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1、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 鋼管混凝土鋼管混凝土是指在鋼管中填充混凝土而形成、且鋼管是指在鋼管中填充混凝土而形成、且鋼管及其核心混凝土能共同承受外荷載作用的結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其核心混凝土能共同承受外荷載作用的結(jié)構(gòu)構(gòu)件1 1、常見分類、常見分類：a a）按截面形式不同，可分為圓鋼管混凝土，方、矩形）按截面形式不同，可分為圓鋼管混凝土，方、矩形鋼管混凝土和多邊形鋼管混凝土。鋼管混凝土和多邊形鋼管混凝土。 目前工程應(yīng)用最多的幾種鋼管混凝土構(gòu)件橫截面形式目前工程應(yīng)用最多的幾種鋼管混凝土構(gòu)件橫截面形式如下：如下：除以上截面外還有：圓套方、方套方等除以上截面外還有：圓套方、方套方等常見幾種空心鋼管混

2、凝土截面常見幾種空心鋼管混凝土截面b b）實(shí)際結(jié)構(gòu)中，）實(shí)際結(jié)構(gòu)中，根據(jù)鋼管作用的差異，根據(jù)鋼管作用的差異，鋼管混凝土構(gòu)件又可分為鋼管混凝土構(gòu)件又可分為兩種：一是組成鋼管混凝土的兩種：一是組成鋼管混凝土的鋼管和混凝土在受荷初期就共同鋼管和混凝土在受荷初期就共同受力，二是外力荷載僅作用在核心混受力，二是外力荷載僅作用在核心混凝土上，鋼管只起對核心混凝土的約束作凝土上，鋼管只起對核心混凝土的約束作用，即鋼管混凝土約束柱。用，即鋼管混凝土約束柱。2 2、鋼管混凝土構(gòu)件的優(yōu)點(diǎn)、鋼管混凝土構(gòu)件的優(yōu)點(diǎn) 在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中，在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中，保證了薄壁鋼管的局部穩(wěn)定性，保證了薄壁鋼管的局部穩(wěn)定性，不至于發(fā)

3、生局部屈曲，而混凝土受不至于發(fā)生局部屈曲，而混凝土受到鋼管約束，改變了受力性能，變單到鋼管約束，改變了受力性能，變單向受壓為三向受壓，使混凝土的抗壓強(qiáng)度向受壓為三向受壓，使混凝土的抗壓強(qiáng)度提高幾倍。提高幾倍。 承載力高承載力高2 2、鋼管混凝土構(gòu)件的優(yōu)點(diǎn)、鋼管混凝土構(gòu)件的優(yōu)點(diǎn) 在鋼管混凝土中，混凝土在鋼管混凝土中，混凝土受到鋼管的約束，混凝土處于三受到鋼管的約束，混凝土處于三向受力狀態(tài)，不僅改善了使用階段向受力狀態(tài)，不僅改善了使用階段的彈性性質(zhì)，而且破壞時產(chǎn)生較大的塑的彈性性質(zhì)，而且破壞時產(chǎn)生較大的塑性變形，試驗(yàn)證明，鋼管混凝土受壓構(gòu)件性變形，試驗(yàn)證明，鋼管混凝土受壓構(gòu)件屬于塑性破壞。屬于塑性

4、破壞。塑性性能好塑性性能好2 2、鋼管混凝土構(gòu)件的優(yōu)點(diǎn)、鋼管混凝土構(gòu)件的優(yōu)點(diǎn) 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)同鋼結(jié)構(gòu)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)同鋼結(jié)構(gòu)相比大約可以節(jié)省鋼材相比大約可以節(jié)省鋼材50%50%左右。左右。同鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，可以減少同鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，可以減少混凝土混凝土50%50%左右，用鋼量大致相當(dāng)，減左右，用鋼量大致相當(dāng)，減輕自重輕自重50%50%以上，并且由于構(gòu)件截面尺寸以上，并且由于構(gòu)件截面尺寸大大減小，增加建筑物的使用面積和有效空大大減小，增加建筑物的使用面積和有效空間，可見，其經(jīng)濟(jì)效益非常顯著間，可見，其經(jīng)濟(jì)效益非常顯著 經(jīng)濟(jì)效益顯著經(jīng)濟(jì)效益顯著2 2、鋼管混凝土構(gòu)件的優(yōu)點(diǎn)、鋼管混凝土構(gòu)件的優(yōu)

5、點(diǎn) 在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中，在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼管既是模板，又是縱筋和箍鋼管既是模板，又是縱筋和箍筋，為此，可以省去模板的制作與筋，為此，可以省去模板的制作與安裝，節(jié)省腳手架、綁扎鋼筋等工序。安裝，節(jié)省腳手架、綁扎鋼筋等工序。 施工簡單工期短施工簡單工期短2 2、鋼管混凝土構(gòu)件的優(yōu)點(diǎn)、鋼管混凝土構(gòu)件的優(yōu)點(diǎn) 在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中，在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中，由于管內(nèi)混凝土能夠吸收大量由于管內(nèi)混凝土能夠吸收大量熱能，在遭受火災(zāi)時，鋼管截面熱能，在遭受火災(zāi)時，鋼管截面溫度場分布不均勻，增加構(gòu)件的耐火溫度場分布不均勻，增加構(gòu)件的耐火時間，為此，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)比鋼結(jié)構(gòu)時間，為此，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)比鋼結(jié)構(gòu)具有良好的抗火

6、性能。具有良好的抗火性能。 抗火性能優(yōu)越抗火性能優(yōu)越2 2、鋼管混凝土構(gòu)件的優(yōu)點(diǎn)、鋼管混凝土構(gòu)件的優(yōu)點(diǎn) 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)自重輕，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)自重輕，可以減小地震作用，特別是由可以減小地震作用，特別是由于鋼管的存在增加了結(jié)構(gòu)延性，從而于鋼管的存在增加了結(jié)構(gòu)延性，從而提高構(gòu)件及結(jié)構(gòu)抗震性能。提高構(gòu)件及結(jié)構(gòu)抗震性能。 抗震性能優(yōu)越抗震性能優(yōu)越一、為什么要進(jìn)行鋼管混凝土構(gòu)件的抗火設(shè)計(jì)？一、為什么要進(jìn)行鋼管混凝土構(gòu)件的抗火設(shè)計(jì)？1 1、建筑火災(zāi)作為一種常見建筑火災(zāi)作為一種常見災(zāi)害，一旦發(fā)生將有可能導(dǎo)致災(zāi)害，一旦發(fā)生將有可能導(dǎo)致建筑建筑嚴(yán)重破壞嚴(yán)重破壞、造成嚴(yán)重的、造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失經(jīng)濟(jì)損失甚至危及人的甚

7、至危及人的生命安全生命安全，尤其是高層，尤其是高層及超高層建筑中，火災(zāi)一旦發(fā)生撲滅和救及超高層建筑中，火災(zāi)一旦發(fā)生撲滅和救援的難度很大。援的難度很大。 一、為什么要進(jìn)行鋼管混凝土構(gòu)件的抗火設(shè)計(jì)？一、為什么要進(jìn)行鋼管混凝土構(gòu)件的抗火設(shè)計(jì)？由于建筑火災(zāi)發(fā)生頻由于建筑火災(zāi)發(fā)生頻率高，給人類和社會帶來率高，給人類和社會帶來難以預(yù)估的災(zāi)難，因此建筑防難以預(yù)估的災(zāi)難，因此建筑防火已經(jīng)越來越受到重視?；馂?zāi)作用火已經(jīng)越來越受到重視?；馂?zāi)作用下建筑結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度損失大，可能發(fā)下建筑結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度損失大，可能發(fā)生整體倒塌，也可能造成嚴(yán)重或輕微破壞，生整體倒塌，也可能造成嚴(yán)重或輕微破壞，對于沒有發(fā)生倒塌的建筑，鑒定火災(zāi)

8、后建筑對于沒有發(fā)生倒塌的建筑，鑒定火災(zāi)后建筑物的損傷程度，判定能否繼續(xù)使用并提出加固物的損傷程度，判定能否繼續(xù)使用并提出加固修復(fù)方案，具有十分重要的意義。修復(fù)方案，具有十分重要的意義。 中央大樓火災(zāi)圖片中央大樓火災(zāi)圖片 教師公寓火災(zāi)圖片教師公寓火災(zāi)圖片 萊德商廈火災(zāi)圖片萊德商廈火災(zāi)圖片一、為什么要進(jìn)行鋼管混凝土構(gòu)件的抗火設(shè)計(jì)？一、為什么要進(jìn)行鋼管混凝土構(gòu)件的抗火設(shè)計(jì)？2 2、由于鋼由于鋼管混凝土結(jié)構(gòu)擁有的管混凝土結(jié)構(gòu)擁有的一系列優(yōu)點(diǎn)，鋼管素混一系列優(yōu)點(diǎn)，鋼管素混凝土結(jié)構(gòu)具有承載力高、塑凝土結(jié)構(gòu)具有承載力高、塑性和韌性好、施工方便和經(jīng)濟(jì)效性和韌性好、施工方便和經(jīng)濟(jì)效果好等優(yōu)點(diǎn)，正被越來越廣泛地應(yīng)

9、用果好等優(yōu)點(diǎn)，正被越來越廣泛地應(yīng)用于各種類型的建筑結(jié)構(gòu)中，其中圓截面鋼于各種類型的建筑結(jié)構(gòu)中，其中圓截面鋼管混凝土由于約束效果更好，承載更高等優(yōu)管混凝土由于約束效果更好，承載更高等優(yōu)勢在建筑中應(yīng)用較多。勢在建筑中應(yīng)用較多。 例如：例如： 大連國際貿(mào)易中心：外框柱采用圓形鋼管混凝大連國際貿(mào)易中心：外框柱采用圓形鋼管混凝土柱，鋼管直徑土柱，鋼管直徑1200mm2000mm1200mm2000mm，建筑總層數(shù)，建筑總層數(shù)七十八層，地下五層，地上七十三層，建筑總七十八層，地下五層，地上七十三層，建筑總高度高度325.1m325.1m，抗震等級為一級，抗震等級為一級 廣州國際金融中心：總高度廣州國際金融

10、中心：總高度432432米，主體結(jié)構(gòu)米，主體結(jié)構(gòu)的巨型斜交網(wǎng)格外筒采用鋼管混凝土，此建筑的巨型斜交網(wǎng)格外筒采用鋼管混凝土，此建筑物具有足夠的抗側(cè)剛度和優(yōu)異的抗震性能，能物具有足夠的抗側(cè)剛度和優(yōu)異的抗震性能，能有效抵御強(qiáng)風(fēng)、地震的侵襲有效抵御強(qiáng)風(fēng)、地震的侵襲 深圳賽格廣場：是我國自行設(shè)計(jì)和總承包施工深圳賽格廣場：是我國自行設(shè)計(jì)和總承包施工的高智能超高層鋼管混凝土結(jié)構(gòu)建筑，采用框的高智能超高層鋼管混凝土結(jié)構(gòu)建筑，采用框架筒體結(jié)構(gòu)，建筑總高度架筒體結(jié)構(gòu)，建筑總高度355.8m355.8m，總建筑共，總建筑共7979層，地上層，地上7575層，地下層，地下4 4層，建筑總面積達(dá)層，建筑總面積達(dá)1717

11、萬萬平方米平方米二、鋼管混凝土構(gòu)件的抗火設(shè)計(jì)研究二、鋼管混凝土構(gòu)件的抗火設(shè)計(jì)研究1 1、鋼管鋼筋混凝土耐火性能的研究現(xiàn)狀、鋼管鋼筋混凝土耐火性能的研究現(xiàn)狀a a）國內(nèi)研究現(xiàn)狀）國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國對于鋼管混凝土抗火性能的研究起步我國對于鋼管混凝土抗火性能的研究起步較晚。較晚。2020世紀(jì)末，哈爾濱建筑大學(xué)（現(xiàn)在哈爾世紀(jì)末，哈爾濱建筑大學(xué)（現(xiàn)在哈爾濱工業(yè)大學(xué)）、福州大學(xué)、東南大學(xué)等科研單濱工業(yè)大學(xué)）、福州大學(xué)、東南大學(xué)等科研單位在考慮了鋼管及其內(nèi)部核心混凝土之間相互位在考慮了鋼管及其內(nèi)部核心混凝土之間相互作用的基礎(chǔ)上，作用的基礎(chǔ)上，開始對鋼管混凝土柱（包括圓開始對鋼管混凝土柱（包括圓形截面、方形截面

12、和矩形截面）的抗火性能進(jìn)形截面、方形截面和矩形截面）的抗火性能進(jìn)行大量的試驗(yàn)研究和理論分析行大量的試驗(yàn)研究和理論分析，取得了一系列，取得了一系列可喜的成果，但主要針對的是鋼管素混凝土柱可喜的成果，但主要針對的是鋼管素混凝土柱。 2006 2006年，徐蕾、劉玉彬在普通鋼管混凝土年，徐蕾、劉玉彬在普通鋼管混凝土截面溫度場分布及火災(zāi)下材料本構(gòu)關(guān)系的基礎(chǔ)截面溫度場分布及火災(zāi)下材料本構(gòu)關(guān)系的基礎(chǔ)上，上，建立了建立了ISO-834ISO-834標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)作用下內(nèi)配縱向標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)作用下內(nèi)配縱向受力鋼筋的方鋼管混凝土柱耐火極限理論計(jì)算受力鋼筋的方鋼管混凝土柱耐火極限理論計(jì)算模型模型，利用此計(jì)算模型與加拿大學(xué)者，

13、利用此計(jì)算模型與加拿大學(xué)者T.T.LieT.T.Lie和德國學(xué)者和德國學(xué)者HassHass的足尺寸試驗(yàn)進(jìn)行了比較，得的足尺寸試驗(yàn)進(jìn)行了比較，得到了很好的驗(yàn)證。到了很好的驗(yàn)證。然后利用此模型對影響方鋼然后利用此模型對影響方鋼管鋼筋混凝土耐火極限的因素進(jìn)行參數(shù)分析，管鋼筋混凝土耐火極限的因素進(jìn)行參數(shù)分析，發(fā)現(xiàn)截面尺寸、長細(xì)比和配筋率是影響其耐火發(fā)現(xiàn)截面尺寸、長細(xì)比和配筋率是影響其耐火極限的主要因素。極限的主要因素。最后回歸出方鋼管配筋混凝最后回歸出方鋼管配筋混凝土柱承載力影響系數(shù)的簡化公式，與試驗(yàn)結(jié)果土柱承載力影響系數(shù)的簡化公式，與試驗(yàn)結(jié)果相比，誤差均在相比，誤差均在10%10%以內(nèi)，兩者吻合良好

14、。以內(nèi)，兩者吻合良好。 20092009年，吳曉莉、韓金生、程文瀼對年，吳曉莉、韓金生、程文瀼對3 3根根配筋鋼管混凝土長柱和配筋鋼管混凝土長柱和1 1根普通鋼管混凝土長根普通鋼管混凝土長柱進(jìn)行抗火試驗(yàn)的研究，試驗(yàn)時在柱頂施加恒柱進(jìn)行抗火試驗(yàn)的研究，試驗(yàn)時在柱頂施加恒定軸壓荷載，柱兩端采用鉸支座進(jìn)行約束。其定軸壓荷載，柱兩端采用鉸支座進(jìn)行約束。其中混凝土采用中混凝土采用C60C60高強(qiáng)混凝土，鋼管采用高強(qiáng)混凝土，鋼管采用Q235Q235無縫鋼管，縱向鋼筋采用無縫鋼管，縱向鋼筋采用HPB400HPB400級鋼材，爐內(nèi)級鋼材，爐內(nèi)升溫曲線采用升溫曲線采用ISO-834ISO-834國際標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線

15、。試國際標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線。試驗(yàn)結(jié)束后發(fā)現(xiàn)柱子的破壞形態(tài)均為彎曲型，但驗(yàn)結(jié)束后發(fā)現(xiàn)柱子的破壞形態(tài)均為彎曲型，但內(nèi)配縱筋的鋼管混凝土長柱耐火時間比不配鋼內(nèi)配縱筋的鋼管混凝土長柱耐火時間比不配鋼筋的鋼管混凝土長柱耐火時間大很多，而且縱筋的鋼管混凝土長柱耐火時間大很多，而且縱筋數(shù)量越多，耐火極限值越大筋數(shù)量越多，耐火極限值越大，說明內(nèi)配鋼筋，說明內(nèi)配鋼筋確實(shí)對提高試件的耐火極限有很大的幫助。確實(shí)對提高試件的耐火極限有很大的幫助。 20102010年鄭永乾也建立了火災(zāi)下方鋼管鋼筋年鄭永乾也建立了火災(zāi)下方鋼管鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)理論分析模型，但他在模型中創(chuàng)新混凝土結(jié)構(gòu)理論分析模型，但他在模型中創(chuàng)新性的性的考慮了鋼材

16、的高溫蠕變、混凝土的瞬態(tài)熱考慮了鋼材的高溫蠕變、混凝土的瞬態(tài)熱應(yīng)變和高溫徐變?nèi)邔Y(jié)果的影響應(yīng)變和高溫徐變?nèi)邔Y(jié)果的影響，理論結(jié)果，理論結(jié)果與以往試驗(yàn)結(jié)果相差不大。在此基礎(chǔ)上，分析與以往試驗(yàn)結(jié)果相差不大。在此基礎(chǔ)上，分析了鋼筋配筋率和鋼筋屈服強(qiáng)度對試件耐火極限了鋼筋配筋率和鋼筋屈服強(qiáng)度對試件耐火極限的影響，結(jié)果的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)配筋率在發(fā)現(xiàn)配筋率在1%5%1%5%范圍內(nèi)鋼管范圍內(nèi)鋼管混凝土柱的耐火極限大約提高混凝土柱的耐火極限大約提高10%60%10%60%；隨鋼隨鋼筋屈服強(qiáng)度的增加，試件的耐火極限也隨之增筋屈服強(qiáng)度的增加，試件的耐火極限也隨之增加，但增長速度不是很快。加，但增長速度不是很快。

17、b b）國外研究現(xiàn)狀）國外研究現(xiàn)狀 國外從事鋼管混凝土柱的抗火研究要早于國外從事鋼管混凝土柱的抗火研究要早于我國。我國。 20 20世紀(jì)世紀(jì)9090年代，加拿大的一些學(xué)者，如年代，加拿大的一些學(xué)者，如T.T.LieT.T.Lie、M. Chabot M. Chabot 和和 V.K.R.Kodur V.K.R.Kodur等就開等就開始對鋼管混凝土的抗火性能進(jìn)行研究，起初他始對鋼管混凝土的抗火性能進(jìn)行研究，起初他們發(fā)現(xiàn)沒有涂抹防火涂料的鋼管素混凝土柱耐們發(fā)現(xiàn)沒有涂抹防火涂料的鋼管素混凝土柱耐火極限值很小，構(gòu)件的承載力損失很嚴(yán)重，一火極限值很小，構(gòu)件的承載力損失很嚴(yán)重，一般情況下很難達(dá)到耐火極限的

18、要求。般情況下很難達(dá)到耐火極限的要求。 19941994年，年，T.T.LieT.T.Lie對對2 2根長根長3800mm3800mm，直徑，直徑273.1mm273.1mm，核心混凝土內(nèi)配置，核心混凝土內(nèi)配置4 4根直徑根直徑19.5mm19.5mm縱縱向鋼筋的圓截面鋼管混凝土柱進(jìn)行耐火極限的向鋼筋的圓截面鋼管混凝土柱進(jìn)行耐火極限的試驗(yàn)研究。研究表明：在核心素混凝土中填充試驗(yàn)研究。研究表明：在核心素混凝土中填充鋼筋，鋼管混凝土極限承載力損失較小，可大鋼筋，鋼管混凝土極限承載力損失較小，可大大提高鋼管混凝土柱的抗火時間，滿足耐火極大提高鋼管混凝土柱的抗火時間，滿足耐火極限的要求。限的要求。19

19、981998年，年，KodurKodur對內(nèi)填鋼纖維的鋼管混凝對內(nèi)填鋼纖維的鋼管混凝土柱進(jìn)行分析，包括耐火極限的理論分析與試土柱進(jìn)行分析，包括耐火極限的理論分析與試驗(yàn)研究，對影響圓鋼管鋼纖維混凝土柱耐火極驗(yàn)研究，對影響圓鋼管鋼纖維混凝土柱耐火極限的主要因素如截面直徑、鋼管壁厚、荷載水限的主要因素如截面直徑、鋼管壁厚、荷載水平、構(gòu)件有效長度、混凝土強(qiáng)度和混凝土骨料平、構(gòu)件有效長度、混凝土強(qiáng)度和混凝土骨料類型等因素進(jìn)行了詳細(xì)的分析。類型等因素進(jìn)行了詳細(xì)的分析。 2001 2001年，年，BabaBaba對對1212根（根（8 8根圓形截面和根圓形截面和4 4根根矩形截面）足尺鋼管鋼筋混凝土柱進(jìn)行耐

20、火極矩形截面）足尺鋼管鋼筋混凝土柱進(jìn)行耐火極限試驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：火災(zāi)作用下，鋼限試驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：火災(zāi)作用下，鋼管配筋混凝土柱的極限承載力可以簡單的看成管配筋混凝土柱的極限承載力可以簡單的看成是由核心混凝土、縱向鋼筋、箍筋三者承載力是由核心混凝土、縱向鋼筋、箍筋三者承載力之和組合而成。之和組合而成。20042004年年K.H.TanK.H.Tan先對火災(zāi)作用下先對火災(zāi)作用下6161根配筋根配筋鋼管混凝土柱和鋼管混凝土柱和9595根不配筋鋼管混凝土柱進(jìn)行根不配筋鋼管混凝土柱進(jìn)行軸壓和偏壓的試驗(yàn)研究，然后通過考慮溫度的軸壓和偏壓的試驗(yàn)研究，然后通過考慮溫度的不均勻分布以及火災(zāi)作用下材料

21、強(qiáng)度的損失對不均勻分布以及火災(zāi)作用下材料強(qiáng)度的損失對試件承載力的影響，最后提出了火災(zāi)作用下剩試件承載力的影響，最后提出了火災(zāi)作用下剩余承載力的簡化方法，該方法的計(jì)算結(jié)果與試余承載力的簡化方法，該方法的計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對比，吻合良好。驗(yàn)結(jié)果對比，吻合良好。2 2、鋼管鋼筋混凝土火災(zāi)后性能的研究現(xiàn)狀、鋼管鋼筋混凝土火災(zāi)后性能的研究現(xiàn)狀 鋼管混凝土柱在火災(zāi)后具有較好的整體性鋼管混凝土柱在火災(zāi)后具有較好的整體性和較高的剩余承載能力，可修復(fù)性較強(qiáng)，因此和較高的剩余承載能力，可修復(fù)性較強(qiáng)，因此很有必要研究其火災(zāi)后的力學(xué)性能和工作行為很有必要研究其火災(zāi)后的力學(xué)性能和工作行為，進(jìn)而為制定合理的火災(zāi)后修復(fù)加固

22、措施提供，進(jìn)而為制定合理的火災(zāi)后修復(fù)加固措施提供理論和試驗(yàn)依據(jù)。理論和試驗(yàn)依據(jù)。 目前我國針對火災(zāi)作用后鋼管混凝土的力目前我國針對火災(zāi)作用后鋼管混凝土的力學(xué)性能的研究大多數(shù)集中在鋼管中澆注素混凝學(xué)性能的研究大多數(shù)集中在鋼管中澆注素混凝土的內(nèi)填型鋼管混凝土，對于核心混凝土內(nèi)配土的內(nèi)填型鋼管混凝土，對于核心混凝土內(nèi)配受力鋼筋的鋼管鋼筋混凝土研究很少。受力鋼筋的鋼管鋼筋混凝土研究很少。20012001年，韓林海、楊有福、霍靜思年，韓林海、楊有福、霍靜思對對1212根鋼管混根鋼管混凝土柱（包括凝土柱（包括6 6根圓形截面和根圓形截面和6 6根方形截面）進(jìn)行高溫根方形截面）進(jìn)行高溫后剩余承載力試驗(yàn)研究。

23、后剩余承載力試驗(yàn)研究。爐內(nèi)升溫曲線采用爐內(nèi)升溫曲線采用ISO-834ISO-834和和GB9978-88GB9978-88規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線。研究表明：沒涂防火規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線。研究表明：沒涂防火涂料的鋼管混凝土柱在經(jīng)過高溫作用后的承載力損失涂料的鋼管混凝土柱在經(jīng)過高溫作用后的承載力損失嚴(yán)重，涂防火涂料的構(gòu)件次之；與常溫試件的承載力嚴(yán)重，涂防火涂料的構(gòu)件次之；與常溫試件的承載力相比，隨著長細(xì)比的增大，火災(zāi)后構(gòu)件承載力的損失相比，隨著長細(xì)比的增大，火災(zāi)后構(gòu)件承載力的損失率越高；荷載偏心率對火災(zāi)后構(gòu)件承載力的損失率影率越高；荷載偏心率對火災(zāi)后構(gòu)件承載力的損失率影響不大。響不大。20022002年

24、，韓林海、楊華等年，韓林海、楊華等對對6 6根矩形截面鋼管混凝根矩形截面鋼管混凝土柱進(jìn)行火災(zāi)作用后力學(xué)性能和剩余承載力的試驗(yàn)研土柱進(jìn)行火災(zāi)作用后力學(xué)性能和剩余承載力的試驗(yàn)研究。究。詳細(xì)分析了受火時間、截面含鋼率、鋼材種類、詳細(xì)分析了受火時間、截面含鋼率、鋼材種類、混凝土立方體抗壓強(qiáng)度和截面高寬比等參數(shù)對試件承混凝土立方體抗壓強(qiáng)度和截面高寬比等參數(shù)對試件承載力的影響，同時還推導(dǎo)出火災(zāi)作用后矩形鋼管混凝載力的影響，同時還推導(dǎo)出火災(zāi)作用后矩形鋼管混凝土柱承載力實(shí)用計(jì)算方法，計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)值相差不土柱承載力實(shí)用計(jì)算方法，計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)值相差不大。大。 20022002年，霍靜思，年，霍靜思，韓林海首次

25、采用數(shù)值分析的方韓林海首次采用數(shù)值分析的方法計(jì)算了標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)作用后方鋼管混凝土軸壓構(gòu)件和純法計(jì)算了標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)作用后方鋼管混凝土軸壓構(gòu)件和純彎構(gòu)件荷載彎構(gòu)件荷載變形關(guān)系曲線，對影響其彈性階段內(nèi)軸變形關(guān)系曲線，對影響其彈性階段內(nèi)軸壓剛度和抗彎剛度的規(guī)律進(jìn)行了參數(shù)分析，包括受火壓剛度和抗彎剛度的規(guī)律進(jìn)行了參數(shù)分析，包括受火時間、材料強(qiáng)度、含鋼率、截面尺寸等，最后提出了時間、材料強(qiáng)度、含鋼率、截面尺寸等，最后提出了標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)作用后鋼管混凝土軸壓剛度和抗彎剛度的簡標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)作用后鋼管混凝土軸壓剛度和抗彎剛度的簡化實(shí)用計(jì)算方法化實(shí)用計(jì)算方法，與火災(zāi)后的滯回性能試驗(yàn)進(jìn)行比較，與火災(zāi)后的滯回性能試驗(yàn)進(jìn)行比較，簡化計(jì)算

26、值與試驗(yàn)值相差不到，簡化計(jì)算值與試驗(yàn)值相差不到2%2%，可以為鋼管混凝，可以為鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考。土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考。20022002年，姜紹飛、劉明年，姜紹飛、劉明對高溫后不同截面鋼管混對高溫后不同截面鋼管混凝土軸壓構(gòu)件力學(xué)性能的差異進(jìn)行了試驗(yàn)研究。凝土軸壓構(gòu)件力學(xué)性能的差異進(jìn)行了試驗(yàn)研究。研究研究表明：對于各種截面的試件，承載力都隨溫度的升高表明：對于各種截面的試件，承載力都隨溫度的升高而逐漸降低，但圓形截面鋼管混凝土試件在遭受高溫而逐漸降低，但圓形截面鋼管混凝土試件在遭受高溫作用后的殘余承載力損失最為嚴(yán)重，矩形截面次之作用后的殘余承載力損失最為嚴(yán)重，矩形截面次之, ,方方形截面最

27、少。形截面最少。 20032003年，林曉康，韓林海年，林曉康，韓林海對對6 6根邊長根邊長120mm120mm，長，長1500mm1500mm，鋼管壁厚，鋼管壁厚2.9mm2.9mm，受火時間，受火時間90min90min的方鋼管混的方鋼管混凝土長柱進(jìn)行荷載凝土長柱進(jìn)行荷載變形滯回性能試驗(yàn)，深入的分析變形滯回性能試驗(yàn)，深入的分析了火災(zāi)作用后方鋼管混凝土荷載了火災(zāi)作用后方鋼管混凝土荷載變形滯回曲線的特變形滯回曲線的特點(diǎn)以及剛度退化規(guī)律。點(diǎn)以及剛度退化規(guī)律。研究結(jié)果表明，方鋼管混凝土研究結(jié)果表明，方鋼管混凝土雖然經(jīng)受火災(zāi)作用，材料強(qiáng)度有所減小，但其滯回曲雖然經(jīng)受火災(zāi)作用，材料強(qiáng)度有所減小，但其滯

28、回曲線仍然飽和，抗震性能很好；火災(zāi)作用后試件的極限線仍然飽和，抗震性能很好；火災(zāi)作用后試件的極限承載力和彈性階段內(nèi)的剛度與常溫下的試件相比均有承載力和彈性階段內(nèi)的剛度與常溫下的試件相比均有一定幅度的降低。一定幅度的降低。20052005年，姜紹飛、李明等人在總結(jié)了其他學(xué)者們年，姜紹飛、李明等人在總結(jié)了其他學(xué)者們提出的材料應(yīng)力提出的材料應(yīng)力- -應(yīng)變的關(guān)系的基礎(chǔ)上，通過考慮鋼材應(yīng)變的關(guān)系的基礎(chǔ)上，通過考慮鋼材側(cè)向約束作用，推導(dǎo)出一種新的恒高溫作用后鋼管混側(cè)向約束作用，推導(dǎo)出一種新的恒高溫作用后鋼管混凝土材料的應(yīng)力凝土材料的應(yīng)力- -應(yīng)變關(guān)系模型。應(yīng)變關(guān)系模型。 2007 2007年，姜紹飛、牛德

29、生首先年，姜紹飛、牛德生首先對對1414個高溫后矩形個高溫后矩形鋼管混凝土雙向壓彎構(gòu)件（截面邊長鋼管混凝土雙向壓彎構(gòu)件（截面邊長80mm80mm120mm120mm，鋼，鋼管壁厚管壁厚3.70mm3.70mm，柱長，柱長800mm800mm，套箍系數(shù)，套箍系數(shù)1.371.37）進(jìn)行了試）進(jìn)行了試驗(yàn)研究，然后通過編制計(jì)算程序，得出了荷載驗(yàn)研究，然后通過編制計(jì)算程序，得出了荷載- -位移位移- -彎矩全過程曲線，最后對影響構(gòu)件剩余承載力系數(shù)進(jìn)彎矩全過程曲線，最后對影響構(gòu)件剩余承載力系數(shù)進(jìn)行參數(shù)分析。行參數(shù)分析。研究表明：鋼材的屈服強(qiáng)度、混凝土的研究表明：鋼材的屈服強(qiáng)度、混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度、截面

30、含鋼率、荷載偏心率對承載力立方體抗壓強(qiáng)度、截面含鋼率、荷載偏心率對承載力降低系數(shù)的影響不明顯，長細(xì)比、截面高寬比對承載降低系數(shù)的影響不明顯，長細(xì)比、截面高寬比對承載力降低系數(shù)的影響較明顯，具體表現(xiàn)為在其它條件不力降低系數(shù)的影響較明顯，具體表現(xiàn)為在其它條件不變的情況下，長細(xì)比在變的情況下，長細(xì)比在10401040范圍內(nèi)變化時，承載力降范圍內(nèi)變化時，承載力降低系數(shù)隨長細(xì)比的增大而減少；在其它條件不變的情低系數(shù)隨長細(xì)比的增大而減少；在其它條件不變的情況下，截面高寬比在況下，截面高寬比在1212范圍內(nèi)變化時，承載力降低系范圍內(nèi)變化時，承載力降低系數(shù)隨高寬比的增大而增大。數(shù)隨高寬比的增大而增大。 201

31、12011年，任曉虎等年，任曉虎等采用落錘沖擊實(shí)驗(yàn)機(jī)對采用落錘沖擊實(shí)驗(yàn)機(jī)對1010個根鋼管高強(qiáng)混凝土短柱進(jìn)行了高溫作用后個根鋼管高強(qiáng)混凝土短柱進(jìn)行了高溫作用后抗沖擊性能試驗(yàn)研究?？箾_擊性能試驗(yàn)研究。研究表明：試件所經(jīng)歷研究表明：試件所經(jīng)歷的最高溫度、沖擊速度、沖擊能量和含鋼率均的最高溫度、沖擊速度、沖擊能量和含鋼率均對高溫作用后鋼管混凝土的動態(tài)力學(xué)性能有顯對高溫作用后鋼管混凝土的動態(tài)力學(xué)性能有顯著的影響，而升降溫全過程中軸壓力水平的影著的影響，而升降溫全過程中軸壓力水平的影響較?。辉嚰妮S向和徑向殘余變形隨著試件響較?。辉嚰妮S向和徑向殘余變形隨著試件所經(jīng)歷的最高溫度、沖擊能量、軸壓比的增大所

32、經(jīng)歷的最高溫度、沖擊能量、軸壓比的增大而增大，隨著含鋼率的增大而減?。桓邷睾箐摱龃?，隨著含鋼率的增大而減??；高溫后鋼管混凝土在沖擊作用下產(chǎn)生了較大的壓縮變形管混凝土在沖擊作用下產(chǎn)生了較大的壓縮變形，延性有所下降，但仍能夠保持很好的完整性，延性有所下降，但仍能夠保持很好的完整性，說明鋼管混凝土在高溫作用后具有良好的抗，說明鋼管混凝土在高溫作用后具有良好的抗沖擊能力。沖擊能力。3 3、鋼管混凝土柱的抗火性能研究的一般方法、鋼管混凝土柱的抗火性能研究的一般方法 隨著鋼管混凝土柱在建筑工程中應(yīng)用的日益增多隨著鋼管混凝土柱在建筑工程中應(yīng)用的日益增多，深入研究其耐火性能，并基于此確定其抗火設(shè)計(jì)方，深入研

33、究其耐火性能，并基于此確定其抗火設(shè)計(jì)方法具有重要的理論意義和實(shí)用價值。法具有重要的理論意義和實(shí)用價值。 以均勻受火的鋼管混凝土柱為研究對象，以均勻受火的鋼管混凝土柱為研究對象，首先通首先通過實(shí)驗(yàn)來研究過實(shí)驗(yàn)來研究ISO-834(1975)ISO-834(1975)標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)作用下鋼管混凝標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)作用下鋼管混凝土柱的耐火極限和溫度場變化規(guī)律，然后土柱的耐火極限和溫度場變化規(guī)律，然后利用有限元利用有限元法計(jì)算分析法計(jì)算分析了柱截面的溫度場。在確定了組成鋼管混了柱截面的溫度場。在確定了組成鋼管混凝土的鋼材和核心混凝土受高溫影響的應(yīng)力凝土的鋼材和核心混凝土受高溫影響的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)應(yīng)變關(guān)系模型的基礎(chǔ)上，建

34、立了可考慮力、溫度和實(shí)時間不系模型的基礎(chǔ)上，建立了可考慮力、溫度和實(shí)時間不同路徑情況下鋼管混凝土柱荷載同路徑情況下鋼管混凝土柱荷載-變形關(guān)系的和耐火變形關(guān)系的和耐火極限的理論分析模型。利用所建立的理論模型，分析極限的理論分析模型。利用所建立的理論模型，分析火災(zāi)作用下柱的荷載比、材料強(qiáng)度、截面含鋼率、橫火災(zāi)作用下柱的荷載比、材料強(qiáng)度、截面含鋼率、橫截面尺寸、構(gòu)件長細(xì)比和荷載偏心率等參數(shù)對截面尺寸、構(gòu)件長細(xì)比和荷載偏心率等參數(shù)對ISO-834ISO-834標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)作用下鋼管混凝土構(gòu)件耐火極限和承載力的標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)作用下鋼管混凝土構(gòu)件耐火極限和承載力的影響規(guī)律，最終提出承載力和防火保護(hù)層厚度實(shí)用計(jì)影響規(guī)

35、律，最終提出承載力和防火保護(hù)層厚度實(shí)用計(jì)算方法。算方法。例如：對于例如：對于火災(zāi)后圓鋼管鋼筋混凝土軸壓短柱力火災(zāi)后圓鋼管鋼筋混凝土軸壓短柱力學(xué)性能研究（剩余承載力研究）學(xué)性能研究（剩余承載力研究）1 1、實(shí)驗(yàn)裝置簡介：、實(shí)驗(yàn)裝置簡介：1 1）溫度場試驗(yàn)裝置）溫度場試驗(yàn)裝置：試驗(yàn)爐全貌試驗(yàn)爐全貌溫度采集裝置溫度采集裝置 柱子擺放位置圖柱子擺放位置圖2 2）受火后試驗(yàn)現(xiàn)象：）受火后試驗(yàn)現(xiàn)象：受火受火30min30min后試件表面現(xiàn)象：后試件表面現(xiàn)象：鋼管整體顏色變暗，中部呈鋼管整體顏色變暗，中部呈暗紅色兩端顏色變化不明顯暗紅色兩端顏色變化不明顯鋼管氧化層酥脆或剝落鋼管氧化層酥脆或剝落受火受火60m

36、in60min后試件表面現(xiàn)象：后試件表面現(xiàn)象：鋼管整體顏色變暗，兩端呈鋼管整體顏色變暗，兩端呈磚紅色中部表面呈淡藍(lán)色鋼磚紅色中部表面呈淡藍(lán)色鋼管氧化層酥脆、剝落更加明管氧化層酥脆、剝落更加明顯顯3 3）試件加載裝置：）試件加載裝置：2 2、火災(zāi)后鋼管鋼筋混凝土軸壓短柱有限元模型火災(zāi)后鋼管鋼筋混凝土軸壓短柱有限元模型的建立的建立1 1）溫度場模型的建立）溫度場模型的建立: :參考參考LieLie給出的鋼材和鈣質(zhì)混凝土熱工性能模型，給出的鋼材和鈣質(zhì)混凝土熱工性能模型，同時考慮水分蒸發(fā)的影響。同時考慮水分蒸發(fā)的影響?；炷粒喊斯?jié)點(diǎn)三維實(shí)體傳熱單元混凝土：八節(jié)點(diǎn)三維實(shí)體傳熱單元（DC3D8DC3D8）

37、鋼管：四節(jié)點(diǎn)傳熱四邊形殼單元（鋼管：四節(jié)點(diǎn)傳熱四邊形殼單元（DS4DS4）鋼筋：兩節(jié)點(diǎn)傳熱索單元（鋼筋：兩節(jié)點(diǎn)傳熱索單元（T3D2T3D2）網(wǎng)格采用結(jié)構(gòu)化六面體單元網(wǎng)格采用結(jié)構(gòu)化六面體單元網(wǎng)格劃分技術(shù)網(wǎng)格劃分技術(shù)熱工性能熱工性能單元類型單元類型網(wǎng)格劃分網(wǎng)格劃分邊界條件邊界條件鋼管表面鋼管表面：輻射系數(shù)輻射系數(shù)（Surface radiationSurface radiation）：）：0.50.5對流系數(shù)對流系數(shù)（Surface film conditionSurface film condition）：）：25W25W/(/(m m2 2) )鋼管表面鋼管表面：輻射系數(shù)輻射系數(shù)（Surfac

38、e radiationSurface radiation）：）：0.50.5對流系數(shù)對流系數(shù)（Surface film conditionSurface film condition）：）：25W25W/(/(m m2 2) )混凝土與鋼筋之間混凝土與鋼筋之間：TieTie不考慮接觸熱阻不考慮接觸熱阻2 2）力學(xué)性能分析模型的建立）力學(xué)性能分析模型的建立: :材料間接觸材料間接觸邊界條件邊界條件混凝土與鋼管之間：Surface to Surface ContactTangential Behavior ：Friction Coeff 取0.6（常溫） Friction Coeff 取0.25（火災(zāi)后）Normal Behavior：Hard Contact混凝土與剛性端板之