技術領域

本實用新型屬于建筑結構構件領域，尤其涉及一種鋼管約束的鋼管混凝土新型構件。

背景技術

鋼管混凝土指在鋼管中填充混凝土而形成的組合構件。鋼管混凝土構件在受力過程中，鋼管對混凝土的約束作用使混凝土處于三向受壓的應力狀態，從而使鋼管中核心混凝土的強度得以提高，延性得到顯著改善；同時，核心混凝土的存在可避免或延緩鋼管發生局部屈曲，從而保證其材料性能得到充分發揮。與鋼筋混凝土結構相比，在鋼管混凝土施工過程中，鋼管可以作為澆筑其核心混凝土的模板，可節省模板費用，加快施工進度；與鋼結構相比，核心混凝土的存在使構件的耐火性能更好，節約防火涂料，降低工程造價。將鋼管與混凝土組合為鋼管混凝土，通過鋼管與核心混凝土的相互作用，不僅可以彌補兩種材料各自的缺點，而且能充分發揮二者的優點，使鋼管混凝土結構具有一系列優越的力學性能。近年來，鋼管混凝土結構因其優越的力學性能受到工程界的青睞，在高層建筑和大跨度橋梁中得到了越來越廣泛的應用。

但鋼管混凝土結構在實際工程中應用中也存在著不足之處，具體包括：

（1）鋼管混凝土柱在軸向荷載作用下，鋼管與核心混凝土同時承擔縱向荷載，因此鋼管對核心混凝土的約束效果未能得到充分發揮，特別是對于鋼管高強混凝土柱，鋼管對核心混凝土的約束效果不顯著，核心高強混凝土在受力過程中易產生剪切壓潰破壞；

（2）鋼管混凝土構件在軸向荷載作用下，鋼管一般處于縱向受壓橫向受拉的應力狀態，這使鋼管的縱向屈服強度低于鋼管單向受拉屈服強度；隨著變形的增加，鋼管對核心混凝土的橫向約束作用逐漸增強，特別是當鋼管屈服后，鋼管的縱向應力隨其橫向應力的增加而逐漸降低，即鋼管對構件縱向承載力的貢獻也隨之減弱；

（3）鋼管混凝土構件在遭遇相當于本地區抗震設防烈度的設防地震影響時，構件可能發生損壞，其鋼管可能達到屈服或產生屈曲，構件需進行修復加固才可繼續使用；

（4）鋼管混凝土構件在軸向荷載作用下，在加載初期，鋼管與核心混凝土均處于彈性階段，由于鋼管的泊松比大于核心混凝土，鋼管的橫向變形比核心混凝土的橫向變形大，這導致鋼管與核心混凝土之間產生脫開現象，特別對于薄壁鋼管高強混凝土構件，高強核心混凝土在加載初期橫向變形小，薄壁鋼管與核心混凝土脫開現象更為顯著；此外，實際工程中由于核心混凝土的澆筑、養護方式不當或核心混凝土產生收縮、徐變和溫度變形可導致鋼管與核心混凝土之間產生脫空現象，以上現象均可影響鋼管與核心混凝土的相互作用，使鋼管在加載初期可產生較大初應力，從而影響構件的力學性能；

（5）實際鋼管混凝土構件中，鋼管因其耐腐蝕性能差需定期進行嚴格的防腐處理，否則容易發生銹蝕，影響構件的耐久性和力學性能，限制了此類構件在某些特殊環境中的使用，如超大跨徑鋼管混凝土拱橋因外層鋼管的耐腐性差導致其在沿海地區的發展與應用受到限制；

為此，有必要設計一種新型的鋼管混凝土結構構件，能夠增強構件鋼管對核心混凝土的約束作用，提高構件的承載力和延性，改善構件的破壞模式，增強構件的抗震和耐腐蝕性能。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種鋼管約束的鋼管混凝土新型構件，旨在解決現有鋼管混凝土構件技術的不足，用以增強核心構件鋼管與核心混凝土之間的共同工作性能，提高構件的承載力和延性，改善構件的破壞模式，增強構件的抗震和耐腐蝕性能。

本實用新型是這樣實現的，一種鋼管約束的鋼管混凝土新型構件，由空心柱體結構的核心組件和空心柱體結構的外層組件嵌套組成，所述核心組件內部填充有內層材料，所述內層材料長度與所述核心組件相同；所述核心組件和所述外層組件的橫截面圖形均為圓柱形，所述核心組件和所述外層組件的橫截面的圓心重合；所述外層組件的內壁寬度等于所述核心組件的外壁寬度；所述外層組件的長度小于所述核心組件。由于核心組件的長度要長于所述外層組件，且實際工程中外層組件不與核心組件的梁柱節點連接，所以本方案中外層組件實質上是不承受縱向力作用，只是對核心組件與混凝土提供橫向約束的作用。

這與現有技術中普通的雙層嵌套鋼管具有很大的不同，現有技術中的雙層鋼管雖然從構件中部的橫截面結構上來說與本方案是一樣的，但是由于其外層結構的長度于內層結構相同，所以受力時兩者是同時承受縱向力作用，使外層結構鋼管對內層結構的約束作用不能充分發揮。

本實用新型的進一步技術方案是：所述核心組件和所述外層組件的制造材料為碳素鋼、不銹鋼和高強鋼中的一種。這些材料容易獲得，成本低廉。