鋼管砼結(jié)構(gòu)的性能及應(yīng)用
2005-03-25 00:00
鋼管砼是在鋼管中填入砼后形成的建筑構(gòu)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(fā)揮了這兩種材料的優(yōu)點(diǎn)，使砼的塑性和韌性大為改善，且可以避免或延緩鋼管發(fā)生局部屈曲，使鋼管砼整體具有承載力高、塑性和韌性好、經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)良和施工方便等優(yōu)點(diǎn)。
鋼管砼雖由兩種材料組合而成，但對構(gòu)件業(yè)而言，它被視為一種新材料，即所謂的"組合材料"(不再區(qū)分鋼管和砼)。而且鋼管砼構(gòu)件在不同荷載組合作用下的性能變化是連續(xù)的和統(tǒng)一的；鋼管砼構(gòu)件的性能隨幾何參數(shù)，如含鋼率、長細(xì)比和空心率等的改變是連續(xù)的和統(tǒng)一的；鋼管砼構(gòu)件的性能隨著物理參數(shù)，如鋼材和砼的強(qiáng)度等的變化是連續(xù)的和統(tǒng)一的；鋼管砼構(gòu)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(xù)的和統(tǒng)一的等。
在"鋼管砼統(tǒng)一理論"指導(dǎo)下，業(yè)界對鋼管高強(qiáng)度砼的力學(xué)性能和設(shè)計(jì)方法以及鋼管砼耐火性能及防火設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究。
鋼管高強(qiáng)度砼性能的研究高強(qiáng)度砼（世界各國對高強(qiáng)度砼的定義有所不同，在我國，一般認(rèn)為強(qiáng)度等級為C60及以上的砼為高強(qiáng)砼）是近年來國內(nèi)外學(xué)者研究的熱門課題。這類高強(qiáng)度砼優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高，可以節(jié)約水泥，減小構(gòu)件截面尺寸，減輕結(jié)構(gòu)自重，因而常用于荷載很大的結(jié)構(gòu)，如高層建筑，地下工程和大跨結(jié)構(gòu)的支柱等。然而，高強(qiáng)砼的弱點(diǎn)是脆性大，延性差大，這就阻礙它在實(shí)際工程中的應(yīng)用，尤其在復(fù)雜受力狀態(tài)下，結(jié)構(gòu)受脆性破壞控制，其工作的可靠性大大降低。如果將高強(qiáng)度砼灌入鋼管高強(qiáng)度砼，高強(qiáng)度砼受到鋼管的有效約束，其延性將大為增強(qiáng)。此外，在復(fù)雜受力狀態(tài)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(qiáng)砼脆性大、延性大的弱點(diǎn)，使高強(qiáng)砼的工程應(yīng)用得以實(shí)現(xiàn)，經(jīng)濟(jì)效益得以充分發(fā)揮。大量實(shí)例證明，與普通強(qiáng)度砼的鋼管砼和鋼柱相比，鋼管高強(qiáng)度砼可節(jié)約鋼材50%左右，降低造價(jià)；和鋼筋砼柱相比，不需要模板，且可節(jié)約砼50%以上，減輕結(jié)構(gòu)自重50%以上，而耗鋼量和造價(jià)略多或約相等。
采用在鋼管內(nèi)填充高強(qiáng)度砼而形成的鋼管砼，除了具備鋼管普通強(qiáng)度砼的其它優(yōu)點(diǎn)外，至少可節(jié)約砼60%以上，減輕結(jié)構(gòu)自重60%以上。
由于鋼管砼是一種新型結(jié)構(gòu)，目前國內(nèi)尚未制定該類結(jié)構(gòu)防火方面的標(biāo)準(zhǔn)，這不但制約了該結(jié)構(gòu)的推廣，而且對于已建成結(jié)構(gòu)的耐火考核缺乏必要的科學(xué)依據(jù)。因此，深入研究鋼管砼的耐火性能，確定其防火設(shè)計(jì)方法及標(biāo)準(zhǔn)十分重要。
鋼管砼工程應(yīng)用新進(jìn)展鋼管砼結(jié)構(gòu)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(gòu)件業(yè)而言，它被視為一種新材料，即所謂的"組合材料"(不再區(qū)分鋼管和砼)。而且鋼管砼構(gòu)件在不同荷載組合作用下的性能變化是連續(xù)的和統(tǒng)一的；鋼管砼構(gòu)件的性能隨幾何參數(shù)，如含鋼率、長細(xì)比和空心率等的改變是連續(xù)的和統(tǒng)一的；鋼管砼構(gòu)件的性能隨著物理參數(shù)，如鋼材和砼的強(qiáng)度等的變化是連續(xù)的和統(tǒng)一的；鋼管砼構(gòu)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(xù)的和統(tǒng)一的等。
在"鋼管砼統(tǒng)一理論"指導(dǎo)下，業(yè)界對鋼管高強(qiáng)度砼的力學(xué)性能和設(shè)計(jì)方法以及鋼管砼耐火性能及防火設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究。
鋼管高強(qiáng)度砼性能的研究高強(qiáng)度砼（世界各國對高強(qiáng)度砼的定義有所不同，在我國，一般認(rèn)為強(qiáng)度等級為C60及以上的砼為高強(qiáng)砼）是近年來國內(nèi)外學(xué)者研究的熱門課題。這類高強(qiáng)度砼優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高，可以節(jié)約水泥，減小構(gòu)件截面尺寸，減輕結(jié)構(gòu)自重，因而常用于荷載很大的結(jié)構(gòu)，如高層建筑，地下工程和大跨結(jié)構(gòu)的支柱等。然而，高強(qiáng)砼的弱點(diǎn)是脆性大，延性差大，這就阻礙它在實(shí)際工程中的應(yīng)用，尤其在復(fù)雜受力狀態(tài)下，結(jié)構(gòu)受脆性破壞控制，其工作的可靠性大大降低。如果將高強(qiáng)度砼灌入鋼管高強(qiáng)度砼，高強(qiáng)度砼受到鋼管的有效約束，其延性將大為增強(qiáng)。此外，在復(fù)雜受力狀態(tài)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(qiáng)砼脆性大、延性大的弱點(diǎn)，使高強(qiáng)砼的工程應(yīng)用得以實(shí)現(xiàn)，經(jīng)濟(jì)效益得以充分發(fā)揮。大量實(shí)例證明，與普通強(qiáng)度砼的鋼管砼和鋼柱相比，鋼管高強(qiáng)度砼可節(jié)約鋼材50%左右，降低造價(jià)；和鋼筋砼柱相比，不需要模板，且可節(jié)約砼50%以上，減輕結(jié)構(gòu)自重50%以上，而耗鋼量和造價(jià)略多或約相等。
采用在鋼管內(nèi)填充高強(qiáng)度砼而形成的鋼管砼，除了具備鋼管普通強(qiáng)度砼的其它優(yōu)點(diǎn)外，至少可節(jié)約砼60%以上，減輕結(jié)構(gòu)自重60%以上。
由于鋼管砼是一種新型結(jié)構(gòu)，目前國內(nèi)尚未制定該類結(jié)構(gòu)防火方面的標(biāo)準(zhǔn)，這不但制約了該結(jié)構(gòu)的推廣，而且對于已建成結(jié)構(gòu)的耐火考核缺乏必要的科學(xué)依據(jù)。因此，深入研究鋼管砼的耐火性能，確定其防火設(shè)計(jì)方法及標(biāo)準(zhǔn)十分重要。
鋼管砼工程應(yīng)用新進(jìn)展鋼管砼結(jié)構(gòu)宜用于軸心受壓或偏心較小的壓柱.
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