中空夹层钢管混凝土组合结构研究进展
八边形中空夹层钢管混凝土力学性能研究综述
八边形中空夹层钢管混凝土力学性能研究综述【摘要】由于在实际工程中应用圆中空夹层钢管混凝土会在连接处消耗大量钢材，影响整个结构的经济效益，同时考虑到方中空夹层钢管混凝土在外截面的直角点存在着明显的应力集中现象，因此近10年内出现了一种新截面形式的钢——混凝土组合结构即八边形中空夹层钢管混凝土。
随着技术的不断发展，近3年又出现了以PVC-U为内管的八边形中空夹层钢管混凝土，本文通过对比研究，重点综述了内管为PVC-U管、外管为钢管的八边形中空夹层钢管混凝土的力学性能。
关键词八边形；中空夹层；钢管混凝土；力学性能；综述随着社会经济的快速发展和科学技术的不断进步，城市中出现了越来越多的新建筑，土木工程中的新结构也越来越多的应用于新建造的工业和民用建筑之中。
其中钢材和混凝土的组合结构，由于具有优秀的力学性能及良好的经济效益，在工业厂房和高层建筑中的应用也日益增多。
伴随着相关研究的逐渐深入，其性能也不断改善，从最初的实心钢管混凝土结构到圆中空和方中空夹层钢管混凝土结构再到八边形中空夹层钢管混凝土结构以及近几年出现的以PVC-U为内管的八边形中空夹层钢管混凝土结构［1］。
1.八边形中空夹层钢管混凝土的定义八边形中空夹层钢管混凝土是由圆中空夹层钢管混凝土和方中空夹层钢管混凝土发展而来的一种新截面形式的钢——混凝土组合结构。
UPVC内管的中空夹层钢管混凝土柱是基于空心、离心钢管混凝土柱基础上开发的一种新型组合构件，是指以钢管作为外管，以UPVC管材作为内管，两管圆心重叠放置，在两管之间浇灌混凝土而制成的构件。
截面形式如图1所示。
它具有弹塑性好、刚度大、自重轻等优点，此外内置UPVC管可兼做给排水管、落水管，还可打破空心和离心钢管混凝土柱应用领域的局限性。
2.八边形中空夹层钢管混凝土的特点八边形中空夹层钢管混凝土与圆中空夹层钢管混凝土和方中空夹层钢管混凝土相比，有其自身优势。
它比圆中空夹层钢管混凝土方便连接［2］，又不会像方中空夹层钢管混凝土那样产生明显的应力集中现象［3］。
钢-混凝土组合结构构件工作性能的研究进展
建模 ， 研究 了不 同截 面形 式 、 同加 载路径 情况 下钢 不
件 下适 用 ， 参数 的具 体含义 详见 文献 ［ ］ 各 １． 可见 ， 对钢 管 混 凝 土构 件 工作 机构件在 压 、 、 、 弯 扭 剪及 其 复 合 受 力状 态 下
的工 作机 理 ， 析 了钢 管 与 核 心混 凝 土 之 间 的相 互 分 作用 ， 使人 们更 加深 入 和 清 楚地 认 识 钢 管 混凝 土 构 件 的工作 机理 ， 尤其 是复合 受力状 态 下 的力 学实 质． 图 １给 出了典型 的钢 管混凝 土在 弯扭 复合受 力情 况
管 混 凝 土 构件 工作 性 能 的研 究 现 状 进 行 了总 结 ， 钢 一 凝 土 组 合 结 构 构 件 的研 究 方 向进 行 了展 望 ． 对 混
关键 词 ： 管 混 凝 土 构 件 ； 钢 一钢 管 混 凝 土 构 件 ； 管 混 凝 土 叠 合 构 件 ； 空 夹 层 钢 管混 凝 土 构件 ； 作 性 能 钢 型 钢 中 工
摘
要 ： 一混 凝 土 组 合 结 构 构 件 具 有 承 载 力 高 、 性 韧 性 好 、 火 性 能 优 于 钢 结 构 等 诸 多优 点 ． 了研 究 其 钢 塑 抗 为
构 件 的力 学性 能 和 ｌ 作 机 理 ， 钢 管 混 凝 土 构 件 、 钢 一钢 管 混 凝 土 构 件 、 管 混 凝 土叠 合 构 件 、 丁 对 型 钢 中空 夹 层 钢
文 章 编 号 ：０ ２— ６ ４ ２ １ ） ４— ０ ６— ４ １０ ５３ （００ ０ ０４ ０
钢 一混 凝 土 组 合 结 构 构 件 工 作 性 能 的 研 究 进 展
汤 义鹏 ，郭艳 坤
（ ． 南 省农 业科 学 院 ， 南 郑 州 ４ ０ ０ ； ． １河 河 ５ ０ ２ ２ 中州 大 学 ， 南 郑 州 ４ ０ ４ ） 河 ５０ ４
中空夹层钢管混凝土试验与设计
范围。
按 ＡＩＳＣ ［５］ 计算时，假设圆形中空夹层钢管混凝
图 ３ 弯曲试验
土的轴压承载力由内钢管轴压承载力，以及外钢管
与混凝土的组合轴压承载力两部分组成，两部分分
别按圆管钢管混凝土和空心圆钢管考虑局部稳定问
题。 计算式如下：
的经验，避免了采用纯钢管时因其壁厚太大可能产
生的厚钢板层状撕 裂 问 题；４ ） 钢 管 杆 连 接 螺 栓 问
题：如采用了中空夹层钢管混凝土构件，由于二层钢
采用中空夹层钢管混凝土构件具有如下一些优
势：１） 构件的承压能力：国内外许多学者的试验研
管可以采用内外法兰，这种分而治之的方法减小了
究的结果都证实了中空夹层钢管混凝土构件的轴压
第一作者：周兴扬，男，１９６２ 年出生，硕士，高级工程师。
通信作者： 陈驹，ｃｅｃｊ＠ ｚｊｕ． ｅｄｕ． ｃｎ。
收稿日期：２０１６ － ０７ － ２０
钢结构 ２０１７ 年第 ３ 期第 ３２ 卷总第 ２１９ 期
周兴扬，等：中空夹层钢管混凝土试验与设计
混凝土，但是在输电线路杆塔结构中，加工厂自行卷
ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｄｅｓｉｇｎ
近十年来国内外学者对中空夹层钢管混凝土构
件的力学性能先后开展了研究工作［１ － ９］ ，并已开始在
工程中推广应用，这类结构是将两层钢管同心放置，
避免钢板的层状撕裂问题：厚钢板在轧制过程中，其
并在两层钢管之间浇灌混凝土。 目前日本已有矩形
《 钢结 构 设 计 规 范 》 ［１０］ 中 建 议 钢 管 壁 厚 控 制 在
１３ 个 试 件， 包 括 ４ 根 圆 形 双 层 钢 管 混 凝 土 柱
中空夹层钢管混凝土的研究进展
中空夹层钢管混凝土的研究进展作者：陶忠， 韩林海作者单位：福州大学,土木建筑工程学院,福建,福州,350002刊名：哈尔滨工业大学学报英文刊名：JOURNAL OF HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY年，卷(期)：2003,35(z1)被引用次数：4次1.钟善桐钢管混凝土结构 19942.韩林海钢管混凝土结构 20003.S Wei;S T MAU;C VIPULANANDAN;S K MANTRALA Performance of New Sandwich Tube under Axial Loading: Experiment 1995(12)4.X L ZHAO;R GRZEBIETA;M ELCHALAKANI Tests of Concrete - Filled Double Skin Circular Hollow Sections 20015.H Wright;T ODYEMI;H R EVANS The Experimental Behavior of Double Skin Composite Elements 19916.S Wei;S T MAU;C VIPULANANDAN;S K MANTRALA Performance of New Sandwich Tube under Axial Loading: Analysis 1995(12)7.X L ZHAO;R GRZEBIETA Strength and Ductility of Concrete Filled Double Skin ( SHS Inner and SHS Outer)tubes[外文期刊] 20028.陶忠;韩林海;黄宏方中空夹层钢管混凝土偏心受压柱力学性能的研究[期刊论文]-土木工程学报 2003(02)9.韩林海;陶忠;黄宏中空夹层钢管混凝土构件力学性能的研究 200210.YAGISHITA;H KITOH;M SUGIMOTO;T TANIHIRA, K SONODA Double Skin Composite Tubular Columns Subjected to Cyclic Horizontal Force and Constant Axial Force 200011.蔡克銓;林育詳;林敏郎中空雙鋼管混凝土柱與基礎結合之試驗行爲 20011.黄宏.张安哥.Huang Hong.Zhang Ange方中空夹层钢管混凝土轴压构件的理论研究[期刊论文]-铁道建筑2007(6)2.赵均海.郭红香.魏雪英.ZHAO Jun-Hai.GUO Hong-xiang.WEI Xue-ying圆中空夹层钢管混凝土柱承载力研究[期刊论文]-建筑科学与工程学报2005,22(1)3.尧国皇.黄用军.宋宝东.Yao Guohuang.Huang Yongjun.Song Baodong钢管初应力对中空夹层钢管混凝土轴压与抗弯力学性能影响的研究[期刊论文]-钢结构2008,23(6)4.黄宏.韩林海方中空夹层钢管混凝土轴压强度承载力计算[期刊论文]-哈尔滨工业大学学报2003,35(z1)5.黄宏.陶忠.韩林海.Huang Hong.Tao Zhong.Han Linhai圆中空夹层钢管混凝土纯弯力学性能研究[期刊论文]-工业建筑2006,36(11)6.李恋恋.赵均海圆中空夹层钢管混凝土柱的承载力分析[会议论文]-20077.杨俊杰.徐汉勇.彭国军.Yang Junjie.Xu Hanyong.Peng Guojun八边形中空夹层钢管混凝土轴压短柱力学性能的研究[期刊论文]-土木工程学报2007,40(2)8.邹兆龙.张元凯.ZOU Zhaolong.ZHANG Yuankai矩形中空夹层钢管混凝土梁纯弯性能有限元分析[期刊论文]-公路工程2008,33(1)9.陶忠.韩林海.郑永乾.黄宏方中空夹层钢管混凝土纯弯力学性能研究[期刊论文]-工业建筑2004,34(1)10.孙国徽.于清.陶忠.Sun Guohui.Yu Qing.Tao Zhong薄壁钢管混凝土结构施工安全性问题初探[期刊论文]-工业建筑2007,37(12)1.聂建国.廖彦波双圆夹层钢管混凝土柱轴压承载力计算[期刊论文]-清华大学学报（自然科学版） 2008(3)2.颜博关于中空夹层钢管混凝土的研究[期刊论文]-知识经济 2010(20)3.陶忠.韩林海.黄宏圆中空夹层钢管混凝土柱力学性能研究[期刊论文]-土木工程学报 2004(10)4.闫月梅.周文亮.宋园园.李捷方中空夹层钢管混凝土受力性能研究[期刊论文]-中国安全生产科学技术 2011(11)本文链接：/Periodical_hebgydxxb2003z1040.aspx。
中空夹层钢管混凝土柱与钢—混凝土梁组合节点的性能研究的开题报告
中空夹层钢管混凝土柱与钢—混凝土梁组合节点的性能研究的开题报告一、选题背景钢—混凝土组合结构的应用范围越来越广泛，因为其具有结构刚度高、承载能力大、施工方便等优点。
钢—混凝土组合结构的节点是整个结构的关键部位，其性能优劣直接影响结构的力学性能和安全性。
当前，大量的研究成果表明，中空夹层钢管混凝土柱与钢—混凝土梁组合节点具有较好的力学性能和适用性，是一种较为可行的结构形式。
因此，本文选题研究中空夹层钢管混凝土柱与钢—混凝土梁组合节点的性能，旨在探究其力学行为和结构特点，为结构的设计和工程实际应用提供技术支撑。
二、研究内容和意义本次研究的主要内容是中空夹层钢管混凝土柱与钢—混凝土梁组合节点的性能研究。
研究内容包括：分析中空夹层钢管混凝土柱与钢—混凝土梁组合节点的力学性能、结构特点和影响因素；通过室内试验获取节点的受力性能和破坏机理；建立数值模型对节点进行仿真分析和参数优化。
本次研究的意义在于：（1）深入了解中空夹层钢管混凝土柱与钢—混凝土梁组合节点的工作原理、力学行为和破坏机理，为建立动力分析模型提供理论支持；（2）通过室内试验，获取节点的受力性能和破坏机理，为设计提供可靠的基础数据；（3）应用数值模拟分析，对节点的性能进行优化设计和探究其适用范围。
三、研究方法本次研究采用试验和数值模拟结合的方法，具体研究步骤如下：（1）文献研究：查阅相关文献，了解中空夹层钢管混凝土柱与钢—混凝土梁组合节点的研究现状，明确研究方向。
（2）室内试验：在试验室建立中空夹层钢管混凝土柱与钢—混凝土梁组合节点的模型，对节点进行受力测试，获取其受力性能和破坏机理。
（3）数值模拟：建立数值模型对节点进行仿真分析，探究其力学性能和破坏机理；运用有限元方法对中空夹层钢管混凝土柱与钢—混凝土梁组合节点的力学性能进行研究，研究各项指标的灵敏度和影响程度，为优化设计提供依据。
四、论文框架本文的结构框架如下：1、绪论1.1 研究背景与意义1.2 研究现状1.3 研究内容1.4 研究方法与步骤1.5 论文的组成2、中空夹层钢管混凝土柱与钢—混凝土梁组合节点的理论分析2.1 中空夹层钢管混凝土柱的力学性能2.2 钢—混凝土组合梁的力学性能2.3 中空夹层钢管混凝土柱与钢—混凝土梁组合的力学分析3、室内试验3.1 试件的制作3.2 试验方案3.3 试验结果分析4、数值模拟分析4.1 建立数值模型4.2 分析节点的力学性能4.3 优化节点设计5、结论与展望5.1 研究结论5.2 研究展望五、预期成果通过本次研究，预期取得以下成果：（1）中空夹层钢管混凝土柱与钢—混凝土梁组合节点的理论分析和试验研究成果。
中空夹层钢管混凝土结构力学性能研究综述
中空夹层钢管混凝土结构力学性能研究综述作者：朱少飞来源：《现代装饰·理论》2012年第06期摘要：综合论述了中空夹层钢管混凝土结构的国内外研究状况，提出了需要进一步深入开展的研究工作，以便更好地为这一新型的钢管混凝土结构的工程应用打下基础。
关键词：中空夹层钢管混凝土；力学性能；综述1 引言中空夹层钢管混凝土，是将内外两根钢管以相同的形心放置后，在两钢管夹层间灌注混凝土而形成的整体受力构件。
作为一种新型的钢管混凝土结构形式，它是在实心钢管混凝土的基础上发展而来的。
中空夹层钢管混凝土内、外钢管可采用不同的截面形式，常用的钢管截面形式有圆形、方形和矩形，将其中任意两种两两组合，可以得出该类构件的多种截面类型。
目前，海内外的专家学者主要研究的是以下五类截面。
相比方、矩形截面来讲，圆形截面更不易发生局部屈曲，因此将圆形截面作为中空夹层钢管混凝土的钢管更有利，同时方形钢管作为外管有利于梁柱节点的连接。
2 研究现状文献[1]进行了圆中空夹层钢管混凝土轴压短试件的力学性能试验，其截面形式如图1-3（a）所示，其钢管的径厚比（D/t，D为圆钢管的外径，t为圆钢管的壁厚）范围为43~169。
构件在两层钢管之间灌注的混凝土为树脂混凝土，混凝土的圆柱体抗压强度为58.6Mpa。
试验中进行的一次轴压加载的试验结果表明：试验时构件的荷载—变形关系在加载后期基本都出现了下降段，其轴压极限承载力比钢管和混凝土二者叠加的承载力要高出10~30%，同时在承载力峰值点处的应变值达到了1%，大于钢管或混凝土单独加载时各自峰值点处的应变值。
试验结果还表明，钢管和混凝土之间的相互作用使得钢管的局部屈曲大大延迟，在钢管发生局部屈曲后，由于混凝土的存在使得钢管的屈曲发展较慢，这种情况一直保持到混凝土被压碎。
对中空夹层钢管混凝土轴压构件的荷载-变形关系进行了初步分析，分析时考虑了钢管和混凝土之间的相互作用力。
由于采用的分析方法无法考虑混凝土破坏后的情况，因而提供的方法仅能计算出构件的荷载-变形关系至峰值点处，无法更进一步准确的模拟出构件荷载—变形关系的下降段。
钢管混凝土组合构件的发展历程与研究现状
钢管混凝土组合构件的发展历程与研究现状摘要：本文主要介绍了钢管混凝土的定义、分类、特点与优点，以及在我国超高层建筑中的应用、有限元分析模拟，发展前景及未来展望；重点介绍了钢管混凝土的节点连接方式。
关键词：钢管混凝土；节点连接；半刚性节点；一、钢管混凝土的定义钢管混凝土是在劲性混凝上结构、螺旋配筋混凝土结构及钢管结构的基础上演变和发展起来的一种新型结构。
钢管混凝土按截面形式不同可以分为方钢管混凝土、圆钢管混凝土和多边形钢管混凝土等。
这种组合结构在承受轴向压力时，由于钢管和内填混凝土材料横向变形系数的不同，二者之间会产生相互作用的紧箍力，在这种紧箍力作用下核心混凝土处于三向受压状态，因此能延缓了其内部微裂缝的扩展,提高结构的抗压强度。
同时，由于内填混凝土的存在能有效的保证钢管的局部稳定，使两种材料能相互弥补彼此的弱点，而发挥各自的优势。
二、钢管混凝土的特点钢管混凝土结构以其优越的受力性能显示出广阔的发展前景。
其优点有:1)承载力高，重量轻，塑性好，耐疲劳，耐冲击。
2)可以采用高强混凝土，三向压应力避免了核心高强混凝土的脆性破坏。
3)延性好，抗震性能好。
4)钢管本身可作为浇筑混凝土的模板，不需要支模、钢筋制作与安装，简化施工。
5)研究表明，钢管混凝土构件用于高层建筑中时，采用限制长细比的方法可不限制轴压比，具有显著的理论意义和经济效益。
钢管混凝土在我国高层建筑中的应用发展很快，经历了由局部采用、大部分采用到全部采用钢管混凝土柱的过程。
在高强混凝土还不普及的20世纪80年代后期，人们开始应用C30~C40级的钢管混凝土柱以解决钢筋混凝土结构中的“胖柱”问题，如北京的四川大厦的地下车库，福建的泉州邮电大厦,厦门金源大厦等。
进入90年代后，C60高强混凝土柱大量应用，“胖柱”问题有所缓解，但高强混凝土柱的脆性破坏问题突出。
在此情况下,钢管高强混凝土柱应运而生，它既解决了高强混凝土柱的脆性破坏问题，又进一步减小了柱的横截面尺寸。
基于纤维模型法圆中空夹层钢管混凝土轴压柱的理论研究
基于纤维模型法圆中空夹层钢管混凝土轴压柱的理论研究摘要：针对圆中空夹层钢管混凝土轴心受压柱的力学性能，基于纤维模型法，钢管材料的本构关系依次选用5阶段模型、理想弹塑性模型两种，混凝土材料的本构关系依次选用韩林海模型、刘威模型两种，共4种不同的本构关系模型组合；对单调加载过程中圆中空夹层钢管混凝土轴压构件的荷载- 变形关系进行计算，与试验结果进行对比分析。
结果表明：计算出的荷载- 变形关系曲线与试验曲线吻合良好；对钢管本构关系，采用5阶段模型、理想弹塑性模型分别进行纤维模型法计算，二者计算结果基本一致；对混凝土本构关系，采用韩林海模型、刘威模型分别进行纤维模型法计算，前者计算结果吻合更好。
关键词：圆中空夹层钢管混凝土柱；轴压；本构关系；纤维模型法；荷载- 变形关系圆中空夹层钢管混凝土柱[1 - 4](简称CFDST，图1)，是在两个同心放置的圆钢管之间灌注混凝土而形成的钢管- 混凝土组合柱，是在传统实心截面的钢管混凝土柱的基础上发展起来的一种新型的钢管混凝土结构形式。
作为一种新型的钢管混凝土柱，圆中空夹层钢管混凝土柱除了具有实心钢管混凝土柱承载力高、塑性和韧性好、耐火性能好等一系列的优点外，由于其特殊的截面形式，又具备独有的特点：抗弯刚度大；自重轻、抗震性能好[2]。
图1 圆中空夹层钢管混凝土柱截面示意文献[5 - 8]均进行了大量的圆中空夹层钢管混凝土轴压构件的试验研究和理论分析。
其中，文献[8]利用纤维模型法对圆中空夹层钢管混凝土轴压构件的荷载- 变形全过程关系进行计算时，钢材的本构关系选用的是5阶段模型，核心混凝土的本构关系选用的是刘威模型，其结果在弹性阶段能模拟构件的荷载- 变形曲线，但在塑性阶段求解结果与试验结果相差较大，与实际情况不符。
本文基于纤维模型法，选定钢管和混凝土材料的本构关系，共4种不同的本构关系模型组合，对单调加载过程中圆中空夹层钢管混凝土轴压构件的荷载- 变形关系进行计算，参考文献[8]试验结果进行了对比，分析不同本构关系模型组合进行纤维模型法计算的适用性，并分析了圆中空夹层钢管混凝土轴压构件的受力性状。
大空心率中空夹层钢管混凝土组合构件抗撞性能研究
大空心率中空夹层钢管混凝土组合构件抗撞性能研究大空心率中空夹层钢管混凝土组合构件抗撞性能研究摘要：随着建筑工程技术的发展，空心率大的中空夹层钢管混凝土结构被广泛应用于大跨度建筑中。
为了研究该类结构的抗撞性能，本文对大空心率中空夹层钢管混凝土组合构件进行了深入研究。
通过对材料性能、结构特点以及抗撞性能的试验分析，得出了一系列结论，为该类结构的设计与施工提供了重要参考。
1.引言大空心率中空夹层钢管混凝土组合构件是一种将钢管与混凝土组合在一起的新型结构体系。
该结构的空心率较大，具有轻质积木般的形状，在大跨度建筑中具有广泛应用前景。
然而，由于其特殊的结构形式，该类结构的抗撞性能仍缺乏系统的研究和认识。
2.材料性能分析首先，本文对大空心率中空夹层钢管混凝土组合构件中所使用的材料进行了性能分析。
选取了常见的钢管和混凝土材料，进行了强度、韧性、耐久性等性能指标的测试。
结果表明，选择适当的材料可以提高构件的整体性能。
3.结构特点分析针对大空心率中空夹层钢管混凝土组合构件的特点，本文进行了结构特点分析。
通过有限元分析以及模型试验，得出了该结构的应力传递规律和变形特点。
结果显示，在外部荷载作用下，钢管和混凝土共同进行荷载承担，形成一种协同作用机制。
这一结构特点保证了构件整体的抗撞性能。
4.抗撞性能试验为了验证大空心率中空夹层钢管混凝土组合构件的抗撞性能，本文进行了抗撞性能试验。
试验过程中，采用了多个不同工况的加载组合，通过测量构件的变形和应力分布，分析了构件的承载性能。
结果表明，该结构具有优良的抗撞性能，能够满足大跨度建筑的实际需求。
5.结论通过对大空心率中空夹层钢管混凝土组合构件的研究，本文得出了以下结论：（1）材料的选择对构件的整体性能有重要影响，应根据实际需求选择合适的材料；（2）该结构具有良好的应力传递规律和变形特点，能够实现荷载的协同承担；（3）抗撞性能试验结果表明，该结构具有较高的承载能力和良好的变形性能。
方中空夹层钢管混凝土横向局压性能研究
方中空夹层钢管混凝土横向局压性能研究摘要：为研究方中空夹层钢管混凝土的横向局压性能，利用ABAQUS软件建立了非线性有限元分析模型，同时以压杆与试件外边长比和空心率为参数，进行了6个试件的试验研究，分析比较了试件破坏形态、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线和承载力模拟结果与试验结果的差异及其产生的原因。
结果表明：横向局压荷载作用下方中空夹层钢管混凝土具有较好的力学性能；有限元模拟得到的方中空夹层钢管混凝土横向局压性能总体上与试验结果吻合良好。
关键词：方中空夹层钢管混凝土；横向局压；试验研究；有限元分析中图分类号：TU375 文献标志码：A0引言中空夹层钢管混凝土（Concrete-filled Double-skin Steel Tube，CFDST）是一种在普通钢管混凝土的基础上发展而来的新型组合结构，它由同心放置的内、外钢管及它们之间的夹层混凝土组成。
中空夹层钢管混凝土在秉承钢管混凝土承载力高、塑性韧性好、施工方便及抗火和抗腐蚀性能较好等优点的同时，又具有其独特的优势，如截面开展、抗弯刚度大、自重轻和抗火性能更好等[1]。
因此，中空夹层钢管混凝土可用作桥墩、海洋平台结构的支架柱、建筑物的大直径柱和其他高耸构筑物等[1]，同时中空的特点又使其在桁架和空间结构中有应用的潜力[2-3]。
当中空夹层钢管混凝土用作桁架和空间结构的弦杆时，其由于承受腹杆传来的压荷载而处于横向局压状态。
中空夹层钢管混凝土的横向局压性能将直接决定桁架和空间结构节点的性能，甚至影响整体结构的安全。
自20世纪90年代以来，美、日、澳和中国学者先后对中空夹层钢管混凝土的力学性能进行了一系列试验研究和理论分析。
黄宏[4]全面汇总了各国2006年以前公开发表的中空夹层钢管混凝土受力性能试验成果，并利用纤维模型法和有限元方法对中空夹层钢管混凝土压弯构件的静力、动力性能进行了理论分析，提出了力学指标的简化计算方法。
此外，Lu等[5-6]对中空夹层钢管混凝土柱的耐火性能进行了理论分析，并提出了耐火极限的简化计算方法。
钢管混凝土结构研究现状及发展趋势
图 １４ 改进 型普通截面 ＿ 图 １１圆形钢管混凝 土截 面柱 — ２钢管 混凝土结构 的发展及研究现 状 ２ ｌ截面形式 的不断发展 ２． ．１普通 型截面 １ 所谓普通 型截面 ，就 是指结构构 件的截 面仅包含 钢管和混 凝土两 个部分 ，而且钢管 内部 由混凝土完全 填充 。从截 面 的形 状可 以分为 圆 形 、 形和矩形 钢管混凝土 图 １２。 方 如 ＿）
图 １ ５改进 型异形截 面 ＿ ２． ． １ ３新型组合截 面
近年 来 ，有些研 究者在普 通钢管混凝 土截 面的基础上 又进行 了合 理 的改变或 组合 ， 出了一系列 构件力学 性能较为优 良、 制作相 对 提 施工 简单 的新型截面形 式（ １６图 １７。如钢骨 一 图 －、 ＿） 钢管混 凝土结构日是 将 ， 钢骨 插入钢 管混凝 土中而成 ，其优点在 于加入钢 骨能较好 的延缓或 阻 止混 凝土产 生斜 向剪切开裂 ， ， 同时 混凝土 的存在 又增 加 了钢 骨 的稳 定 性， 从而实现钢管、 钢骨及混凝土三者的协同工作。再如空心钢管混凝 土目是将两个大小不同的同心钢管间填充混凝土， ， 钢管混凝土作为受弯 构件时 ，其 截面 中部的混凝 土贡献不 大 ，这种结 构形式 能减轻 自身重 图 １２普通 型规则截 面 － 量 ， 约建筑材料 ， 节 同时具有更大 的抗 弯刚度和抗弯 承载力 。 另外 ， 有研究者 提出 了新型 的钢管混凝土异形截 面 。 如天 津大学陈 近年来兴起 的普通 型钢管混 凝土异形截面【Ｔ 、 、 ｌ 形 Ｌ形 十字形 ）如 】 （ （ 反 映企业 内部 的能源损 耗 ， 不 必要 的投入 ， 生产 损耗 ， 产 市场竞争 的基 本条件 。 减少 降低 提高 我们 只有建立企业计 量管理体系 ， 计量管理 抓好 量。 的基础工 作 ， 将计量 管理工作运 用到企 业经营 生产管理 的各个环 节 中 ， ３． ．３在能源计 量方面 ， ３ 采用节流装 置的计量设 计 、 ， 统一 ， 并保证 计量 管理 的循 序渐 进 ， 行计 量管理 的 日常运 行 、 督和 检查 ， 安装 使其 进 监 在企 业 内部 ， 分析生产 装置存在 的问题 ， 能源计量 的准确性 。总之 ， 并采取相 关措施 纠正和 预防计量管 理问题 出现 ，方可 确保计量管 理体 确保 要将 计量管 理基础工作 做好 ，渗透到企业 生产经 营服务 的各 个重要 环 系运行 的有效性 ，为企业 的经济效 益做好铺 垫 ，促进企 业的可持 续发 节上 ， 企业生 产经 营服务能力 的提高 ， 促进 以取得更好 的经济效益 。 展。 ３． ． ３ ４做好｛量 管理的评审工作 ， 斗 提高计量管理体系的适宜 陛、 充分 参考文献 性 和有 效性 ， 如质量 方针 的制定 、 譬 质量 目标 的调 整 、 源配 置 的完 善 【刘念波． 资 １ Ｊ 企业能 源计 量管理体 系服 务平 台的研 制 ． 山东大学 ，０ １ ２ １ 年 等。评 审工 作 的进行 ， 面是把握好评 审的时机 ， 一方 每年评 审一次 ， 如果 ５月． 计量管理失误导致质量事故的频率较高， 可适当增加评审的次数 ， 减少 ［刘捷 ， 宇． 企业计量 管理体 系的建立 与运 行切． 量管理 ，０ ８ ２ ］ 张静 浅谈 计 ２０ 计 量管理体 系运行 的风 险。另一 方面是对管 理评审进行科 学策划 ， 贯穿 年 ５期 ：２ ５ ． ５ ＿４ 评 审 的确认 、 量和 支持过 程 ， 审进 行 控制 和改进 ， 据企 业 的 ｆ袁先 富． 工业企业计量 管理 系列讲座 第一讲 计量基本知 识叨． 测 对评 并根 ３ １ 现代 工业 文件规 定 ， 和编 制好评 审计 划 ， 管 理评 审提 出问题 进行 整改 ， 计 量 ， ０ 年 １ ： ＿ ８ 策划 根据 ２ ８ ０ 期 ５ ５． ５ 并做好跟踪 验证工作 。 ［袁俊 ． 计量 管理在企 业发展 中的作 用阴． 电信 息，０ ６ ２ ： ４ ］ 试论 机 ２０ 年 ０期 ４结束语 ２ －ｎ ３ 综上所 述 ， 计量管理 是企业生 产 、 和服务管理 类 中重要 基础工 【 陈荣． 强计 量管 理促进 企业 节能 工作叨． 代 商 贸工业 ， １ 年 １ 经营 ５ 】 加 现 ２ ０ ０ ２ ４＿ 作之一 ， 量管理 代表企业 效益和质 量水平 的重要标 志 ， 计 也是企 业参 与 期 ：５ ４
中空夹层钢管混凝土柱受力性能研究
Abstract
Key Words: double-skin concrete filled steel tubes, pure torsion, experiment, finite element analysis
III
目 录
目 录
主要符号说明.............................................................. I 第一章 绪 论............................................................. 1 1.1 课题来源.......................................................... 1 1.2 相关课题的研究现状................................................ 4 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 第二章 钢管混凝土扭转研究现状...................................... 4 离心钢管混凝土扭转研究现状.................................. 5 圆CFRP-钢管混凝土扭转研究现状 .............................. 6 中空夹层钢管混凝土研究现状.................................. 7
I
Abstract
RESEARCH ON BEHAVIOUR OF CONCRETE FILLED DOUBLE-SKIN STEEL TUBULAR COLUMNS SUBJECTED TO PURE TORSION ABSTRACT
Concrete filled double-skin steel tubular (CFDST) is a new type of composite structure filled with concrete between two concentric steel tubes. It can offer many advantages, such as high bearing capacity, good plasticity and malleability, convenient construction, high fire resistance, high bending rigidity, light deadweight. The cross-section of the outer and inner steel tube are various, such as circle, square, rectangle and some others. One kind of CFDST section tubes was studied in this paper, that is, the outer steel tubes are circular hollow sections (CHS), while the inner steel tubes are CHS. The pure torsional behavior of concrete filled double-skin steel tubular columns is the basis of the behaviour of CFDST subject to compression-torsion, bending-torsion, compression-bending-torsion and compression-bending-shearing. Behaviour and mechanism of concrete-filled double-skin steel tubular columns were investigated in this paper including experimental and theoretical studies. Through the parametric analysis, the practical calculation methods for pure torsional capacity were developed. The main achievements were summarized in detail as follows: (1) The relevant researches were reviewed firstly. The finite element method and test program were selected for the behaviour analysis of concrete filled double-skin steel tubular columns subjected to pure torsion. (2) Six concrete filled double-skin steel tubular columns and one double hollow tubes were tested under pure torsion. The primary parameters in the tests were nominal steel ratio and hollow section ratio, and the phenomena and data of the tests were analysed in detail. (3) Torque-angle relationship curves of concrete filled double-skin steel tubular columns subjected to pure torsion were analyzed by finite element software ABAQUS. The numerical results are compared with the experimental results. The calculated results were in good agreement with experimental data, the reliability of finite element model was verified. Work mechanism on the composite columns was analyzed at three aspects: Failure modes of the composites, stress distributions of steel and concrete and interactions between steel and concrete. (4) Based on the finite element method, parametric analysis was performed on the behaviors of Torque-angle relationships for the composite columns. The selected parameters were the nominal steel ratio, the inner and outer tubes yield strength, hollow section ratio, concret compression strength, etc. Finally, practical calculation methods for pure torsional capacity were put forward, which can serve the engineering design.
浅谈钢管混凝土结构的研究进展及发展期望
浅谈钢管混凝土结构的研究进展及发展期望作者：任宏伟李秋明严珊来源：《科技资讯》 2015年第2期任宏伟1，2 李秋明1，2 严珊1，2（1.河北联合大学；2.河北省地震工程研究中心河北唐山 063009）摘要：钢管混凝土结构作为一种新型的组合结构，在单层或多层工业厂房的结构柱、设备构架柱、各种支架和超高层建筑以及桥梁结构中广泛应用，对其理论和试验的研究越来越多，近年来逐渐成为建筑领域众多学者的研究对象。
该文简要阐述了钢管混凝土结构的各种优点，对国内外的钢管混凝土结构的研究进展和应用的现状进行了初步的总结，对其需要进一步深入研究的关键技术问题进行了探讨并指出不足，最后得出结论提出钢管混凝土发展的期望。
关键词：钢管混凝土研究进展应用发展期望中图分类号：TU39文献标识码：A文章编号：1672-3791（2015）01（b）-0082-02钢管混凝土结构是一种新型组合结构，按照钢管的形状类型可以分为圆钢管混凝土、方钢管混凝土和矩形钢管混凝土等。
钢管混凝土结构是将混凝土填充在薄壁钢管内部而形成，是通过螺旋配筋的混凝土结构的基础上演变而来。
混凝土材料和钢材的充分组合可以有效地发挥钢材的抗拉性能和混凝土抗压性能各自优点，弥补两种材料各自的缺点。
钢管混凝土结构的承载能力比钢筋混凝土结构有较大的提高，而且钢管混凝土结构中填充在钢管内部的混凝土处于三向的受压状态，可以使钢管混凝土结构具有较好的延性和抗震性能。
除此之外，钢管混凝土结构还具有施工简便工期短以及美好的造型和显著的经济效果[1，2]。
1 钢管混凝土结构国内外研究进展钢管混凝土结构在建筑施工方面的应用研究已经有近百年的历史，1879年英国在铁路桥的施工中采用钢管混凝土桥墩技术是在世界范围内较早使用钢管混凝土结构的工程之一，为了防止钢管内部的锈蚀，施工过程中采用了在钢管内部灌入混凝土的措施。
随后，众多国家的学者对钢管混凝土构件进行了理论分析和试验来研究其力学性能和工作机理，并且取得一系列重要成果[3]，国外一些国家对钢管混凝土结构的研究主要内容为方形钢管混凝土结构、圆柱形钢管混凝土结构和矩形钢管混凝土结构，填充在钢管内部的混凝土一般为素混凝土，或者在填充在钢管内部的混凝土中配置一些钢筋或型钢。
圆锥形中空夹层钢管混凝土扭转构件力学性能研究
圆锥形中空夹层钢管混凝土扭转构件力学性能研究圆锥形中空夹层钢管混凝土扭转构件力学性能研究近年来，随着建筑结构的不断发展和人们对建筑安全的需求提高，混凝土扭转构件的力学性能研究逐渐受到人们的关注。
圆锥形中空夹层钢管混凝土扭转构件是一种具有优异力学性能的结构形式，在建筑结构中得到了广泛的应用。
本文将对圆锥形中空夹层钢管混凝土扭转构件的力学性能进行研究。
首先，我们需要了解圆锥形中空夹层钢管混凝土扭转构件的基本结构。
该构件由中空钢管和内外两层混凝土组成，内外两层混凝土通过纵向钢筋连接，形成一种夹层结构。
这种结构形式不仅可以增加构件的抗扭刚度，还能提高其承载能力和抗震性能。
其次，我们需要进行力学性能方面的研究。
在扭转加载作用下，圆锥形中空夹层钢管混凝土扭转构件会出现一系列的力学响应。
首先是外部扭矩对构件的作用力，其主要体现为构件的扭转刚度和扭转强度。
通过钢管和混凝土的相互作用，可以有效提高构件的承载能力和抗震性能。
其次是构件的变形性能，包括刚性和屈服性。
通过力学性能的研究，我们可以了解到构件在扭转过程中的变形和破坏机制，为进一步优化设计提供依据。
在研究中，我们需要使用一系列的试验方法来模拟实际工程中的扭转加载作用。
首先是弯矩试验，通过施加不同弯矩大小的加载来测定构件的扭转刚度和扭转强度。
其次是变形试验，通过加载不同位移大小的力来测定构件的刚性和屈服性。
最后是破坏试验，通过加载逐渐增大的力来测定构件的破坏荷载和破坏形态。
通过以上试验，我们可以得到圆锥形中空夹层钢管混凝土扭转构件在不同加载情况下的力学性能参数。
根据试验结果，我们可以分析其受力机理并进行性能评估。
同时，还可以利用数值模拟方法对其进行进一步分析，得到更加详细的力学性能参数。
通过研究不同参数的变化对性能的影响，我们可以优化设计，提高构件的力学性能和结构安全性。
综上所述，圆锥形中空夹层钢管混凝土扭转构件具有优异的力学性能，是一种值得深入研究的结构形式。
试论钢管混凝土结构的研究现状和工程应用
突破 。
用钢管混凝土柱 。多层工业厂房柱基本为偏心受
￣ ９４ Ｈ 『 泛 ｌＪ 应 用 ，被 认 为 是ห้องสมุดไป่ตู้高层 建 造技 术 的 一 次 重大 例如 ，广东南海市紫洞大桥、湖北秭归县向家坝 压单管柱 ；３ １８ 年建成的上海特种基础科研所 ９５ 大桥和四川万县万洲大桥都采用 了钢管混凝土空 的科研楼 ，１８ 年建成 的柳州水泥厂窑尾加热车
４单层和 多层工业厂房柱
单 层 工业 厂房 的 柱属 于偏 心 受压 构 件 ，为了充分发挥钢管混凝土结构的特点，很多
的 弦和 部建筑的柱 子，省钢２ ％。１６ 年比 应用于拱桥结 构中 ，也开 始应用于斜拉桥结 构 ５ ９１ 工程中的柱子设计成格构式组合柱 ，如双肢柱、 利时建造船坞时，采用钢管混凝土构件做桁架的 中。 三肢柱和四肢柱 ，把偏心弯矩转变为轴心力。如 在拱桥结构 中，钢管混凝土构件 主要 用来 压杆和立柱 ，比钢结构节省钢材４ ％。法国巴黎 ０ １７年建成的本溪钢铁公司二炼钢轧辊钢锭模车 ９２ 居民区的第一鹰摩天大楼采用 了钢管混凝土框架 承受轴 向压力。拱桥的跨度很大时 ，拱肋将承受 间采用了四肢柱 ；１８年建成的太原钢铁公司第 ９０ 柱 ，比钢结构节省钢材４ ％。前苏联在 一些吊车 很大的轴向压力 ，采用钢管混凝土构件是非常合 ０ ・ 轧钢厂第二小型厂的下柱采用双肢柱 ；１８年 ９２ 栈桥 （ 跨度达４ｍ）中采用钢管混凝士结构，比 理的 。另外，钢管可以做为桥梁安装架设阶段的 ８ 建成的吉林种籽处理车间采用了三肢柱 ；１８年 ９０ 全钢结构节省钢材１ ％ 一 ８ ２ ２ ％，降低造价２％， 劲性骨架和灌注混凝土的模板。因此 ，钢管混凝 ８ 建成的武昌造船厂船体结构车间采用了四肢柱。 比钢筋混凝 土结构省Ｎ９ ％，降低造价 ５ ％。 日 土被认为是建造大跨度拱桥的一种 比较理想的复 ６ 与钢筋混凝土柱和普通钢柱相比，钢管混凝土组 ０ ９ 本、瑞士等国在输电跨越塔 中采用了钢管混凝土 合结构材料 。 自１９年在四川省旺苍县建成跨度 为ｌ５ １米的我国第一座钢管混凝土拱桥以来 ，在 合柱显得特别轻巧 ，节约钢材，施工简便 ，同时 结构 ，也都取得 了显著的经济效益。 ０ ０ 多座钢管 刚度好 。单层工业厂房中采用钢管混凝土柱时， 在２ 世纪６ 年代以前 ，由于钢管内浇注混 １ 来年 的时 间里 ，我 国已经建成 了ｌ０ ０ Ｏ 钢管中混凝土的浇注可以在全部主体结构安装完 ｏ 米以上的就有３ 多 ０ 凝土的施７ ２ ／１ 艺尚未得到很好的解决 ，现场的施 混凝土拱桥 ，其 中跨度在 １０ 成后进行 ，所以大大缩短了工期。３ １９年建成 ￣ ９２ １ 工操 作显得繁琐，钢管混凝土结构在施工性能方 座，尤其是 重庆市万县长江公路大桥 ，跨度达到 ４０ ２ 米，一跨过 江。经过 多年的实践 ，我国在钢 的哈尔滨建成机械厂大容器车间，从破土动工到 面的优势没有得到应有的发挥。Ｎ８年代后期， Ｏ
钢管混凝土结构的研究应用及最新进展3篇
钢管混凝土结构的研究应用及最新进展3篇钢管混凝土结构的研究应用及最新进展1钢管混凝土结构是指混凝土中钢筋被圆形钢管所替代，使其提高了承载能力和抗震性能。
该结构由于其优越的性能，在建筑、桥梁、塔楼等领域得到了广泛的应用。
本文将介绍钢管混凝土结构的研究应用及最新进展。
一、发展历程早在20世纪初，欧洲就开始研究钢管混凝土结构，但当时由于技术不成熟，无法实现应用。
20世纪50年代初期，美国开始研究这种结构，1958年美国首次成功地将钢管混凝土结构用于建筑，1962年应用于桥梁建设。
到了20世纪70年代，我国开始研究钢管混凝土结构，至今取得了不错的进展。
二、优点1.抗震性能好：钢管混凝土结构由于钢管具有较高的刚度和强度，能够充分吸收震动能量，从而有很好的抗震性能。
2.承载能力好：钢管混凝土结构的受力方式是混凝土上层均匀分布的压力，可以充分发挥混凝土的承载能力，从而提高结构的承载能力。
3.施工简便：钢管混凝土结构的制作较为简便，一般可以在工厂预制，运输到现场后即可进行安装，能够很好地节省施工时间和费用。
三、应用领域1.建筑：钢管混凝土结构在建筑领域的应用主要包括高层建筑、大跨度结构、工业建筑等。
2.桥梁：钢管混凝土结构在桥梁领域的应用主要包括公路桥梁、铁路桥梁、人行桥梁等。
3.水利工程：钢管混凝土结构在水利工程领域的应用主要包括堤坝、防洪闸、水库闸门等。
四、最新进展1.钢管混凝土结构的设计理论逐渐成熟，能够更好地满足不同领域的设计要求。
2.钢管混凝土结构在工业建筑领域得到了广泛应用，适用于大跨度半球体结构、大型炼油装置等建筑。
3.新型钢管混凝土结构研究逐渐加强，如UHPC(超高强混凝土)、FRC(纤维增强混凝土)等，能够进一步提高结构的性能。
综上所述，钢管混凝土结构在建筑、桥梁、水利工程等领域具有广泛的应用前景。
未来随着新型材料的研究和结构设计的不断改进，钢管混凝土结构将会不断地得到优化和提升，为人类创造更加安全、美观、舒适的生活环境综上所述，钢管混凝土结构具有许多优点，例如较高的强度、承载能力和施工简便等。
中空夹层钢管混凝土风力发电塔筒受力性能研究
中空夹层钢管混凝土风力发电塔筒受力性能研究中空夹层钢管混凝土风力发电塔筒受力性能研究近年来，随着全球能源需求的增长和环境保护意识的提高，风力发电作为一种清洁能源方式受到了广泛关注。
而风力发电塔筒作为风力发电系统中的重要组成部分，其受力性能对于风力发电的安全运行至关重要。
本文旨在研究中空夹层钢管混凝土风力发电塔筒的受力性能。
首先，我们回顾了现有的风力发电塔筒结构形式。
传统的风力发电塔筒多采用钢管混凝土结构，其优点是强度高、耐用性强。
然而，这种结构形式存在着自重重、施工周期长等问题。
因此，中空夹层钢管混凝土结构形式应运而生。
中空夹层钢管混凝土结构形式通过在钢管内外夹层注入混凝土，能够综合利用钢管和混凝土的优点。
钢管在内外夹层混凝土中起到黏结剧中裂纹的作用，提高了整体的受力性能。
同时，混凝土填充可以减小结构的自重，并增加了整体的抗震性能。
这种结构形式已经在实际工程中得到广泛应用，取得了良好的效果。
接着，我们分析了中空夹层钢管混凝土风力发电塔筒的受力性能。
中空夹层钢管混凝土结构形式的受力性能主要涉及到以下几个方面：1. 外界水平风荷载作用下的受力性能：风力发电塔筒作为高耸的结构，其受到的风荷载是不可忽视的。
通过计算外界水平风荷载作用下的受力情况，可以评估风力发电塔筒的稳定性。
2. 外界垂直风荷载作用下的受力性能：外界垂直风荷载也是风力发电塔筒所面临的重要受力形式。
通过对外界垂直风荷载的作用情况进行计算，可以评估风力发电塔筒的抗竖向载荷的能力。
3. 地震作用下的受力性能：地震是风力发电塔筒所面临的风险之一。
通过对地震作用下的受力情况进行分析，可以评估风力发电塔筒的整体稳定性。
4. 温度荷载作用下的受力性能：温度变化也会对风力发电塔筒的受力造成影响。
通过对温度荷载作用下的受力情况进行研究，可以评估风力发电塔筒的耐久性。
最后，我们提出了提高中空夹层钢管混凝土风力发电塔筒受力性能的方法。
首先，可以通过优化结构设计，提高塔筒的整体稳定性。
中空夹层钢管混凝土组合风电塔筒风振性能研究
中空夹层钢管混凝土组合风电塔筒风振性能研究中空夹层钢管混凝土组合风电塔筒风振性能研究摘要：随着风电产业的快速发展，新一代高效节能的风电塔筒材料及结构方式成为了研究的热点。
本文以中空夹层钢管混凝土组合风电塔筒为研究对象，通过数值模拟方法，研究了其在风振荷载作用下的动力响应特性，并对其结构参数进行了优化设计。
一、引言风电塔筒是风力发电装置的重要组成部分，其结构性能直接关系到风力发电装置的安全稳定运行。
传统的钢管混凝土风电塔筒存在重量大、材料浪费、施工难度大等问题，因此，研究新型的风电塔筒材料及结构模式具有重要的现实意义。
二、材料及结构设计中空夹层钢管混凝土是一种由内外两层钢管夹持混凝土形成的复合结构材料。
其内部钢管通过连续悬挂方式固定在外部钢管内，形成中空夹层结构。
该结构具有重量轻、抗震性能好、热功耗低等优点，在风力发电装置中有广阔的应用前景。
三、数值模拟及分析通过ANSYS软件对中空夹层钢管混凝土组合风电塔筒进行有限元模拟，分析其在风振荷载作用下的动力响应。
首先建立了完整的模型，根据设计要求和实际工况，设定风速和结构参数，并利用流体-结构相互作用理论模拟了风振荷载。
然后，通过动态模拟分析了风振荷载作用下的塔筒结构的位移、加速度、应力等动力响应指标。
四、优化设计在数值模拟的基础上，通过分析结果，对中空夹层钢管混凝土组合风电塔筒的结构参数进行了优化设计。
主要围绕钢管的直径、间距以及混凝土的厚度等参数展开了优化工作。
通过多次迭代计算和对比分析，在满足结构强度和稳定性的前提下，确定了最佳的结构参数。
五、结果与讨论通过数值模拟和优化设计，得到了中空夹层钢管混凝土组合风电塔筒在风振荷载下的动力响应特性。
优化后的结构参数使得塔筒结构在风振荷载下具有更好的稳定性和减振性能，增加了整个风力发电装置的安全性和寿命。
六、结论本文针对中空夹层钢管混凝土组合风电塔筒在风振荷载下的动力响应特性进行了研究，通过数值模拟和优化设计，得到了该结构在风力发电装置中的应用潜力。
中空FRP管钢筋混凝土柱结构的研究进展
中图分类号 ： Ｔ Ｕ ３ ７ ５ ． ３ 文献 标 识 码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ６ ７ １ — ４ ９ ６ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ — ０ ０ ０ ７ — ０ ３
中空 Ｆ Ｒ Ｐ 管 钢 筋 混凝 土 柱 是 在 Ｆ Ｒ Ｐ 管 实 心混
该 新 型 构件 的外 管 主要 包 含环 向或 接近 环 向
凝土柱和 中空钢管混凝土柱 的结构基础上组合的 种新 型组 合 构件 ， 它是由 Ｆ Ｒ Ｐ： ９ ［ ＂ 管、 Ｐ Ｖ Ｃ或 其 它
一
纤维的 Ｆ Ｒ Ｐ 管， 纵 向刚度很小 ， 其主要作用是约束
混凝土 ， 使 得核 心 混凝 土处 于 三 向受力 状 态 ， 横 向 变 形受 到 限制 ， 承 载 能力 和 延性 得 到 了提 高 ， 并 提
ｅ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｆ ｒ ｏ ｍ ａ ｍｏ ｖ ｉ ｎ ｇ ｂ ｅ ｄ ｃ ａ ｔ ａ ｌ ｙ ｓ ｔ ｒ ｅ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒቤተ መጻሕፍቲ ባይዱａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ Ｓ ｅ ｃ ｈ ｒ ｉ ｓ ｔ ：
作者简介 ： 娄阳， 男， Ｔ程师 ， ｌ ２ ０ ０ ３ 年毕业于沈阳化工学院材料化学专 业， 现从事芳烃工艺开发研究１ 二 作。
炼 油 与 化 丁
８
Ｒ Ｅ Ｆ Ｉ Ｎ Ｉ Ｎ Ｇ Ａ Ｎ Ｄ Ｃ Ｈ Ｅ Ｍ Ｉ Ｃ Ａ Ｌ Ｉ Ｎ Ｄ Ｕ Ｓ Ｔ Ｒ Ｙ
第２ ４ 卷
等优 点 。
的矩形和环形截面柱 中， 混 凝 土 所 受 的约 束 是 非 均匀的 ， 典 型的 Ｆ Ｒ Ｐ约 束 混 凝 土 柱 应 力 一 应 变 曲
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中空夹层钢管混凝土组合结构研究进展
摘要：本文通过对一种新型的组合构件—中空夹层钢管混凝土（CFDST）的特点
及研究现状进行分析，通过研究分析发现，该构件具有良好的工程应用价值，但
该构件在多灾害方面的研究还有所欠缺，应加强腐蚀、火灾、撞击、地震等荷载
下构件承载性能的研究。
关键词：中空夹层钢管混凝土；研究现状；CFDST
1. 中空夹层钢管混凝土结构特点
中空夹层钢管混凝土构件（CFDST）是在钢管混凝土构件的基础上，利用内
钢管代替核心混凝土的一种新型土木工程构件，该构件与传统的钢管混凝土构件
相比，质量轻、刚度大，便于施工，在工程中有良好的应用价值，本文通过对国
内外专家学者对中空夹层钢管混凝土的研究进行论述，坦明了中空夹层钢管混凝
土构件的发展现状和发展趋势。
2. 空夹层钢管混凝土研究现状
黄宏等[1]对中空夹层钢管混凝土试件进行了轴心及偏心受压试验，提出了中
空夹层钢管混凝土偏心受压构件轴心、偏心受压承载力计算公式；Zhao Xiao-
Ling[2]对轴向荷载作用下中空夹层钢管混凝土构件进行了大变形试验研究，研究
结果表明：该构件能有效的减少构件的能量耗散、位移变形、承载能力等性能，
在循环加载下，轴向荷载下降较弱，介于20％-30％之间，由此得出，该构件有
较好的抗震性能；Li Wei[3]提出了组合框架中采用锥形中空夹层钢管混凝土试件，利用有限元软件对试验进行了验证，试验表明：该构件对组合框架结构有利。
黄
宏[4]对圆中空夹层钢管混凝土构件进行了受扭试验，利用有限元进行模拟，数值
模拟结果表明，破坏全过程分为弹性、弹塑性、塑性强化三个阶段，试验表明：
在加载过程中，当轴压小时，伴随着轴压比的增大，极限扭矩增大；当轴压比较
大时，随着轴压比的增大，极限扭矩减小。
S. Aghdamy[5]对兰州理工大学大量的
中空夹层钢管混凝土实验结果进模拟分析，验证了数值模型并预测柱的破坏模式
的能力。
通过参数分析，研究了几种载荷相关参数对CFDST的影响，为CFDST柱
的冲击响应及其影响提供了新的信息控制参数以形成广泛的数据库，用来建立适
当的方程并给出了CFDST柱在横向冲击荷载作用下的设计计算方法。
Yu-Hang Wang[6]通过对6根受循环纯扭作用的中空夹层钢管混凝土柱的拟静力试验，得
到了其极限承载力不同截面型式、不同空心比、不同结构形式的扭转性能，测试
结果表明，中空夹层钢管混凝土柱在纯扭转作用下的滞回曲线是丰满的，卸载刚
度接近初始弹性刚度，混凝土具有良好的耗能能力，在循环扭转力矩作用下，扭
转阻力优于方形和矩形中空夹层钢管混凝土柱；Wei Li[7]对12个中空夹层钢管混
凝土试件(CFDST)多灾害抵抗力进行了研究，首先对试样进行特定加热时间的火灾
试验，冷却至环境温度后，进行循环何在施加在试件上的轴向荷载和反向侧向循
环荷载。
研究参数包括加热时间，含钢率、空心比和柱上轴向荷载水平，采用刚
度退化、强度退化和耗能等指标对CFDST柱火灾后的抗震性能进行了评价。
最后，提出了一种预测火灾地震下CFDST柱的刚度。
实验结果为火灾破坏CFDST结构的
评估提供了依据，该方法具有较好的预测精度。
国内外对中空夹层钢管混凝土结
构研究以颇有成绩，为该构件的利用提供了参考依据。
3. 中空夹层钢管混凝土构件研究进展及展望
已有大量论著对中空夹层钢管混凝土构件进行了研究，从构件的静力性能，到构件的动力性能都进行了详细的研究，研究结果发现该构件截面刚度大，截面开展，抗震性能好，具有良好的抗冲击性能和抗火性能，但对于该构件在多灾害情况下的评价还不够完善，应加强该构件在震动、撞击、腐蚀、火灾等常见自然灾害下构件的承载性能研究，为中空夹层钢管混凝土规范的编写提供参考资料。
参考文献
[1]黄宏. 中空夹层钢管混凝土压弯构件的力学性能研究[D]. 福州: 福州大学, 2006.
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