组合结构钢管混凝土
钢管混凝土结构
质量控制
钢管混凝土柱是由钢管和混凝土共同作用的受力构件，要求 混凝土具有很好的填充性能，确保充满钢管内的每个部位，混凝 土要有良好的流动性、体积稳定性，加上钢管不象木模板一样有 一定的吸水性，所以混凝土还要有良好的保水性能，不得有离析、 泌水现象。
质量检测——超声波检测法
1.原理： 超声波在传播过程中遇到由各种介质缺陷形成的界面时会改变传播方向和路
钢管混凝土粘结性能的因素
混凝土强度 混凝土养护条件和龄期 截面长度 钢管内表面粗糙程度 钢管的径厚比 套箍系数 混凝土浇注方式 长细比、含钢率、偏心距等
钢管混凝土粘结性能测定
目前，国内外关于钢管混凝土界面粘结强度的试验方法主要有两种类型:推出试验和推离试验 .
展望
钢管混凝土能够适应特殊、难度高、落差 大的构造物及承受重载和极端条件等现代 化要求结构工艺的要求，成为结构工程学 科的一个重要的发展方向并已取得良好的 经济效益和建筑效果。
钢管混凝土结构
——组合结构课程
钢管混凝土结构的应用与发展
钢管D混钢is凝s管cu土s混si结o凝n构o土n发t结he展构ap中的pl存i发c认a在t展i识o的n 问题
and development of steel tube concrete
2
钢管混凝结构应用中存在的问题 ... 钢管混钢凝管土混结凝构土的结工构程的事应故用
构造和施工技术等方面展 开系统的研究
苏州混凝土与水泥制品研究院
北京地下铁道工程局
哈尔滨建筑大学
原冶金部冶金建筑研究院、电力工业部电力研究所
汤关祚等提出钢管混凝 土塑性承载力公式,它假
定构件的强度极限为中钢国建筑科学院结构所、哈尔滨建筑工程学院
管发展塑性、混凝土达 到受压极限强度
外包钢混凝土梁-钢管混凝土柱组合结构技术规程
外包钢混凝土梁-钢管混凝土柱组合结构技术规程一、概述外包钢混凝土梁-钢管混凝土柱组合结构是一种新型结构形式。
在该结构中，钢管混凝土柱作为主要承载构件，外包的钢混凝土梁则起到加强和承受横向荷载的作用。
该结构形式具有高承载性能、良好的抗震性能和构造简单等优点，因此在近年来得到了广泛应用。
为了规范和推广该结构形式，本规程制定了外包钢混凝土梁-钢管混凝土柱组合结构的设计、材料、构造、验收和使用等方面的技术要求。
二、设计1. 荷载按照工程设计要求确定梁柱系统的荷载，并在计算过程中应考虑所有荷载类型的作用。
2. 材料（1）混凝土混凝土按照设计要求选择，强度等级不低于C30。
（2）钢筋采用轻轨轨枕式电缆索反弓：构造工程钢筋，按照设计要求选择。
（3）钢管采用无缝钢管制作钢管混凝土柱，按照设计要求选择。
（4）钢材3. 结构计算按照现行的钢结构和混凝土结构设计规范进行计算。
4. 构件尺寸（1）钢管混凝土柱的截面应符合设计要求，并按照规范要求的限制进行设计。
（2）梁的截面应符合设计要求，梁宽应适当大于柱宽，其它尺寸应符合规范的要求。
5. 抗震设计6. 拼接方式（2）柱与梁的连接要求柱顶拓宽，以便形成分离面，范围应适当，且非承载内力集中区域。
7. 立柱顶部处理本结构剪力墙常常采用GN、FY型钢构件作为立柱，应为前述型钢设置受托板，以确保连接处的稳定性并减少结构造型的线条性。
三、材料1. 水泥混凝土应采用普通P.O.42.5R硅酸盐水泥，特种砼应使用应采用规定强度等级的水泥。
假如消费厂家改变所用水泥品牌时，应重新修改及报有关单位批准后方可接纳。
骨料应符合JGJ52及JGJ51规范有关规定要求。
3. 砂凡采用砂，平均粒径应为0.5mm-2.0mm，杂质含量及干燥系数应符合JGJ52及JGJ51规范要求。
4. 钢筋按照GB1499《钢筋技术条件》选用。
5. 钢管按照近几年钢管混凝土柱的相关技术规范选用，应符合等级上的要求。
6. 钢材按照GB或JB等标准选用，应符合强度等级的要求。
钢与混凝土组合结构
钢与混凝土组合结构随着我国经济得快速发展,各种新得结构型式不断涌现。
其中刚与混凝土组合结构越来越受到大家得重视,由于组合结构具有许多突出得优点,高层建筑与大型桥梁等建构筑物在我国各地大量兴建,各种型式组合结构逐渐被广泛应用。
组合结构已经与钢结构、木结构、钢筋混凝土结构、砌体结构并称五大结构。
组合结构主要包括压型钢板与混凝土组合板、组合梁、型钢混凝土结构、钢管混凝土结构等。
一、压型钢板与混凝土组合板。
压型钢板与混凝土组合板就是在压成各种形式得凹凸肋与中形式槽纹得钢板上浇注混凝土而制成得组合板,依靠凹凸肋及不同得槽纹使钢板与混凝土组合在一起。
压型钢板安琪在组合楼板中得作用可分为三类、第一类,以压型钢板作为楼板得主要承重构件,混凝土只就是作为楼板得面层以形成平整得表面及起到分布荷载得作用。
第二类,压型钢板只作为混凝土得永久性模板,并作为施工时得操作平台。
第三类,就是考虑组合作用得压型钢板混凝土组合结构。
其优点在于:１、节省大量木模板及其支撑。
２、压型钢板非常轻便,因此堆放、运输及安装都非常方便。
3、压型钢板在使用阶段,因其与混凝土得组合作用,还可代替受拉钢筋、４、组合楼板具有较大得刚度,省却许多受拉区混凝土,使组合楼板得自重减轻。
5、便于铺设通信、电力、采暖等管线。
6、压型钢板作为浇注混凝土得模板直接支撑于钢梁上,而且为各种作业提供了宽广得工作平台,大大加快了施工得进度,缩短了工期。
7、压型钢板可直接作顶棚、8。
与木模相比,压型钢板组合楼板施工时,减小了发生火灾得可能性。
二、组合梁。
将钢梁与混凝土板组合在一起形成组合梁。
组合梁根据混凝土板与钢梁组合连接程度可分为完全剪切连接组合梁与部分剪切连接组合梁;两大类。
组合梁充分发挥了混凝土与钢材得有利性能,因此具有以下优点:1、混凝土板成为组合梁得一部分,比按非组合梁考虑,承载力显著提高。
2、比非组合梁得竖线刚度侧香刚度都明显提高。
3、混凝土与钢梁两种材料都能充分发挥各自得产出,受力合理,节约材料、４、明显得提高了钢梁得整体与局部得稳定性。
钢管混凝土束组合结构标准
钢管混凝土束组合结构标准
钢管混凝土束组合结构标准主要参考《钢管混凝土结构技术规范》（GB 50936-2014）。
这个规范对钢管混凝土结构的设计、施工和验收提出了详细的要求。
以下是钢管混凝土束组合结构的一些基本规定：
1.钢管混凝土结构可分为实心钢管混凝土构件和空心钢管混凝土构件。
2.钢管混凝土结构可采用框架结构、框-剪结构、部分框支-剪力墙结构、框架-核心筒结构、筒中筒结构、框架-支撑结构和杆塔结构等。
3.钢管与混凝土的力比值称为套箍系数，用于衡量钢管对混凝土的约束作用。
套箍系数计算公式为：套箍系数= 钢管屈服强度/ 混凝土轴心抗压强度。
4.在进行钢管混凝土结构设计时，应考虑钢管和混凝土之间的粘结性能，确保二者共同工作。
5.钢管混凝土结构应进行合理的构造和连接，以确保结构的稳定性和安全性。
6.钢管混凝土结构的施工应严格按照规范进行，确保混凝土充分填充钢管，并捣实以确保结构质量。
需要注意的是，这些规定仅作为一般性指导，具体工程应根据实际情况和设计要求进行详细设计。
在实际工程中，还需考虑
地质条件、地震作用、风荷载等因素，以及钢管混凝土结构的抗弯、抗扭、抗剪等性能。
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。
组合结构
组合结构（Composite Structures）
组合结构一般是指由两种或两种以上结构材料组合而成的结构，通常是不同结构材料在构件层次的组合，如常见的钢-混凝土组合板、组合梁，型钢混凝土（SRC），钢管混凝土（CFST）和FRP（Fiber Reinforced Polymer）（管）约束混凝土结构等。
组合结构的特点在于如何优化地组合不同结构材料，通过组成材料之间的相互作用，充分发挥材料的优点，尽可能避免或减少其弱点所带来的不利效应；而且，通过不同材料的组合，使施工过程比钢筋混凝土结构（广义地说，也是一种组合结构）更为便捷。
此外，组成组合结构不同材料之间的相互贡献、协同互补和共同工作的优势，还使其具有较好的耐火性能及火灾后可修复性。
例如，钢管混凝土就是一种组合结构构件，它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之下，从而使混凝土的强度得以提高，延性得到改善。
同时，由于混凝土的存在，可以延缓或避免钢管过早地发生局部屈曲，从而可以保证其材料性能的充分发挥。
此外，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，与钢筋混凝土相比，可节省模板费用，加快施工速度。
总之，通过钢管和混凝土组合而成为钢管混凝土，不仅可以弥补两种材料各自的缺点，而且能够充分发挥二者的优点，这也正是组合结构的优势所在。
钢管混凝土混合结构设计原理及其在桥梁工程中的应用
钢管混凝土混合结构设计原理及其在桥梁工程中的应用摘要：钢管混凝土是--种轻质.高强的组合材料。
近年来在桥梁工程中的应用已越来越多，是一种有效而经济的结构形式。
钢管混凝土不仅已广泛用于拱式桥梁，在其他桥粱及桥粱的其他部位都已有应用。
文章着重介绍了钢管混凝土在桥墩.连续刚构桥，斜拉桥和拱桥上的应用实例，并建议尽快完善桥梁设计规范中的相关内容，以促进钢管混凝土在桥梁工程中的应用与发展。
关键词：钢管混凝土；应用；实例；桥梁工程1前言钢管混凝土是在圆形钢管内填入混凝土形成的一种轻质，高强的组合材料，是套箍混凝土的一种特殊形式。
其基本原理是借助圆形钢管对核心混凝土的套箍约束，使核心混凝土处于三向受压状态，从而具有更高的抗压强度和压缩变形能力。
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﹑施工快捷等优越的施工性能。
大量试验表明，钢管混凝土的工作性能比较接近于钢，而塑性和韧性还胜于钢。
钢管混凝土在桥梁中的应用是一种最有效，最经济的结构形式，因为：1)钢管对核心混凝土的套箍作用能有效地克服高强混凝土的脆性；2)钢管内无钢筋骨架，便于浇注；3)钢管外无混凝土保护层，能充分发挥高强混凝土的承载力。
钢管混凝土在桥梁工程中的应用越来越多，现简介如下。
2应用实例2.1桥墩日本秋田新干线某高架桥长约1km，其中 150m长路段为软土地带，采用填充土与水泥混合物的钢管桩并采用钢管混凝土桥墩。
对高架桥桥墩采用填充混凝土的钢管，具有如下优点：1)施工快捷；2)承载力大，抗震安全系数高；3)结构柔细，与风景协调。
其设计方法是将钢管截面积转换成钢筋截面积，并将它当作钢筋混凝土构件来计算。
施工步骤为：1)在钢管桩顶部安装锚固架作为承台；2)使用25t吊机将钢管混凝土桥墩的钢管插人锚固架中；3)在墩身与钢管桩钢管接头处填充无收缩水泥浆，并将它们完全固定；4)浇注承台与地下梁的钢筋混凝土；5)在墩身钢管中填充混凝土。
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。
简述钢管混凝土组合作用产生的机理(泊松比角度)
简述钢管混凝土组合作用产生的机理(泊松比角度)
钢管混凝土组合结构是一种新型的结构形式，它将钢管和混凝土整体组合在一起，形成一种具有较高强度和刚度的结构体系。
钢管混凝土组合结构的主要机理是通过钢管和混凝土之间的互相作用，使得整个结构体系具有较高的承载能力。
从泊松比的角度来看，钢管混凝土组合结构主要产生以下三种机理：
1. 钢管和混凝土的泊松比不同
钢管和混凝土的泊松比不同，因此在受力时会产生相互作用。
当混凝土受到压力时，会向四周扩散，使得钢管受到外力，从而增强了整个结构体系的承载能力。
2. 钢管的强度和刚度能够限制混凝土的变形
在钢管混凝土组合结构中，钢管的强度和刚度要高于混凝土。
因此，当混凝土受力时，钢管能够限制其变形，使得整个结构体系具有更高的刚度和承载能力。
3. 钢管和混凝土之间的粘结力
钢管和混凝土之间的粘结力也是钢管混凝土组合结构产生作用的重要机理之一。
当钢管和混凝土之间的粘结力足够大时，能够使得整个结构体系更加稳定，具有更高的承载能力。
总之，钢管混凝土组合结构是一种独特的结构形式，其产生作用的机理主要包括钢管和混凝土之间的相互作用、钢管的强度和刚度能够限制混凝土的变形以及钢管和混凝土之间的粘结力等。
这些机理相
互作用，使得钢管混凝土组合结构具有较高的强度和刚度，适用于需要承受大荷载的工程结构。
钢-混凝土组合概述
体系的基本构成
• 钢—钢筋混凝土组合结构住宅体系建筑是由钢管砼柱、抗侧力支撑、 双向轻钢密肋组合楼盖、复合外墙板等构件组成的钢结构框—撑结构 体系。 • 钢管砼柱是在螺旋焊接钢管内灌注高强度等级砼，形成两种材料相辅 相成共同工作的机理。它具有承载力高、抗震性能好、施工简捷的特 点，一般每三层为一个制作安装单元，整根钢管柱一次吊装就位，为 主体结构安装创造了流水作业的条件。 • 钢骨砼梁是在钢梁周围配置钢筋，浇注砼后使钢骨与砼成为一体共同 工作的组合结构构件。由于钢骨的存在使得构件延性得到很大改善， 其变形能力强，抗震性能好，承载力高。混凝土对钢骨的包裹解决了 钢结构的防腐、防火问题。施工时钢梁骨架有较大的承载力，可大大 节省模板工作量。 • 抗侧力支撑是由钢管斜撑杆与钢管柱、钢框架梁焊接组成的抗侧力架 体。考虑建筑专业的门窗布置，在不影响建筑功能的前提下，支撑可 以采用X型、单斜杆型、人字型、W型等形式，还可采用偏心耗能支 撑。采用抗侧力支撑取代了传统的砼剪力墙，不仅减轻了结构自重， 而且提高了结构延性，对于优化抗侧刚度，改善抗震性能起到了积极 抗震的作用。
1.4钢管混凝土
• 钢管混凝土结构是在型钢混凝土结构、配螺旋箍混凝土结 构以及钢管结构的基础上发展起来的。钢管混凝土是将普 通混凝土填入薄壁圆型钢管内而形成的组合结构。按截面 形式不同，分为方钢管混凝土、圆钢管混凝土和多边形钢 管混凝土等。钢管混凝土可借助于内填混凝土增强钢管壁 的稳定性；借助钢管对核心混凝土的套箍(约束)作用，而 使混凝土处于三向受压状态，从而使核心混凝土具有更高 的抗压强度和抗变形能力。 • 钢管混凝土结构由于其受力性能及结构特点使其具有以下 的优点： • 1)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；
钢管混凝土结构
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
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
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。
钢管混凝土结构
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
钢管混凝土组合结构
9
第一节 钢管混凝土构件及其一般规定 1、钢管混凝土受压构件 • 钢管混凝土宜用作轴心受压或轴向力偏心较 小的受压构件，当轴向力偏心较大时或采用 单根构件不够经济合理时，宜采用斜腹杆格 构式构件；
– 若柱肢间距较小或有特殊使用要求，可采用平腹 杆格构式构件
10
第一节 钢管混凝土构件及其一般规定 1、钢管混凝土受压构件 • 钢管混凝土结构以其优越的受力性能及优点：
14
第一节 钢管混凝土构件及其一般规定 3、格构柱的构造 • 要求： （5）三肢和四肢格构式柱应沿柱高度方向设 置横膈。横膈间距不应大于柱截面长边的9倍 或8m。在受有较大水平力处和运输单元的端 部应设置横膈，每个运输单元不应小于两个。
15
16
17
3
第一节 钢管混凝土构件及其一般规定 1、钢管混凝土受压构件 2、一般要求和构造 3、格构柱的构造
4
第一节 钢管混凝土构件及其一般规定 1、钢管混凝土受压构件 • 钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土形成的 结构 • 按截面形状的不同：
– 圆形钢管混凝土（常用型） – 方形钢管混凝土 – 多边形钢管混凝土
• 不足：主要是梁柱节点的连接构造和施工比 较复杂，耐火性能和耐腐蚀性能不如混凝土 结构，但不比钢结构差
13
第一节 钢管混凝土构件及其一般规定 3、格构柱的构造 • 要求： （1）腹杆采用空钢管； （2）腹杆和柱肢应直接焊缝，柱肢不得开孔 （3）斜腹杆格构式柱：
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。
组合结构课程论文-钢管混凝土的工程应用
大学土木建筑工程学院硕士研究生课程作业（论文）课程组合结构任课教师专业年级结构工程研究生成绩钢管混凝土的工程应用0.概述钢-混凝土组合结构之一的钢管混凝土（Concrete Filled Steel Tube，简写为CFST），是在钢管中充填混凝土而制成，并承担受压荷载的建筑构件。
它具有承载力高、抗震性能好、节约钢材和施工简捷等突出优点，在高层(超高层)建筑、城市桥梁、大跨度结构中得到了日益广泛的应用[1; 2]。
钢管混凝土结构有很多种，大致可以按以下分类[3]：(1) 按受力状态分为：(a)钢管混凝土，即钢管和混凝土在受荷初期即共同受力；(b)钢管套箍混凝土，即荷载仅作用在核心混凝土上，钢管对核心混凝土仅起套箍作用。
(2) 按截面形式分为：(a)圆形钢管混凝土；(b)方形钢管混凝土；(c)矩形钢管混凝土；(d)多边形钢管混凝土。
(3) 按混凝土中是否配筋分为：(a)钢管混凝土；(b)钢管配筋混凝土；(c)钢管型钢混凝土；(d)复式钢管混凝土，即大钢管套小钢管。
(4) 按截面是否空心分为：(a)钢管混凝土；(c)离心钢管混凝土；(d)中空夹层钢管混凝土。
(5) 按混凝土是否振捣分为：(a)钢管混凝土；(b)钢管自密实混凝土，即在满足钢管混凝土力学性能的基础上，具有优越的施工性能。
(6) 按含钢率分为：(a)钢管混凝土(20≤D/t≤100)；(b)薄壁钢管混凝土(D/t ≥100)。
以上众多类型钢管混凝土中，其中圆形钢管混凝土受力性能和经济性等优点最为突出，本文所论述的钢管混凝土是在我国应用最广泛的、不配筋的圆钢管混凝土，包括薄壁钢管混凝土和钢管自密实混凝土，为论述方便，简称为钢管混凝土。
1.钢管混凝土特点钢管混凝土在高层建筑工程中，主要是作为受压柱使用，与钢梁（或钢-混凝土组合梁、钢筋混凝土梁）和梁柱节点等共同构成建筑物的框架结构体系。
钢管混凝土因其结构特征，同时具备了钢管和混凝土两种材料的性质，且充分发挥了钢材和混凝土各自材料的优点。
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。
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➢ 工作原理
钢管混凝土结构主要是用于受压构件。但在实际工程 中有时出现钢管混凝土构件或构件的一部分处于受拉状态， 如压弯、受弯构件等。钢管混凝土轴心受拉时，钢管纵向 伸长，径向收缩。由于钢管内混凝土限制钢管的径向收缩， 在钢管与混凝土之间产生了紧箍力。但是混凝土的抗拉强 度很低，在拉力很小时，混凝土横向开裂，形成很多微细 的裂缝，其受力特点是钢管为纵向、环向受拉，而
轴心受压构件的承载力包括强度和稳定，此外还有的 钢管的局部稳定和构件的容许长细比的规定。 1. 钢管混凝土的局部稳定由限定钢管的壁厚来保证，要求 壁厚不得小于直径的1%，即：D/t≤100 2. 作为框架柱时，容许长细比【λ】=80；用作平台柱时， 放宽到100；用作桁架压杆时，可放宽到120。 3. 单管柱的设计 4. 格构式构件的设计
CFST）是指在钢管中填充混凝土而形成的构件。 2.钢管混凝土的分类
按截面形式不同分为方钢管混凝土、圆钢管 混凝土和多边形钢管混凝土。工程中常用的几种 截面形式有圆形、正方形和矩形。
按钢管作用的差异，钢管混凝土柱可分为两
种形式:一是组成钢管混凝土的钢管和混凝土在受荷 载初期共同受力，二是外加荷载仅作用在核心混凝 土上，钢管只起对核心混凝土的约束作用，即所谓 的钢管约束混凝土柱。
对于第二种情况，构件在未承受荷载作用前 混凝土发生纵向收缩，此收缩量相当大，以致使 混凝土产生横向裂缝，因而并不引起纵向收缩应 力。在构件开始受载阶段，荷载完全由钢管承受， 在钢管的受压纵向应变等于混凝土收缩时的拉伸 应变后，横向裂缝被压而闭合，混凝土参与受力。
3.环境温度对钢管混凝土承载力的影响 温度对钢管混凝土受压构件的承载力有影响，
最早采用钢管混凝土工程之一是1879年英国的赛 文铁路桥桥墩。
1923年日本发生关西大地震后，钢管混凝土结构 得到大量应用。
前苏联在19世纪五六十年代对钢管混凝土结构进 行了大量研究。
我国从1959年开始研究钢管混凝土的基本性能。 1963年将钢管混凝土柱应用于北京地铁车站工程。 20世纪六十年代后，钢管混凝土结构被大量推广
设计时必须通过计算进行考虑。当温度超过100摄 氏度时，构件的承载力会下降很多。
均匀升温到60摄氏度，轴压构件的组合承载 力下降9%左右，到80摄氏度时，轴压构件的组合 承载力下降13%左右，到100摄氏度时，下降18%， 承载力下降幅度与含钢率及混凝土强度基本无关。
4.焊接对钢管混凝土承载力的影响 焊接会造成钢管混凝土构件核心混凝土强度
运用。 2.钢管混凝土的应用 ➢ 应用推广阶段（20世纪60年代中期至80年代中期）
（ 大连造船厂）
（ 变电构架）
高层和超高层建筑工程中运用的钢管凝土结构
（阜康大厦)
（赛格广场大厦）
（四川旺苍县东河桥）
（广州丫髻沙大桥）
1.定义 钢管混凝土（concrete filled steel tube，简写
指标的下降，下降程度随着焊接量大小而不同， 焊接量越大，下降越多。
焊接过程中，由于核心混凝土吸收大量的热 量，只有一小部分的钢材处于热塑性状态，在设 计荷载作用下施焊时，构件的刚度变化很小，对 其工作性能没有明显的影响，但不宜在同一构件
上多处同时施焊。 当管径越大时，局部施焊的影响将更小，因此
从小尺寸构件上得出的结论同样适用于大尺寸构 件。
第一，浇灌混凝土后立即封闭，多余水分无法挥 发，混凝土处于密闭状态下养生，混凝土由于水 泥水化作用而产生 的收缩是缓慢发生的，持续时 间可达1年—2年之久；第二，浇灌混凝土后，隔 一段时间在封闭，接近于在空气中养生的条件。
对于第一种情况，可认为混凝土的收缩是在
构件承Байду номын сангаас荷载作用下发生的，因而由于混凝土的 收缩而产生的内力重分布现象和徐变的效果相同。
土的应力—应变关系模型，然后利用数值分析方 法计算出各类构件的综合荷载—变形全过程关系 曲线，由这些曲线推导出钢管混凝土的各种综合 力学性能指标。
1.轴心受压构件
轴心受力作用下 钢管和混凝土的 受力状态示意图
四个阶段： 弹性阶段 弹塑性阶段 塑性强化阶段 下降段
钢管混凝土的破坏形态主要与含钢率有关，当含钢率较 低（ρ<4%）时，钢管对核心混凝土的侧向约束很小，基 本上属于单向受压，其承载能力相当于钢管与混凝土两者 承载能力的简单叠加，其破坏形态属于脆性破坏。当含钢 率在5%∽6%时，表现出明显的塑性性质，强度与变形能 力都有显著提高。当ρ>6%时，钢管混凝土强度与变形均 大大提高，钢管混凝土的优越性得到了充分发挥。工程实 践证明，钢管混凝土 的含钢率一般都应在5%以上，通常 在5%∽18%最佳，其破坏形态属于塑性破坏。
按钢管内部填充情况分为：实心钢管混凝土和 中空夹层钢管混凝土。中空夹层钢管混凝土近些年 开始在工程中得到推广运用，此种结构属于新型结 构。
3.钢管混凝土的特点 承载力高 塑性和韧性好 施工方便：与钢筋混凝土柱比，采用钢筋混凝土
柱没有绑扎钢筋、支模和拆模等工序，施工简便。 耐火性能好 经济效果好
1. 长期荷载对钢管混凝土承载力的影响 在长期荷载作用下，钢管混凝土由于其核心混
凝土的压缩徐变与收缩，有两种现象发生：一是混 凝土的模量降低，二是在钢管和核心混凝土之间将 产生内力重分布现象。
一般认为由于混凝土的徐变特性会使长期荷载 作用下的钢管混凝土构件的承载力有所降低。
2. 混凝土收缩对钢管混凝土承载力的影响 钢管混凝土构件中混凝土的收缩分两种情况。
钢管混凝土结构的发展概况及应用 钢管混凝土结构的基本概念及特点 影响钢管混凝土结构承载力的因素 钢管混凝土构件的设计与构造 钢管混凝土的施工与发展
1.钢管混凝土结构的发展概况 钢管混凝土（Concrete Filled steel Tube）是在劲 性钢筋混凝土结构及螺旋配筋混凝土的基础上发 展起来的。
各国的设计规范 欧洲规范EC4（1994年） 德国DIN18806第一部分（1984），现已修订为
DIN18806第五部分 澳大利亚规范 白俄罗斯规范 日本AIJ（1980） 美国AISC1994推荐的设计规程LRFD 我国CECS 28:90 设计与施工规程
钢管混凝土统一理论 其基本思想是：首先分别确定钢材和核心混凝