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二级结构工程师考试辅导:钢管混凝土结构学问汇总(一)
近20年来,钢管混凝土构造渐渐被应用于建筑构造尤其是在高层建筑构造中,随着建筑物高度的增加,钢管高强混凝土和钢管超高强混凝土构造的应用也其内部混凝土的约束作用使混凝土处于三向受压状态,提高了混凝土的抗压强度;钢管内部的混凝土又可以有效地防止钢管发生局部屈曲。探究说明,钢管混凝土柱的承载力高于相应的钢管柱承载力和混凝土柱承载力之和。钢管和混凝土之间的相互作用使钢管内部混凝土的破坏由脆性破坏转变为塑性破坏,构件的延性性能明显改善,耗能实力大大提高,具有优越的抗震性能。
塑性是指在静载作用下的塑性变形实力。钢管混凝土短柱轴心受压试脸说明,试件压缩到原长的2/3,纵向应变达30%以上时,试件仍有承载力。剥去钢管后,内部混凝土虽已有很大的鼓凸褶皱,但仍保持完整,并未松散,且仍有约5%的承载力,用锤敲击后才粉碎脱落。抗震性能是指在动荷载或地震作用下,具有良好的延性和吸能性。在这方面,钢管混凝土构件要比钢筋混凝土构件强得多。在压弯反复荷载作用下,弯矩曲率滞回曲线说明,构造的吸能性能特殊好,无刚度退化,且无下降段,和不丢失局部稳定性的钢柱一样,但在一些建筑中,钢柱时时要采纳很厚的钢板以确保局部稳定性。但还常发生塑性弯曲后丢失局部稳定。因此,钢管混凝土柱的抗震性能也优于钢柱。
,工期大大缩短
钢管混凝土构造施工时,钢管可以做为劲性骨架担当施工阶段的施工荷载和构造重量,施工不受混凝土养护时间的影响;由于钢管混凝土内部没有钢筋,便于混凝土的浇注和捣实;钢管混凝土构造施工时,不须要模板,既节约了支模、拆模的材料和人工费用,也节约了时间。
由于钢管内填有混凝土,能汲取大量的热能,因此遭遇火灾时管柱截面温度场的分布很不匀称,增加了柱子的耐火时间,减慢钢柱的升温速度,并且一旦钢柱屈服,混凝土可以承受大局部的轴向荷载,防止构造倒塌。组合梁的耐火实力也会提高,因为钢梁的温度会从顶部翼缘把热量传递给混凝土而降低。经试验统计数据说明:到达一级耐火3小时要求和钢柱相比可节约防火涂料1/3一2/3甚至更多,随着钢管直径增大,节约涂料也越多。
钢管中浇注混凝土使钢管的外露面积削减,受外界气体腐蚀面积比钢构造少得多,抗腐和防腐所需费用也比钢构造节约。钢管混凝土构件的截面形式对钢管混凝土构造的受力性能、施工难易程度、施工工期和工程造价都有很大的影响。圆钢管混凝土受压构件借助于圆钢管对其内部混凝土有效的约束作用,使钢管内部的混凝土处于三向受压状态,使混凝土具有更高的抗压强度。但是圆钢管混凝土构造的施工难度大,施工本钱较高。相比之下,方钢管混凝土构造的施工较为便利,但钢管混凝土受到的约束作用较小,构造的承载力较低。