钢管混凝土结构详解
钢管混凝土结构
❖经验系数法
❖相关方程法
❖最大荷载理论
（7）格构式柱承载力计算
❖截面形式 ❖换算长系比 ❖承载力计算
❖截面形式
❖换算长系比:
❖单位力作用下剪切角－－剪切刚度 S；
N0
NE 1 NE
2EA
e 2
e
S
❖能量法求临界力
U V Nk e
❖承载力计算
（1）钢管接头
（2）剪力传递节点构造
（3）弯矩传递节点构造
（4）梁柱节点构造
（5）柱脚构造
轴压格构式柱
偏压格构式柱
4.5 钢管混凝土受弯构件
（1）受力性能 （2）受力过程）受力过程
（3）受弯承载力计算
4.6 钢管混凝土 刚度计算
4.7 钢管混凝土一般构造
（1）钢管接头 （2）剪力传递节点构造 （3）弯矩传递节点构造 （4）梁柱节点构造 （5）柱脚构造
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。
钢管混凝土结构
钢管混凝土结构概述钢管混凝土结构是一种结合了钢筋和钢管的复合结构体系。
该结构体系采用了钢管作为混凝土的模板，并在钢管中加入纵向和横向的钢筋，以增强结构的强度和刚度。
钢管混凝土结构具有较好的抗震性能、耐久性和施工效率，因此在建筑工程中得到了广泛应用。
结构形式钢管混凝土结构可分为两种形式：钢管混凝土柱和钢管混凝土梁。
钢管混凝土柱钢管混凝土柱是由钢管和混凝土组成的柱形结构。
钢管混凝土柱的钢管通常采用圆形或方形截面，内部填充混凝土，并加入适量的纵向和横向钢筋。
由于钢管的外部形状规整，使得钢管混凝土柱具有较好的抗弯强度和承载能力。
钢管混凝土梁钢管混凝土梁是由钢管和混凝土组成的梁形结构。
钢管混凝土梁的钢管通常采用矩形或圆形截面，混凝土填充在钢管内部，并加入纵向和横向钢筋。
钢管混凝土梁具有较好的刚度和承载能力，常用于大跨度结构或需要支撑大荷载的场所。
施工工艺钢管混凝土结构的施工主要包括钢管安装、混凝土浇筑和钢筋布置等环节。
钢管安装钢管安装是钢管混凝土结构的第一步。
在安装过程中，需要保证钢管的准确位置和垂直度。
常用的钢管安装方法有直立安装和倒立安装两种，具体选择方法应根据项目实际情况进行调整。
混凝土浇筑混凝土浇筑是钢管混凝土结构的关键环节。
在浇筑过程中，需要控制混凝土的配比、浇注速度和振捣方式等参数，以确保混凝土的质量和性能。
此外，还需要注意混凝土的温度和湿度等因素，以避免出现开裂和变形等问题。
钢筋布置钢筋布置是钢管混凝土结构的最后一道工序。
在布置过程中，需要按照设计要求将纵向和横向钢筋放置到指定位置，并采用合适的连接方式进行连接。
钢筋的布置应严格符合相关标准和规范，以确保结构的安全性和性能。
优点钢管混凝土结构具有以下优点：1.抗震性能好：钢管混凝土结构能够有效吸收和分散地震能量，从而提高结构的抗震性能。
2.施工效率高：钢管混凝土结构采用模块化施工，可以大幅缩短工期，并降低施工成本。
3.耐久性好：由于混凝土的保护作用和钢管的防腐性能，钢管混凝土结构具有较好的耐久性。
钢管混凝土结构
箍混凝土的工作机理，并成功地用极限平衡法求解了钢管混 凝土轴压短柱的极限承载力。
6.1.3 钢管混凝土的发展与应用
在20世纪80年代以前，由于管内混凝土的浇灌 工艺未得到很好解决，现场施工操作繁琐，使施工 方面潜在的优势未能得到很好发挥，致使人们更愿 意采用操作简单、质检直观的普通钢筋混凝土结构 或工厂化程度高、现场劳动量少、吊装轻便、施工 速度快的钢结构。
泵送高抛无振捣混凝土
6.1 概述
c 0.7B
B
钢梁-钢管混凝土柱节点设计
6.1 概述
钢筋混凝土梁-钢管混凝土柱节点施工
6.1 概述
钢筋混凝土梁-钢管混凝土柱节点施工
6.1.1 钢管混凝土的基本原理
◆受压时的应力与应变
弹性阶段0.283
环向应变
1s s 3s 1c c 3c
塑性阶段0.5
纵向应变
低应力时0.17 较高应力时0.5 极限状态时≥1.0
两种受力模式的 钢管混凝土柱
6.1.1 钢管混凝土的基本原理
◆受压时的应力与应变
钢管与混凝土错位
弓弦效应
钢管混凝土的荷载-应变曲线
6.1.1 钢管混凝土的基本原理
◆受压时的应力与应变
c fc
c fc
c
c
混凝土单向受压的变形过程
6.1.1 钢管混凝土的基本原理
6.2.1 钢管混凝土设计规范
◆国外规范
欧洲规范EC4(2004) 澳大利亚规范AS5100(2004) 美国混凝土协会规范ACI318(2008) 美国钢结构协会规范AISC(2010) 英国规范BS5400(2005) 日本建筑学会规范AIJ(2008)
第六章 钢管混凝土结构
混凝土各阶段的应力状态
6.2.3 钢管混凝土构件承载力验算 1.短柱
共5个未知数 1 , 2 , p , c , N u 需建立5个方程
极限状态下钢管与混凝土受力简图
6.2.3 钢管混凝土构件承载力验算 1.短柱
①
fc* fc Kp , K 3～ 6
* c
p p 1 1 . 5 2 ② f fc f f c c
6.1.3 钢管混凝土的发展与应用
1879年英国赛文铁路桥采用钢管混凝土桥墩，目的是 防止钢管内部锈蚀，其后发现除了防锈外还能增强钢管稳定 性。1897年美国人John Lally用钢管混凝土作房屋结构的承 重柱（称为Lally柱），并申请获得专利。 由于钢管混凝土优越的力学性能，一经出现便受到美欧 苏各国土木工程界的重视，并竞相开发利用。 20世纪20年代前后，美国的波士顿、纽约和芝加哥等地 曾将其用于单层和多层厂房的承重柱；1930年法国巴黎郊区 的Ibis地方用钢管混凝土建造了一座9m跨的上承式拱桥； 1937年苏联列宁格勒用集束的小直径钢管混凝土作拱肋，建 造了横跨涅瓦河101m跨度的下沉式拱桥，1939年又在西伯利 亚建成了跨度140m的上承式钢管混凝土铁路拱桥。 苏联格沃兹杰夫（Gvozdev）教授深刻地阐明了钢管套 箍混凝土的工作机理，并成功地用极限平衡法求解了钢管混 凝土轴压短柱的极限承载力。
泵送高抛无振捣混凝土
6.1 概述
c 0 .7 B
B
钢梁-钢管混凝土柱节点设计
6.1 概述
钢筋混凝土梁-钢管混凝土柱节点施工
6.1 概述
钢筋混凝土梁-钢管混凝土柱节点施工
6.1.1 钢管混凝土的基本原理
◆受压时的应力与应变
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。
钢管混凝土讲解
钢管混凝土技术
一、钢管混凝土定义：
钢管混凝土是指将混凝土（如普通、高强、轻骨料 混凝土等）灌入钢管内而形成的由钢管与核心混凝 土协同承受外荷载作用的一种组合结构。从狭义上 讲，“钢管混凝土”是“钢管套箍混凝土”（Steel Tube-Confined Concrete）的简称，英文缩写为 STCC，仅指圆形钢管。因为方形、矩形钢管对核心 混凝土套箍作用并不明显；从广义上来讲，凡是在 钢管内填入混凝土而形成的组合结构都称之为“钢 管混凝土”（Concrete-Filled Steel Tube，简称 CFST），按截面形式不同，可分为圆形钢管混凝土， 矩形钢管混凝土和方形钢管混凝土等。
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。
一文详解钢管混凝土结构工艺做法
一文详解钢管混凝土结构工艺做法【范本一：专业严谨风格】一、引言钢管混凝土结构是一种广泛应用于建筑工程中的结构形式，具有一定的优点和适用场景。
本文将详细介绍钢管混凝土结构工艺做法，包括材料选用、构件制作、施工工序等。
二、材料选用1. 钢管选择：钢管选择应根据工程要求和承载力要求，一般可选用焊接钢管、热轧钢管或冷拔钢管等。
2. 混凝土选择：混凝土强度等级一般应符合设计要求，可采用普通混凝土或高强混凝土。
三、构件制作1. 钢管加工：钢管经过切割、打磨等工艺，保证尺寸准确度和表面平整度。
2. 模板搭建：根据结构图纸要求，制作和搭建相应的模板，确保模板位置和尺寸的准确性。
3. 钢筋布置：根据设计要求，在模板内进行钢筋的布置和连接。
四、施工工序1. 钢管浇筑：先将钢管放置到模板内，然后在钢管内浇注混凝土，保持混凝土均匀，避免气泡等缺陷。
2. 混凝土养护：混凝土浇筑后，需进行适当的养护措施，保持水泥水化反应的正常进行，提高混凝土强度。
3. 后续处理：混凝土凝固后，可进行刷涂、抹灰、打磨等工序，以达到设计要求的表面效果。
【文档结尾】1、本文档涉及附件：本文档附带的附件包括钢管混凝土结构施工图纸、构件尺寸表等。
详见附件文件。
2、本文所涉及的法律名词及注释：(1) 钢管：由钢材制成的管状构件。
(2) 混凝土：由水泥、骨料和掺合料按一定比例调配而成的坚固材料。
(3) 施工图纸：详细描述工程结构和施工工艺的图纸。
【范本二：简洁直观风格】一、简介钢管混凝土结构是一种常见的建筑结构形式，本文将详细介绍钢管混凝土结构的工艺做法，包括材料选用和施工工序。
二、材料选用1. 钢管：综合考虑工程需求和承载力要求，选择合适的钢管，如焊接钢管、热轧钢管或冷拔钢管。
2. 混凝土：根据设计要求，选用普通混凝土或高强混凝土等合适的材料。
三、施工工序1. 钢管浇筑：将钢管放置到预定位置，并在钢管内浇注混凝土，确保混凝土均匀。
2. 混凝土养护：混凝土浇筑后，进行适当的养护措施，以促进混凝土强度的提高。
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
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。
钢管混凝土结构的设计原理与应用
钢管混凝土结构的设计原理与应用一、引言钢管混凝土结构作为一种新型的结构系统，具有较高的抗震性、抗风性，广泛应用于高层建筑、桥梁、堤坝等领域。
本文将从设计原理、应用及注意事项等方面详细介绍钢管混凝土结构的设计。
二、设计原理1. 结构形式钢管混凝土结构是由钢管和混凝土构成的双重材料结构体系。
其基本形式有四种：钢管混凝土柱、钢管混凝土梁、钢管混凝土框架和钢管混凝土墙。
2. 材料选用（1）钢管：一般选用圆形钢管，其直径一般在200mm以上。
（2）混凝土：混凝土的等级应根据结构设计要求而定，一般选用砼标号为C30以上的混凝土。
3. 设计方法（1）结构计算应按照《建筑结构设计规范》（GB 50010-2010）中的规定进行。
（2）按照构件的受力特点，采用双向作用的设计原则。
（3）在设计中应充分考虑钢管与混凝土之间的协同作用，保证整个结构的强度和稳定性。
（4）在设计中应注意斜向荷载的作用，采用适当的斜向加强措施，保证结构的抗震性能。
三、应用1. 高层建筑钢管混凝土结构适用于高层建筑的框架结构和核心筒结构，其优点是抗震性能好、刚度大、施工简便、周期短。
目前，已有不少高层建筑采用钢管混凝土结构，如上海环球金融中心、深圳平安金融中心等。
2. 桥梁钢管混凝土结构适用于大跨度桥梁的主梁、斜拉索和桥塔等部位。
其优点是重量轻、强度高、施工方便、耐久性好。
目前，已有不少大跨度桥梁采用钢管混凝土结构，如南京长江大桥、厦门海沧大桥等。
3. 堤坝钢管混凝土结构适用于水利工程的大坝、闸门、水箱等部位。
其优点是抗震性能好、耐久性好、施工方便、维护成本低。
目前，已有不少水利工程采用钢管混凝土结构，如三峡大坝、黄河大坝等。
四、注意事项1. 计算准确在进行钢管混凝土结构设计时，应根据具体的结构要求和受力特点进行计算，保证计算结果的准确性。
2. 施工管理在施工过程中，应严格按照设计要求进行施工，保证结构的质量和安全性。
3. 维护保养在使用过程中，应定期进行维护保养，及时修缮，保证结构的长期稳定性和安全性。
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
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。
结构设计知识：钢管混凝土结构的设计与应用
结构设计知识：钢管混凝土结构的设计与应用钢管混凝土结构的设计与应用近年来，随着建筑行业的迅速发展，人们对建筑结构的性能和美观程度的要求越来越高。
在这种情况下，钢管混凝土结构作为一种新型的结构形式，越来越得到了广泛的应用和关注。
钢管混凝土结构的设计和应用，对于建筑行业的发展和结构的安全和性能具有重要的意义。
一、钢管混凝土结构的特点钢管混凝土结构由钢管和混凝土组成，采用钢管作为结构的骨架，注入混凝土。
钢管混凝土结构具有很多优点：1.质量轻：由于采用钢管组成骨架，钢管混凝土结构的自重比传统的混凝土结构轻30%左右，可以减小地基承载压力，降低建筑成本。
2.稳定性好：钢管混凝土结构的钢管具有很高的耐力和刚性，混凝土的粘结力强，可以增强结构的稳定性和抗震能力。
3.施工方便：钢管混凝土结构的施工过程简单，可以实现大面积的自动化生产，节约了人工成本和施工时间。
4.节能环保：钢管混凝土结构采用轻质材料，使得其具有较好的隔热与保温性能，能够有效地降低建筑的能耗。
二、钢管混凝土结构的设计钢管混凝土结构的设计应考虑以下方面：1.稳定性分析：钢管混凝土结构应满足建筑设计规范的稳定性要求。
稳定性分析主要包括整体稳定性和部件稳定性两个方面。
2.抗拉承载能力：由于混凝土的抗拉强度比较差，因此，钢管混凝土结构应采用优质的高强度混凝土，增强其抗拉能力和耐久性。
3.抗剪承载能力：钢管混凝土结构的抗剪能力取决于混凝土的品质和结构的内在质量，应根据实际情况进行合理设计。
4.抗弯承载能力：钢管混凝土结构的抗弯承载能力与钢管的截面形状、混凝土的品质和混凝土与钢管之间的粘结力有关。
5.抗震能力：钢管混凝土结构的设计应考虑抗震能力，并做好保护、预警和应对措施，保证建筑物的稳定性和安全性。
三、钢管混凝土结构的应用钢管混凝土结构其通常应用于以下几个方面：1.高层建筑：由于钢管混凝土结构具有较高的稳定性和抗震能力，可以满足高层建筑的架构形式和安全要求。
钢管混凝土结构
深圳赛格广场仅防火涂料一项节约造价280万
经济性好：
解决了胖柱问题
大量工程实践表明，受压构件采用钢管混凝土：
比普通钢筋混凝土节约混凝土50%，钢材用量略高 或相等，并能减轻自重50%左右； 和钢结构相比，可节约钢材50%； 总体造价比钢筋混凝土略高，比钢结构低。
（4）应 用
单、多层厂房：
钢管和混凝土波桑比变化－退火处理
4.3 复杂应力下钢材和混凝土的性能
（1）钢材性能
一次压缩时的应力和波桑比：
三向受力时的屈服点及应力－应变关系：
弹塑性阶段的切线模量：
弹塑性阶段的波桑比：
残余应力 对强度、模量及波桑比的影响可参见有关材料！！！
（2）三向应力混凝土性能
基本原理：
（2）钢管混凝土的形式:
按截面分：
多边形钢管混凝土柱；薄壁钢管混凝土柱
按受力特点分：
套管 混凝土柱
完全的约束混凝土； 钢管不受压； 延性好
钢管 混凝土柱
钢管受压； 后期约束下降
（3）钢管混凝土的特点
承载力高：钢管无屈曲问题－－屈曲模式改变；
约束混凝土，三向受压
延性、抗震性能好：
施工迅速、快捷：立体施工；旋转施工；逆作法 防火、防腐性能优越：
理论基础：
螺旋配筋套箍混凝土 －－法国的 Conidere 1902年
发展历程：
不考虑混凝土作用－－简单叠加－－考虑组合作用
发展现状：
理论方面：约束混凝土；统一理论等； 构件、节点、体系：静力、动力、抗火、长期效应；
实践方面：电厂、地铁、塔架、拱桥、高层中大量应用
我国：50年代开始－－系统的试验研究－－规程（电力部；建 材部；地方规程：上海、福建等）
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
没有。为了合理且安全地在地震区推广这
类结构,必须深入进行其动力特性的研究,
尤其对于高层结构。
结束语：
钢管混凝土能够适应特殊、难度高、落差大的构造物以及承受重载和极端条件等现代化 要求结构工艺的要求已然成为结构工程学科的一个重要的发展方向并取得良好的经济效益 和建筑效果。
钢筋混凝土和钢结构相比,钢管混凝土是一种相对年轻的结构,但它却以其特殊的优点, 正愈来愈受到工程界的重视和青睐。相信随着人们对钢管混凝土这类结构的不断认识和了 解,这类结构的科学研究必将更趋深入和完善,工程应用必将更趋广泛。
我
4.相关规范
国 计
1
2
算
国家建筑材料工业局标准
中国工程建设标准化协会标准
圆 钢
《钢管混凝土结构设计与施工规程》 《钢管混凝土结构设计与施工规程》
管
混
凝
3
计算矩形钢管混凝土的行业规程：
土
的
中华人民共和国电力行业标准
中国标准化协会标准
行
《钢—混凝土组合结构设计规程》 《矩形钢管混凝土柱结构技术规程》
03
变形测试存在不同理解,对刚度仍然存
在不同的认识,缺乏统一的理论计算公
式。确定合理的刚度计算方法是进行钢
管混凝土构架、框架等受力分析的重要
基础
动力性能研究：
对结构进入弹塑性后的动力特性(如阻
01
尼比等的变化规律)、结构的耐疲劳性能、 钢管混凝土组合柱的动力特性及基于性能
的钢管混凝土抗震设计方法等的研究几乎
有承载力高、塑性和韧性好、 经济效果好和施工方便等优点。
2.钢管混凝土结构的优缺点
1 2
优
3
点
4 5
承载力高 具有良好的塑性和抗震性能 施工简单，可大大缩短工期 经济效果显著 高层建筑中的优越性突出
1.适用范围有限 2.结构构件连接构造上施工难度大 3.构件制作安装繁琐 4.施工方法和施工质量检查存在弊端
业
规
程
5.典型建筑
主跨跨径492米，居同类型桥梁世界第一
世
界
最
巫 山 长 江 大 桥
长 钢 管 混 凝
土
拱
桥
含建 塔筑 尖物 总高 高度 度
， ，
深圳赛格广场 中国自行设计和总承包施工的 高智能超高层钢管混凝土结构建筑。
336.9m
291.6m 345.8m
房 屋 高 度 为
天津津塔 属超高层建筑,且采用“钢管混凝土柱框架 +核心钢板剪力墙体系+外伸刚臂抗侧力体系” 的结构体系标准层,
谢谢
价。
3.钢管混凝土的应用现状
3 其他结构
钢管混凝土在其他工程中应用最多的是单 层和多层工业厂房柱、高炉构架柱、锅炉构架 柱、送变电构架柱、地铁站台柱、桁架压杆等, 工程实例有:首钢、鞍钢和包钢的大型厂房和 高炉构架,北京地铁,北京广安门华北电管局微 波塔,湖北荆门热电厂的50m锅炉构架,华东、 华北和辽宁等地的送变电构 架等。
钢管混凝土结构
1 发展历程 2 优缺点 3 应用现状 4 相关规范 5 典型建筑
No.
01 >
1879
>20ຫໍສະໝຸດ 纪20年 代>20世纪60年 代
>
发展历程 20世纪80年 代
>
80年代-90年 代
>
至今
英国 塞文铁路桥 钢管混凝土桥墩
美国 出现单层和多层 钢筋混凝土承重 柱
因管内浇灌混凝 土强度大，应用 变得缓慢
混凝土结构的展望：
构造要求：
为满足构造的合理性、工程的
实践性,避免截面配置不合理,材
02
料强度匹配出现问题,防止局部
失稳,设计矩形钢管混凝土构件
必须满足截面尺寸及高宽比钢管
壁宽厚比、管内混凝土受压的工
作承担系数等方面的构造要求,
以达到优化设计目的。
刚度计算：
刚度是钢管混凝土柱和节点力学性
能的重要指 标,目前由于对钢管混凝土
日本在多层、高层建筑
泵送混凝土的出 采用，并具有良好的抗
现，是其步入新 震性能；
的发展时期
美国，西雅图 58层联合广场、44层太
平洋第一中心大厦
澳大利亚，墨尔本的46
层联邦中心大厦
钢管混凝土结构，利用钢管 和混凝土两种材料在受力过程 中相互间的组合作用，充分发 挥两种材料的优点。
不仅使混凝土的塑性和韧 性性能大为改善，而且可以 避免或延缓钢管发生局部 屈曲，从而使钢管混凝土具
钢管混凝土结构
by，少
钢管混凝土结构
• 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
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
、
和
，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。
3.钢管混凝土的应用现状
1 钢管混凝土在 拱桥 中的应用 2
由于钢在管拱桥混结凝构土中,结钢管构混本凝身土构的件特主点要用，来该承类受 钢管结混构凝土宜可轴用用向作于压高轴力层。心和拱受超桥高压的层跨或的度偏柱很结心大构时较和,拱小抗肋侧的承力受受体很压大柱的， 系使基,用础其空的主偏 构间造要式心价,优且;较柱(点构2)有件轴可混大。抗:自向以凝震(时1重压作土)性构可减力为的能件轻,桥 模改好采截,梁板;从用(面用3安。而钢)小耐二装减管,火节架、小混性约设了凝三能了阶基土优建或段础构于筑的四的件钢材劲负非肢结料性担常构,组增骨,合可,相加架成理降对了和;低的钢灌管格注还 于钢结构近可降年低来防近，火年造在来价,工在;(4斜程)可拉应采桥用用和逆梁方作式面法桥或，中半也钢逆开管作始法混采的用凝钢土管 施工福方建在法泉拱,州从邮桥而电可混广结大大凝东构楼大土南是和加结海我快构市高国施,紫同层第工洞样一建速大取个度桥筑得局等、了中部。湖良采得北好用秭到的钢归经愈管县济混来向效凝家愈益土坝。广大例泛桥如, 柱的高的层应建筑用。等。此都外采局用部了采钢用管钢混管凝混土凝空土间柱桁的架建组筑合还梁有式结构, 北京四川在大厦我、减国北轻，京了世采结界构用金横融钢载中管,提心高混大了厦凝结、土构厦承的门载阜大力康工利大用程厦系已数有,同 等场。大全厦2部、00柱天项子津左采今时减用晚右采少钢报用了管大与施混厦之工凝、相设土厦适备的门应,加高金的快层源施了建大工施筑厦工工有等艺进深。,简度圳化,降赛了低格施了广工工程程序造,