钢管混凝土的优缺点

钢管混凝土学习研究报告

土木建筑工程学院

目录

任务分工 (3)

钢管混凝土的结构性质 (3)

一、钢管混凝土的基本原理： (3)

二、钢管混凝土的截面形式： (3)

三、根据钢管作用的差异，钢管混凝土柱又可分为两种形式： (4)

四、常用的拱桥截面形式： (4)

相对于钢筋混凝土钢管混凝土的优缺点 (5)

优点： (5)

缺点： (6)

国外钢管混凝土的一些研究 (7)

一、钢管混凝土的耐火性能的研究 (7)

二、钢管混凝土火灾后剩余承载力的研究 (7)

三、实心钢管与空心钢管混凝土耐火性研究 (8)

国内钢管混凝土的新技术 (8)

薄壁钢管混凝土核心桩 (8)

钢管混凝土在工程中的应用 (10)

钢管内流态混凝土受力机理 (10)

主拱钢管灌注混凝土顺序对结构受力的影响 (11)

任务分工

钢筋混凝土国内新技术的查询：王乾

钢筋混凝土国外新技术的查询：王曾

新技术应用具体实例的查询：林宇恒

钢管混凝土结构性质以及钢管混凝土与钢筋混凝土优缺点的对比：黄正源

钢管混凝土的结构性质

一、钢管混凝土的基本原理：

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。

二、钢管混凝土的截面形式：

主要有圆形，正方形和矩形

三、根据钢管作用的差异，钢管混凝土柱又可分为两种形式：

1、是组成钢管混凝土的钢管和混凝土在受荷初期即共同受力，如圆形截面

2、是外加荷载作用在核心混凝土上，钢管只起对其核心混凝土的约束作用，即所谓的钢管约束混凝土柱，如方形截面。

四、常用的拱桥截面形式：

相对于钢筋混凝土钢管混凝土的优缺点

优点：

1、承载能力大为提高，特别是在高层建筑中，钢管混凝土柱抗压和抗剪承载能

力相对普通钢筋混凝土优势较为明显和钢柱相比,抗压承载力虽略低, 但却无局部失稳问题。而且钢管混凝土的塑性性能好, 防止了管内砼的脆性破坏。

在高层建筑中可以做到不限制轴压比。这是钢筋混凝土结构无法做到的。2、塑性和韧性好，所以抗震性比钢筋混凝土更好。混凝土脆性较大，对于高强

度混凝土更是如此，其工作的可靠性因此大为降低。如果将混凝土灌入钢管中形成钢管混凝土，核心混凝土在钢管的约束下，不但在使用阶段改善了它的弹性性质，而且在破坏时具有很大的塑性变形。同时柱子截面大幅减小，相应的自重大幅减小，地震引起的地震反应也相应减少。

2、扩大了使用空间。由于钢管混凝土柱的承载力高，不但柱子截面减小，而且

可以大柱网、大空间的框架结构体系。

3、具有良好的经济效应

a.相对钢筋混凝土，钢管混凝土可以大量节约混凝土，减少自重，而用钢量

却几乎相当或者略多，同时还能减少模板

b.施工简单，可以大大缩短工期

c.柱子截面减小，降低了地基基础的造价。采用钢筋混凝土的高层建筑, 其

自重一般为1．5t/ m2~ 2t/ m2( 不包括基础) 而采用钢管混凝土柱钢梁结构时, 一般自重都小于1t/ m, 在国外, 有低达0．5t/ m2~ 0.6t/ m2 的例子。显然, 和采用钢筋混凝土结构相比, 采用钢管混凝土柱可以减小地基上单位面积荷载25% 以上, 自然, 基础尺寸也相应减少,降低了基础工程造价。

d.采用高强度混凝土时，可有效防止混凝土的脆性破坏，充分发挥高强度混

凝土的承载力

缺点：

1、使用范围有限

从现已建成的众多建筑来看, 钢管混凝土的使用范围还仅限于柱、桥墩、拱架等。目前还很少有使用钢管混凝土梁的先例。这是因为梁一般都做成矩形, 而矩形的钢管混凝土受力比较复杂而且构造要求繁琐, 经济效益不佳。

2、从钢管构件的制作、安装要求讲也是具有一定难度和繁锁性

a.钢管混凝土柱用的钢管, 焊接、制作要求较高

b.在构件制作过程中, 钢管的对接是一个难点。结构要求焊后的管肢要平

直, 这就需要在焊接时采取相应的措施和特别注意焊接的顺序以及考虑到焊接变形的影响

3. 从质量检查及施工方法上讲, 这种结构构件形式也是存在弊端的

a. 钢管混凝土柱管内混凝土的浇注属于隐蔽工程, 混凝土的浇灌质量是

无法直观检查的。当采用人工浇灌并振捣时, 只能依靠操作人员的责任心和严密的施工组织管理来保证施工质量。如果超声脉冲检测发现有不密实部位, 就得将钢管钻孔压浆补强, 然后再将钻孔补焊封固。所以无论从质量检测还是完善施工质量都是较为费工的。

b. 从混凝土浇灌方面讲。如果采用泵送顶升法, 施工就必须有与之配套

的泵及输送设备, 而且对粗骨料的粒径、水灰比、坍落度要求比较严格。

采用高位抛法施工, 混凝土的配合比要求亦很严格。必须先进行配合比实验来确定水灰比, 然后才可以正式浇注。因此, 无论采用哪种方式施工, 都必须有严密的施工组织管理。这或许会比普通钢筋砼结构施工更需要管理。

3、相对于钢筋混凝土，钢馆混凝土的耐火性稍差。