自应力钢管混凝土简介
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。
自应力钢管混凝土极限承载力研究
：
１ 自预 应力 钢管 混凝 土的破坏 机理
自应力 的存在使 核心ｔ 昆凝土处 于三 向受压状 态 ，改善 了混凝土 内部微 观结构 和受力性 能 ，有利 于钢 管混凝 土结 构综合力学性能 的改善 。所 以 自预应 力钢管 混凝土破 坏机 理应 同于三 向受压混凝土的破坏机理。 核心混凝土受压时 ，当轴向压力达到某一界 限值 （ 对于
线 Ｊ从 图上可见 ， 。 侧压力 Ｐ越大 ， 不仅抗压强度 提高 ， 而 且 相 应 的极 限压 缩 变 形 值 也 越 大 。
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材 温下 ，由于混凝土 的干缩 ，使钢 管 和混凝土 之 间 在常
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三 向受压的优势 ；又 由于在外界温度升 高时 ， 钢管膨 胀大 ， 混凝土膨 胀小 ，钢 管 和混凝 土之 间 的离 隙量进 一步 加 大 ， 钢管不能有效地套 箍管 内混凝土 ，混 凝土 的三向受力 状态 减弱” 。以上两点 ，使 得钢 管混凝土 不能理 想的应用 于工 Ｊ 程实践 ，妨碍 了其推广 和应用 。为 了避免 上述缺 陷 ，可在
：
体（ 简称微柱 ） 。最后 ，当压应力达到混凝土的抗 压强 度时 ， 混凝土 即因微柱失稳或折断而完全破坏 。 三 向受压混凝 土除承受 轴 向压力外 ，同时还 受有侧 压 力。那么顺纵轴 向的微 裂缝 的发生和 发展就会 受到延迟 和
强度的 ７ ０～９ ％左 右 时 ，微 细 裂缝 显著 增加并 相互 连通 ， ０ 将混凝土分割成为若 干与轴 向压 力方 向大致平 行 的微 细柱
钢管混凝土的优缺点
钢管混凝土的优缺点钢管混凝土的优缺点钢管混凝土是一种在建筑和工程领域中常见的结构材料。
它由钢筋和混凝土组成，将钢筋与混凝土紧密结合，形成具有高强度和耐久性的结构。
钢管混凝土具有许多优点和缺点，下面将详细介绍。
一、优点1. 强度高：钢管混凝土结构由于钢筋的加入，具有很高的抗压和抗张能力，可以承受较大的荷载。
相比之下，传统的纯混凝土结构往往强度较低。
2. 耐久性好：钢管混凝土结构的耐久性较好，可以长时间抵抗风吹雨打、震动、酸碱侵蚀等自然环境的影响。
它的寿命通常比传统的混凝土结构长。
3. 施工方便：钢管混凝土可以在厂房内进行预制，减少现场施工时间和工期，提高施工效率。
此外，它可以根据需要进行切割和连接，便于实现各种形式的结构。
4. 抗震性能好：钢管混凝土结构具有很好的抗震性能。
其弹性模量大，刚度高，可以有效地吸收和分散地震产生的能量，减少建筑物受到的损坏和影响。
5. 火灾安全性高：钢管混凝土的钢管在火灾中具有很好的耐高温性能，可以保护混凝土免受热胀冷缩和火灾的影响，提高建筑物的火灾安全性。
二、缺点1. 成本较高：与传统的混凝土结构相比，钢管混凝土的施工成本较高。
这是由于其需要使用大量的钢筋和混凝土材料，并需要进行预制和组装等特殊工艺。
2. 维护困难：钢管混凝土结构一旦出现损坏或破坏，修复和维护较为困难。
特别是对于埋入土中的部分，需要进行专门的检测和维护，增加了维护成本和工作量。
3. 对环境影响较大：钢管混凝土的生产过程需要消耗大量的能源和资源，同时会产生大量的二氧化碳等废气和废水。
这对环境造成了不可忽视的影响。
以上是钢管混凝土的优点和缺点的详细介绍。
钢管混凝土作为一种常见的结构材料，具有广泛的应用前景和潜力。
然而，在实际应用中，需要综合考虑其优点和缺点，根据具体情况做出合理的选择。
附件：1. 钢管混凝土相关设计图纸2. 钢管混凝土施工工艺说明书3. 钢管混凝土检测报告法律名词及注释：1. 混凝土：指通过水泥、砂、石等材料按一定比例混合制成的人造石材，广泛用于建筑和工程领域。
钢管混凝土结构
钢管混凝土结构在现代建筑和桥梁工程中，钢管混凝土结构凭借其独特的优势，正逐渐成为一种备受青睐的结构形式。
那么，什么是钢管混凝土结构？它又有哪些特点和应用呢？钢管混凝土结构，简单来说，就是在钢管中填充混凝土而形成的一种组合结构。
钢管通常采用圆形或方形截面，混凝土则在钢管内部被紧密包裹。
这种结构形式的优点众多。
首先，钢管对混凝土起到了很好的约束作用。
想象一下，混凝土被钢管紧紧“抱住”，使其处于三向受压状态，抗压强度大幅提高。
这就好比一个人在困境中得到了有力的支持，从而能够发挥出更大的潜力。
这种约束作用不仅提高了混凝土的承载能力，还改善了混凝土的塑性和韧性，使其在承受较大荷载时不易发生脆性破坏。
其次，混凝土的存在也增加了钢管的稳定性。
钢管在受压时容易发生局部屈曲，而内部填充的混凝土有效地阻止了这种屈曲的发生，使得钢管能够更好地承受压力。
二者相互配合，相辅相成，大大提高了整个结构的承载能力。
在力学性能方面，钢管混凝土结构具有良好的抗震性能。
地震作用下，结构需要具备一定的变形能力来吸收能量，而钢管混凝土结构恰恰能够满足这一要求。
由于混凝土和钢管之间的协同工作，结构在地震时能够有效地耗散能量，减少破坏程度。
再者，从施工角度来看，钢管混凝土结构也具有显著的优势。
钢管可以作为施工时的模板，减少了支模的工作量和难度。
同时，混凝土在钢管内浇筑，能够保证浇筑质量，提高施工效率。
在实际应用中，钢管混凝土结构广泛应用于高层建筑和大跨度桥梁。
在高层建筑中，柱子往往需要承受巨大的竖向荷载，钢管混凝土柱能够提供足够的承载能力，同时减小柱子的截面尺寸，增加建筑的使用空间。
比如，一些超高层建筑就采用了钢管混凝土柱作为主要的竖向受力构件。
在桥梁工程中，钢管混凝土拱桥以其优美的造型和良好的力学性能而备受关注。
钢管混凝土拱肋具有较高的强度和刚度，能够跨越较大的跨度。
而且，由于钢管的保护，混凝土不易受到外界环境的侵蚀，提高了桥梁的耐久性。
钢管混凝土综述
钢管混凝土综述引言钢管混凝土是一种结构材料，由钢管和混凝土组成。
该材料具有高强度、高刚度和耐久性，广泛应用于桥梁、大型建筑物和高层结构等领域。
本文将从钢管混凝土的原理、分类、应用和优缺点等方面进行综述。
原理钢管混凝土的原理是将钢管作为混凝土的模板，然后在模板中灌入混凝土，并使其固化硬化。
通过这种方式，钢管与混凝土相互配合，形成一个整体化的结构。
分类根据钢管与混凝土之间的关系，钢管混凝土可分为两种类型：1.钢管内配混凝土型：钢管作为混凝土的模板，填满混凝土后，形成一个整体的结构。
2.钢管外包混凝土型：钢管作为外部的包围，混凝土灌入其中，使其形成一个整体的结构。
应用桥梁钢管混凝土在桥梁中的应用非常广泛。
其具有高强度、高稳定性和耐腐败性等特点，可以用于建造各种桥梁，如悬索桥、钢拱桥和斜拉桥等。
建筑物钢管混凝土在建筑物中的应用也非常广泛。
其具有高强度、高稳定性和隔音防火的优点，可以用于建造各种建筑物，如高层建筑、工业厂房、仓库和停车场等。
其它领域此外，钢管混凝土也可以用于水利工程、地下工程和海洋工程等领域。
其具有耐腐败性、高强度和耐久性等特点，可以在恶劣的环境中长期使用。
优缺点优点1.高强度和高刚度：钢管混凝土具有很好的抗震和抗风性能。
2.耐久性：钢管混凝土具有耐腐败性和耐久性，可以长期使用。
3.环保节能：钢管混凝土使用的材料都可以循环利用，对环境污染较少。
4.施工方便：钢管混凝土的施工过程简单，不需要大量的工人和设备。
缺点1.成本较高：钢管混凝土的成本较高，需要大量的钢材和混凝土。
2.维护困难：钢管混凝土在使用过程中出现问题，维护不易，需要专业人士进行修复。
3.受限于结构大小：钢管混凝土受限于其结构大小，无法应用于一些大型结构。
钢管混凝土作为一种结构材料，具有高强度、高刚度、耐久性和环保节能等特点，广泛应用于桥梁、大型建筑物和高层结构等领域。
尽管其成本较高，但其优点仍然受到了广泛的认可和应用。
钢管混凝土结构的优缺点简述(全文)
钢管混凝土结构的优缺点简述(全文)钢管混凝土结构的优缺点简述(全文)一：引言钢管混凝土结构是一种由钢管和混凝土组成的结构体系。
它通过钢管的加固作用，使混凝土具有更高的抗拉和承载能力。
本文将对钢管混凝土结构的优缺点进行简要介绍。
二：优点2.1 抗震性能优越钢管混凝土结构具有良好的抗震性能，主要体现在以下几个方面：2.1.1 钢管的抗震能力高钢管可以通过拼接组成框架结构，提高整体的抗震能力。
同时，钢管还具有较好的延性，能够在地震中承受较大的变形而不会破坏。
2.1.2 混凝土的抗震性能增强混凝土与钢管的结合形成了一种复合材料，能够充分发挥两者的优势。
混凝土在压力作用下具有较好的韧性，能够有效地吸收地震能量，减小结构受力。
2.2 承载能力强钢管混凝土结构由于钢管的加固作用，使得整体的承载能力得到极大的提升。
钢管能够通过受力方式的改变，将受力传递到混凝土中，从而提高结构的强度和刚度，使其能够承受更大的荷载。
2.3 施工简便钢管混凝土结构的施工相对简便，可以通过组装方式进行，节省了大量的施工时间和人力物力成本。
同时，钢管混凝土结构还能够适应各种复杂施工环境，具有较强的适应性。
三：缺点3.1 造价较高钢管混凝土结构的造价相对较高，主要原因在于钢管材料的成本较高，并且施工过程中需要进行精确的加工和连接。
这使得钢管混凝土结构在一些经济条件较差的地区应用受限。
3.2 维护困难由于钢管和混凝土的组合特性，使得钢管混凝土结构的维护较为困难。
一旦出现损坏或漏水等问题，修复和维护工作相对复杂，且需要较大的经济投入。
四：附件本文档涉及附件：无五：法律名词及注释本文所涉及的法律名词及注释：无----------钢管混凝土结构的优缺点简述(全文)一：概述钢管混凝土结构是一种由钢管和混凝土组合而成的新型结构形式。
它通过钢管与混凝土的相互作用，充分发挥两者的优势，广泛应用于建筑工程中。
本文将从多个方面介绍钢管混凝土结构的优缺点。
二：优点2.1 强度高钢管混凝土结构由于钢管的加固作用，使得整体的强度得到极大提升。
浅析钢管混凝土原理与发展状况
浅析钢管混凝土原理与发展状况钢管混凝土是一种由钢管和混凝土组成的复合材料，具有优异的力学性能和耐久性，被广泛应用于建筑、桥梁和其他土木工程领域。
本文将从钢管混凝土的原理和发展状况两个方面进行分析，旨在为读者提供对这一材料的深入了解。
一、钢管混凝土的原理1.1 概念钢管混凝土是一种由钢管和混凝土组成的复合材料，钢管起着外部约束和局部增强混凝土的作用，使混凝土构件具有更好的抗弯、抗剪和抗压性能。
1.2 原理钢管混凝土的原理是利用钢管的高强度和刚度来约束混凝土，在外部加载作用下，钢管承担一部分受力，从而提高了混凝土的承载能力。
由于钢管的阻碍作用，混凝土在受力时呈现出良好的变形性能，能够延缓构件的开裂和破坏，提高了整体的耐久性。
1.3 特点钢管混凝土具有受力性能良好、耐久性高、施工简便等特点。
其受力形式为受约束混凝土和钢管协同工作，受力性能比普通混凝土更优越；在不同环境下具有较高的耐腐蚀性和耐久性，能够适应不同工程的使用要求；施工过程中，无需复杂的模板和支撑，能够提高工程的施工效率。
2.1 发展历程钢管混凝土最早起源于美国，20世纪50年代开始被广泛研究和应用。
随着国际土木工程技术的不断发展，钢管混凝土逐渐成为一种备受青睐的工程材料。
目前，在世界上许多国家和地区，钢管混凝土已经成为一种常见的建筑结构形式。
2.2 应用领域钢管混凝土广泛应用于建筑、桥梁、隧道、地下工程等领域。
在建筑结构中，钢管混凝土常用于柱、梁、框架等构件的增强和加固；在桥梁工程中，钢管混凝土常用于桥梁墩、桥台和桥面板的构造；在隧道和地下工程中，钢管混凝土则常用于隧道衬砌、管廊和地下室的结构设计。
自应力钢管混凝土简介
自应力钢管混凝土1、自应力混凝土概述膨胀混凝土由法国的H．Lossier于1936年发明并获得专利，经过30多年的起起落落，直到上世纪60年代才有了较大的发展。
1955年左右前苏联研究者创造了硅酸盐自应力水泥，并开始应用于地下工程、机场、公路、大跨度薄壳等结构；美国的A．Klein研制了硫铝酸盐膨胀水泥并在工程中得到大量的工程应用；日本也在上世纪60-70年代发展膨胀水泥。
中国最早是中国建材研究院于1957年研制成功硅酸盐自应力水泥，其后一直停滞，直到改革开放才取得较快的发展。
膨胀混凝土具有体积膨胀性，有膨胀就必定有外部约束作用。
在不同形式的约束下膨胀混凝土就会呈现不同宏观性能，内部结构就会不同程度的发生变化。
混凝土膨胀时会对其约束体施加拉应力，根据作用力与反作用力的原理，约束体对其产生相应的压应力，由于此压应力是利用混凝土自身的化学能(膨胀能)张拉钢筋或其他约束体产生的，有别于外部施加的机械预应力，所以称之为自应力。
按自应力大小不同可将膨胀混凝土划分为补偿收缩混凝土和自应力混凝土两大类。
补偿收缩混凝土的自应力较小，主要用于补偿混凝土收缩和填充灌注，自应力一般为O．2～1 MPa，这时由于自应力很小，所以在结构设计中一般不考虑自应力的影响。
自应力混凝土的自应力较大，在结构设计中需要考虑自应力的影响。
目前，自应力混凝土的适用范围较狭窄，在结构中作为部分预应力或发挥减少收缩的辅助作用。
自应力混凝土的膨胀能大，在约束条件下能产生自应力，提高混凝土的抗裂能力，因此作为自应力混凝土压力管中的材料，代替金属管材应用于市政输水、工业用排灰排气管、输气管线工程、农业用输水管中。
经过长期的应用，积累了丰富的实践经验，形成了一套成熟的自应力混凝土管设计、制造、施工体系。
中国建筑材料科学研究院是我国膨胀混凝土的发源地，从1965年起，开展了硅酸盐自应力水泥(M型)的研究，混凝土自应力值为2～3MPa。
1974起，该院陆续研制成功自应力铝酸盐水泥(ASC)和自应力硫铝酸盐水泥(SAEC)，混凝土自应力值为4～8MPa。
钢管混凝土结构的设计及其应用技术规程
钢管混凝土结构的设计及其应用技术规程一、引言钢管混凝土结构作为一种新型的结构体系，在建筑领域具有广泛的应用前景。
它具有高强度、高稳定性、高耐久性、易于施工等优点，可以满足不同建筑在结构上的要求。
本文将详细介绍钢管混凝土结构的设计及其应用技术规程。
二、钢管混凝土结构的概述1. 钢管混凝土结构的定义钢管混凝土结构是由钢管和混凝土组成的一种新型结构体系。
其主要特点是钢管为骨架，混凝土为填充材料，二者相互协作，共同承担结构荷载。
2. 钢管混凝土结构的优点（1）钢管和混凝土的优点相互补充，结构体系具有高强度、高刚度、高稳定性等优点。
（2）钢管混凝土结构具有较好的耐久性，可适应不同环境下的使用要求。
（3）由于钢管混凝土结构采用工厂化生产和现场拼装，因此可以大大缩短施工周期，提高施工效率。
3. 钢管混凝土结构的应用领域钢管混凝土结构可应用于各种建筑形式，如高层建筑、桥梁、地下车库、工业厂房等。
三、钢管混凝土结构的设计1. 钢管混凝土结构的设计原则（1）结构的安全性和可靠性是设计的首要原则。
（2）应根据建筑使用要求和功能要求确定结构的荷载。
（3）应根据结构的荷载和受力特性确定结构的材料、型号和规格。
（4）应根据结构的受力特点确定结构的形式和构造。
2. 钢管混凝土结构的设计步骤（1）确定结构的荷载根据建筑使用要求和功能要求，确定结构的荷载。
（2）确定结构的材料根据结构的荷载和受力特性，确定结构的材料、型号和规格。
（3）确定结构的形式和构造根据结构的受力特点，确定结构的形式和构造。
（4）进行结构的计算根据结构的形式、构造和材料，进行结构的计算，确定结构的尺寸和数量。
（5）绘制结构图纸根据结构的计算结果，绘制结构图纸，明确结构的构造和尺寸。
四、钢管混凝土结构的应用技术规程1. 钢管混凝土结构的施工（1）钢管混凝土结构的施工应按照设计图纸和施工方案进行。
（2）钢管混凝土结构的钢管应采用规格统一、质量可靠的产品。
（3）钢管混凝土结构的混凝土应采用符合国家标准的材料，并按照规定的配合比进行调配。
钢管混凝土详解
在任何情况下都应满足下列条件：
φ1*φe* ≤φ0* φ0* － 按轴心受压柱考虑的φ1*值
3.变形计算
（1）压缩和拉伸刚度
EA Ea Aa Ec Ac
（2）弯曲刚度
EI Ea Ia Ec Ic
Aa Ia －钢管横截面的面积和对其重心轴的惯性矩 Ac Ic －钢管内混凝土横截面的面积和对其重心轴的惯性矩 Ec Ec －钢管和混凝土的弹性模量
5.钢管混凝土柱考虑长细比影响的承载力折减系数
对单肢柱：
钢管混凝土柱考虑长细 比影响的承载力系数 1 当 Le D 4时，1 1 0.115 Le D 4 当 Le D 4时，1 1
D－钢管的外径； Le－柱子的等效计算长度，按规程公式计算。
6.钢管混凝土柱等效计算长度
钢管混凝土柱的等效长度应按下列公式确定：
第五章 钢管混凝土柱
5.1 钢管混凝土的特点
钢管混凝土也称作为钢管套箍混凝土（Steel Tube-Confined Concrete，或Concrete-Filled Steel Tube ）,它是在钢管内灌入混 凝土而形成的一种组合结构。钢管混凝土结构按截面形式的不 同可以分为矩形截面、圆形截面和多边形截面，其中圆形截面 和矩形截面钢管混凝土结构应用最为广泛；实心和空心钢管混 凝土。
(4) 长细比
2. 轴心受压的钢管混凝土短柱（L/D=3~3.5）
钢管混凝土短柱的一 次压缩工作曲线分为 三个阶段: （1）弹性阶段 oa （2）弹塑性阶段 ab （3）强化阶段 bc
➢ ＝1.0时，核心混凝土因紧箍效应纵向承载力的提高恰好
弥补钢管因异号应力场使纵向承载力的减小，所以出现了塑 性的水平段bc。
5.2 钢管混凝土柱的工作性能
钢管混凝土介绍及其发展历程
钢管混凝土一、定义1、广义：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。
2、狭义：特指圆钢管混凝土二、原理1、利用横向钢管，对受压混凝土施加侧向约束，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。
2、借助内填混凝土的支撑作用，增强钢管壁的几何稳定性，改变窑钢管的失稳模态，从而提高其承载能力。
钢管混凝士利用钢管和混凝土中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。
可以保证其材料性能的充分发挥；另外，在钢管混凝土的施工过程中，钢管还可以作为浇筑其核心混凝土的模板。
总之通过钢管和混凝土组合而成为钢管混凝±，不仅可以弥补两种材料各自材料的缺点，而且能够充分发挥二者的优点，这也正是钢管混凝土组合结构的优势所在。
三、发展历程所谓"钢管混凝土"是"钢管套箍混凝土"（Stel Tube-Confined Concrete）的简称。
它是由混凝土填人薄壁圆形钢管内而形成的组合结构材料，是套箍混凝土（Confined Concrete）的一种特殊形式1a3。
在国外也有称之为"CmncreteFledStel Tbe"（"混凝土填心钢管"）的。
但后一种叫法，似不够确切，因为它只从现象上表述了混凝土对钢管的填充，而没有从本质上突出钢管对核心混凝土的套箍约束。
这种叫法就把用混凝土填心的方钢管也包括进去了，而方钢管对核心混凝土并无多大套箍约束作用，不属套箍混凝土之列。
钢管混凝土除具有强度高、重量轻、延性好、耐疲劳、耐冲击等优越的力学性能外，还具有省工省料、架设轻便、施工快速等优越的施工性能一。
钢管混凝土
目前研究和应用最多的几种钢管混凝土构件横截面形式 ：
二、钢管混凝土的特点
1、构件抗压承载力高 一般都高于组成钢管混凝土的钢管和核心混凝土单独的承载 力之和，实现了所谓的1+1>2的组合效果
2、塑性与韧性好 通常情况下，单纯受压的混凝土常属脆性破坏，对于高强混 凝土更是如此，其工作可靠性因而有所降低。若借助钢管对核心 混凝土的套箍约束作用，不但改善了核心混凝土在试用阶段的弹 性性质，此外，钢管混凝土结构在水平荷载的反复作用下，滞回 曲线P-Δ十分饱满，延性好，吸收能量多，且刚度退化现象很小。 因而抗震性能好。
国家 规范 1965年 ACI318-65 《美国混凝土协会规范》 美国 1971年 ACI318-71 《美国混凝土协会规范》
1989年 ACI318-89 《美国混凝土协会规范》
1986年 AISC-LRFD 《美国钢结构协会规范》 1967年 AIJ 《钢管混凝土组合结构设计标格广场大厦是世界上全部采用钢管混凝土 柱的最高和超高层建筑，也是我国第一座自己投资、自己设计、全 部国产钢材、自行加工制造及自行安装的超高层建筑，地上建筑高 度为291.6m，地下4层，地上72层，采用框架-筒结构体系，建筑 面积166700 m2，外框柱网为12m×12m，内筒密排柱的柱距为 3m，采用了圆钢管混凝土柱。 2003年建成的台北国际金融中心[51]占地面积30277 m2，地 下5层，地上101层，总建筑面积166700 m2，地上建筑高度为 508m，101层塔楼应用了井字型结构体系，中低层柱子采用了矩形 钢管混凝土，最大的钢管混凝土柱截面尺寸为2.4m×3m，矩形钢 管由四块钢板拼焊而成。 2010年建成的天津市标志性建筑津塔，高336.9m，在中国已建 成的摩天大楼中排名第七位，在世界已建成的摩天大楼中排名第25 位，主塔楼地下4层，地上73层，总建筑面积580000 m2，塔楼结 构设计采用钢框架-钢板剪力墙结构体系，柱采用钢管混凝土组合 柱，钢管柱最大直径1700mm，最小直径600mm，其中混凝土强 度等级最高为C60。
钢管混凝土结构PPT
耐久性好
钢管混凝土结构中的钢管可以作为保护层，有效防止水分和有害气体对混凝土的 侵蚀，提高了结构的耐久性。
与传统混凝土结构相比，钢管混凝土结构的耐久性更长，能够保证建筑物的长期 使用安全。
经济效益好
钢管混凝土结构采用钢管和混凝土两种材料，能够充分发挥 两种材料的优点，达到较好的经济性能。
与传统混凝土结构相比，钢管混凝土结构的重量更轻，能够 降低基础和支撑结构的造价，从而降低整个工程的造价。
03
钢管混凝土结构的制作工艺
钢管制作
钢材选择
根据设计要求选择合适 的钢材，确保其具有足
够的强度和耐久性。
钢板切割与弯曲
使用切割和弯曲设备将 钢板加工成所需的形状
和尺寸。
焊接与组装
将切割和弯曲后的钢板 进行焊接和组装，形成
地铁工程
总结词
地铁工程中，钢管混凝土结构被用于地 铁隧道和车站的拱部和侧墙，具有高强 度和耐久性。
VS
详细描述
例如，上海地铁10号线采用了圆钢管混 凝土结构作为隧道拱部，既满足了地铁隧 道对高强度和耐久性的要求，又提高了隧 道的整体稳定性。同时，钢管混凝土结构 在地铁车站侧墙中的应用也增强了侧墙的 承载力和稳定性，保证了地铁车站的安全 运营。
具有高承载力、高塑性和韧性、 施工方便、耐火性能好等优点， 广泛应用于高层建筑、大跨度桥 梁、工业厂房等领域。
历史与发展
起源
发展趋势
钢管混凝土结构起源于20世纪初，最 初用于桥梁工程。
未来钢管混凝土结构将继续向着高强 度、高性能、绿色环保等方向发展。
发展历程
随着技术的不断进步和研究的深入， 钢管混凝土结构在理论分析、设计方 法、施工工艺等方面取得了重要进展。
钢管混凝土结构的特点优势及发展应用
钢管混凝土结构的特点优势及发展应用钢管混凝土结构的特点优势及发展应用摘要：钢管混凝土结构作为一种新型组合结构，由于其能够更有效地发挥钢材和混凝土两种材料的优点，且施工方便，降低工程造价，近年越来越广泛地应用于工程实践中。
本文概括了钢管混凝土结构的特点及优势，并对其发展应用进行了分析。
关键词：钢管混凝土；组合结构；承载力0.引言钢管混凝土（concrete filled steel tubular structure）是指在薄壁钢管内填充普通混凝土，将两种不同性质材料组合而形成的复合结构，根据截面形式的不同分为圆钢管混凝土、方钢管混凝土和多边形钢管混凝土等[1]。
钢管混凝土结构是混凝土与钢材的最佳组合方式，两种材料取长补短，充分发挥了混凝土抗压性能和钢材的抗拉性能，达到优化组合的作用效果[2]。
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。
目前在国内高层、超高层建筑中，大部分的柱都采用了钢管混凝土结构，因为钢管混凝土柱在同等荷载作用下截面积小，同时具有较好的延性、施工工期短、施工方便的优点，具有良好的经济效益和建筑效益。
1.钢管混凝土结构的特点及优势1.1 承载力高、延性好，抗震性能优越同样截面的钢管混凝土柱比钢筋混凝土柱承载力约高50%，强度明显提高。
最根本的原因是钢管和混凝土的泊桑系数不同。
在普通钢管混凝土柱中，其中混凝土是处于轴心受压状态的[3]，而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；同时钢管内部的混凝土又可以有效地防止钢管发生局部屈曲。
两者共同作用，大大地提高了承载能力[4]。
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[5]。
钢管和混凝土都处于三向应力状态，钢管和混凝土之间的相互作用使其物理性质发生了质的变化，由原来的脆性材料转变为塑性材料，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。
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。
钢管高强低热微膨胀混凝土自应力试验研究
钢管高强低热微膨胀混凝土自应力试验研究说起钢管高强低热微膨胀混凝土自应力试验，哎呀，这个名字一听就让人有点头大，是不是？但它的背后故事挺有意思的。
这种混凝土一开始就给人一种很神秘的感觉，钢管、高强、低热这些词一捆绑，搞得我们一脸懵。
不过，要是把它放在生活中来理解，倒是能明白其中的玄机。
想象一下，我们做个建筑工程，给钢管包上混凝土，然后这混凝土有着一种特别的性质，它不爱发热，也不容易膨胀，这就像是一个不容易生气、不容易变形的“老好人”，你说是不是很特别？咱们先来聊聊“高强低热”这几个字。
钢管本身就是结实得很，像一个无坚不摧的钢铁大汉。
而混凝土加了这些特点，就像是给钢铁大汉披上一层“超级防护服”，不光不怕热，还特别耐磨。
低热其实是指混凝土在凝固的时候不会像普通混凝土那样发出大量的热，这样就能避免因为热量过大而引发一些裂缝，像是吃了过多辣椒的嘴巴，一下子就火辣辣的痛。
这种低热的混凝土，不仅使得结构更加稳定，而且能大大减少施工中的风险。
再来说说“微膨胀”这个特性。
你想啊，膨胀膨胀的，顾名思义就是东西往外“张牙舞爪”地膨起来，咱们都知道，混凝土在干硬的过程中是会发生一定的收缩的，嗯，这个时候如果有点微膨胀的作用就能有效抵消这一点，避免“变形跑偏”。
就像是你穿紧身裤，坐下时腿部有点不舒服，拉一拉裤子就舒服了。
微膨胀的混凝土就是给混凝土这种紧身裤的“松弛”提供了一点点空间，让它不至于太压抑。
想要让这混凝土不崩裂、不变形，靠的正是这种“微膨胀”的秘密武器。
不过，这一切要落到实地，还是得经过试验，试验嘛，大家应该不陌生吧。
做这些试验的目的就是让我们搞清楚混凝土在不同环境下到底能不能服从命令，稳稳地站住不打歪。
你想想，要是随便一点，搞不定，那建筑工地不就是变成了“大乱炖”吗？每一块混凝土，都是为了钢筋的稳固、建筑的安全去努力的，所以每一个小小的细节都不能掉以轻心。
而这个“自应力”听起来就更专业了，对吧？其实就是说混凝土本身在硬化的过程中就会产生一些“自我调节”的力量，像是一个调皮的小朋友自己给自己找乐子。
钢管混凝土的特点及工程应用
钢管混凝土的特点及工程应用钢管混凝土结构是目前发展较快的结构类型。
本文就钢管混凝土结构的特点是工程应两方面作了介绍，使读者对钢管混凝土结构有更详细的了解。
标签：钢管混凝土特点工程应用钢管混凝土是在劲性钢筋混凝土和螺旋钢筋，混凝土的基础上演变和发展起来的，是由混凝土填入钢管内而形成的一种新型组织结构。
钢管混凝土利用钢管和混凝土两种材料的受力过程中的相互作用，即钢管对混凝土的约束作用使混土处于复杂的应力状态之下，使混凝土的强度得以提高。
同时，由于混凝土的存在可以避免和延缓钢管发生局部屈曲，可以保证其材料性能的充分发挥。
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1.1承载力高、塑性及韧性好钢管混凝土柱中，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。
1.2施工方便，工期缩短钢管混凝土结构施工时，钢管可以做为劲性骨架承担施工阶段施工荷载和结构重量，施工不受混凝土养护时间的影响；由于钢管混凝土内部没有钢筋，便于混凝土的浇注和捣实；钢管混凝土结构施工时，不需要模板，既节省了支模、拆模的材料和人工费用，也节省了时间。
1.3耐火性能较好由于钢管内填有混凝土，能吸收大量的热能，因此遭受火灾时管柱截面温度场的分布很不均匀，增加了柱子的耐火时间，减慢钢柱的升温速度，并且一旦钢柱屈服，混凝土可以承受大部分的轴向荷载，防止结构倒塌。
组合梁的耐火能力也会提高，因为钢梁的温度会从顶部翼缘把热量传递给混凝土而降低。
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自应力钢管混凝土
1、自应力混凝土概述
膨胀混凝土由法国的H．Lossier于1936年发明并获得专利，经过30多年的起起落落，直到上世纪60年代才有了较大的发展。
1955年左右前苏联研究者创造了硅酸盐自应力水泥，并开始应用于地下工程、机场、公路、大跨度薄壳等结构；美国的A．Klein研制了硫铝酸盐膨胀水泥并在工程中得到大量的工程应用；日本也在上世纪60-70年代发展膨胀水泥。
中国最早是中国建材研究院于1957年研制成功硅酸盐自应力水泥，其后一直停滞，直到改革开放才取得较快的发展。
膨胀混凝土具有体积膨胀性，有膨胀就必定有外部约束作用。
在不同形式的约束下膨胀混凝土就会呈现不同宏观性能，内部结构就会不同程度的发生变化。
混凝土膨胀时会对其约束体施加拉应力，根据作用力与反作用力的原理，约束体对其产生相应的压应力，由于此压应力是利用混凝土自身的化学能(膨胀能)张拉钢筋或其他约束体产生的，有别于外部施加的机械预应力，所以称之为自应力。
按自应力大小不同可将膨胀混凝土划分为补偿收缩混凝土和自应力混凝土两大类。
补偿收缩混凝土的自应力较小，主要用于补偿混凝土收缩和填充灌注，自应力一般为O．2～1 MPa，这时由于自应力很小，所以在结构设计中一般不考虑自应力的影响。
自应力混凝土的自应力较大，在结构设计中需要考虑自应力的影响。
目前，自应力混凝土的适用范围较狭窄，在结构中作为部分预应力或发挥减少收缩的辅助作用。
自应力混凝土的膨胀能大，在约束条件下能产生自应力，提高混凝土的抗裂能力，因此作为自应力混凝土压力管中的材料，代替金属管材应用于市政输水、工业用排灰排气管、输气管线工程、农业用输水管中。
经过长期的应用，积累了丰富的实践经验，形成了一套成熟的自应力混凝土管设计、制造、施工体系。
中国建筑材料科学研究院是我国膨胀混凝土的发源地，从1965年起，开展了硅酸盐自应力水泥(M型)的研究，混凝土自应力值为2～3MPa。
1974起，该院陆续研制成功自应力铝酸盐水泥(ASC)和自应力硫铝酸盐水泥(SAEC)，混凝土自应力值为
4～8MPa。
1980年又研制成功出明矾石自应力水泥(AEC)，成果均用于工业生产中。
吴中伟院士曾预言，如果把膨胀、自应力混凝土开发的好，预制产量可达到普通混凝土的10％。
但目前国内，膨胀混凝土的总用量只占全部混凝土用量的不到0．5％，这是由于自应力混凝土产生的自应力低于机械预应力，如何提高自应力值及扩大自应力混凝土的应用范围是制约自应力混凝土发展的重要问题。
刘江宁研究了不同限制条件下膨胀混凝土的变形及力学性能，对于单向限制膨胀混凝土得出如下结论：膨胀混凝土的限制膨胀率与时间的关系可划分为四个阶段：塑性膨胀阶段，加速膨胀阶段，膨胀平衡阶段和徐变控制阶段；膨胀混凝土的自应力水平，膨胀能和限制条件三者之间互相联系和制约。
对于三向限制膨胀试验得出如下结论：三向限制膨胀混凝土的纵向膨胀率和自应力受到纵向和侧向约束的影响；三向限制条件下膨胀混凝土的强度大幅度提高，分别比自由膨胀和单项限制膨胀混凝土提高2.2倍和1.7倍。
黄承逵等人2001年利用有限元分析法研究了配筋自应力混凝土膨胀特性，人为自应力混凝土的有效自由膨胀值可用有效膨胀系数表示；自应力计算有限元模型，考虑了膨胀和徐变时间过程，可适应各种边界条件和配筋形式，能够给出结构不同部位混凝土自应力发展过程，是对一般自应力混凝土结构进行力学分析的有效方法啪1。
2004年黄承逵等又对钢纤维自应力混凝土的膨胀特性进行试验研，结果表明：自应力混凝土的限制膨胀变形随配筋率的提高而降低，但到一定配筋率后，其降低的幅度趋于平缓，呈现指数的发展规律。
2、自应力钢管混凝土特点
实现钢管混凝土自应力方法主要有两种形式：使核心混凝土膨胀，或使钢管收缩(这些变化是由结构的部件自身产生，故称为自应力)。
钢管收缩方式原理为：利用事先热膨胀的钢管，填满混凝土后，使钢管降温，利用钢管回缩对混凝土产生一个较大的侧压力，这种侧压力是一种相对永久的压力。
对比于混凝土膨胀方式，工艺过于复杂。
混凝土膨胀方式原理为：将膨胀剂添入普通混凝土中，利用膨胀能和钢管的套箍作用产生自应力。
本文主要讨论由膨胀混凝土产生自应力的方式。
混凝土膨胀方式不但能够解决高强混凝土在性能上存在的诸多问题，而且还能改善钢管混凝土的工作性能。
其主要特点如下：
①决钢与混凝土材料结合问题
对于普通钢管混凝土而言，混凝土硬化后存在一定程度的体积固有收缩，影响了混凝土和钢管的互相结合，混凝土和钢管之间出现脱空；受荷载初期，由于核心混凝土的横向变形系数较小约在0．16,-9．25之间，而钢材的横向变形系数在0．283左右，所以在同样的纵向压应变下钢管的横向应变要大于核心混凝土的横向应变，因此在受荷载初期钢管的径向及环向应变呈负值，人们习惯称之为负紧箍力。
自应力钢管混凝土利用核心混凝土膨胀能，在加载前就使钢管与核心混凝土之间产生紧箍力，这种特性可以解决钢管混凝土脱空问题，弥补钢管混凝土紧箍力出现太迟的缺陷，改善组合材料的工作性能。
②改善核心混凝土性能
三向限制能够充分利用膨胀能，这不仅能使自应力得到大幅度提高，还可以改善混凝土各项性能。
凝结硬化期间核心混凝土处于三向受压状态，密实度及力学性能大为改善；钢管中核心混凝土浇筑后基本处于密封状态，这有利于混凝土水化作用，因此混凝土的徐变也将小于普通混凝土；因钢管的约束限制作用和阻隔作用，切断了核心混凝土与外界的水分交换，这样不但避免表面泌水造成的裂纹，消除了由于养护不及时而造成施工问题，而且也不必担心核心混凝土后期膨胀造成的体积破坏。
③改善钢管混凝土力学性能
钢管混凝土轴心受压时产生套箍力，是钢管混凝土具有优越性能的原因。
但普通钢管混凝土结构，在混凝土横向变形系数随荷载的增加到一定程度时才会出现套箍力。
自应力钢管混凝土在加载初期，由于膨胀能和钢管限制约束的互相作用套箍力已经存在。
钢管对核心混凝土的套箍力控制了加载初期核心混凝土微裂缝的产生和发展，增长了钢管混凝土弹塑性工作区，使其轴压极限承载力较普通钢管混凝土高。
3、自应力钢管混凝土研究现状
王湛等通过试验手段，研究了核心混凝土、自应力钢管混凝土轴心受压构件的屈曲荷载，试验表明：钢管膨胀混凝土性能的改善主要是由于核心内部结构的改变，初应力也起一部分作用；自应力钢管混凝土的弹性模量较普通钢管混凝土
高，在弹性阶段可高达
20％以上。
武汉理工大学的胡曙光和丁庆生等针对钢管高强膨胀混凝土的特性，围绕钢管混凝土工程应用中普便存在的脱空和大跨度结构工程中的施工难题做了系统的研究，主要结论如下：
①于自应力钢管混凝土在钢管环向限制较纵向限制容易保证，钢管的环向应变大于纵向应变。
②钢管的应变随着膨胀剂的增大而增大，钢管要限制膨胀能的释放，所以引起的钢管变形就越大。
③钢管外壁的应变在7d内线性增大，15d左右基本趋于平稳。
④钢管中部的应变大于钢管端部的应变。
⑤掺入膨胀剂为10%～12％的钢管混凝土的极限破坏荷载可提高8％左右，采用铝酸盐早强膨胀混凝土较普通钢管混凝土极限破坏荷载可提高7．6％～8％。
可见，采用硫酸盐早强膨胀混凝土比掺加膨胀剂配置的钢管混凝土对短柱轴压承载力的提高效果较好。
苏州水泥制品研究院的招炳泉等配置了具有两种不同膨胀率的自应力钢管混凝土以及作为对比的普通钢管混凝土试件，测定了在三向受限条件下的核心混凝土抗压强度。
在此基础上，利用测到的有效自应力结合普通钢管混凝土理论，提出了轴心受压短柱抗压强度提高系数K和承载力肌。
李帼昌对自应力钢管轻骨料混凝土做了系统的研究，结果表明：自应力钢管轻骨料核心混凝土的最大平均压应力随含钢率的提高而加大；自应力钢管轻骨料混凝土轴压短柱破坏以核心混凝土的破坏而告终。
大连理工大学尚作庆等人结合自应力混凝土和自密实混凝土各自的特点设计出了适合浇筑的自密实自应力混凝土，得出以下结论：自密实自应力混凝土在钢管内能保持良好的密实性，并能使结构产生较大的自应力；自应力钢管混凝土的含钢率、水泥用量、构件截面尺寸及长细比均能影响自应力的大小。
详情请参考:
重庆交通大学
硕士学位论文
自应力钢管混凝土设计理论研究
姓名：黄雅宁
申请学位级别：硕士
专业：市政工程
指导教师：周水兴
20100401
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