PDF《钢管混凝土结构》

钢管混凝土结构――理论与实践 (第二版) 韩林海 著北京内容简介本书通过列举一些典型的工程实例,介绍了钢管混凝土在实际工程中 的应用概况,旨在帮助读者具体地了解这种结构的特点和可能形式.

本书阐述了不同截面形状的钢管混凝土构件在压(拉)、弯、扭、剪及其 复合受力状态下的力学实质,系统介绍了钢管混凝土在长期荷载、往复荷载 和火灾作用下及火灾作用后的工作机理,提供了基于参数分析结果所导出 的实用计算方法.本书还论述了钢管混凝土结构的一些关键技术,如受轴向 局压荷载时的力学性能、施工阶段钢管初应力的影响、核心混凝土的水化热 和收缩、混凝土浇筑质量的影响、钢管及其核心混凝土间的粘结等. 本书内容具有系统性、理论性和实用性,可供土建类专业师生和广大科 技人员参考. 图书在版编目(CIP)数据 钢管混凝土结构:理论与实践/ 韩林海著. -2 版. -北京:科学出版社,

2007 ISBN 978唱 7唱 03唱018557唱0Ⅰ畅 钢… Ⅱ. 韩… Ⅲ. 钢管结构:混凝土结构 Ⅳ畅TU37 中国版本图书馆 CIP 数据核字(2007)第017995 号 责任编辑: 杨家福 /责任校对: 刘彦妮 责任印制: 吕春珉 /封面设计: 陈敬出版 北京东黄城根北街

16 号 邮政编码:100717 http. / / w w w . sciencep. com 印刷 科学出版社发行 各地新华书店经销 倡2004 年3月第 一版开本:B5(720*1000)

2007 年2月第 二版印张:48 3/

4 2007 年2月第二次印刷 字数:955

000 印数:3 001―6

000 定价:100畅00 元 (如有印装质量问题,我社负责调换科印) 销售部电话 010唱62136131 编辑部电话 010唱62137026(BA 08) CIP 第二版前言 钢管混凝土诞生已有

100 多年的历史. 在20 世纪

60 年代前后, 人们在研究 钢管混凝土压弯构件的力学性能及钢管和混凝土之间粘结问题方面取得了较大进 展, 当时的工作以实验研究为主. 之后的 70~80 年代, 研究者们较多地研究该类 结构的抗震性能和耐火极限, 以及长期荷载作用的影响等问题.

90 年代以来, 对 钢管混凝土结构抗震性能的研究进一步深入, 对采用高性能材料的钢管混凝土构 件及薄壁钢管混凝土工作性能和设计方法的研究也有不少报道, 这一阶段研究者 们还较多地开展了压弯剪和压弯扭构件性能的研究, 对钢管混凝土工作机理的理 论研究得到较快发展, 使人们对这类组合构件力学实质的认识逐渐深入. 我国是研究和应用钢管混凝土较多的国家之一. 自20 世纪

60 年代以来, 有 关钢管混凝土结构的科学研究、 设计和施工等方面均取得较大进展, 之后的

20 年 左右, 以研究和应用圆形截面钢管混凝土居多, 近10 多年来对方、 矩形截面钢管 混凝土的研究取得了较大进展, 工程应用也逐渐增多. 钢管混凝土在力学性能和施工性能等方面具有一系列优点, 因此已被较广泛 地应用于各个工程建设领域, 如冶金、 造船、 电力等的单层或多层工业厂房、 设 备构架柱、 各种支架、 栈桥柱、 送变电杆塔、 桁架压杆、 桩、 大跨和空间结构、 商 业广场、 多层办公楼及住宅、 高层和超高层建筑以及桥梁结构等. 一些理论研究成果和工程实践经验的取得为钢管混凝土结构学科的进一步发 展创造了必要条件. 在国内外学者的共同努力下, 钢管混凝土结构理论与设计成 套技术正逐步趋于成熟, 钢管混凝土正逐步形成为一个系统而完整的新学科. 现代结构技术和钢、 混凝土材料的不断发展, 对钢管混凝土结构理论的发展 提出了新的要求, 这就需要科技人员用发展的眼光和科学的态度对原有的结果不 断进行完善和改进, 且要对一些新型钢管混凝土结构进行深入研究, 此外, 还需 要对工程技术中出现的新问题和难点问题进行不断探索. 只有这样, 才可能适应 这一现代技术实际发展的需要,才可能促进钢管混凝土结构学科向更高层次发展. 近些年来, 随着现代科学技术的进步, 实验科学、 计算机技术及分析计算手 段的发展, 都为更为细致和深入地研究钢管混凝土结构的工作机理及其设计理论 创造了条件. 随着国民经济的健康发展和社会的快速进步, 土木工程技术得到了 前所未有的发展机遇, 同时也诞生了不少采用钢管混凝土结构的典型工程. 不断 的工程实践不仅提出了不少需要解决的新问题, 而且也促进了对原有研究结果的 完善和提高, 同时也使现代钢管混凝土结构技术快速趋于成熟. 作者及其合作伙 伴适逢盛世, 有幸在这一发展过程中进行了一些力所能及的研究工作. ・ i・ 在国家各类科学基金、 科研项目及工业界等的支持下, 作者及其合作伙伴得 以有机会先后进行了一千多个钢管混凝土构件在各种荷载作用下的典型实验研 究, 其中的不少实验补充了实际工程中常见的但尚没有经过实验验证的工况, 如 大体积核心混凝土的水化热和收缩实验, 大轴压比下构件的滞回性能、 耐火性能 及火灾后性能的实验等. 通过这些典型的实验研究, 不仅积累了宝贵的第一手资 料, 而且也进一步增强了人们对这类构件在不同工况下工作特性的感性认识. 这 些实测结果与国内外同行进行的大量实验结果共同奠定了钢管混凝土结构学科发 展的必要基础, 也为更为全面和扎实地开展这类结构的理论分析创造了条件. 众所周知, 钢管混凝土工作的实质在于钢管及其核心混凝土间的相互作用和 协同互补. 由于这种相互作用, 钢管混凝土具有一系列优越的力学性能, 但其力 学性能也更为复杂, 因此, 如何合理地认识和了解这种相互作用的 效应 , 一直 是该领域研究的热点课题之一.作者从

1989 年师从钟善桐教授就开始从事这方面 的研究工作. 为了能深入全面地解决这一问题, 作者及其合作伙伴一道始终在进 行不懈的探索. 在系统实验研究结果的基础上, 作者领导的课题组先后采用了纤 维模型法和有限元法等数值方法计算分析了钢管混凝土构件受力全过程. 尤其近 些年, 课题组采用大型非线性有限元程序建模, 深入地研究了不同截面形式、 不 同加载路径情况下钢管混凝土构件在压 (拉)、 弯、 扭、 剪及其复合受力状态下的 工作机理, 较为细致地分析了钢管及其核心混凝土之间的相互作用, 较全面和透 彻地揭示了该类组合构件的力学实质. 此外, 课题组还初步解决了钢管混凝土受 局压荷载时、 及考虑火灾全过程影响情况下构件力学性能的理论分析等问题, 从 而使力学建模能更真实地反映构件在实际结构中的工作情况. 在工程技术领域从事科学研究, 其最终目的是更好地为实际服务, 尤其是结 合实际情况为本国的行业发展和有关工程实践服务. 作者及其合作者共同取得的 阶段性研究结果大都在国内一些学术期刊和学术会议上发表或介绍, 受到了国内 工程界的重视. 部分研究结果先后为国家标准 GB50016唱

2006、 国家军用标准 GJB4142唱2000 和国家电力行业标准 DL/ T 5085唱1999 等十余部工程建设标准采 纳, 还陆续在一些典型的实际工程中得到应用. 这些实际应用既使理论结果得到 检验, 也促进了这些结果不断趋于完善和成熟. 考虑到目前的客观实际状况, 为 了能够创造和国际同行更深入交流的机会, 同时也为便利于国外研究者有机会较 全面地参考作者课题组取得的研究结果, 课题组成员共同努力, 陆续把获得的一 些主要研究结果进行了整理, 并系列地发表在有影响的一些国际学术期刊上, 且 已为国内外同行多次引用. 钢管混凝土结构学科的内容十分丰富多彩, 因此, 有必要对原来的一些结果 进行进一步的扩充、 改进或完善, 但这必须是建立在深入研究的基础之上. 作者 及其课题组成员坚持从客观实际出发, 坚持实事求是的态度和方法, 力求保证研 究结果的科学性、 系统性和实用性. 尽管在探索过程中遇到一些问题和困难, 但・ii・ 课题组成员始终坚持脚踏实地地把事情做好且精益求精的信念, 不断进取和自我 完善. 大家通过共同努力, 不仅切实解决了一些钢管混凝土结构学科中的难题, 而 且也使原来研究结果中存在的不足逐步得到改进和充实. 作者曾于

2000 年在科学出版社出版了 钢管混凝土结构 一书, 全面地介绍 了课题组取得的研究结果. 该书受到了研究者和工程技术人员的广泛关注, 被多 次引用, 有关成果和方法还先后被其他研究者推广应用于采用钢管混凝土的高层 建筑和拱桥以及新型钢管混凝土结构的计算分析或研究中. 在该书的基础上, 结 合当时一些较为成熟的研究结果, 作者于

2003 年整理完成了 钢管混凝土结构 ――理论与实践 一书. 本次有机会对 钢管混凝土结构――理论与实践 一书进行修订, 除了对原 书中的一些不足之处进行了修正、 补充和完善外, 还增加了课题组取得的最新研 究结果, 如不同截面形状的钢管混凝土构件在压 (拉)、 弯、 扭、 剪及其复合受力 状态下的工作机理、 受轴向局压荷载时的力学性能以及考虑火灾全过程时钢管混 凝土构件的分析研究等, 此外还给出了核心混凝土的水化热、 收缩及徐变影响规 律的研究结果等. 这些内容的补充进一步完善了该书的理论体系, 同时也增强了 研究结果的实用价值. 根据钢管混凝土结构技术发展的需要, 作者及其课题组成员近年来还对钢管 混凝土结构节点、平面框架结构和钢管混凝土框架唱 钢筋混凝土剪力墙混合结构体 系等的力学性能进行了理论分析和实验研究, 有关结果将另书介绍. 作者及其课题组成员的研究工作一直得到所在单位的领导及同事们的关心和 支持. 作者在从事研究的过程中, 曾和不少国内外学术界及工业界的同行们进行 过有益的交流, 一些学术观点曾受过他们的启发, 国内外同行在为作者审稿时曾 提出过不少宝贵的意见或建议. 作者在研究和撰写本书的过程中还参阅了大量其 他研究者的论著. 此外, 不少学术界和工程界的老前辈曾给过作者很多关心和勉 励, 这些帮助和勉励不仅极大地促进了作者及课题组成员研究能力的提高, 同时 也激励着课题组不断地自我完善, 使我们的研究方法和研究结果逐渐趋于规范化 和成熟. 阎善章、 魏潮文、 龚昌基、 陈宝春、 乔景川、 于连波、 陈立祖、 孙忠飞、 王怀忠、 程宝坪、 孙彤、 卢伟煌、 李达明、 卓幸福、 杨强跃和柯峰等曾为作者提 供了宝贵的实际工程图片及相关介绍材料. 作者已发表的其他论著中还有不少建 设单位的有关人员为我提供过有价值的工程项目资料等. 在此, 谨向这些给予过 作者无私帮助的人们表示诚挚的谢意! 在本书的修订过程中, 作者的研究生陶忠、 杨有福, 杨华、 霍静思、 刘........