空心鋼管混凝土綜述

第３１卷第２期 ２?。啊。薄。衬辏苍?水　電　能　源　科　學(xué) ｗａｔｅｒ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ?。幔睿洹。穑铮鳎澹?ｖｏｌ．３１ｎｏ．２ ｆｅｂ．２　０?。薄。?文章編號(hào)：１０００－７７０９（２０１３）０２－０１１６－０４ 空心鋼管混凝土組合柱抗震性能研究 吳軍中１，張燎軍１，張曉莉２ （１．河海大學(xué)水利水電學(xué)院，江蘇南京２１００９８；２．中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，陜西西安７１００６５） 摘要：為研究水電站廠房空心鋼管混凝土組合柱抗震性能，以新疆某水電站鋼管混凝土廠房組合柱結(jié)構(gòu)構(gòu)造 形式為例，應(yīng)用有限元軟件ａｄｉｎａ建立了矩形實(shí)心及空心鋼管混凝土廠房組合柱結(jié)構(gòu)三維有限元模型，探 討了自振特性，并通過(guò)時(shí)程分析方法研究不同空心率模型在地震動(dòng)輸入情況下鋼管和內(nèi)部核心混凝土的動(dòng) 應(yīng)力、動(dòng)位移響應(yīng)。結(jié)果表明，矩形空心鋼管混凝土組合柱比實(shí)

第３１卷第２期 ２　０?。薄。衬辏苍?水　電　能　源　科　學(xué) ｗａｔｅｒ?。颍澹螅铮酰颍悖澹蟆。幔睿洹。穑铮鳎澹?ｖｏｌ．３１ｎｏ．２ ｆｅｂ．２　０?。薄。?文章編號(hào)：１０００－７７０９（２０１３）０２－０１１６－０４ 空心鋼管混凝土組合柱抗震性能研究 吳軍中１，張燎軍１，張曉莉２ （１．河海大學(xué)水利水電學(xué)院，江蘇南京２１００９８；２．中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，陜西西安７１００６５） 摘要：為研究水電站廠房空心鋼管混凝土組合柱抗震性能，以新疆某水電站鋼管混凝土廠房組合柱結(jié)構(gòu)構(gòu)造 形式為例，應(yīng)用有限元軟件ａｄｉｎａ建立了矩形實(shí)心及空心鋼管混凝土廠房組合柱結(jié)構(gòu)三維有限元模型，探 討了自振特性，并通過(guò)時(shí)程分析方法研究不同空心率模型在地震動(dòng)輸入情況下鋼管和內(nèi)部核心混凝土的動(dòng) 應(yīng)力、動(dòng)位移響應(yīng)。結(jié)果表明，矩形空心鋼管混凝土組合柱比實(shí)

介紹了空心鋼管混凝土構(gòu)件的承載力計(jì)算方法，通過(guò)對(duì)某工業(yè)廠房分別建立型鋼和空心鋼管混凝土的有限元分析模型,對(duì)比分析了不同結(jié)構(gòu)的抗震性能及經(jīng)濟(jì)性，結(jié)果表明，空心鋼管混凝土具有良好的抗震性能，且能夠節(jié)約建造成本。

結(jié)構(gòu)在遭受意外荷載作用下的抗倒塌能力是目前工程師比較關(guān)心的問(wèn)題,而柱子作為重要的受力構(gòu)件,其安全性將直接關(guān)系到整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全,汽車(chē)撞擊是一種常見(jiàn)的意外作用,研究柱構(gòu)件在汽車(chē)撞擊作用下的耐撞性具有一定的實(shí)際意義。本文首先采用有限元方法對(duì)實(shí)心和空心鋼管混凝土構(gòu)件在側(cè)向落錘沖擊作用下的試驗(yàn)進(jìn)行模擬及驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上,針對(duì)實(shí)心和空心鋼管混凝土柱在汽車(chē)撞擊作用下的響應(yīng)做了全程的仿真計(jì)算,并對(duì)沖擊力的特點(diǎn)及構(gòu)件的破壞情況進(jìn)行了分析,得出了汽車(chē)撞擊荷載及構(gòu)件的耐撞性隨著空心率變化的規(guī)律,并給出汽車(chē)沖擊力的計(jì)算方法。

實(shí)空心鋼管混凝土柱在汽車(chē)撞擊下的性能研究

空心鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在我國(guó)的發(fā)展_鐘善桐

將復(fù)式鋼管混凝土空心柱分成混凝土、內(nèi)鋼管和外鋼管三部分,將其作為擬平面軸對(duì)稱(chēng)問(wèn)題進(jìn)行分析,考慮混凝土和內(nèi)、外鋼管的徑向位移、縱向應(yīng)變協(xié)調(diào),建立了復(fù)式鋼管混凝土空心柱抗壓剛度計(jì)算公式,并得到了復(fù)式空心鋼管混凝土柱在軸力作用下的應(yīng)力分配比。同時(shí)分析了核心混凝土泊松比、內(nèi)鋼管泊松比、外鋼管泊松比、內(nèi)鋼管壁厚、外鋼管壁厚對(duì)復(fù)式空心鋼管混凝土柱的抗壓鋼管和應(yīng)力分配比的影響,得到了復(fù)式空心鋼管混凝土柱軸壓應(yīng)力不是按彈性模量比分配、內(nèi)外層鋼管壁厚和泊松比對(duì)彼此無(wú)顯著影響等結(jié)論。

文章以某純鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房為研究對(duì)象,根據(jù)鋼管混凝土統(tǒng)一理論的指導(dǎo),運(yùn)用經(jīng)作者修正后的鋼管混凝土軸壓承載力強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式,設(shè)計(jì)采用空心鋼管混凝土柱的工業(yè)廠房,在等效剛度條件下與純鋼柱廠房進(jìn)行對(duì)比分析,考察結(jié)構(gòu)抗震性能的重要參數(shù),并比較經(jīng)濟(jì)效益.結(jié)果表明,在等效剛度條件下,空心鋼管混凝土柱廠房比純鋼結(jié)構(gòu)柱廠房柱頂位移更小,柱底反力更大;空心鋼管混凝土柱廠房能節(jié)約6%費(fèi)用.

在軸壓試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,選擇合理的材料本構(gòu)關(guān)系模型,應(yīng)用有限元軟件abaqus對(duì)空心圓鋼管混凝土短柱進(jìn)行了有限元模擬,著重討論了有限元模型的建立方法,并通過(guò)模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比驗(yàn)證了有限元模型的合理性。

為研究空心鋼管混凝土柱中混凝土脫落對(duì)結(jié)構(gòu)受力特性的影響,以空心率和軸壓比為主要變化參數(shù),共設(shè)計(jì)了14根空心鋼管混凝土側(cè)推試件,包括軸壓,偏壓和側(cè)推試件,借助攝像功能進(jìn)行了空心鋼管混凝土內(nèi)部混凝土脫落試驗(yàn)研究。對(duì)比分析各試件的破壞特征和荷載-位移骨架曲線,研究了各影響參數(shù)對(duì)混凝土脫落的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:極限荷載時(shí),試件在側(cè)推力作用下易發(fā)生脫落,軸壓和偏壓情況下不考慮混凝土脫落;在側(cè)推力作用下試件中混凝土的脫落對(duì)空心鋼管混凝土柱的承載能力有影響,空心率和軸壓比越大,試件內(nèi)部混凝土脫落側(cè)推承載力越低。

目前關(guān)于鋼管混凝土軸壓承載力的計(jì)算理論和方法很多,其中分別有針對(duì)實(shí)心或空心截面、圓形或方形及多邊形的。按"統(tǒng)一理論"的思想,不論截面是實(shí)心或空心,圓形或多邊形,它們的性質(zhì)應(yīng)該是統(tǒng)一且連續(xù)的,那么計(jì)算公式也應(yīng)該是完全統(tǒng)一且連續(xù)的,而現(xiàn)有的計(jì)算方法多針對(duì)其中部分截面形式或有不連續(xù)的情況?；诖送普?本文在基于厚壁圓筒理論建立的圓形實(shí)空心鋼管混凝土承載力統(tǒng)一計(jì)算公式的基礎(chǔ)上,將其進(jìn)一步擴(kuò)展到多邊形截面上,最終得到可以同時(shí)適用于實(shí)心和空心,圓形和多邊形的軸壓承載力統(tǒng)一計(jì)算公式。

采用落錘沖擊實(shí)驗(yàn)和有限元方法對(duì)空心鋼管混凝土構(gòu)件的抗側(cè)向沖擊性能進(jìn)行研究.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)空心率相同時(shí),隨著沖擊速度的增加,構(gòu)件的變形增大;當(dāng)錘重和沖擊速度不變時(shí),隨著構(gòu)件空心率的增大,構(gòu)件變形增加、所受的沖擊力減小.采用有限元方法與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,兩者結(jié)果相符;同時(shí)采用有限元方法分析了材料強(qiáng)度、邊界條件和空心率等因素對(duì)構(gòu)件抗側(cè)向沖擊性能的影響,結(jié)果表明,提高材料的強(qiáng)度、加強(qiáng)構(gòu)件的邊界約束可以提高構(gòu)件的抗沖擊性能,而空心率的增大降低了構(gòu)件的抗沖擊性能.

進(jìn)行了11根圓形和正方形截面的空心鋼管混凝土軸心受壓長(zhǎng)柱試驗(yàn),研究了空心率、長(zhǎng)細(xì)比和截面形式對(duì)空心鋼管混凝土長(zhǎng)柱承載力性能的影響,并對(duì)空心鋼管混凝土軸壓長(zhǎng)柱的破壞形態(tài)進(jìn)行了分析。分析結(jié)果表明,空心鋼管混凝土長(zhǎng)柱的破壞形態(tài)接近于空鋼管長(zhǎng)柱。同時(shí)在前人所做的軸壓長(zhǎng)柱試驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,進(jìn)行了《薄壁離心鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(dl/t5030-1996)與給出的空心鋼管混凝土軸壓長(zhǎng)柱承載力計(jì)算公式的對(duì)比,表明給出的公式與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好,說(shuō)明使用該公式計(jì)算軸壓長(zhǎng)柱承載力是可行的。

文章以某純鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房為研究對(duì)象,根據(jù)鋼管混凝土統(tǒng)一理論的指導(dǎo),運(yùn)用經(jīng)作者修正后的鋼管混凝土軸壓承載力強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式,設(shè)計(jì)采用空心鋼管混凝土柱的工業(yè)廠房,在等效剛度條件下與純鋼柱廠房進(jìn)行對(duì)比分析,考察結(jié)構(gòu)抗震性能的重要參數(shù),并比較經(jīng)濟(jì)效益.結(jié)果表明,在等效剛度條件下,空心鋼管混凝土柱廠房比純鋼結(jié)構(gòu)柱廠房柱頂位移更小,柱底反力更大;空心鋼管混凝土柱廠房能節(jié)約6%費(fèi)用.

在軸壓試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,選擇合理的材料本構(gòu)關(guān)系模型,應(yīng)用大型通用ansys有限元軟件對(duì)四邊形和八邊形空心鋼管混凝土短柱進(jìn)行了有限元模擬,著重討論了有限元模型的建立方法,并通過(guò)模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比,驗(yàn)證了有限元模型的合理性。

空心鋼管體積

進(jìn)行了55根各種截面的空心鋼管混凝土軸心受壓短柱試驗(yàn),研究了不同截面參數(shù)情況下,空心鋼管混凝土軸壓短柱承載力性能變化,研究了空心率對(duì)平均應(yīng)力與縱向應(yīng)變性能的影響。研究結(jié)果表明:圓形截面試件的承載力高于其他類(lèi)型截面的試件,試件空心率越小,試件的承載力越高,軸壓曲線的彈塑性階段越長(zhǎng),同時(shí)曲線的下降段越趨平緩,隨著空心率的變化,短柱的軸壓曲線呈系列化,上述結(jié)果體現(xiàn)了空心鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的連續(xù)性。同時(shí)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了空心鋼管混凝土軸壓短柱組合強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算公式,計(jì)算值與試驗(yàn)值相比吻合良好,說(shuō)明使用該公式計(jì)算空心鋼管混凝土軸心受壓短柱的承載力是可行的。

《實(shí)心與空心鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》專(zhuān)輯序言 作者：查曉雄 作者單位： 刊名：建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)展 英文刊名：progressinsteelbuildingstructures 年，卷(期)：2012,14(3) 本文鏈接：http://d.wanfangdata.com.cn/periodical_jzgjgjz201203001.aspx

本文簡(jiǎn)要介紹了空心鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程的編制背景、空心鋼管混凝土的特點(diǎn)和現(xiàn)有國(guó)內(nèi)已有的設(shè)計(jì)規(guī)程。目前工程中采用的空心鋼管混凝土構(gòu)件的截面形式,已由圓形發(fā)展到多邊形、正方形和矩形。因而現(xiàn)有《薄壁離心鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(dl/t5030-1996)已不能滿(mǎn)足要求,需制訂新規(guī)程。介紹了《空心鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(cecs254∶2009)的主要內(nèi)容。采用了"鋼管混凝土統(tǒng)一理論"提出的統(tǒng)一設(shè)計(jì)公式,以滿(mǎn)足新規(guī)程需設(shè)計(jì)各種對(duì)稱(chēng)截面的要求。簡(jiǎn)要介紹了空心鋼管混凝土構(gòu)件軸壓、抗拉、抗剪、抗扭、抗彎和復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的計(jì)算,以及常用的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與構(gòu)件的加工制作。最后,附一些設(shè)計(jì)算例,供參考。

在對(duì)圓形和方形鋼管混凝土柱的研究過(guò)程中,考慮了中間主應(yīng)力,推導(dǎo)出圓空心鋼管混凝土軸心受壓構(gòu)件承載力的計(jì)算式,并推廣到方空心鋼管混凝土,得到了統(tǒng)一的承載力公式,與文獻(xiàn)資料的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比,結(jié)果吻合良好,驗(yàn)證了統(tǒng)一強(qiáng)度理論對(duì)空心鋼管混凝土柱的理論計(jì)算的適用性,為工程設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。

本文考慮將干冰放置于空心鋼管混凝土構(gòu)件的內(nèi)部空心中,干冰將逐步氣化,變?yōu)槎趸細(xì)怏w,通過(guò)設(shè)計(jì)一定的試驗(yàn)設(shè)備來(lái)控制其壓力,使得該高壓氣體能在較短時(shí)間內(nèi)有效地滲透進(jìn)混凝土中,與混凝土中的ca(oh)2發(fā)生碳化反應(yīng)。試驗(yàn)研究表明,該試驗(yàn)裝置安全可靠,能使空心鋼管混凝土內(nèi)表面發(fā)生一定深度的碳化,為二氧化碳在改良混凝土性能的應(yīng)用方面提供了一種新思路。本試驗(yàn)的研究?jī)?nèi)容,目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有相關(guān)報(bào)道,屬?lài)?guó)內(nèi)外首創(chuàng)。

序言 目前中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)的鋼管混凝土標(biāo)準(zhǔn)有：《空心鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》cecs254：2009、只適用于實(shí)心圓形截面的《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》cecs28：90和只適用于矩形截面的《矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》cecs159：2004。