第六章 钢管混凝土结构
钢管混凝土结构PPT课件
1.压型钢板与混凝土组合板
压型钢板的肋部可以放置水电管线，从而 使结构层与管线合为一体，间接地加大了 层高或降低了建筑高度，给建筑设计带来 灵活性。
在施工阶段，压型钢板可作为钢梁的连续侧向支撑， 提高了钢梁的整体稳定承载力；在使用阶段，提高了 钢梁的整体稳定性和上翼缘的局部稳定性。
教材
1. 赵鸿铁著，《组合结构设计原理》，科学出版社，2005 2. 聂建国等，《钢-混凝土组合结构》，建筑工业出版社， 2005
第1页/共79页
提纲
一、钢与混凝土组合结构 （1）压型钢板与混凝土组合结构 （2）钢与混凝土组合梁 （3）型钢混凝土结构 （4）梁柱连接 （5）钢管混凝土结构 （6）外包钢混凝土结构 二、钢与混凝土组合结构的发展与应用
第22页/共79页
2.钢与混凝土组合梁
组合梁中的剪切连接件 剪切连接件的作用（1）抵抗砼板与钢梁叠合面上的纵向剪
力，使二者不能自由滑移（2）抵抗使砼板与钢梁具有分离趋 势的“掀起力”
第23页/共79页
2.钢与混凝土组合梁
常州市龙城大桥
龙城大桥是常州市龙城跨运河大桥。主桥采取自 锚式悬索斜拉协作体系，主梁采用箱形结构，主 跨跨中部分采用混凝土－钢结合梁，其余部分采 用预应力混凝土箱梁。
型钢混凝土组合结构
第36页/共79页
4.型钢梁—型钢混凝土柱的连接
对于型钢混凝土柱—型钢梁的情况，钢梁在型钢混凝土柱 的两侧断开，型钢混凝土柱内型钢与型钢梁的连接应采用 刚性连接，且钢梁翼缘与柱内型钢翼缘应采用全熔透焊缝 连接；梁腹板与柱宜采用摩擦型高强螺栓连接，悬臂梁段 与柱应采用全焊缝连接
型钢混凝土组合结构
克服了圆钢管混凝土柱的一些缺点。可以用作偏心受 压柱，房屋的外观较好；连接面为平面，节点构造比较 简单；方钢管构成封闭截面，自身刚度较大；由于钢材 都分布于截面外边，抗弯承载力较高；钢板为连续配置， 提高了对混凝土的约束作用，故构件的延性比钢筋混凝 土结构明显提高；省去模板，方便施工。
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
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
钢管混凝土结构详解
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
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
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。
钢管混凝土结构的特点及发展
• <1.0时，核心混凝土承载力的提高不足以弥补
钢管纵向承载力的减小，曲线出现下降段。
• ＝0.4，曲线无塑性段，呈脆性破坏。
ppt课件
22
圆钢管混凝土柱的计算
圆钢管混凝土柱中的核心混凝土的紧箍效应， 受力性能比矩形钢管混凝土柱好，相比而言承载力 提高最大，也最经济。
当e0/rc > 1.55时
e 0.4/(e0/rc)
e0－柱两端轴向压力偏心距较大者； rc－核心混凝土横截面的半径； M2－柱两端弯矩设计值的较大者； N－轴向压力设计值。
ppt课件
29
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：
钢管混凝土柱考比 虑影 长响 细的承载力 1 系数 当Le D4时，1 10.115Le D4 当Le D4时，1 1
钢-混凝土组合结构的特点 及发展
主讲人：周立
ppt课件
1
钢-混凝土结构的简介
• 是在钢结构和混凝土结构基础上发展起来的的新型 结构
• 结合了钢结构和混凝土结构的各自优点，易于满足 现代土木工程结构对功能的要求，综合效益显著。
• 已经成为结构体系重要的发展方向之一。
ppt课件
2
混凝土柱破坏（一）
ppt课件
ppt课件
7
深 圳 赛 格 广 场
ppt课件
8
• 深圳赛格广场是我国 第一座采用钢管高强 混凝土柱的钢结构体 系超高层建筑，它也 是目前世界最高的一 座钢管混凝土高层建 筑。
ppt课件
9
•1999年建成的深圳赛格 广场大厦,地上72层,高
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
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。
第六章 钢管混凝土柱
第六章 钢管混凝土柱
6.1钢管混凝土的特点： 1.承载力高 2. 2.具有良好的塑性和抗震性能 3.施工简单，可以大大缩短工期 4.钢管混凝土柱的耐火性能好于钢柱 5.可安全可靠的采用高强度混凝土
* e
（2）当偏心率e0/h >εb
ϕ =
* e
(1 +
θ t + θ t ( 2e0 / h − 1)
θt
)
三肢柱和不对称截面的多肢柱 （1）当偏心率e0/h≤εb
1 ϕ = 1 + e0 / a t
* e
（2）当偏心率e0/h >εb
θt ϕ = 1 + θ t + θ t ( e0 / ac − 1)
曲线②③是当钢管混凝土长柱长细比λ>12， 偏心受压构件承载力由稳定决定时的压力N 与杆中挠度的关系曲线。曲线的最高点是偏 压构件稳定承载力的极限。
钢管混凝土偏心受压构件的工作性能有其本 身的特点：在接近破坏时，外荷载增量很小， 而变形发展的很快。
和钢构件相比，曲线过B点后平缓的多，说明 由于有紧箍力的作用，不但提高了核心混凝 土的承载力，而且还增加了构件的延性。
6.2钢管混凝土柱的工作性能 钢管混凝土作为受压构件，其受压时的工 作性能与紧箍力有很大的关系。
p 1 Asσ 2 = f ck 2 Ac f ck
其最大值为
A
c s
pmax 1 As f y = 2 Ac f ck f ck
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,它就是将钢管结构与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与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与新施工工艺的产生,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、圆钢管混凝土结构与多边形钢管混凝土结构等,其中矩形钢管混凝土结构与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,特别就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与应力路径就是十分复杂的,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 作用下钢管与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与纵向应变,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 分别代表钢管与核心混凝土)。
在轴向力N 作用下钢管与核心砼的变形就是协调的,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。
钢管混凝土结构的计算与应用
钢管混凝土结构的计算与应用一、钢管混凝土结构的简介钢管混凝土结构呢，就是把混凝土灌入钢管中形成的一种组合结构。
这种结构可厉害啦，它把钢管和混凝土的优点都结合起来了。
钢管就像一个坚强的外壳，能承受很大的压力，还能给混凝土提供一定的约束。
而混凝土呢，在钢管的约束下，抗压能力也变得更强了。
这就好比两个人合作，各自发挥自己的长处，产生的效果那可是1 + 1 > 2的。
二、钢管混凝土结构的计算1. 强度计算对于钢管混凝土柱的轴向抗压强度计算，这可不能马虎。
要考虑钢管和混凝土的协同工作，它们之间的应力分配是个关键。
就像是分蛋糕一样，要根据各自的“胃口”（承载能力）来合理分配压力。
我们得考虑钢管的屈服强度、混凝土的抗压强度等因素。
在计算的时候，还得注意一些修正系数呢。
比如说考虑长细比的影响，长细比大的柱子，它的稳定性就会差一些，就像一根很长很细的筷子，容易弯，所以在计算强度的时候就得打个“折扣”。
2. 刚度计算刚度就是结构抵抗变形的能力。
钢管混凝土结构的刚度计算也有它的一套方法。
要考虑钢管和混凝土的弹性模量，这就像是两种不同的弹簧，它们的弹性不一样，组合在一起的整体弹性（刚度）就得好好算一算。
而且在不同的受力状态下，刚度的计算也会有所不同。
比如在受弯的时候，和受压的时候，结构内部的应力分布变了，刚度的计算方式也要跟着调整。
三、钢管混凝土结构的应用1. 在建筑工程中的应用在高楼大厦里，钢管混凝土结构可算是大功臣。
像那些超高层的建筑，底部的柱子要承受巨大的重量。
钢管混凝土柱就能够胜任这个工作，它既能够节省空间，又能提供足够的承载能力。
比如说上海的金茂大厦，就有部分柱子采用了钢管混凝土结构。
在大跨度的建筑结构中，比如一些大型的展览馆、体育馆等，钢管混凝土结构也能发挥很好的作用。
它可以做成拱形或者其他形状的结构构件，承受屋面传来的荷载，同时还能满足建筑造型的要求。
2. 在桥梁工程中的应用在一些跨海大桥或者大跨度的内河桥梁中，钢管混凝土结构被用来做桥墩或者桥塔。
第六章 钢管混凝土结构
塑性阶段0.5ຫໍສະໝຸດ 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
混凝土单向受压的变形过程
As f 设计值 0 Ac f c
ξ反映截面几何与物理特性，ξ越大约束越强， 混凝土强度和延性增加越大。取值范围 0.3≤ξ≤4， 抗震要求圆管0.6≤ξ，方管1.0≤ξ。
6.2.2 钢管混凝土材料和设计指标 2.参数定义及限值 ◆径厚比或高厚比D/t
基于不发生局部失稳，虽可考虑混凝土支撑的 有利影响，但不得大于钢结构D/t的1.5倍，且 圆管D/t≤150· 235/fy D 4 64 D 矩管 D t 60 235 f y 圆管i I
钢管运输与吊装
6.1 概述
◆浇筑前除尽钢管内杂物 和积水，先浇筑一层100mm ～200mm厚与混凝土强度等 级相同的水泥砂浆，以防 止自由下落的混凝土粗骨 料产生弹跳。 ◆将泵管出料口伸入钢管 内，利用混凝土下落产生 的动能来达到混凝土的自 密实。 ◆当抛落的高度不足4m 时， 用插入式振捣棒密插短振， 逐层振捣。
中国工程建设标准化协会标准 《钢管混凝土结构设计与施工规程》（CECS28:90） 中国工程建设标准化协会标准 《矩形钢管混凝土结构技术规程（CECS159:2004） 福建省工程建设标准 《钢管混凝土结构技术规程》DBJ/T13-51-2010
6.2.2 钢管混凝土材料和设计指标
钢管混凝土的力学性能不仅与两种材料各自的 性能有关，而且与两者的“匹配”有关。
- 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)。
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
弹性阶段0.283
环向应变
1 s s 3 s 1c c 3 c
相互作用
混凝土三向约束
钢管局稳增强
中后期相互作用受力状态
6.1.1 钢管混凝土的基本原理
◆方管受力分析
未填充 混凝土
6.1.1 钢管混凝土的基本原理
◆方管受力分析
6.1.2 钢管混凝土的基本特点
◆承载力高
◆塑性韧性好
◆施工方便 ◆耐火性较好 ◆经济性好
6.1.2 钢管混凝土的基本特点
圆钢管混凝土压弯构件滞回试验P-△曲线
纯扭构件典型τ-γ曲线
6.2.3 钢管混凝土构件承载力验算 1.短柱 木柱在L/b≤10时可看作“短柱” ，钢筋 混凝土柱在L/b≤8时可以称为“短柱” ，素 混凝土和未配置纵筋的套箍混凝土柱L/b≤4 可以称为“短柱”，砖石柱L/b≤3可以称为 “短柱”。 钢管混凝土在极限状态时，钢管主要起 环箍的作用，在纵向的作用很小，在L/D≤4 时也可算作“短柱” 。
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。 到了20世纪80年代后期，由于先进的泵灌混凝 土工艺的发展，解决了现场管内混凝土的浇灌问题， 加以现代高强混凝土需要用钢管套箍克服其脆性， 因此在美国和澳大利亚等国的若干高层建筑工程中， 钢管混凝土结构技术又悄然兴起，传统的钢柱被钢 管高强混凝土柱取代，并被认为是高层建筑营造技 术的一次重大突破。
圆管1.0 1 方管4.5 矩管4.5
短柱平均应力-应变曲线
6.2.2 钢管混凝土材料和设计指标 4.钢管混凝土的强度指标 ◆组合抗剪强度
外钢管也 达屈服，主要 与含钢率、约 束系数和组合 轴压强度有关， 详式（6-22） 和式（6-23）。
106
1500 20 fcu 3500
基本以 定性方式确 定，各规程 公式有别： 福建省标 EA E sc Asc Asc As Ac
圆管1.0 1 方管4.5 矩管4.5
行业规程
EA Es As Ec Ac
短柱平均应力-应变曲线
6.2.2 钢管混凝土材料和设计指标 3.钢管混凝土的刚度 ◆组合弹性抗弯刚度
6.2.2 钢管混凝土材料和设计指标 4.钢管混凝土的强度指标 ◆组合轴压强度
弹塑性基本结束 钢和砼均达极限
标准值
圆管 f scy 1.14 1.02 fck 矩管 f scy 1.18 0.85 fck
设计值
圆管 f scy 1.14 1.02 fc 矩管 f scy 1.18 0.85 fc
A
◆长细比
D
4 L0 D
2 3 L0 D
D
D 2 12 2 3
2
4
2 3 L0 B
详《钢规》 柱150 支撑200
B
6.2.2 钢管混凝土材料和设计指标 3.钢管混凝土的刚度
取值直接影响结构分析准确性。
◆组合轴压刚度
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)
6.2.1 钢管混凝土设计规范 ◆国内规范 自1989年至今已有行业和地方两方面的 设计施工规程十余本。
中建院所作短柱试件外观形态变化过程图
6.2.3 钢管混凝土构件承载力验算 1.短柱
中建院部分短柱试件试验以后的外形
6.2.3 钢管混凝土构件承载力验算 1.短柱
荷载N（10kN）
纵向应变εc（%）
试验后外形
N-εc曲线
中建院粗短厚壁钢管混凝土试件
6.2.3 钢管混凝土构件承载力验算 1.短柱
（苏）格沃 兹杰夫用极限 平衡理论求解 钢管混凝土短 柱承载力Nu
等测压三向受压混凝土
6.2.3 钢管混凝土构件承载力验算 1.短柱 c f c Kp
据Mises条件 1 2 f
2 1 2 2 2 s
………①
………② ………③ ……④ ………⑤
N c Ac 1 As f p
pdc 2 2
令N f p 0 p* Nu f p
2005年建成的世界最大跨度460m的 钢管混凝土重庆奉节巫山长江大桥
6.1.3 钢管混凝土的发展与应用
剖面示意图
五、六层结构平面图
2000年建成的世界最高的钢管混凝土结构 深圳赛格广场大厦72层291.6m
6.1.3 钢管混凝土的发展与应用
1966年建成的北京地铁“北京站”
6.2 钢管混凝土构件设计
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
混凝土单向受压的变形过程
6.2.3 钢管混凝土构件承载力验算 1.短柱
试验装置
钢管混凝土短柱加载方式
6.2.3 钢管混凝土构件承载力验算 1.短柱
钢管混凝土短柱N-ε曲线
6.2.3 钢管混凝土构件承载力验算 1.短柱
弹性薄片
弓弦效应示意图
变形测量示意图
钢管纵向应变小于整体平均应变机理解释
6.2.3 钢管混凝土构件承载力验算 1.短柱
*
6.2.3 钢管混凝土构件承载力验算 1.短柱
As d c t 4t 2 Ac dc dc 2
c
6.1.1 钢管混凝土的基本原理
◆圆管受力分析
钢管
混凝土
受力初期钢管和混凝土的受力状态
6.1.1 钢管混凝土的基本原理
◆圆管受力分析
由 1 - 2 2 - 3 3 - 1 2 z2，有
2 2 2
12s 1s 3s 32s f y2 3c f c Kp 1s pDc 2
不仅不考虑粘结，而且还要考虑混凝土的开裂 和塑性发展。
规程不同公式有别。 福建省标
圆管 EI Es I s 0.8Ec I c
方管 EI Es I s 0.6Ec I c
行业规程
圆管 EI Es I s Ec I c
方管 EI Es I s 0.8Ec I c
6.2.2 钢管混凝土材料和设计指标 3.钢管混凝土的刚度 ◆组合剪切刚度
1.材料要求 ◆钢管
一般按钢结构用材要求。宜采用螺旋焊接管或 直接焊接管,焊缝为坡口对接焊，不得采用搭接角焊 缝。
◆混凝土
Q235-C30或C40，Q345-C40～C60,Q390或Q420C50或C60及以上；水灰比≤0.45，加减水剂塌落度 宜为160～180mm。
6.2.2 钢管混凝土材料和设计指标 2.参数定义及限值 ◆含钢率 As Ac ◆约束效应系数 As f y 标准值 Ac f ck
钢管运输与吊装
6.1 概述
◆浇筑前除尽钢管内杂物 和积水，先浇筑一层100mm ～200mm厚与混凝土强度等 级相同的水泥砂浆，以防 止自由下落的混凝土粗骨 料产生弹跳。 ◆将泵管出料口伸入钢管 内，利用混凝土下落产生 的动能来达到混凝土的自 密实。 ◆当抛落的高度不足4m 时， 用插入式振捣棒密插短振， 逐层振捣。
中国工程建设标准化协会标准 《钢管混凝土结构设计与施工规程》（CECS28:90） 中国工程建设标准化协会标准 《矩形钢管混凝土结构技术规程（CECS159:2004） 福建省工程建设标准 《钢管混凝土结构技术规程》DBJ/T13-51-2010