性铰，且两个加载方向均表现出良好的耗能能力，滞回环饱满，成梭形，说明抗震性能良好。
因此，此类节点具有传力明确，受力安全可靠，塑性性能好，但存在着用钢量大，且管内的焊接较困难等问题。
1.2钢筋环绕式节点通过对钢筋网或环形钢筋加强钢管不直通式节点进行了试验研究，该类节点的特点是钢管混凝土柱的钢管在梁柱节点区不直接通过，节点区混凝土采用梁板的强度等级，由此产生的轴向承载力的下降，通过采用环梁加大节点区截面，并配置水平钢筋网或环形钢筋来加强和提高。
钢管混凝土的力学性能及工程应用
从质量检查和施工方法上讲，这种结构构件 形式也是存在弊端的
（四）钢管混凝土在工程实例中的应用
下面以沈阳皇朝万鑫大厦为例来 说明钢管混凝土在工程实例中的 应用
沈阳皇朝万鑫大厦
1 工程概况
沈阳皇朝万鑫大厦工程位于沈阳市青年大街和南二环路的交接处， 建设用地北临沈阳皇朝万豪酒店，东临青年大街，西侧为南方航 空公司家属楼，南侧为南二环路。该工程占地面积为10069㎡， 总建筑面积227859㎡。地下三层，局部四层、五层，地上裙房部 分八层，主楼由A座、B座、C座组成，整体建筑物呈“品”字形。 其中A座是主塔楼，主体45层，结构总高180m，B座、C座属于 副塔楼，主体40层，结构总高150m。主楼由钢管砼叠合柱和钢 筋砼核心筒构成。地下室二层—地上十四层采用钢筋混凝土钢管 叠合柱，钢管内混凝土强度等级为C100和C80，砼采用商品混凝 土。主塔楼部分自地下二层-9.000米开始，至地上十四层56.5米 标高的柱子，总长65.5米，其中内径为D820*22为20根，副塔 楼部分自地下二层-9.000米开始，至地上十三层58.5米标高的柱 子，总长67.5米，其中内径为D667*22为32根。地下二层层高 为5.1米，地下一层层高为4.2米，地上一层层高为5.7米，二层层 高为5.4米，三层、四层、五层层高为4.5米，六层层高为6.0米， 七层、八层层高为4.2米，C100混凝土总量为1050 m3。
浅谈钢管混凝Biblioteka 的 力学性能及工程应用第三组 组长：徐炜康 组员：马正 郑炘 柷绕涛
目录
（一）概述 （二）钢管混凝土结构的特点 （三）钢管混凝土结构的优缺点 （四）工程实例中的应用 （五）钢管混凝土的脱空现象 （六）主要存在的问题 （七）结束语
浅谈钢管混凝土结构抗震性能研究
浅谈钢管混凝土结构抗震性能研究摘要：简要论述了钢管混凝土构件、梁柱节点、空间桁架动力性能和框架结构等方面研究结论，并提出有待解决的问题。
关键词：钢管混凝土；抗震性能Abstract: this article briefly discusses the steel tube concrete component, beam-column joints, space truss dynamic performance and the frame structure research conclusion, and puts forward the problems to be solved.Keywords: steel tube concrete; Seismic performance自上世纪八十年代后期开始，钢管混凝土逐渐用于高层建筑中，从局部采用到整体采用，发展十分迅速，是因为它具有一系列的优点：承载力高，抗压和抗剪性能好，可以减小柱的截面尺寸，节约建筑材料，增加建筑空间；塑性和韧性好，抗震性能优越，延性好，耐火性能好；钢管取材容易，制作工厂化，施工安装方便，符合现代化施工技术的要求。
在发生地震时，由于钢管的约束作用，混凝土不发生剥落或崩裂，使混凝土优越的抗压性能得以充分发挥，同时钢管本身又具有良好的抗拉性能，因此钢管混凝土具有很好的抗震性能。
为了使钢管混凝土能够安全可靠的用于高层建筑，必须对其抗震性能进行全面深入的研究。
1 钢管混凝土构件在反复荷载作用下的和滞回性能和延性[1]当钢管混凝土构件用于地震区的建筑物时，为了防止建筑物受到地震作用的破坏，需进行抗震设计规范中规定的结构弹塑性地震反应分析。
因此，研究钢管混凝土构件的滞回性能，确定滞回曲线模型，作为结构弹性地震反应分析的基础。
研究构件在反复荷载作用下的滞回性能，一般在框架体系中取出一根柱子，两端固定，在上端受定值N轴心力和反复水平力P的作用，然后取出下半根柱子，在N和P的作用下，进行试验，以获得和滞回曲线。
钢管混凝土柱抗火性能浅析
ｉ ｆ ｕ ｎ ｅ ｎ ｈ ｌ ｉ ａ ｅ ｔ ｅ ｇ ｈ Ａ ｌ ｓ ， ｆ ｒ ｕ ａ ｆ ｒ ｔ ｅ ｕ ｔ ｍ ｔ ｓ ｒ ｎ ｔ ｎ ｈ ｎ ｌ ｅ ｃ ｏ ｔ ｅ ｕ ｔ ｍ ｔ ｓ ｒ ｎ ｔ ． ｔ ａ ｔ ｏｍ ｌ ｓ ｏ ｈ ｌ ｉａ ｅ ｔ ｅ ｇｈ ａ ｄ ｔ ｅ
ｒ ｔ ｏ ｔ ｅ ｌ ｎ ｅ ｎ ｓ ｒ ｔ ｏ， ａ ｄ ｈ ｌ ａ ｅ ｃ ｎ ｒ ｃ ｔ ｒ ｔ ｏ ｐ ｏ ｅ ｔ ｖ ｃ ｖ ｒ。 Ｔ ｅ ａ ｉ ， ｈ ｓ ｅ ｄ ｒ ｅ ｓ ａ ｉ ｎ ｔ ｅ ｏ ｄ ｃ ｅ ｔ ｉ ｉ ｙ ａ ｉ ， ｒ ｔ ｃ ｉ ｅ ｏ ｅ ｈ ｒ ｓ ｌ ｓ ｈ ｗ ｔ ａ ， ｔ ｅ ｅ ｔ ｏ ａ ｄ ｍ ｎ ｉ ｎ ａ ｄ ｔ ｅ ｓ ｅ ｄ ｒ ｅ ｓ ａ ｉ ａ ｅ ｉ ｎ ｆ ｃ ｎ ｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ｈ ｔ ｈ ｓ ｃ ｉ ｎ ｌ ｉ ｅ ｓ ｏ ， ｎ ｈ ｌ ｎ ｅ ｎ ｓ ｒ ｔ ｏ ｈ ｖ ｓ ｇ ｉ ｉ ａ ｔ
１ 研 究必要 性
随着钢 管混凝土在 国内外 高层建筑和拱桥结构等 工程 中
的广泛应用 ，其遭受火 灾的可 能性大为增加 。据统计，２ ０ ０３
年１ ｌ 至 Ｏ月份，我国共发生火灾 ２ ５９ 起 ，死亡 １ ６ ０４６ ８ ６人 ，
力状态之下 ，从而 使钢 管混凝土结构 具有承载力高 ，塑性和 韧性好 ，施工方便 ，耐火性能好 ，经济效果好等优点 ，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 ，正被越来越广泛的
受伤 ２０ 人 ，直接财产 损失 ｌ ． ６１ ２ ７亿元 。在 国外 ，尤其是一 些 发达 国家 ，火灾 更为严 重 ，如 ：１９ 年美 国的火灾 损失 ９１ 约 为 ６ ６亿元人 民币，日本约为 １０ ５ ９ ３ ． 亿元人 民币，英 国约
混凝土框架结构受火灾后的力学性能变化研究
混凝土框架结构受火灾后的力学性能变化研究一、引言混凝土结构在火灾中的力学性能变化一直是建筑工程领域的重要研究课题。
因为火灾会对混凝土结构的受力状态和结构稳定性产生重要的影响，从而影响建筑物的安全性能。
本文将对混凝土框架结构受火灾后的力学性能变化进行详细的研究。
二、混凝土框架结构受火灾后的力学性能变化1. 火灾对混凝土结构的影响火灾会对混凝土结构产生以下影响：（1）混凝土的力学性能会受到影响，如抗压强度、抗拉强度和弹性模量等。
（2）钢筋的力学性能也会受到影响，如屈服强度和弹性模量等。
（3）混凝土和钢筋的热膨胀系数不同，当混凝土和钢筋受到高温时，它们之间的应力会产生差异，这会导致混凝土表面裂缝的产生。
（4）混凝土和钢筋的热膨胀系数不同，当混凝土和钢筋受到高温时，它们之间的应力会产生差异，这会导致混凝土表面裂缝的产生。
2. 混凝土框架结构受火灾后的力学性能变化（1）强度退化当混凝土框架结构受到高温时，混凝土的抗压强度和抗拉强度会下降。
同时，钢筋的屈服强度和弹性模量也会下降。
这些因素会导致混凝土框架结构的强度退化。
（2）刚度退化当混凝土框架结构受到高温时，混凝土的弹性模量也会下降。
这会导致混凝土框架结构的刚度退化。
（3）稳定性退化当混凝土框架结构受到高温时，混凝土的稳定性也会下降。
这会导致混凝土框架结构的稳定性退化。
3. 混凝土框架结构受火灾后的应对措施（1）加强结构设计在设计混凝土框架结构时，应考虑火灾的影响因素，采用合适的措施加强结构设计。
（2）加强材料选择在选择混凝土和钢筋等材料时，应考虑其在高温下的力学性能，选择合适的材料。
（3）加强结构防火措施在混凝土框架结构施工过程中，应采取防火措施，如加装防火涂料、设置防火墙等。
（4）加强监测和维护在混凝土框架结构使用过程中，应定期进行结构监测和维护，及时发现和解决问题，保证结构的安全性能。
三、结论混凝土框架结构受火灾后的力学性能变化会对结构的强度、刚度和稳定性产生重要影响。
浅析钢管混凝土结构抗火性能
． 计时 ， 由于考 虑到劳动 力较 为 昂贵等 因素 ， 多采 用在 核心 混凝 ３ ２ 温度 场全 过程 分析 大 组成 钢管混凝土 的钢材和混凝 土的导热 系数 、 比热 等热工参 土 中配置专 门考 虑抗 火的钢筋或钢纤 维 ， 或通过 降低柱子 的轴压
比以使构件达到所要求 的耐火极限。 数在不同 的温 度作 用下往 往不 是 常数 ， 而是 温度 的函数。 因此 ，
虽然钢管混凝土结 构 的抗火 性能 研究 已取得 较 系统 的研 究 成果且 已经应用于工 程实 践 ， 但仍 处 于起步 阶段 ， 于影 响其 抗 对
火性能 的诸多 因素不 能完 全加以考虑 ， 由于实验设 备和方法 限 且
的变形特 性研 究及混凝 土 高温下 的热徐变 等方 面取 得 了宝贵 的 成果 ， 为进行 钢管混凝土 结构 火灾 全过 程分 析 提供 了前提 条件 。 计算 机计 算技术 的发展 和有 限元 模型 的完善 ， 在理论分 析结果得 到模 型试 验验证的基 础 上 ， 可采用 计算 机仿 真试 验 的方法 ， 对钢 管混凝 土结构进行 真实 试验 无法 做到 的不 同温 度一 应力 史作用
灾模式 、 同的荷载路径 和不同 的温 度史及 温度一应 力史 （ 不 升温 、
降温冷却 作用作为连续 的全过程 来分析 ， 以使 人们更 为真实地 可
浅 析 钢 管 混 凝 土 结 构 抗 火 性 能
孙 海 军 赵 周 雷 王 建 弘
摘 要 ： 析 了钢管 混凝 土结构抗 火性能 的研 究现状 ， 分 探讨 了钢 筋混凝土结 构抗火性 能研究 的几个 关键 问题 ， 从火 灾燃 烧模 化、 温度场 全过程、 结构抗 火性能全过程 等方 面研 究 了结构 火灾作 用， 以降低钢 管混凝土结构 的防火造 价。 关键 词 ： 管混凝 土 ， 钢 结构 ， 抗火性 能
浅谈钢管混凝土结构的特点及应用
浅谈钢管混凝土结构的特点及应用随着社会经济的迅速发展和城市化进程的加快, 高层建筑尤其是一些超高层建筑日趋增多。
钢与混凝土组合结构之一的钢管混凝土，因其承载力高、刚度大且抗震性能好、节约钢材和施工简捷等突出优点，在高层和超高层、公共及大型桥梁等建筑得到了日益广泛的应用。
一、钢管混凝土结构特点及优势钢管混凝土在高层建筑工程中，主要是作为受压管柱的建筑构件使用，与钢梁和梁柱节点等共同构成建筑物的框架结构体系。
钢管砼柱因其结构特征，同时具备了钢管和混凝土两种材料的性质。
实验和理论分析证明，钢管混凝土在轴向压力作用下，钢管的轴向和径向受压而环向受拉，混凝土则三向皆受压，钢管和混凝土皆处于三向应力状态。
三向受压的混凝土抗压强度大大提高，同时塑性增大，其物理性能上发生了质的变化，由原来的脆性材料转变为塑性材料。
正是这种结构力学性质的根本变化，决定了钢管砼的基本性能和特点，并作为新型的第五种建筑组合结构显示出巨大的生命力和发展前景。
钢管砼的特征与优势如下：1、钢管砼柱的抗压和抗剪承载力高，相当于钢管和混凝土二者之和的2倍以上，受力合理,能充分发挥混凝土与钢材的特长,从而使构件的承载能力大大提高。
从另一方面而言,对于同样的负荷,钢管混凝土构件的断面将比钢筋混凝土构件显著减小。
对混凝土来说,由于钢管约束,改变了受力性能,变单向受压为三向受压,使混凝土抗压强度提高了几倍。
对钢管来说,薄壁钢构件对于局部缺陷特别敏感。
薄壁钢管也不例外,局部缺陷特别是不对称缺陷的存在,将使实际的稳定承载力比理论值小得多。
由于混凝土充填了钢管,保证了薄壁钢管的局部稳定,使其弱点得到了弥补。
2、柱子截面减小，自重减小，相当于设防烈度下降一级，具有良好的抗震性能。
由于结构自重大大减轻,这对减小地震作用大为有利。
结构具有良好的延性,这在抗震设计中是极为重要的。
而对于一般钢筋混凝土柱,尤其是轴压和小偏心受压柱是难以克服的缺点。
3、钢管壁薄便于选材、制造与现场焊接，是施工最为快捷的建筑结构，施工简单,缩短工期。
钢筋混凝土框架结构在火灾作用下的力学性能研究
钢筋混凝土框架结构在火灾作用下的力学性能研究一、前言钢筋混凝土框架结构是现代建筑中常见的结构形式之一。
在火灾等极端情况下，钢筋混凝土框架结构的力学性能会受到严重影响，因此对其力学性能的研究具有重要的意义。
本文旨在对钢筋混凝土框架结构在火灾作用下的力学性能进行详细研究。
二、火灾对钢筋混凝土框架结构的影响1. 火灾温度对混凝土强度的影响在火灾中，混凝土中的水分会蒸发，使混凝土的强度降低。
同时，混凝土中的氢氧化钙会分解，产生二氧化碳和氧化钙，进一步降低混凝土的强度。
根据相关研究，混凝土的强度随着火灾温度的升高而降低，当火灾温度达到600℃时，混凝土的强度可降低50%以上。
2. 火灾温度对钢筋强度的影响在火灾中，钢筋的强度也会受到影响。
当火灾温度超过500℃时，钢筋的强度会急剧下降。
同时，钢筋的延展性也会受到影响，容易产生脆性断裂。
3. 火灾温度对钢筋混凝土框架结构的影响在火灾中，钢筋混凝土框架结构的力学性能受到双重影响。
一方面，混凝土的强度降低，另一方面，钢筋的强度和延展性也会受到影响。
因此，在火灾中，钢筋混凝土框架结构的承载力和变形能力都会明显降低。
三、钢筋混凝土框架结构在火灾作用下的力学性能研究1. 实验方法为研究钢筋混凝土框架结构在火灾作用下的力学性能，可以采用实验方法。
具体实验步骤如下：（1）制备钢筋混凝土试件，包括梁、柱、墙等。
（2）将试件放置在实验室内，进行常温下的力学性能测试，包括强度、刚度、变形能力等。
（3）将试件置于火灾模拟器中，进行火灾作用下的力学性能测试。
根据需要，可以设置不同的火灾温度和时间。
（4）对实验结果进行分析和处理，得到钢筋混凝土框架结构在火灾作用下的力学性能数据。
2. 实验结果及分析通过实验方法，可以得到钢筋混凝土框架结构在火灾作用下的力学性能数据。
根据实验结果，可以发现以下几个特点：（1）火灾温度对钢筋混凝土框架结构的承载力和变形能力都有明显的影响。
随着火灾温度的升高，框架结构的承载力和变形能力都会显著降低。
钢管混凝土结构特点
浅谈钢管混凝土结构的特点摘要：钢管混凝土结构是介于钢结构和混凝土结构之间的一种新型结构。
它利用钢管和混凝土两种材料在受力过程中的相互作用，弥补了两种材料各自的缺点，且可充分发挥二者的优点，使钢管混凝土具有承载力高、塑性和韧性好、旋工方便和耐火性能好等诸多优点而得到了较为广泛的应用。
关键词：承载力；耐火性；混凝土结构一、钢管混凝土结构特点钢管混凝土结构是近年来发展起来的一种新型结构，相比钢筋混凝土、钢结构有很多力学上和经济上的优点，被广泛运用于高层建筑、工业厂房、拱桥结构中。
钢管混凝土结构是指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成的复合结构，结构中一般都不再配钢筋，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。
和钢筋混凝土、钢结构相比较，钢管混凝土结构有以下优点：（一）结构承载力高对于薄壁钢管来说，其抗弯性能强，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；对于混凝土来说，其抗压强度高，但抗弯能力很弱。
在钢管中灌入混凝土形成钢管混凝土构件，钢管保护了混凝土，混凝土受到钢管的约束而处于三向受力状态，使得核心混凝土具有更高的抗压强度和变形性能，而混凝土的存在可以避免或延缓薄壁钢管过早出现局部屈曲，从而使钢管混凝土柱具有很高的承载力。
（二）具有良好的塑性和韧性单向受压的混凝土常属脆性破坏；钢管混凝土结构中，核心混凝土在钢管的约束下，不但使用阶段工作时弹性性质得到改善，而且被破坏时产生很大的塑性变坏的特征。
在反复荷载作用下，p一△滞回曲线表明，钢管混凝土结构的吸能性能特别好，延性好，无刚度退化现象，弯矩和曲率的关系曲线无下降段。
（三）结构耐火性能好与钢结构相比，钢管混凝土由于钢管内填灌了混凝土，能吸收大量的热能，因此遭受火灾时柱子截面温度场的分布很不均匀，增加了柱子的耐火时间，耐火极限高于钢结构，为抗火而增加的保护材料比钢柱少。
（四）施工过程便捷与钢结构相比，钢管混凝土结构零部件少，焊缝少，而且柱脚构造简单，可直接插入混凝土基础的预留杯口中，不需要复杂的柱脚构造。
【专业知识】钢管砼结构的性能及应用
【专业知识】钢管砼结构的性能及应用【学员问题】钢管砼结构的性能及应用？【解答】钢管砼是在钢管中填入砼后形成的建筑构件，按截面形状可分为方钢管砼、圆钢管砼和多边形钢管砼。
它利用钢管和砼两种材料在受力过程相互之间的组合作用，充分地发挥了这两种材料的优点，使砼的塑性和韧性大为改善，且可以避免或延缓钢管发生局部屈曲，使钢管砼整体具有承载力高、塑性和韧性好、经济效益优良和施工方便等优点。
钢管砼虽由两种材料组合而成，但对构件业而言，它被视为一种新材料，即所谓的组合材料（不再区分钢管和砼）。
而且钢管砼构件在不同荷载组合作用下的性能变化是连续的和统一的；钢管砼构件的性能随几何参数，如含钢率、长细比和空心率等的改变是连续的和统一的；钢管砼构件的性能随着物理参数，如钢材和砼的强度等的变化是连续的和统一的；钢管砼构件的性能随其截面形状，如圆形、多边形、八边形、六边形和正方形等的改变也是连续的和统一的等。
在钢管砼统一理论指导下，业界对钢管高强度砼的力学性能和设计方法以及钢管砼耐火性能及防火设计方法进行了研究。
钢管高强度砼性能的研究高强度砼（世界各国对高强度砼的定义有所不同，在我国，一般认为强度等级为C60及以上的砼为高强砼）是近年来国内外学者研究的热门课题。
这类高强度砼优点是强度高，可以节约水泥，减小构件截面尺寸，减轻结构自重，因而常用于荷载很大的结构，如高层建筑，地下工程和大跨结构的支柱等。
然而，高强砼的弱点是脆性大，延性差大，这就阻碍它在实际工程中的应用，尤其在复杂受力状态下，结构受脆性破坏控制，其工作的可靠性大大降低。
如果将高强度砼灌入钢管高强度砼，高强度砼受到钢管的有效约束，其延性将大为增强。
此外，在复杂受力状态下，钢管具有很大的抗剪和抗扭能力。
这样，通过二者的组合，可以有效地克服高强砼脆性大、延性大的弱点，使高强砼的工程应用得以实现，经济效益得以充分发挥。
大量实例证明，与普通强度砼的钢管砼和钢柱相比，钢管高强度砼可节约钢材50%左右，降低造价；和钢筋砼柱相比，不需要模板，且可节约砼50%以上，减轻结构自重50%以上，而耗钢量和造价略多或约相等。
钢管混凝土结构柱在火灾下力学性能试验与分析
钢管混凝土结构柱在火灾下力学性能试验与分析随着城市建设的不断发展，高层建筑、桥梁等大型结构的建设需要越来越多的建筑材料。
而钢管混凝土结构因其在力学性能方面具有多个优点而逐步被广泛应用。
但在火灾等灾难发生后，这种结构的承重能力会大幅下降，甚至瓦解崩塌，从而给人们的生命财产造成严重的威胁。
为了提高这种结构在火灾下的抵抗力，需要对其力学性能进行详细的试验和分析。
一、钢管混凝土结构柱的优点钢管混凝土结构柱相较于普通混凝土结构柱具有多个优点：1. 承载力更强钢管混凝土结构柱采用了高强度的钢管，具有更高的承载能力，从而可以承受更大的载荷。
2. 方便施工据研究表明，钢管混凝土结构柱能够节省40%-50%的施工时间。
3. 美观实用钢管混凝土结构柱具有精美的外观，并且更加耐用，不易腐蚀和损坏。
同时也可以有效减少噪音和震动。
二、钢管混凝土结构柱在火灾下的变形和破坏在火灾发生后，钢管混凝土结构柱的抗震和承重能力会迅速降低，甚至可能会发生瓦解崩塌。
具体表现为：1. 钢管混凝土结构柱的截面会发生变形。
2. 钢管混凝土结构柱壁厚度和截面尺寸会受到影响。
3. 钢管混凝土结构柱的钢管和混凝土会出现开裂和脱落现象。
三、钢管混凝土结构柱在火灾下的力学性能试验为了进一步了解钢管混凝土结构在火灾下的力学性能，实验室进行了一系列相关的试验。
1. 静载试验静载试验需要通过建立起仿真模型，模拟出钢管混凝土结构柱在火灾后的变形情况。
可以确认结构的强度和韧性等参数，进而推算出整个结构的性能参数。
2. 动载试验动载试验可以模拟现实生活中发生的一些临界状况，例如地震、飓风等灾难时结构的反应。
利用模拟设备，可以测试结构的动态性能和抗震能力等参数。
3. 热力学试验热力学试验是一种复杂的测试方法，需要借助高温环境，对模型进行放热燃烧或热传导实验。
通过实验数据分析，可以推算出结构在高温环境下的变形能力和结构完整度等参数。
四、钢管混凝土结构柱火灾下力学性能的分析通过对上述试验数据的分析，可以得出以下结论：1. 火灾对结构的破坏主要是由温度引起的。
钢筋混凝土结构在火灾作用下的力学性能研究
钢筋混凝土结构在火灾作用下的力学性能研究一、引言钢筋混凝土结构是现代建筑中常见的一种结构形式，其受力性能稳定，承载能力强，是安全可靠的建筑结构形式。
然而，在火灾发生时，钢筋混凝土结构的受力性能会发生变化，对建筑物的安全性产生影响。
因此，研究钢筋混凝土结构在火灾作用下的力学性能，对于提高建筑物的耐火性能、保障人民生命财产安全具有重要意义。
二、钢筋混凝土结构的受火破坏机理1. 高温引起混凝土膨胀由于高温作用下混凝土中水分蒸发，水蒸气膨胀导致混凝土体积膨胀。
这种膨胀会导致混凝土开裂，从而影响钢筋混凝土结构的承载能力。
2. 钢筋受热变形钢筋在高温下会发生塑性变形，从而影响钢筋混凝土结构的稳定性。
同时，钢筋的热膨胀系数大于混凝土的热膨胀系数，当钢筋受热变形时，会对周围的混凝土造成挤压，从而引起混凝土的开裂。
3. 混凝土强度降低高温作用下，混凝土中的水分蒸发，导致混凝土中的孔隙率增加，从而降低了混凝土的强度和刚度。
4. 钢筋锈蚀在高温和湿度的环境下，钢筋易发生锈蚀，从而降低了钢筋的强度和刚度。
三、钢筋混凝土结构的力学性能变化1. 极限承载力降低在火灾作用下，钢筋混凝土结构的极限承载力会降低。
由于混凝土的强度降低和钢筋的变形，结构的承载能力会发生变化。
2. 刚度降低在高温下，混凝土和钢筋的弹性模量会发生变化，从而影响结构的刚度。
3. 变形能力降低在火灾作用下，钢筋混凝土结构的变形能力也会降低。
由于混凝土的强度降低和钢筋的变形，结构的变形能力会发生变化。
四、提高钢筋混凝土结构的耐火性能为了提高钢筋混凝土结构的耐火性能，可以采取以下措施：1. 采用耐火材料在建造钢筋混凝土结构时，可以采用一些耐火材料，如耐火砖、耐火混凝土等，来提高结构的耐火性能。
2. 采用防火涂料在结构表面涂上一层防火涂料，可以有效地防止火灾对结构的影响。
3. 设计合理的防火隔离带在建筑物内部设置防火隔离带，可以将火灾扩散范围限制在一定区域内，减小对整个结构的影响。
钢管混凝土柱—钢梁节点抗火性能研究
钢管混凝土柱—钢梁节点抗火性能研究随着建筑结构设计的不断发展，火灾对建筑物结构的破坏性也越来越受到重视。
在建筑物的结构系统中，柱—梁节点是承载和传递荷载的重要节点，其抗火性能对整个结构的安全性具有重要影响。
本文旨在研究钢管混凝土柱—钢梁节点的抗火性能，以提高建筑物的防火能力。
钢管混凝土柱—钢梁节点是一种常用的结构形式，其特点是在钢梁与钢管混凝土柱之间采用焊接连接。
该节点的抗火性能主要包括耐火时间、温度分布和剩余承载力等指标。
通过对该节点进行抗火性能的研究，可以为建筑物提供更安全可靠的结构设计。
首先，耐火时间是衡量节点抗火能力的重要指标之一。
在火灾发生时，节点所能承受的高温时间越长，建筑物的安全性就越高。
通过实验测定节点的耐火时间，可以评估节点在火灾中的抗火能力，并为设计提供参考依据。
其次，温度分布是节点抗火性能的另一个重要指标。
在火灾发生时，节点所处位置的温度分布情况直接影响节点的性能。
通过研究节点内部温度的分布规律，可以了解节点的受热情况，进而分析节点的抗火性能。
最后，剩余承载力是评估节点抗火性能的重要指标之一。
在火灾后，建筑物的结构往往会受到破坏，节点的剩余承载力直接关系到建筑物的安全性。
通过实验测定节点在火灾后的剩余承载力，可以评估节点的性能，并为结构的修复提供依据。
综上所述，钢管混凝土柱—钢梁节点的抗火性能研究对于提高建筑物的防火能力具有重要意义。
通过对节点耐火时间、温度分布和剩余承载力等指标的研究，可以为建筑结构的设计和修复提供科学依据。
未来的研究还可以进一步探究节点材料的优化和改进，以提高节点的抗火性能，并提出相应的设计建议，为建筑物的耐火性能提供更好的保障。
钢管混凝土结构
钢管混凝土结构简介钢管混凝土结构是一种使用钢管和混凝土相结合的建筑结构形式。
它将钢管的高强度和刚度与混凝土的耐久性和阻燃性相结合，具有优异的力学性能和抗震性能。
钢管混凝土结构广泛应用于高层建筑、桥梁、水利工程等场所。
结构形式钢管混凝土结构可以分为钢管混凝土柱、钢管混凝土梁和钢管混凝土框架。
其中，钢管混凝土柱通常由钢管和混凝土填充物组成，钢管作为外壳起到保护混凝土的作用，同时提高了柱的承载能力和刚度。
钢管混凝土梁通常由钢管和混凝土组成，钢管起到承载梁自重和荷载的作用，混凝土起到提高梁的刚度和强度的作用。
钢管混凝土框架由钢管柱和钢管梁组成，通过钢管的连接形成刚性框架，具有良好的抗震性能。
施工工艺钢管制作钢管混凝土结构所用的钢管通常经过以下工艺制作：首先，选择合适的钢材作为原材料；然后，将钢材进行锯割、焊接和表面处理等工艺，形成所需的钢管。
混凝土浇筑板式模板安装首先，钢管混凝土结构的模板是由钢板焊接而成的。
施工前，需要先将模板进行验证，确保模板的准确性和稳定性。
然后，将模板固定在施工位置上，并进行调整，使其完全符合设计要求。
钢筋安装钢筋是钢管混凝土结构中起增强混凝土强度的作用，钢筋的安装需要严格按照设计图纸上的要求进行。
首先，根据设计要求，进行钢筋的裁剪和焊接。
然后，使用安装工具将钢筋精确地安装在模板中，保证钢筋的正确位置和间距。
混凝土浇注在钢筋安装完成后，进行混凝土的浇注工作。
首先，将混凝土材料运输到施工现场，并使用搅拌设备搅拌均匀。
然后，使用泵车或人工的方式进行混凝土的浇筑，确保混凝土充实到每个角落，并使用振动器进行压实。
后期处理混凝土浇筑完成后，需要进行后期处理工作。
首先，使用抹光工具对混凝土表面进行抹光，使其光滑均匀。
然后，根据需要进行涂料、防水层等处理，增加混凝土的耐久性和美观性。
优缺点优点•高强度和刚度：钢管混凝土结构可以获得较高的承载能力和刚度，适用于高层建筑等需要大跨度和高承载能力的场所。
混凝土结构在高温火灾中的力学性能研究
混凝土结构在高温火灾中的力学性能研究近年来，火灾事故频繁发生，对建筑材料的火灾安全性能提出了更高的要求。
作为一种常见的建筑材料，混凝土的力学性能在高温火灾中的表现备受研究者关注。
本文将对混凝土结构在高温火灾中的力学性能进行探讨。
首先，我们需要了解混凝土在高温环境下的物理和化学行为。
在高温下，混凝土内的水分会蒸发，这导致混凝土的结构发生变化。
具体而言，水分的蒸发会导致混凝土内部产生微裂缝，这些微裂缝的存在削弱了混凝土的力学性能。
此外，高温下还会引发混凝土内部的化学反应，如水合反应的逆反应，进一步破坏混凝土的结构。
其次，我们需要研究混凝土在高温下的力学性能变化。
经过实验和数值模拟的研究表明，在高温环境下，混凝土的强度和刚度会显著下降。
具体而言，混凝土的抗压强度、抗拉强度和弯曲强度会降低，而弹性模量也会减小。
这是由于高温引起的水分蒸发和化学反应导致混凝土内部微裂缝的形成和扩展，从而降低了其承载能力。
第三，我们需要探讨如何提高混凝土结构的高温抗火性能。
一种常见的方法是添加防火材料来改善混凝土的阻燃性能。
例如，可以在混凝土配制过程中添加矿物掺合料、阻燃剂等，以增强混凝土的耐火性能。
同时，在混凝土结构的设计和施工中，应考虑火灾的可能性，合理安排防火隔离和灭火系统，减少火灾对混凝土结构的破坏。
最后，我们需要对混凝土在高温环境下的修复和加固方法进行研究。
一旦混凝土结构在高温火灾中受到损坏，修复和加固工作非常重要。
可以使用高温稳定的材料来修复受损的混凝土，如耐火砖、高温胶粘剂等。
此外，可以采用预应力加固等方法来提高混凝土的承载能力。
综上所述，混凝土结构在高温火灾中的力学性能研究是一个重要的课题。
我们需要深入了解混凝土在高温环境下的物理和化学行为，研究其在高温下的力学性能变化，并探讨提高混凝土结构的高温抗火性能以及修复和加固方法。
这将为建筑材料的火灾安全性能提供理论和实践的支持，从而保护人们的生命和财产安全。
浅谈钢管混凝土结构
5.方茴说："那时候我们不说爱，爱是多么遥远、多么沉重的字眼啊。
我们只说喜欢，就算喜欢也是偷偷摸摸的。
"6.方茴说："我觉得之所以说相见不如怀念，是因为相见只能让人在现实面前无奈地哀悼伤痛，而怀念却可以把已经注定的谎言变成童话。
"7.在村头有一截巨大的雷击木，直径十几米，此时主干上唯一的柳条已经在朝霞中掩去了莹光，变得普普通通了。
浅谈钢管混凝土结构张彬强43号 09建筑工程技术（2）班钢管混凝土结构近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）。
钢管混凝土的力学性能及工程应用
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4）钢管柱焊接连接的特殊性
由于钢管柱的连接需要在施工现场进行，
因此钢管柱的焊接质量很难控制。钢管柱安
上节钢管柱
装时要经过吊装—就位—调整—固定—焊接 等工艺。钢管柱吊装就位后要由专业测量人 员对钢管柱的平面位置、标高、垂直度等进
C90混 凝 土
钢管柱接缝 采用钢衬板 焊接施工
层间楼板
行一一检测，保证平面位置和垂直高度满足
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钢管混凝土的有限元计算理论缺乏统一性。 基于现有的资料,未呈见过各种计算理论的比 较。
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钢管混凝土桁架节点与柔性吊杆的疲劳问题,研究不 够深入。
设计规范。随着钢管混凝土拱桥的不断发展,对其专 门规范的制定要求更加迫切。
当前存在于设计、制作、施工之间的并影响到业主、 监理判断和裁定的一些不协调问题,既需要理论上的 支持,实践中的检验,更需要规范的量定。
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3 施工问题
混凝土容易结硬 钢管混凝土浇注期间，出现几次 混凝土结硬现象，主要原因是混凝土放置时间过长、 天气温度过高、混凝土运输路上堵车等因素。出现 这种情况，混凝土做报废处理。
钢管混凝土养护 钢管内混凝土浇注完成后，在钢 管口覆盖一块固定大小的模板，进行现场覆盖，防 止杂物等掉入钢管内难以清理。混凝土养护时直接 在钢管内浇注水就可以，一般是先浇注10cm的养 护水，待第二天再进行检查看是否需要再浇水养护， 原则就是保证混凝土表面有1cm的水覆盖为宜。
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3）钢管混凝土施工的特殊性
钢管混凝土施工时必须有操作人员在钢管柱口外侧 控制混凝土料斗、振捣、控制浇注面标高。考虑到 整个钢管外框筒的稳定性以及方便后续钢管安装， 钢管内的混凝土浇注面标高必须合理控制。浇注高 度控制在离钢管上口2米处，保证混凝土自重不会 造成钢管偏位。而根据钢管安装要求，混凝土浇注 面为钢管口以下1.5米左右，保证有足够的操作空 间。因此每次浇注前，由钢结构施工部门提供每个 钢管的浇注标高，以管口往下距离作为控制。土建 部门的混凝土浇注面标高控制通过计算混凝土土方 量或用强光手电筒在钢管内部目测得知（钢管内有 环形劲板可作参照）。
钢管混凝土抗火性能ppt
结语
由于钢管混凝土柱具有较好的耐火性能, 在柱子外围只需 进行适当的防火涂料保护, 即可达到防火规范对柱结构所 要求的耐火极限。 运用有限元软件ABAQUS对钢管混凝土柱在火灾下的性能全 过程分析，可以取得不错的结果。但是采用塑性损伤模型 较难考虑混凝土高温徐变，还有材料高温下本构关系、一 些参数取值等研究尚不完善。
（4）长细比(入)
对于圆钢管混凝土柱, 当人＜90 时,长细比越大,耐火极 限越低; 当人>90时,长细比对耐火极限的影响明显减弱。
对于方钢管混凝土柱,当长细比入＜40 时, 长细比越大, 耐火极限有增加的趋势, 但幅度不大; 当长细比入> 40 时, 长细比越大, 耐火极限越低。 (5)保护层 目前一般采用防火涂料保护层。不同的保护层材料, 其 效果不太一样。对于相同的材料, 保护层厚度越大, 则构 件的耐火极限越大。 (6)边界约束条件 与两端铰接和一端铰接一端固接的钢管混凝土柱构件相比, 框架中钢管混凝土柱的抗火性能有很大的的提高。
防火措施
结构本身抗火
国外考虑到劳动力昂贵
1.配置专门考虑防火的钢筋型钢或钢纤维 2.通过降低柱子的轴压比
防火涂料
国内目前大多采用涂防火涂料
缺点：大都偏于保守而造成浪费,经济性差且缺乏科学性
防火保护层厚度的计算
影响钢管混凝土柱防火保护层厚度的主要参数包括: 火灾荷载比( n)
火灾荷载比越大, 防火保护层厚度越大
混凝土的热容比钢材大得多,导热系数却比钢材小得多。 钢材的密度是混凝土的三倍,但含钢率在10%左右,混凝土 的体积将是钢管的10倍以上。 外部钢管虽然升温较快, 但内部混凝土升温滞后, 且温度 沿截面分布很不均匀。 对外部钢管而言, 由于其热量充 分被核心混凝土吸收, 也使外部钢管温度升高的幅度低于 纯钢结构。
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小议钢管混凝土结构抗火力学性能
作者：张忠珍
来源：《新课程·教育学术》2009年第04期
摘要:本文简要介绍了钢管混凝土火灾中(后)力学性能的研究现状,探讨了组成钢管混凝土的钢管及核心混凝土在火灾中(后)的相互作用以及钢筋混凝土结构抗火性能研究的几个关键问题。
关键词:钢管混凝土抗火力学性能
一、前言
钢管混凝土是在劲性钢管混凝土和螺旋混凝土的基础上演变和发展起来的在钢管中填充混凝土的组合结构。
在受力过程中,利用钢管对混凝土的环向约束作用使混凝土处于复杂应力状态,从而使得混凝土的强度得以提高,塑性和韧性性能大为改善。
国内外大量的耐火研究和工程实践表明,钢管混凝土具有较好的耐火性能,主要表现在:(1)钢管对核心混凝土起到约束和保护作用,不仅提高了构件的承载力,而且避免了混凝土的高温爆裂现象;(2)核心混凝土的存在可以延缓构件局部屈曲,从而能提高钢管混凝土的耐火性能;(3)火灾后,随着外界温度的降低,钢管混凝土结构已屈服截面处钢管的强度可以得到不同程度的恢复,截面的力学性能比高温下有所改善,结构的整体性比火灾中也有所提高。
二、钢管混凝土结构研究现状
我国还没有制定针对钢管混凝土结构的防火规定。
这在很大程度上制约了钢管混凝土结构在各类建筑中的推广与应用,而且对已建或在建钢管混凝土结构建筑物的耐火等级的确定缺乏
必要的科学依据,由此造成很大程度上的安全隐患。
近年来,我国研究者开始了对圆形和方形截面的钢管混凝土结构的耐火性能的研究工作,研究工作主要从两个方面入手:一是研究钢管混凝土结构火灾下的力学性能,用于确定其耐火极限,为制订钢管混凝土的防火设计规范做准备工作;二是研究钢管混凝土结构火灾后的力学性能,用
来确定钢管混凝土火灾后的残余承载力,为钢管混凝土结构火灾后的维修与加固提供理论依
据。
三、火灾作用下钢管混凝土结构的力学性能
国内外学者已对钢管混凝土柱耐火极限进行了系统的研究,经过国内外学者多年的研究表明:由于组成钢管混凝土的钢管和核心混凝土在火灾时的相互作用,使钢管混凝土具有比钢结构和钢筋混凝土结构更好的耐火性能。
首先,由于核心混凝土的存在,使钢管在受火时的温度升高较单纯钢结构的升温大为滞后,在温度升高的初期,钢管将吸收的热量传导给其内部的混凝土,混凝土在吸收了热量温度升高后,由于钢材在200℃左右时,强度略高于常温状态,混凝土在温度300℃以下时,强度基本不发生变化,并且因混凝土的自蒸过程和二次水化等综合作用,使混凝土
硬化,抗压强度还有一定提高,同时产生的水蒸汽对钢管产生了降温作用,使得钢管混凝土结构的防火性能和耐火极限远远高于在同等火灾情况下的钢结构;同样,由于外部钢管的存在,使处于核心区域的混凝土在火灾高温状态下不发生表面爆裂,使高温下的混凝土整体性保持完好,即使混凝土因高温强度完全丧失,也会在外部钢管的约束作用下仍能承担一部分荷载,使得钢管混凝土结构的防火性能和耐火极限也高于同等火灾情况下的钢筋混凝土结构。
其次,由于组成钢管混凝土的钢管和混凝土之间具有相互贡献、协同互补的特点,当温度升高时,两种材料共同工作,共同承担温度升高后造成的荷载分布的变化,能够发挥两种材料各自的优良性能。
四、火灾作用后钢管混凝土结构的力学性能
高温作用后钢管混凝土的力学性能发生了很大的变化,而且这种变化是与钢管和混凝土的
相互协同工作分不开的。
对于钢管来说,一般认为高温后其力学性能基本恢复,屈服极限和弹性模量与常温相同或降低很少,应力—应变关系可类似于常温时的情况,可用理想弹塑性或硬化弹塑性的形式表示。
而混凝土在温度较低时,强度下降不大,即使在高温状态下,也由于外部钢管的约束,仍保持良好的整体性。
火灾后随着外界温度的降低,钢管混凝土结构已屈服截面处钢管的强度得到了不同程度的恢复,结构的整体性比火灾中有所提高。
在火灾后,钢管混凝土构件的强度可以根据外界条件的不同得到不同程度的恢复,结构的力学性能和整体性与高温状态时比有较大程度改善。
而相同条件下钢结构或钢筋混凝土结构则不具备这种能力。
钢结构在经历火灾后,普遍会因遭受超过界限温度的高温而造成结构失稳,使结构扭曲并产生较大的变形,即使在温度降低后结构强度有一定程度的恢复,但建筑物的整体性己被破坏,无法通过维修继续使用;同样,钢筋混凝土结构在持续高温作用下,混凝土表面会产生裂缝,
甚至发生爆裂,严重的会造成钢筋与混凝土分离,使结构基本丧失承载力,即使在高温作用时间不长的情况下,有可能保持一定的整体性,但由于混凝土性质发生不可逆的化学变化,结构基本上不存在修复并继续使用的价值。
而钢管混凝土则由于钢管和混凝土的协同互补、共同工作的优势。
使经历火灾的钢管混凝土结构的强度和刚度能够大部分恢复,结构完整性和可修性远远高于同等条件下的钢结构和钢筋混凝土结构。
这不仅使得经历火灾的建筑结构的拆除重建率大大降低,具有十分明显的经济效益。
而且对于结构的维修和加固补强的工作量大为减少,并在降低维修和加固费用的同时减少了自然资源的浪费,也具有十分明显的社会效益。
五、钢管混凝土结构抗火力学性能研究的几个关键问题
对钢管混凝土结构的抗火性能研究已经取得了较系统的成果,但仍处于起步阶段。
由于试验设备和方法的限制,对于影响其抗火性能的诸多因素不能完全加以考虑,在研究方法上也有很多有待完善的地方。
钢管混凝土结构的抗火性能研究的趋势是:(1)考虑结构整体空间作用,以整体结构在火灾下承载力极限状态取代目前的以单根构件的承载力极限状态进行更为合理的抗火设计;(2)考虑实际火灾燃烧模式,并把结构在火灾下的反应(即对结构在荷载和火灾共同作用下)和火灾后降温过程作为连续的过程加以研究,对不同的火灾模式、不同的荷载路径和不同的温度史及温度—应力史(升温、降温和反复升降温)加以研究,综合考虑结构对荷载和温度共同作用下的反应,对结构的内力和变形性能进行全过程分析,建立更为合理、经济的抗火设计方法,以减少结构抗火设计费用。
六、结束语
钢管混凝土耐火力学性能的研究由于试验条件所限,并没有得到很好的解决,进一步研究钢管混凝土结构的抗火力学性能是十分必要和迫切的。
因此,研究者需要抓紧钢管混凝土结构抗火的关键问题,进一步对其进行研究,并在理论研究与工程实践相结合的基础上制订钢管混凝土结构抗火规程。
参考文献:
1.栾波,刘明,尹晓明.钢管混凝土在火灾作用下(后)的性能-理论与发展[J].混凝
土.2003(12):12～14.
作者单位:广西城市建设学校。