钢管混凝土柱在工程中的应用
钢管混凝土柱在工业厂房中的应用
11 柱 刚度代 换 .
钢 管 混 凝 土 柱 d:4 5 m, 厚 t 2 m, z5 7m 壁 =1m Q 3 B钢 材 , 柱
内填充 C0混凝土 。等 刚度代换 d=45钢管 混凝 土柱 E = 3 7 I
E , +E , =20 ×1 c 4 5 .6 O ×7×(74—4 1) 4+30 5 / 6 .0×14 0×
钢 管 混凝 土柱 承 载 力 的计算 , 且 将钢 管 混凝 土 柱 与 钢柱 进 行 了技 术 经济 比较 。 通 过 工 程 实 并 例 , 了大量 的基 础研 究工作 , 做 较好 地解 决 了设 计 中存 在 的 f题 。 . - j 关键 词 : 管 混凝 土 柱 ; 业厂 房 ; 结构 厂房 ; 柱 钢 工 钢 钢
柱 列 编 号
/m m l O l 2 1 0
强 度 等 级 CO 3 CO 3 CO 3
,N k 2 4 88 38 28 25 88
,N・ k m l7 8 26 4 27 o
A列 柱 ( 大 ) 4 5 最 " 7 B列 柱 ( 大 ) 4 5 最 7 C列 柱 ( 大 ) 4 5 最 7
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20 0 2年 第 8 期
煤
炭
工
程
钢 管 混 凝 土 柱 在 工 业 厂 房 中的应 用
李清 洋 李 丁 陆清彦 王建 中
( 中煤 国际工程集 团北京 华宇工程有 限公司 河 南 平顶 山 4 70 ) 60 2
摘
要: 简要 介 绍 了安太 堡选 煤 厂 主厂 房 钢 管混凝 土 柱 的设 计 过程 , 以底 层柱 为 例 介 绍 了
钢圆 柱 : .7 153×1“=20 0 .6×1 ×7× /4 求 解 得 d = c 6 , I
钢管混凝土柱在人防工程中的应用
一、概述随着人防工程平战结合方针逐步贯彻,要求人防工程建成一个使用一个。
过去那种小通道式的人防工程已不再修建,为了便于平时使用,要求有较大的地下空间,如近年来地下会场、地下商场、地下车库等要求大空间的人防工程不断新建。
这些工程往往采用梁、板、柱结构型式,出现肥梁胖柱的现象。
特别是肥柱,它不仅影响地下空间的利用和美观,而且钢筋混凝土柱缺乏延性,属脆性破坏构件,使整个结构物的强度储备下降。
而采用钢管混凝土则恰好弥补了上述缺点。
钢管混凝土结构是介于钢结构和钢筋混凝土结构之间的一种新型结构,国外早已应用,国内亦于1959年起就开始研究,做了大量的试验,在试验的基础上提出了可供应用的钢管混凝土轴压柱的设计计算公式,并在北京地铁车站设计及哈尔滨船舶修造厂船体车间等工业厂房中得到应用,积累了从设计到施工的一系列经验。
国内外大量试验及工程应用证明,钢管混凝土柱有很多优点。
首先,由于钢管箍紧力的作用使核心混凝土处于三向受压状态,混凝土强度大大提高,减小了柱的截面,实践证明,钢管混凝土可比钢筋混凝土柱截面积减少50%。
其次,混凝土处于三向应力状态,阻碍了混凝土内部微裂缝的产生和发展,使混凝土从脆性破坏变为塑性破坏,其延性至少为5以上。
再次,试验证明钢管混凝土柱在动载下具有和静载下同样的优点。
因此特别适用于人防工程。
本文试就人防工程中应用钢管混凝土柱的若干问题进行了论述,供人防设计人员参考。
二、设计计算公式国内对钢管混凝土轴压柱已做了大量的试验研究工作,测得钢管混凝土短柱在常用含钢率范围内的应力应变关系如图1所示。
由于试验和研究的方法不同,因此提供的计算方法也不一样。
如苏州水泥制品研究所汤关祚等同志计算变形曲线B 点的钢管混凝土柱承载力时,忽略钢管纵向应力,近似地假设钢管环向应力达到流限,而建研院结构所蔡绍怀同志则从套箍理论加以解释,两者都以极限平衡条件求出承载力。
又如哈尔滨建筑工程学院钟善桐、苗若愚等同志认为,钢管纵向应力并不为零,而环向应力也不可能达屈服点,因此钢管混凝土柱承载力应为钢管及核心混凝土承载力之和,并应用塑性理论建立了计算公式,为免除对大量实验数据的依赖性,又把钢管混凝土柱的应力应变关系简化为理想弹性塑性体,采用弹性理论来建立计算公式(详细公式推导可见参考文献[1]、[2]、[3]、[4])。
浅谈钢管混凝土柱技术在工程施工中的应用
2 计算说 明 : ) 按钢 管混凝 土柱单肢 柱轴心 受压 承载力计算 ,
4 结论 : ) 结果 表明 , 长为 4 1n, 径为 70 I , 3 柱 . l直 0 m C 5钢管
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第3 3卷 第 1期 2007 年 1月
山 西 建 筑
S HANXI R CHI n 瓜 E
V 0. 3 NO. 13 1
Jn 2 0 a. 07
・6 ・ 9
文章编号 : 0 —8 5 20 )1 0 90 1 96 2 {0 7 0 — 6 —2 0 0
N6 = =2 . 3 5X348 5 .4Xl N。 8 4 =9 0 0k
1钢 管 混 凝 土 柱 承 载 力 计 算 基 本 资 料 : ) 混凝 土 强 度 等 级 C 5 钢管直径 0 3; 0mm, 8mm, 号钢 ; 厚 3 柱长 4 11。 . T I
C 5钢管混凝土柱与 C 0混凝土柱承 载力设计值 比较 : 3 5
70 0 =x8= 1 9 T ; =7 o 耳÷ 4=3 4 8 5ml2 7 5 3ml2 A 0 l 8 4 T 。 l
2 加 强处理 的方 法
在确定 钢筋 混凝土柱 的补强 处理 方法时 , 以提高 钢筋 混凝 土 柱 的承载力和尽量少 增大钢 筋混凝 土柱 的几 何尺 寸 以及使用 功 能为原则 。经过多方案分 析比较 , 最后确 认应用 在柱子外 包钢板 和在钢管与钢筋混凝 土柱空 隙 间压浆 填充形 成钢 管混 凝 土柱 的 技术 。主要技术措施 如下 : 子外 包钢 板采 用 3号 钢 , 柱 壁厚 =
钢管混凝土柱的施工质量控制要点研究
钢管混凝土柱的施工质量控制要点研究一、钢管混凝土柱在建筑工程中的应用领域随着我国经济社会的发展,建筑行业日新月异,各种新材料、新工艺、新工法的成功应用,对建筑结构的安全性、可靠性也提出了更高的要求。
在高层建筑中钢管混凝土柱的优越性愈来愈突出.可以节约大量混凝土和钢材,可以降低柱子造价,增加了有效使用面积,缩短工期,获得很大的经济效益。
它具有良好的受力性能和施工性能,钢管混凝土柱的应用在日常生活中越来越广泛。
那么钢管混凝土柱在施工质量控制方面应注意那些问题呢?下面笔者就钢管混凝土柱施工质量控制谈谈自已的看法,也借此与同行业的同仁们一起讨论、交流与学习。
二、钢管混凝土柱施工工艺流程:钢管柱制作工艺流程施工图→原材料复检→钢板号料→自动切割下料→钢板坡口加工→钢板卷制→二氧化碳气体保护焊打底焊→碳弧气刨清根→焊钢管直焊缝→超声波探伤检验→校正→钢管对接、拼装→焊钢管环焊缝→超声波探伤检验→焊内衬环、耳板→除锈、涂装→检验合格出厂。
钢管柱安装工艺流程施工图→钢管检验→柱轴线测量、放线→钢管柱吊装→钢管柱焊接→焊缝检测合格→楼层梁板模板安装→楼层梁板钢筋安装→钢管柱混凝土浇筑→楼层楼板结构施工→下一节钢管柱吊装。
三、钢管混凝土柱施工质量控制方法及控制要点1、钢管柱制作1)放样、号料应根据工艺要求预留制作和安装的焊接收缩量;制作时切割、刨边和铣平等加工余量。
2)钢管卷制:卷管方面应与钢板压延方向一致。
在卷板过程中,应注意保证管端平面与管轴线严格垂直。
卷压钢板时,考虑到一次变形量不能太大,应及时调整上滚间隙。
钢管卷制后应在管端打上十字轴线并作标记。
3)在钢管卷制过程中,由于设备和材料的条件限制,需要进行对接,组对在托架上操作,托架构造。
对接时应严格保持焊后管肢平直。
焊接时,除控制几何尺寸外,还应控制焊接变形,焊接宜采用分段反向顺序,分段施焊应保证对称,并预留对接间隙,以抵消收缩变形。
4)钢管柱制作焊接纵、环焊缝均采用CO2气体保护焊打底,清根后自动埋弧焊焊接。
浅谈薄壁钢管混凝土柱在市政工程中的应用
图 1 本 工 程 立 面 示 意 图
国内现行 的公路 桥梁 类和市 政桥梁 类规范 或规程 中 尚无
[ 2 ] 根据 对应 受压构件 中空钢管局部稳定 限值规定 :
1 工程 背景
厦 门市集美新城市 民广场和集 美 区政 府分 布于杏林 湾路
对于圆钢管混凝土: D / t ≤9 0√ J ; 对于方钢管混凝土:
的南北两侧 , 在两者之间建设上跨平 台。平台下部为停车场 和 展示区 , 与杏林 湾路 形成立体交叉 , 沿道路方 向长 1 0 5 . 7 2 m, 宽 为5 6 . 5 m, 建筑面积 5 9 7 3 . 3 m 。上 部结 构采 用 连续 变截 面板
Th e a p pl i c a t i o n o f c o n c r e t e— — il f l e d t hi n— — wa l l e d s t e e l t ub u l a r c o l u m ns i n c i v i l e ng i ne e r i n g
土结构的应用 。 本文以我院 2 0 1 0年 5月设计的集美新城市 民广场 上跨杏 林 湾路段平台工程为背景 , 介 绍本 工程柱脚节点和柱顶节点 的
做法 , 并采用 MI D A S C I V I L设 计软 件对 薄壁 钢管 混凝 土 柱进 行地震作用效应分析 , 希望对设计工作提供一些参考 。
王 冬 晔 ’
( 厦门市市政工程设 计院有 限公 司 福建厦 门 3 6 1 0 0 0 ) 摘 要: 本文以厦门某工程 为背景 , 讨论 了工程 中薄壁钢管混凝土柱顶节点和柱脚节点的制作方法 , 并采用 M I D A S C I V I L软件对柱 身进
浅谈钢结构框架设计中钢管混凝土柱的运用及注意点
浅谈钢结构框架设计中钢管混凝土柱的运用及注意点摘要:在本文中,通过近期项目设计过程中,借鉴往期的文献及规范要求,总结了一些钢结构框架设计中,钢管混凝土柱布置的考虑因素和设计原则,以供工程师在后续实际项目设计中参考,制定具有针对性的布置方案。
关键词:钢管混凝土柱;钢框架结构;设计原则引言钢管混凝土结构柱是指将钢管内灌入混凝土而形成的一种组合结构柱,该结构柱可以充分将钢材与混凝土的优势结合在一起;较混凝土柱,提高结构柱的塑性和冲击韧性,较钢结构柱,避免钢管因壁厚较薄而容易产生的屈曲情况破坏[1]。
基于其性能的优越性,我国从20世纪中期大量运用于工业建筑,在实际运用过程中逐渐积累了工程经验后,至20世纪本80年代中期,大量的运用于高层建筑。
本文将高层钢结构框架设计中钢管混凝土柱的运用遇到的问题,在方柱或圆柱的选型、整体指标刚重比的限值取值、钢管混凝土柱嵌固条件的确定、连接节点尺寸与建筑功能协调等方面,给出一些总结性建议。
1.方柱或圆柱的选型:由于方钢管与圆钢管在受力过程中的相同点在于都要经历三个阶段,即弹性阶段、弹塑性阶段和塑性破坏阶段;不同点在于两者最终的破坏形态,方钢管的破坏形态有局部鼓曲破坏和整体弯曲破坏两种,而圆钢管试件由于钢管对混凝土的约束效果较好,仅发生中部弯曲的整体挠曲变形破坏[2]。
目前的试验及有限元分析结果得出的结论为:轴心受压时的套箍效应,控制材料面积相同且套箍系数相同的情况下,圆形钢管混凝土柱的轴心抗压强度设计值明显高于方钢管混凝土抗压强度设计值,且紧固效应均匀[2]。
而在长细比、截面面积和用钢量相近的情况下,对圆形钢管混凝土柱与方钢管混凝土柱,当受偏心压力和较小侧向力时,方钢管混凝土柱的抗弯刚度大于圆钢管混凝土柱,抵抗弯曲变形的轴向承载能力优于圆,钢管混凝土柱。
当受偏心压力和较大侧向力时,方钢管混凝土柱会因产生局部鼓曲,产生变形后抗弯刚度会急速下降,以至于其抗弯曲变形的轴向承载能力削弱[3]。
浅谈钢管混凝土在土木工程中应用
浅谈钢管混凝土在土木工程中应用摘要:随着我国经济的快速发展,建设事业的迅速发展,现代建筑工程对其材料和结构的要求越来越高。
钢管混凝土施工技术符合现代施工技术工业化要求,被广泛的应用到土木工程中,已经取得良好的经济效益和建筑效果,是结构工程科学的重要发展方向,有广阔的应用前景。
本文重点评述钢管混凝土结构的特点和在高层建筑中的应用现状,指出高层钢管钢管混凝土结构的发展方向。
关键词:钢管混凝土;土木工程;应用一、钢管混凝土的定义钢管混凝土是混凝土的一种特殊形式,钢管混凝土结构是由混凝土填入钢管内形成的一种新型组合结构。
将混凝土强度等级在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。
钢管混凝土结构可以更有效地发挥钢材和混凝土材料的优点,并克服钢管结构容易发生局部屈曲的缺点。
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。
二、钢管混凝土在建筑施工中优点?1.承载力高?在建筑工程中对于薄壁钢管来说,其临界承载力极不稳定,因为它对局部缺陷很敏感。
在钢管中填充形成混凝土后,钢管约束了混凝土,在轴心受压荷载作用下,混凝土三向受压,延缓了受压时的纵向开裂。
而混凝土的存在却可以避免或延缓薄壁钢管过早地局部屈曲,两种材料相互弥补了彼此的弱点,却可以充分发挥彼此的长处,从而使钢管混凝土具有很高的承载力,大大高于组成钢管混凝土的钢管和核心混凝土单独承载力之和。
?2.塑性和韧性好?混凝土脆性较大,对于高强度混凝土(各国对高强混凝土的定义有所不同,我国目前一般指立方试块强度fc>60MPa的混凝土为高强混凝土)更是如此,其工作的可靠性因此大为降低。
如果将混凝土灌入钢管中形成钢管混凝土,核心混凝土在钢管的约束下,不但在使用阶段改善了它的弹性性质,而且在破坏时具有很大的塑性变形。
浅谈钢管混凝土柱在工程中的施工
科技资讯科技资讯S I N &T NOLO GY I NFORM TI ON 2008N O.03SC I ENC E &TEC HNO LO GY I N FO RM A TI ON 学术论坛1工程概况浙江元通国际汽车广场2#地块综合大楼及辅房,建筑总面积为17425.6m 2。
建筑为三层,局部为五层,建筑高度为23.8m 。
本工程需要大跨度、大高度开放空间,故设计中采用了钢管混凝土技术,工程中采用了30根方钢管混凝土,柱子尺寸为400×400,内浇C30混凝土,柱子高度为18.5m 。
2钢管混凝土的施工工艺所谓钢管混凝土,就是指在钢管内填充混凝土而形成的组合材料。
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。
钢管可分为圆形、矩形、方形,相应地,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。
钢管可采用直缝焊接管、螺旋形缝焊接管、无缝钢管,焊接必须采用对接焊缝,并应达到与母材等强的要求;混凝土应采用高标号混凝土。
钢管混凝土浇筑方法:可采用泵送顶升浇筑、立式手工浇筑、高位抛落无振捣法。
关于钢管混凝土施工工艺,一般涉及到以下问题:泵送顶升浇筑法:在钢管接近地面的适当位置安装一个带闸门的进料支管,直接与泵车的输送管相连,由泵车将混凝土连续不断自下而上灌入钢管,无需振捣。
立式手工浇筑法:混凝土自钢管上口灌入,当管径大于350mm 时,用插入式内部振捣器振捣密实,每次振捣时间不少于30s ,混凝土一次浇筑高度不超过2m 。
当管径小于350mm时,可采用附着在钢管外壁的外部振捣器进行振捣,外部振捣器的位置应随混凝土浇灌的进展而加以调整,外部振捣器的工作范围,以钢管横向振幅不小于0.3mm 为有效,振幅可用百分表实测,振捣时间不小于1mi n ,混凝土一次浇灌的高度应不大于振捣器的有效工作范围和2~3m 柱长。
钢管混凝土柱在高层建筑中的应用
4 结束 语 实 践 表 明 , 筑 低 压 配 电 系统 中 , 各 种 系统 的 接 地 无 建 在
可与该变压器的保护接地共用一套接地装 置。工作在 A类 电
气装置 中的配 电变压器 的保护接地可与保护该配电变压器的 避雷接地装置共用一套接地装置 。
法做 到真正分 开的情况 下 , 工作 接地 与保护接 地 , 保护接 地 与 防雷接地 等共用 接地更安 全 , 节省投 资 、 且 简单和 便于维 护 。对 于共用接地存在 的问题 , 以考虑充 分利用大楼建筑 可 的钢架结构体 接地 , 限制 共用接地 的总接地 电阻( 小于 1 n) 和总等 电位连 接等办法 ,将共 用接 地可 能发生 的影响和 危
(un D n po uHu elE te C .t G aghu 50 3) G a g ogHosn Y e a R a s t o d unzo 0 0 a L 1
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第1 总 6 期( 第9期)
j ; 足 1 I是 | I
工程 ■ 应用
钢管混凝土柱在高层建筑中的应用
李 哲 ( 东合生越华房地产有限公 司 , 广 广东 广州 5 03 ) 1 00
浅谈钢管混凝土柱在工程中的施工
了钢 管结 构容 易发 生局 部屈 曲的缺 点 。钢 管 可 分为 圆形 、矩 形 、方 形 ,相应 地 ,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
是 ,采 用钢 管 混 凝土 代 替钢 筋 混 凝 土 和 结构 钢 ,可 大 幅度 地 节 省钢 材 、木
( )要求 焊成 凹面 的 贴角焊 缝 ,可采 用 船位焊 接 使焊缝 金 属与母 材 间 四
平 缓过 渡 。 ( )焊缝 出现 裂纹 时 ,焊工 不得 擅 自处理 ,须 申报 焊接 技 术负责 人查 五 清 原 因,订 出修 补措 施后 才可 处理 ,或对 焊缝 质量 有疑 问时可进 行复 测 。
不 宜过 快 。
钢管 ,焊接 必须 采 用对 接焊 缝 ,并应 达 到与 母材 等 强的 要求 ;混 凝土 应 采用
高标号 混凝 土。
( )混 凝土应 分 层浇注 ,分层 振捣 ,分 层厚 度应 ≤ l0咖 ,振捣 采用 三 00 插 入 式高 频振 动器 。振 动 时应 快插 慢拔 ,插点 沿梅 花型 振 捣 ,逐 点移动 ,按
顺 序 进 行 ,不 可漏 振 。间距 ≤8c ,振 动 时 间每 点 控 制在 2 —3 s 以混凝 0m 0 O。 土 表面 已呈 现浮 浆及石 子 不再 沉落 ,不 冒 出气 泡 为止 。
钢 管混凝 土浇 筑方 法 :可采 用泵 送项 升浇 筑 、立 式手工 浇 筑、 高位 抛落 无 振捣 法 。关于钢 管混凝 土施 工工 艺 ,一般 涉及 到 以下 问题 : 泵 送顶升 浇筑 法 :在钢 管接 近地 面 的适 当位置 安装 一个 带 闸 门的进料 支
第六章钢管混凝土结构
第六章钢管混凝土结构钢管混凝土结构是一种结构形式,将钢管作为混凝土结构的一部分,利用钢管的高强度特性来增强混凝土结构的承载能力和抗震性能。
钢管混凝土结构广泛应用于大跨度桥梁、高层建筑和核电站等工程中,是一种理想的结构形式。
一、钢管混凝土结构的构造形式钢管混凝土结构的构造形式主要有两种,即钢管混凝土柱和钢管混凝土梁。
1.钢管混凝土柱:钢管混凝土柱是由钢管外套混凝土构成的结构形式。
钢管外套的混凝土填充在钢管内部,形成钢管和混凝土的复合构造。
钢管混凝土柱能够充分发挥钢管和混凝土的优势,具有良好的承载能力和抗震性能。
2.钢管混凝土梁:钢管混凝土梁是由钢管和混凝土构成的梁结构。
钢管作为梁的主要受力构件,能够承受大量的弯曲和剪切力。
钢管混凝土梁的优势在于钢管能够有效抵抗梁的挠度和变形,提高梁的承载能力。
二、钢管混凝土结构的优势钢管混凝土结构相比传统混凝土结构有许多优势,主要包括以下几个方面:1.高强度:钢管具有很高的强度和刚度,能够有效承受大量的荷载。
钢管混凝土结构通过钢管和混凝土的复合作用,能够形成更加稳定和坚固的结构体系。
2.抗震性能好:钢管混凝土结构能够有效抵抗地震力,减小结构的变形和破坏。
钢管具有很好的韧性和延性,能够在地震作用下发生塑性变形,吸收地震能量。
3.维修方便:钢管混凝土结构在发生损坏时,可以通过更换钢管或修补混凝土来进行维修。
相比传统混凝土结构,钢管混凝土结构的维修成本更低,更加方便快捷。
4.施工周期短:钢管混凝土结构的施工周期相对较短。
由于钢管的定型加工和混凝土的浇筑工艺比较简单,施工速度较快。
这对于大型工程来说,能够节省很多时间和成本。
三、钢管混凝土结构的应用钢管混凝土结构广泛应用于大跨度桥梁、高层建筑和核电站等工程中。
1.大跨度桥梁:钢管混凝土结构能够有效克服大跨度桥梁的自重和风荷载,具有较好的抗震性能。
同时,钢管混凝土结构施工周期短,对于大型桥梁工程来说,能够显著缩短施工周期,提高施工效率。
钢管混凝土柱
浅谈钢管混凝土柱摘要: 由于钢管混凝土具有承载力高,耐腐蚀,便于施工等一系列优点,它在实际工程中的应用越来越多。
从钢管混凝土柱工作原理、力学性能等方面,来显示钢管混凝土的优势。
关键词: 钢管混凝土柱; 钢筋混凝土柱;中国图书分类号tu74文献标识码: a文章编号:2095-2104(2012)01-0020-02钢管混凝土即在薄壁圆形钢管内填充混凝土,将两种不同性质的材料组合而形成的结构。
它利用钢管和混凝土两种材料在受力过程相互之间的组合作用,充分发挥这两种材料的优点,弥补彼此的缺点,因而具有良好地力学性能和经济性。
在桥梁,工业厂房,高层建筑中的应用越来越广泛。
1、钢管混凝土的工作机理钢管混凝土的基本原理:在钢管中填充混凝土,在力的作用下,混凝土对钢管有力的作用,但同时钢管约束了混凝土,使管内混凝土处于三向受压的应力状态,延缓其纵向微裂缝的发生和发展,从而提高其抗压强度和压缩变形能力。
借助内填混凝土的支撑作用,增强钢管壁的几何稳定性,避免发生稳定性破坏,从而提高其承载能力。
由于钢管和核心混凝土的相互作用,受力处于复杂状态,从而使混凝土的强度得以提高,塑性和韧性性能大为改善。
2、钢管混凝土的特点2.1、承载力高混凝土的抗压强度高,抗弯能力很弱;钢材具有很好的抗弯性能和弹塑性变形能力。
钢管中填充混凝土,钢管对混凝土的约束,使得核心混凝土处于三向受压状态,提高了混凝土的抗压强度。
钢管混凝土柱的承载力大于同等条件下的钢管柱的承载力和混凝土柱的承载力。
钢管混凝土柱相对于钢筋混凝土柱的承载力提高了很多。
某钢管混凝土结构中,有一钢管混凝土轴心受压短柱,柱长l=1200mm,钢管 600*8,q345钢,f s = 310。
混凝土强度等级为c40, fc = 19.1钢管面积as =(-) = 14871.04混凝土面积ac =*= 267728.96套箍指标 = as f s /(ac fc ) = 14871.04* 310 /(267728.96*19.1) =0.902则该短柱的极限承载力= ac fc (1++ )=267728.96*19.1(1++0.902 =14582.7 kn若为钢筋混凝土柱:=7540*2=15080=550*550-15080=287420= 0.9(fc a+ f y as)= 0.9*(19.1*287420+ 310*15080) = 9148.07kn钢管混凝土柱的承载力为普通混凝土柱的1.6倍,即钢管混凝土柱的承载力提高61%。
浅谈钢管混凝土柱的应用
大 大减少 模板 的用量 及钢筋 的施 工用 量及施 工工 作量
() 定位 。由测 量 员根据 场地 及 图纸 定位轴 线 , 1 轴线
制。
加 了平面 的应用 空 间。 同时还可 以直 接作 为施 工模 板 , 分别 定 出每 根 钢 管柱 的十 字方 向轴线 ,并 预埋 螺栓 控
1 钢管柱制作
1 材料要求 . 1
10 m , 厚 2 m , 20m 壁 0 m 焊缝 等 级 为一 级 ; 内核 芯 混凝 土 管
强度 等级 为 C 0加 U A 6 E。
( 钢 管柱 临时 固定 。 3 ) 采用塔 吊直接 吊装 ( 工辅 助) 人
就位 。
吊装校 正 时 采 用 点焊 附 加钢 筋 于钢 管 外壁 作 临 时
() 输 与堆 放 。钢 管 柱 在工 厂 加工 完 毕运 至 现 场 4运
( 先 定位 焊 。焊 缝 尺寸在 满足 装 配强度 的前 提 下 , 2 )
后, 利用 塔 吊将 钢管 柱卸 在预 定的 堆场 上 , 单层堆 放 , 钢 尽可 能 的小一 些 , 过缩 小定 位焊 缝 间距 的方法 减小 定 通
图 1
2 钢管柱的焊接 . 2
以 C 0 气体 保护 焊 为主 , 工 电弧焊 为辅 。 手
( 设备 选用 。M 一 0 C 一 Y 一 1 C 1 ) D 5 0 Y 3 5 T O 气体 保护 焊机 焊前 ,用砂 轮机 将 焊 缝 两边 打 磨 3 m ,焊 接 完成 2 h 两 台及 B 一 0 一 0m 4 X 5 0 F交流 电焊机 两 台 , 条烘 干炉 一 台 , 焊 空 后 , 焊缝进 行超 声波检 测 。 对 压 机一 台 。
薄壁钢管混凝土柱在市政工程中的应用
浅谈薄壁钢管混凝土柱在市政工程中的应用摘要:本文以厦门某工程为背景,讨论了工程中薄壁钢管混凝土柱顶节点和柱脚节点的制作方法,并采用midas civil软件对柱身进行地震作用效应分析,供设计人员参考。
关键词:钢管混凝土,薄壁,节点,地震作用效应abstract: an example of a project in xiamen was given to describe the method of manufacturing the cap joint and foot joint of concrete-filled thin-walled steel tubular columns. the seismic effect of the columns was analysed by midas civil. some design proposals were made for reference.key words: concrete-filled steel tubes, thin-walled, joint,seismic effect中图分类号:tb91 文献标识码a 文章编号所谓薄壁钢管混凝土是指在薄壁钢管中填充混凝土而形成的试件。
薄壁钢管是指直径与厚度的比值(圆钢管)以及宽度或高度与厚度的比值(方、矩形钢管)超过钢结构对其局部屈曲控制的限值或者钢管壁厚小于3mm的钢管。
不同规程中对钢管混凝土截面的或限值的规定也不同[1]。
文献[2]根据对应受压构件中空钢管局部稳定限值规定:对于圆钢管混凝土:;对于方钢管混凝土:而文献[3] 按照对应受压构件中空钢管局部稳定限值的1.5倍确定规定:对于圆钢管混凝土:;对于方钢管混凝土:。
市政工程中常会遇到施工工期较短的情况,在市政桥梁中采用钢管混凝土墩柱,与钢筋混凝土相比无需绑扎钢筋、支模和拆模等工序,施工简便,浇灌容易,振捣密实,可有效缩短施工工期。
钢管混凝土柱
钢管混凝土柱在现代建筑领域中,钢管混凝土柱作为一种新型的组合结构构件,正逐渐展现出其独特的优势和广泛的应用前景。
它不仅在高层建筑、大跨度桥梁等大型工程中发挥着重要作用,也在一些工业厂房和特殊结构中得到了越来越多的青睐。
钢管混凝土柱,顾名思义,是由钢管和混凝土共同组成的一种柱体结构。
其基本构造是将混凝土填充在钢管内部,使钢管和混凝土协同工作,共同承受外部荷载。
这种组合方式充分发挥了钢管和混凝土两种材料的优点,实现了“1 + 1 >2”的效果。
先来说说钢管的作用。
钢管为内部的混凝土提供了有效的约束,限制了混凝土在受压时的横向变形,从而大大提高了混凝土的抗压强度。
而且,钢管本身具有较高的抗拉强度和抗弯强度,能够有效地抵抗弯曲和拉伸荷载。
同时,钢管还能作为施工时的模板,方便混凝土的浇筑和振捣,提高施工效率。
再看混凝土。
混凝土填充在钢管内部,避免了混凝土受压时容易出现的局部压碎和纵向开裂等问题。
由于受到钢管的约束,混凝土处于三向受压状态,其抗压强度和变形能力都得到了显著提高。
此外,混凝土的良好耐久性和耐火性能也为钢管混凝土柱的长期使用提供了保障。
在力学性能方面,钢管混凝土柱具有很高的承载能力。
相比传统的钢筋混凝土柱,它能够承受更大的轴向压力和弯矩。
同时,由于钢管和混凝土的协同工作,使得柱子在受力过程中的变形性能得到改善,具有较好的延性,能够有效地吸收地震能量,提高结构的抗震性能。
在一些地震多发地区,采用钢管混凝土柱的建筑往往能够更好地抵御地震的破坏,保障人民生命财产安全。
从施工角度来看,钢管混凝土柱也具有诸多优点。
首先,钢管可以在工厂预制,然后运输到施工现场进行安装,大大缩短了施工周期。
其次,混凝土的浇筑可以在钢管安装完成后进行,施工过程相对简单,质量容易控制。
而且,由于钢管的存在,混凝土在浇筑过程中无需额外的模板支撑,降低了施工成本。
在实际工程应用中,钢管混凝土柱的形式多种多样。
根据钢管的形状,可以分为圆形钢管混凝土柱、方形钢管混凝土柱和矩形钢管混凝土柱等。
钢管混凝土柱在建筑中的实际应用
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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。
浅谈钢管混凝土柱在工业厂房中的应用
浅谈钢管混凝土柱在工业厂房中的应用一、钢管混凝土的特点钢管混凝土是一种在钢管内部浇筑混凝土而形成的结构构件。
根据钢管内所填充的混凝土的数量可以将钢管混凝土分为实心钢管混凝土和离心钢管混凝土。
在没有特别说明的情况下,我们所说的钢管混凝土都是指实心钢管混凝土。
由于钢管混凝土的形状是由钢管的横截面形式而决定的,所以根据钢管横截面的形式,我们可以将钢管混凝土分为多边形钢管混凝土、柱形钢管混凝土、方形钢管混凝土和圆形钢管混凝土等等。
无论是何形状的混凝土,其材料基本上都是由无机非金属混凝土和金属钢复合而成的复合材料。
钢管混凝土,就是由常见的钢——砼组合而成的一种重要的结构形式。
钢管混凝土的工作原理是这样的:首先在钢管内部填充足够的混凝土之后,钢管会对内部填筑的混凝土产生一个套箍力,这样可以极大地提高混凝土的强度和韧性。
同时,也有利于整体结构稳定性的提高和用钢量的减少。
例如在1982年建造的上海三十一棉纺厂,由于摈弃了传统的钢筋混凝土柱结构,采用了先进的钢管混凝土框架柱,在真正施工的过程中,节约水泥50%左右,节约用钢量15%左右,而且因为使用了钢管混凝土柱的原因,使得工程周期缩短了两个月,增加了近40万元的经济效益。
近年来,钢管混凝土柱的优势逐渐显露出来,不仅仅是工业厂房建造,而且水电站工程、建筑基础工程、跨河工程、地下工程、高层建筑工程等也纷纷使用钢管混凝土结构。
这种结构形式之所以被大量使用,主要是因为它有以下特点:1、承载能力高。
普通钢管因为受到材料性能、结构形式的限制,使得它所能发挥的稳定结构的能力只能由钢管壁来提供。
大量的事实证明,普通钢管在常态形势下,所能承受的重力只是钢材理论条件下所能承受重力的三分之一到五分之一,在由其他因素如应力残余的影响下,钢管的承重能力更低。
但是在钢管中填筑混凝土之后,混凝土受到轴心压力和套箍力的影响,纵向开裂比较缓慢,而且其钢管壁屈服的现象也能够有效避免或延缓,所以钢管混凝土结构其传统的钢筋混凝土结构具有更好的承载能力。
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钢管混凝土柱在工程中的应用冯战坤1 薛治平1 董军锋2(1.陕西省机械施工公司 710032 西安2.陕西省建筑科学研究院 710082 西安)摘 要:本文以工程实例为基础,简单分析钢管混凝土柱计算过程及经济指标分析关键词:钢管混凝土;技术经济1.钢管混凝土柱概述钢管混凝土柱,顾名思义,就是在钢管内填以普通混凝土组成的新型构件。
近年来随着我国经济的迅速发展,建筑业的广泛需求,钢管混凝土柱的应用日益广泛。
钢管混凝土柱有以下优点:(1)承载力高。
钢管混凝土在轴心压力的作用下,产生纵向压应变,由此将引起钢管和其内核心混凝土的环向变形;随着压力的持续增大,钢管内核心混凝土向外扩张的变形大于钢管的直径扩张变形,这就使钢管箍住了混凝土,阻碍了核心混凝土的直径扩张。
由此而产生了钢管与核心混凝土之间的相互作用力,此力称为紧箍力。
这样就使钢管和核心混凝土都处于三向应力状态,从而使混凝土的抗压强度大大提高。
(2)塑性和韧性好,使材料性能得到充分发挥。
钢管混凝土利用钢管和混凝土两种材料在受力过程中的相互作用,即钢管对其核心混凝土的约束作用,使混凝土处于复杂应力状态,从而使混凝土的强度提高,塑性和韧性性能改善。
根据对钢材和混凝土在三向应力状态下的应力应变关系的分析研究,可以得出用作受压构件的钢管混凝土,由于钢管对混凝土的紧箍作用,使核心混凝土处于三向受压状态,从而使混凝土的抗压强度大大提高,而且还由脆性材料转变为塑性材料,基本性能起了质的变化。
同时,薄壁钢管的承载力由于薄壁的局部稳定,屈服强度常得不到充分利用。
用作钢管混凝土时,内部存在混凝土,提高了薄壁钢管的局部稳定性,其屈服强度可以得到充分利用。
在钢管混凝土构件中,两种材料能相互弥补对方的弱点,发挥各自的长处,因而是钢材与混凝土最佳的组合使用。
此外,钢管混凝土构件在水平荷载的反复作用下,P-Δ滞回曲线图十分饱满,延性好,吸收能量多,且刚度退化现象很小。
构件在压、弯、剪共同作用下,弯矩和曲率的关系无下降段,与钢构件不丧失局部稳定时的M-Φ关系一样。
(3)耐火性能好,由于组成钢管混凝土的钢管和混凝土之间有相互贡献、协同作用和共同工作的优势,使其具有较好的耐火性。
钢管混凝土的耐火极限高于钢结构,为防火而增加的保护材料比钢柱少,截面越大越优越。
(4)腐蚀面积比钢结构小,耐腐蚀性能好,防腐处理比钢结构更方便。
钢管混凝土耐撞击的能力也比钢结构和钢筋混凝土结构都强。
有防腐要求的厂房可优先选用钢管混凝土柱作为其下柱。
(5)施工方便,节省材料。
在施工过程中,钢管可以作为其核心混凝土的模板,钢管本身就是钢筋,它兼有纵向钢筋(受拉和受压)和横向箍筋的作用,制作钢管远比制作钢筋骨架省工省料,而且便于浇灌混凝土。
与传统钢筋混凝土相比,没有绑扎钢筋及支模和拆模等工序,施工简便。
钢管本身又是劲性承重骨架。
在施工阶段可起劲性钢骨架的作用,其焊接工作量远比一般型钢骨架为少,从而可简化施工安装工艺、节省脚手架、缩短工期,减少施工用地。
2.工程实例2.1.工程概况:该工程为泰钢1700冷轧项目主厂房,位于山东省莱芜市边,四跨(有高低跨),跨距均为30m ,柱距12m ,抽柱处最大柱距24m ,吊车有40t 、50t 和80t 三种。
该地区地震设防烈度7°,设计基本地震加速度为0.10g,属第一组。
2.2.钢管混凝土柱的设计某单元计算简图如下: G 列柱,下柱高10m ,选用双肢柱,肢距2000mm ,单肢选用钢管Ф478x8(d /t =478/8=59.75<60),内填混凝土为C40,上柱高8.10m ,截面400x1000x12x20,该柱的下柱排架控制内力为:M 2=2188k N.m N 2=2664k N V =65kN下面按照《钢管混凝土结构设计与施工规程》(CECS28:1990)对该柱下柱进行计算:Ⅰ)截面特性:A s =π4(0.4782-0.4622)=0.0118m 2=118.06cm 2I s =π64(0.4784-0.4624)=0.00032634m 4=32634c m 4A c =π4×0.4622=0.16755m 2=1675.5c m 2I s =π64×0.4624=0.0022352m 4=223520c m4(1)单肢柱的折算截面特性A =A s +E c EA c =382.33c m 2I =I s +E c EI c =67860c m 4(2)组合柱的截面特性A 0=2A =764.66c m 2I x =2I =135700c m4I y =2I +2A ×a 2=135700+764.66×1002=7.7824×106cm4Ⅱ)下柱单肢承载力计算:N =N 22±M 22=26642±21882=2426238kN 套箍指标θ=f a ×A a f c ×A c=215×118.0619.1×1675.5=0.793单肢钢管混凝土柱的承载力设计值N o =f o A c (1+θ+θ)=8.6×106N =8600kN 单肢柱的等效计算长度:l e =kl 0=1×10=10m (单肢按轴压考虑,取k =1)考虑长细比的折减系数φ1:l e /d =10/0.478=20.92>4φ1=1-0.115l e d-4=0.527截面回转半径i =I A =67860382.33=13.3c m平面外长细比λ=l e i=75查《钢结构规范》Q 235b 类截面轴心受压构件的稳定系数φ0=0.72因φl φe =0.527×1=0.527<φ0故该柱单肢承载力N u =φl φe N 0=0.527×8600=4532kN >2426kN ,满足要求。
Ⅲ)下柱整体承力计算:计算公式:N 3u =φ3l φ3e N 3φ3l φ3e ≤φ3(1)下柱长细比折减系数φ31按《钢结构规范》附表D -3k 1=I 1H 2I 2H 1=0.004727×100.077824×8.1=0.075η1=H 1H 2N 1I 2N 2I 1=8.1101051×0.0778242664×0.004727=2.06μ2=4.39,厂房阶形柱计算长度折减系数取0.7,l 3e =0.7×4.39×10=30.73m斜缀条用Φ127×7钢管,A 1y =0.002639m 2λ3y=l 3e /I y A 02+27A 0/A 1y =30.73/0.0778240.0764662+27×0.0764660.002639×2=36.3φ3l=1-0.057536.3-16=0.74(2)界限偏心率εb =0.5+θ1+θt=0.5+0.7931+0.793=0.92(3)考虑偏心率影响的整体承载力折减系数φ3ee 0=M 2N 2=21882664=0.821m e 0h=0.8212=0.41<εbφ3e =11+2e 0/h =11+2×0.41=0.55(4)按轴心受压构件考虑长细比影响的承载力折减系数λx =75,λ3y=36.3,以较大值75代入查《钢结构规范》表C -2 φ0=0.72(5)整体承载力因φ3l φ3e =0.74×0.55=0.39<φ0所以N 3u =φ3l φ3e N 30=0.39×2×8600=6716kN >N 2=2664kN 满足要求。
2.3.钢管混凝土柱与格构式钢柱的技术经济比较分析(1)钢管混凝土柱Φ478×8钢管重: 93.3kg /m内填混凝土量:π×(0.462/2)2×1=0.168m3(2)格构式钢柱如下柱改为双肢钢柱,单肢选用H 488×300×11×18,单肢重:129kg /m(3)两方案经济指标比较钢管混凝土柱节省钢材:129-93.3=35.7kg 钢管混凝土柱多用混凝土:0.168m 3/m一根钢管混凝土双肢格构柱节省的费用:35.7/1000×8000+0.168×(-400)=218.4元/m3.钢管混凝土注意事项3.1.钢管混凝土内的核心混凝土被外围钢管所包裹,所以其浇筑质量很难控制。
如果钢管混凝土内核心混凝土浇筑得不密实,可能导致构件强度和刚度的降低,这种影响对轴压短构件相对较小,对轴压长构件相对较大,而对偏压构件影响最为显著。
所以在混凝土的施工过程中,不仅要保证混凝土的强度,还要保证混凝土的密实度,确保其力学性能不受影响,以达到设计要求。
常见的施工方法有:泵送顶升浇灌法、立式手工浇捣法或高位抛落无振捣法。
钢管混凝土柱从减小变形和经济角度考虑,核心混凝土宜采用强度等级不低于C 30的普通混凝土。
3.2.外包钢管宜采用无缝钢管或螺旋焊接钢管,钢管外径不应小于100mm ,壁厚不小于4。
钢管外径与钢管壁厚比d/t根据该地区抗震设防烈度的不同限值如下:7°区,d/t≤608°区,d/t≤559°区,d/t≤503.3.钢管混凝土柱的核心混凝土浇筑后,尽量避免在其外包钢管上二次施焊,对核心混凝土性能产生影响。
4.结束语目前该厂房已投入使用,钢管混凝土柱外观效果很好,其用钢量及整体造价均比下柱用钢柱要低,并且由于钢管混凝土柱不易形成阴角,防腐处理非常方便。
通过以上比较分析,我认为在有大吨位吊车的冶金工业厂房中,特别是柱轴压力较大的厂房中,其下柱可根据实际情况优先采用格构式钢管混凝土柱,钢管混凝土格构柱的用钢量,基本上是钢结构格构柱的用钢量的30%左右,大大节约了钢材。
而且截面越大,下柱高度越高,其经济效益就越明显。
随着钢管混凝土计算理论的不断完善,施工工艺水平的不断提高,钢管混凝土的应用一定会越来越广泛。
依据标准及参考文献:[1]国家标准《钢结构设计规范》(G B50017-2003)[2]工程建设推荐性标准《钢管混凝土设计与施工规程》(CECS28:1990)[3]国家标准《建筑抗震设计规范G B50011-2001》[4]《钢管混凝土结构理论与实践》(上接第34页)负筋的位置,并用电焊把马凳与负筋焊牢,使马凳在混凝土浇筑过程中不位移,保证负筋不下沉,从而有效控制负筋保护层的厚度,不使板负筋保护层过厚而产生裂缝。
(4)严格施工操作程序,不盲目赶工期。
合理计划工期,在楼层混凝土强度未达到1.2N/mη时不得进行下一道工序施工。