钢管混凝土轴心受压构件受力性能的试验分析

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1、西安建筑科技大学工程硕士学位论文1．3钢管混凝土的特点。帅”钢管混凝土结构是在劲性钢筋混凝土结构、螺旋配筋混凝土结构以及钢结构的基础上演变和发展起来的一种新型结构f121。由此可见，钢管混凝土本质上是属于套箍混凝土，其特点主要表现在：1、承载力高。对于薄壁钢管来说，其临界承载力极不稳定，因为它对局部缺陷很敏感。实验证明，薄壁钢管的实际承载力往往只有理论计算值的1／3～1／5，当有残余应力存在时，影响将更大。在钢管中填充混凝土形成钢管混凝土后，钢管约束了混凝土，在轴心受压荷载作用下，混凝土三向受压，延缓了受压时的纵向开裂。而混凝土

2、的存在却可以避免或延缓薄壁钢管过早的发生局部屈曲，两种材料相互弥补了彼此的弱点，却可以充分发挥彼此的长处，从而使钢管混凝士具有很高的承载力，大大高于组成钢管混凝土的钢管和核心混凝土单独承载力之和(约是二者之和的1．7～2．O倍)。2、塑性和韧性好。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而大为降低。如果将混凝土灌入钢管中形成钢管混凝土，核心混凝士在钢管的约束下，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。试验结果表明，钢管混凝土轴心受压短柱破坏时往往可以被压缩到原长的2／3，但没有呈现脆

3、性破坏的特点。此外，这种结构在承受冲击荷载和震动荷载时，也具有很好的韧性。出于钢管混凝土具有良好的塑性和韧性，因而抗震性能好。哈尔滨建筑大学于1998年进行了一系列圆钢管混凝土构件在设计轴压比等于1情况下滞回性能的试验研究。结果表明，钢管混凝土构件在大轴压比情况下仍然具有良好的耗能性能和延性。图1．1所示为一该次试验获得的滞回性能曲线。图中，P为水平力，△为水平位移，D为圆钢管外直径，^=4L／D，为构件的长细比。3、施工方便。与钢筋混凝土柱相比，、采用钢管混凝土柱没有绑扎钢筋、支模和拆模等工序，施工简便，因管内无钢筋，浇灌容易

4、，振捣密实。特别是目前采用泵送混凝土、高位抛落不振捣混凝土和免振自密实混凝土等施工工艺，更可加速钢管混凝土构件的施工进度。与预制钢筋混凝土构件相比，不需要构件预制场地。与钢结构构件相比，钢管混凝土的构造通常比钢结构构件简单，焊缝少，易于制作。特别是组成钢管混凝土构件的钢管壁厚一般均较小，现场拼接对焊简便快捷。出于空钢管构件的白重小，可以大大减少运输和吊装等费用。此外，钢管混凝土不论是单管柱还是格构柱，和普通钢柱相比，柱脚零件少，焊缝短，可以直接插入混凝土基础的预鹭f杯口中，免去了复杂的柱脚构造。3西安建筑科技大学工程硕士学位论文

5、▲P(kN)，～60卜，一1p～一．，4or、『I?，一6／一一二2，2oⅣ’，量，1名，。}{r／o帮1l／rj／“一(cm、jj，，／”一20j7lI／f，}、、L∑：一17：，P叫o，～。卜：607图1．1循环荷载’FP-A滞同曲线钢管混凝土本身的施工特点符合现代施工技术工业化的要求，可大量节约人工费用，降低工程造价【1】。4、耐火性能较好。由于组成钢管混凝土的钢管和其核心混凝土之间具有相互贡献、协同互补、共同工作的特点，这种结构具有较好的耐火性能。与钢结构相比，一般可节约2／3的防火涂料。5、经济效果好。作为一种较为合理

6、的结构形式，采用钢管混凝土可以很好地发挥钢材和混凝土两种材料的特性和潜力，使材料得到更为充分和合理的应用。因此，钢管混凝土具有良好的经济效果。大量工程实际【8Ⅱ231表明：采用钢管混凝土的承压构件比普通钢筋混凝土承压构样约可节约混凝土50％，减轻结构自重50％左右，钢材用量略高或约略相等；和钢结构相比，可节约钢材50％左右。表1．1是钢管混凝土结构与其它结构的对比情况。表1．1钢管混凝土在厂房中应用的工程造价比较“”””用钢鬣坩钢比混凝士混凝十柱自柱白重域f：程名称结构形式(t)较用最(m3)_【}；

7、鼙比较重(t)经济分析钢筋

8、混凝2．601．00101．00251．00哈尔滨船舶修土双肢柱造厂(1977年)钢管混凝2．601．002O．207．6O．30士四肢柱钢筋混凝2．701．00111．0027．51．00十双肢柱9308厂钢管混凝2．801．042．00．187．8O．28士四肢柱4西安建筑科技大学工程硕士学位论文武昌造船厂船钢柱4．501．OO0．00‘351．00体结构车间钢管混凝(1983年)十四肢柱2．10O．477．550．22401．30泸东船厂柴油钢柱钢管混凝降低成本仃省钢材机车间十柱33．8万元260t苏联谢米卢斯钢筋混凝十柱

9、1．2071．005．01．OO131．00克1：钢管混凝土柱0．803O．670．500．1020．16上海特种基础钢筋混凝1．931．009．91．00每根柱造价0．29万元研究所两跨七十柱层科研楼钢管混凝(1985年)士柱2．151．154．20．43每根