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鋼管混凝土柱結構特點

時間:2017-09-29 11:47?? 作者:www.jaridatcom.com點擊:
眾所周知,混凝土的抗壓強度高。但抗彎能力很弱,而鋼材,特別是型鋼的抗彎能力強,具有良好的彈塑性,但在受壓時容易失穩而喪失軸向抗壓能力。而鋼管混凝土在結構上能夠將二者的優點結合在一起,可使混凝土處于側向受壓狀態,其抗壓強度可成倍提高.同時由于混凝土的存在,提高了鋼管的剛度,兩者共同發揮作用,從而大大地提高了承載能力。鋼管混凝土作為一種新興的組合結構,主要以軸心受壓和作用力偏心較小的受壓構件為主,被廣泛使用于框架結構中(如廠房和高層)。鋼管混凝土結構的迅速發展是由于它具有良好的受力性能和施工性能,具體表現為以下幾個方面:

承載力高、延性好,抗震性能優越

鋼管混凝土柱中,鋼管對其內部混凝土的約束作用使混凝土處于三向受壓狀態,提高了混凝土的抗壓強度;鋼管內部的混凝土又可以有效地防止鋼管發生局部屈曲。研究表明,鋼管混凝土柱的承載力高于相應的鋼管柱承載力和混凝土柱承載力之和。鋼管和混凝土之間的相互作用使鋼管內部混凝土的破壞由脆性破壞轉變為塑性破壞,構件的延性性能明顯改善,耗能能力大大提高,具有優越的抗震性能。
塑性是指在靜載作用下的塑性變形能力。鋼管混凝土短柱軸心受壓試驗表明,試件壓縮到原長的2/3,縱向應變達30%以上時,試件仍有承載力。剝去鋼管后,內部混凝土雖已有很大的鼓凸褶皺,但仍保持完整,并未松散,且仍有約5%的承載力,用錘敲擊后才粉碎脫落??拐鹦阅苁侵冈趧雍奢d或地震作用下,具有良好的延性和吸能性。在這方面,鋼管混凝土構件要比鋼筋混凝土構件強得多。在壓彎反復荷載作用下,彎矩曲率滯回曲線表明,結構的吸能性能特別好,無剛度退化,且無下降段,和不喪失局部穩定性的鋼柱相同,但在一些建筑中,鋼柱常常要采用很厚的鋼板以確保局部穩定性。但還常發生塑性彎曲后喪失局部穩定。因此,鋼管混凝土柱的抗震性能也優于鋼柱。

施工方便,工期大大縮短

鋼管混凝土結構施工時,鋼管可以作為勁性骨架承擔施工階段的施工荷載和結構重量,施工不受混凝土養護時間的影響;由于鋼管混凝土內部沒有鋼筋,便于混凝土的澆注和搗實;鋼管混凝土結構施工時,不需要模板,既節省了支模、拆模的材料和人工費用,也節省了時間。

有利于鋼管的抗火和防火

由于鋼管內填有混凝土,能吸收大量的熱能,因此遭受火災時管柱截面溫度場的分布很不均勻,增加了柱子的耐火時間,減慢鋼柱的升溫速度,并且一旦鋼柱屈服,混凝土可以承受大部分的軸向荷載,防止結構倒塌。組合梁的耐火能力也會提高,因為鋼梁的溫度會從頂部翼緣把熱量傳遞給混凝土而降低。經實驗統計數據表明:達到一級耐火3小時要求和鋼柱相比可節約防火涂料1/3一2/3甚至更多,隨著鋼管直徑增大,節約涂料也越多。

耐腐蝕性能優于鋼結構

鋼管中澆注混凝土使鋼管的外露面積減少,受外界氣體腐蝕面積比鋼結構少得多,抗腐和防腐所需費用也比鋼結構節省。鋼管混凝土構件的截面形式對鋼管混凝土結構的受力性能、施工難易程度、施工工期和工程造價都有很大的影響。圓鋼管混凝土受壓構件借助于圓鋼管對其內部混凝土有效的約束作用,使鋼管內部的混凝土處于三向受壓狀態,使混凝土具有更高的抗壓強度。但是圓鋼管混凝土結構的施工難度大,施工成本較高。相比之下,方鋼管混凝土結構的施工較為方便,但鋼管混凝土受到的約束作用較小,結構的承載力較低。

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