钢筋混凝土柱

钢筋混凝土柱

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2023年3月6日发(作者：锤片)

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浅谈钢管混凝土柱

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摘要:由于钢管混凝土具有承载力高,耐腐蚀,便于施工等一系

列优点,它在实际工程中的应用越来越多。从钢管混凝土柱工作原

理、力学性能等方面,来显示钢管混凝土的优势。

关键词:钢管混凝土柱;钢筋混凝土柱;

中国图书分类号tu74文献标识码：a文章编号：2095-2104（2012）

01-0020-02

钢管混凝土即在薄壁圆形钢管内填充混凝土，将两种不同性质的

材料组合而形成的结构。它利用钢管和混凝土两种材料在受力过程

相互之间的组合作用，充分发挥这两种材料的优点，弥补彼此的缺

点，因而具有良好地力学性能和经济性。在桥梁，工业厂房，高层

建筑中的应用越来越广泛。

1、钢管混凝土的工作机理

钢管混凝土的基本原理：在钢管中填充混凝土，在力的作用下，

混凝土对钢管有力的作用，但同时钢管约束了混凝土，使管内混凝

土处于三向受压的应力状态，延缓其纵向微裂缝的发生和发展，从

而提高其抗压强度和压缩变形能力。借助内填混凝土的支撑作用，

增强钢管壁的几何稳定性，避免发生稳定性破坏，从而提高其承载

能力。由于钢管和核心混凝土的相互作用，受力处于复杂状态，从

而使混凝土的强度得以提高，塑性和韧性性能大为改善。

2、钢管混凝土的特点

2.1、承载力高

混凝土的抗压强度高，抗弯能力很弱；钢材具有很好的抗弯性能

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和弹塑性变形能力。钢管中填充混凝土，钢管对混凝土的约束，使

得核心混凝土处于三向受压状态，提高了混凝土的抗压强度。钢管

混凝土柱的承载力大于同等条件下的钢管柱的承载力和混凝土柱

的承载力。钢管混凝土柱相对于钢筋混凝土柱的承载力提高了很

多。

某钢管混凝土结构中，有一钢管混凝土轴心受压短柱，柱长

l=1200mm，钢管600*8,q345钢，fs=310。混凝土强度等级为

c40，fc=19.1

钢管面积as=(-)=14871.04

混凝土面积ac=*=267728.96

套箍指标=asfs/(acfc)=14871.04*310/(267728.96*19.1)

=0.902

则该短柱的极限承载力

=acfc(1++)=267728.96*19.1(1++0.902=14582.7kn

若为钢筋混凝土柱：=7540*2=15080

=550*550-15080=287420

=0.9（fca+fyas）=0.9*(19.1*287420+310*15080)=

9148.07kn

钢管混凝土柱的承载力为普通混凝土柱的1.6倍，即钢管混凝土

柱的承载力提高61%。

2.2、抗震性能优越

钢管混凝土柱中，钢管相当于纵向钢筋,同时相当于横向箍筋,

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核心混凝土对钢管有横向挤压力。同理，钢管约束了混凝土的横向

变形，二者相互贡献，协同互补，使得二者共同作用大大提高。其

m-φ滞回曲线表现较好的稳定，曲线图形饱满，耗能性能好。在地

震力反复作用下,普通钢筋混凝土柱的保护层可能大面积脱落，钢

筋暴露在空气中，严重的会发生腐蚀，影响其力学性能。在实际工

程中，也验证了这些性能的优越性。

2.3、耐火性能好

钢管内存在大量的混凝土,混凝土的比热比钢材的比热大得多,

而钢材的导热系数却比混凝土大很多。所以发生火灾时,钢管混凝

土柱在吸热后,一些热量会传给混凝土,混凝土吸收大量由钢管传

来的热量，使得外包钢管升温滞后。钢管的承载力损失相对减小。

同时，可保护核心混凝土不发生崩裂。一旦钢管部分屈服,温度不

高的混凝土依然可以承受大部分承载力,可防止结构的倒塌,使

钢管混凝土的耐火时间增长,其防火性能比钢结构和钢筋混凝土结

构更为优越。

2.4施工方便，工期大大缩短

钢筋混凝土结构的施工周期长，受气候的影响较大，并在工程中

需要大量的脚手架和模板。钢管混凝土结构施工时,钢管本身就是

模板,可省去支模、拆模的工和料和人工费，也缩短了工期。同时,

钢管本身就是钢筋,它兼有纵向钢筋和横向箍筋的功能。，钢管混

凝土结构的养护工艺比钢筋混凝土结构的养护工艺简化了许多。

2.5、经济效益

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对一个工程来说，除了保证该工程的功能外，经济是衡量该工程

的另一个标准。

取某一工程底层柱的最不利组合m=100kn*mn=50000knl=4.3m

钢筋混凝土：混凝土c60，=27.5，=2.04

钢筋hrb400，=360

计算：n=50000kn/27.5*a0.8a2272727.27

b=h=1600mma=2560000e=767.7mm=0.499

=0.80x=1248mm

﹤0

8根28mm=4926

钢管：混凝土c60，=27.5，=2.04

钢材q345，=310

1/d20d215mm试取截面d=1200mmt=14mm

==0.545

=(1++)=67704.4kn＞50000kn

相比较：钢筋混凝土柱占用的面积为2560000

钢管混凝土柱占用的面积为1130400

钢管柱占用的面积是钢筋的44%。

近似计算其造价：

钢管混凝土柱：0.25**（-）*7.85=0.409

0.409*4000*4.3=7034.8元

0.25***392*4.3=1817.1元

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总共为8851.9元

钢筋混凝土柱：1.6*1.6*392*4.3=4315.1元

1.6*1.6*1.5%*7.85*3800*4.3=4925.53元

4925.53*1.8/1.5=5910.6

总共为15151.23元

钢管混凝土柱能节约近42%。这其中还未考虑模板，施工工期等

因素，由此可见钢管混凝土的经济性好于钢筋混凝土。

3、钢管混凝土的待研究问题

高强度材料的应用

节点的动力力学性能研究

薄壁钢管混凝土的研究

钢管混凝土框架的整体研究

钢管混凝土的剪切研究

再生混凝土钢管的研究

新型组合结构的可靠性研究

然而，对于钢管混凝土没有统一的计算公式，只是适应某种特定

的条件下的计算，对这些理论的研究也迫在眉睫。相对于其他结构，

钢管混凝土结构的研究还不充分，尤其是结构的体系研究和动力性

能方面。对这些问题还有待进一步研究。

4、结论

在高层建筑中钢管混凝土柱的优越性愈来愈突出．可以节约大量

混凝土和钢材，可以降低柱子造价，增加了有效使用面积，缩短工

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期，获得很大的经济效益。相信随着钢管混凝土理论研究的完善，

钢管混凝土结构的应用在日常生活中越来越广泛。

参考文献

[1]韩林海.钢管混凝土结构的特点及发展[j]工业建

筑,1998(10):125.

[2]钟善桐.钢管混凝土结构在我国的应用和发展[j].建筑技

术，2001（2）：80282

[3]蔡绍怀.现代钢管混凝土结构人民交通出版社,2003

注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。

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