二级专业结构辅导：混凝土结构知识汇总(1)钢管混凝土构造是由混凝土填入钢管内而形成的一种新型组合构造。由于钢管混凝土构造能够更有效地发挥钢材和混凝土两种材料各自的优点，同时克制了钢管构造简单发生局部屈曲的缺点。近年来，随着理论讨论的深入和新施工工艺的产生，工程应用日益广泛。钢管混凝土构造根据截面形式的不同可以分为矩形钢管混凝土构造、圆钢管混凝土构造和多边形钢管混凝土构造等，其中矩形钢管混凝土构造和圆钢管混凝土构造应用较广。1.钢管混凝土构造的特点众所周知，混凝土的抗压强度高。但抗弯力量很弱，而钢材，特殊是型钢的抗弯力量强，具有良好的弹塑性，但在受压时简单失稳而丢失轴向抗压力量。而钢管混凝土在构造上能够将二者的优点结合在一起，可使混凝土处于侧向受压状态，其抗压强度可成倍提高。同时由于混凝土的存在，提高了钢管的刚度，两者共同发挥作用，从而大大地提高了承载力量。钢管混凝土作为一种新兴的组合构造，主要以轴心受压和作用力偏心较小的受压构件为主，被广泛使用于框架构造中(如厂房和高层)。钢管混凝土构造的快速进展是由于它具有良好的受力性能和施工性能，详细表现为以下几个方面：1.1承载力高、延性好，抗震性能优越钢管混凝土柱中，钢管对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。讨论说明，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，耗能力量大大提高，具有优越的抗震性能。塑性是指在静载作用下的塑性变形力量。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，钢柱经常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。1.2施工便利，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，不需要模板，既节约了支模、拆模的材料和人工费用，也节约了时间。1.3有利于钢管的抗火和防火由于钢管内填有混凝土，能汲取大量的热能，因此患病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。组合梁的耐火力量也会提高，由于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省防火涂料1/3一2/3甚至更多，随着钢管直径增大，节省涂料也越多。1.4耐腐蚀性能优于钢构造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。1.5施工方面钢管混凝土柱的零件较少，焊缝少，构造简洁，柱脚常采纳在棍凝土根底上预留杯口的插人式柱脚，因而工厂制造比拟简洁，同时构件自重较小，运输和吊装也较易，施工很简便，而且钢管馄凝土柱采纳板材卷制，板材厚度都不大，一般在40m以内，无论工厂焊接和现场进展对接，都没有什么困难。同时，与钥筋混凝土柱相比，钢管混凝土柱的外皮钢管具有钢筋的功能，兼有纵向钢筋和横向箍筋的作用，所以管内没钢筋，省了钢筋下料和绑扎钢筋等一系列工艺，又由于柱外皮钢管本身就是耐侧压的模板，同时也省了支模和拆模等工序。近年来，泵送砖相当普遍，现场浇灌并无困难，我国制造并广泛使用的高位抛落不振捣混凝土的施工方法，更简化了现场灌混凝土的工序，简便了施工。也有在管柱下部开临时浇灌孔，用混凝土泵自下而上灌注混凝土的方法，既快，又保证浇灌质量。而且，在浇筑后，钢管内处于相当稳定的湿度条件，水分不易蒸发，省去浇水养护工序，简化了混凝土的养护工艺。在钢管构件的制作、安装要求方面：钢管混凝土柱用的钢管，焊接、制作要求较高。一般应优先采纳螺旋焊管，无螺旋焊接收时，也可以用滚床自行卷制钢管，但卷管的方向应与钢板压延方向垂直且对管的内径有肯定的要求。焊接时除一般钢构造的制作要求外要严格保证管的平、直，不得有翘曲、外表锈蚀和冲击痕迹。特殊是它对钢管内壁的除锈要求。可能会增加钢管的制作周期;在构件制作过程中，钢管的对接是一个难点。构造要求焊后的管肢要平直，这就需要在焊接时实行相应的措施和特殊留意焊接的挨次以及考虑到焊接变形的影响。管肢对接焊接前，对于小直径钢管应采纳点焊定位。对于大直径钢管应另用附加钢筋焊于钢管外壁作临时固定联焊。在钢管对接焊过程中，如发觉点焊定位处的焊缝消失微裂缝，则该微裂缝部位必需全部铲除重焊。为了确保联接处的焊缝质量，在现场拼接时，在管内接缝处必需设置附加衬管。对于格构式柱要求往的肢管和各种腹杆的组装连接尺寸和角度必需精确。特殊是腹杆与肢管联接处的间隙，应采纳自动切管机根据相接面管的直径和角度切割成空间相交曲线的管端。如无自动切割机时应按板金绽开图进展放样切割。在高层建筑中经常采纳变径的钢管，变径管的对接就又是一个施工难点，变径处节点构造较为简单，无疑会影响到施工的进度。