鋼管砼結構的性能及應用
2005-03-25 00:00
鋼管砼是在鋼管中填入砼后形成的建筑構件，按截面形狀可分為方鋼管砼、圓鋼管砼和多邊形鋼管砼。它利用鋼管和砼兩種材料在受力過程相互之間的組合作用，充分地發揮了這兩種材料的優點，使砼的塑性和韌性大為改善，且可以避免或延緩鋼管發生局部屈曲，使鋼管砼整體具有承載力高、塑性和韌性好、經濟效益優良和施工方便等優點。
鋼管砼雖由兩種材料組合而成，但對構件業而言，它被視為一種新材料，即所謂的"組合材料"(不再區分鋼管和砼)。而且鋼管砼構件在不同荷載組合作用下的性能變化是連續的和統一的；鋼管砼構件的性能隨幾何參數，如含鋼率、長細比和空心率等的改變是連續的和統一的；鋼管砼構件的性能隨著物理參數，如鋼材和砼的強度等的變化是連續的和統一的；鋼管砼構件的性能隨其截面形狀，如圓形、多邊形、八邊形、六邊形和正方形等的改變也是連續的和統一的等。
在"鋼管砼統一理論"指導下，業界對鋼管高強度砼的力學性能和設計方法以及鋼管砼耐火性能及防火設計方法進行了研究。
鋼管高強度砼性能的研究高強度砼（世界各國對高強度砼的定義有所不同，在我國，一般認為強度等級為C60及以上的砼為高強砼）是近年來國內外學者研究的熱門課題。這類高強度砼優點是強度高，可以節約水泥，減小構件截面尺寸，減輕結構自重，因而常用于荷載很大的結構，如高層建筑，地下工程和大跨結構的支柱等。然而，高強砼的弱點是脆性大，延性差大，這就阻礙它在實際工程中的應用，尤其在復雜受力狀態下，結構受脆性破壞控制，其工作的可靠性大大降低。如果將高強度砼灌入鋼管高強度砼，高強度砼受到鋼管的有效約束，其延性將大為增強。此外，在復雜受力狀態下，鋼管具有很大的抗剪和抗扭能力。這樣，通過二者的組合，可以有效地克服高強砼脆性大、延性大的弱點，使高強砼的工程應用得以實現，經濟效益得以充分發揮。大量實例證明，與普通強度砼的鋼管砼和鋼柱相比，鋼管高強度砼可節約鋼材50%左右，降低造價；和鋼筋砼柱相比，不需要模板，且可節約砼50%以上，減輕結構自重50%以上，而耗鋼量和造價略多或約相等。
采用在鋼管內填充高強度砼而形成的鋼管砼，除了具備鋼管普通強度砼的其它優點外，至少可節約砼60%以上，減輕結構自重60%以上。
由于鋼管砼是一種新型結構，目前國內尚未制定該類結構防火方面的標準，這不但制約了該結構的推廣，而且對于已建成結構的耐火考核缺乏必要的科學依據。因此，深入研究鋼管砼的耐火性能，確定其防火設計方法及標準十分重要。
鋼管砼工程應用新進展鋼管砼結構宜用于軸心受壓或偏心較小的壓柱.
鋼管砼雖由兩種材料組合而成，但對構件業而言，它被視為一種新材料，即所謂的"組合材料"(不再區分鋼管和砼)。而且鋼管砼構件在不同荷載組合作用下的性能變化是連續的和統一的；鋼管砼構件的性能隨幾何參數，如含鋼率、長細比和空心率等的改變是連續的和統一的；鋼管砼構件的性能隨著物理參數，如鋼材和砼的強度等的變化是連續的和統一的；鋼管砼構件的性能隨其截面形狀，如圓形、多邊形、八邊形、六邊形和正方形等的改變也是連續的和統一的等。
在"鋼管砼統一理論"指導下，業界對鋼管高強度砼的力學性能和設計方法以及鋼管砼耐火性能及防火設計方法進行了研究。
鋼管高強度砼性能的研究高強度砼（世界各國對高強度砼的定義有所不同，在我國，一般認為強度等級為C60及以上的砼為高強砼）是近年來國內外學者研究的熱門課題。這類高強度砼優點是強度高，可以節約水泥，減小構件截面尺寸，減輕結構自重，因而常用于荷載很大的結構，如高層建筑，地下工程和大跨結構的支柱等。然而，高強砼的弱點是脆性大，延性差大，這就阻礙它在實際工程中的應用，尤其在復雜受力狀態下，結構受脆性破壞控制，其工作的可靠性大大降低。如果將高強度砼灌入鋼管高強度砼，高強度砼受到鋼管的有效約束，其延性將大為增強。此外，在復雜受力狀態下，鋼管具有很大的抗剪和抗扭能力。這樣，通過二者的組合，可以有效地克服高強砼脆性大、延性大的弱點，使高強砼的工程應用得以實現，經濟效益得以充分發揮。大量實例證明，與普通強度砼的鋼管砼和鋼柱相比，鋼管高強度砼可節約鋼材50%左右，降低造價；和鋼筋砼柱相比，不需要模板，且可節約砼50%以上，減輕結構自重50%以上，而耗鋼量和造價略多或約相等。
采用在鋼管內填充高強度砼而形成的鋼管砼，除了具備鋼管普通強度砼的其它優點外，至少可節約砼60%以上，減輕結構自重60%以上。
由于鋼管砼是一種新型結構，目前國內尚未制定該類結構防火方面的標準，這不但制約了該結構的推廣，而且對于已建成結構的耐火考核缺乏必要的科學依據。因此，深入研究鋼管砼的耐火性能，確定其防火設計方法及標準十分重要。
鋼管砼工程應用新進展鋼管砼結構宜用于軸心受壓或偏心較小的壓柱.
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