任务分析
钢管混凝土构件也称作为钢管套箍混凝土构件（concrete filled steel tubular members）在钢管内填充混凝土的构件，包括实心和空心钢管混凝土构件，截面可为圆形、矩形及多边形，简称CFST 构件。其中圆形截面和矩形（正方形、长方形）截面钢管混凝土构件应用最为广泛。通过本次任务学习，了解钢管混凝土的基本概念及相关专业术语。
知识集聚
1.实心和空心钢管混凝土概念
实心钢管混凝土构件钢管中填满混凝土的构件，简称S-CFST 构件，如图12-1 所示。
图12-1 S-CFST 构件示意图
空心钢管混凝土构件（hollow concrete filled steel tubular members）在空钢管中灌入一定量混凝土，采用离心法制成的中部空心的钢管混凝土构件，简称H-CFST 构件，如图12-2 所示。
图12-2 H-CFST 构件示意图
钢管混凝土的基本原理是依靠内填混凝土的支撑作用，使得钢管的稳定性增强，同时核心混凝土受到钢管的“约束”作用或称之为“套箍”作用，使核心混凝土处于三向受压应力状态，延缓混凝土内部纵向微裂缝产生和发展的时间，从而使得核心混凝土具有更强的抗压强度和抵抗变形能力，如图12-3 所示。
图12-3 钢管混凝土的受力示意图
2.钢管混凝土构件材料和指标
（1）含钢率（steel ratio）。
实心和空心钢管混凝土构件含钢率 （steel ratio）是指构件截面中钢管面积与混凝土面积之比。
式中 As、Ac—— 钢管、管内混凝土的面积（mm2）。
（2）空心率（hollow ratio）。
空心钢管混凝土构件空心率（hollow ratio）是指空心钢管混凝土构件截面中空心部分的面积与混凝土加空心部分总面积之比。
式中 Ac、Ah—— 混凝土面积和空心部分面积（mm2）；
ψ —— 空心率，对于实心构件取0。
（3）约束效应（套箍）系数。
式中 As、Ac—— 钢管、管内混凝土的面积（mm2）；
f —— 钢材的抗压强度设计值（MPa）；
fc—— 混凝土的抗压强度设计值（MPa），对于空心构件，fc均应乘以1.1。
（4）径厚比或高厚比D/t。
圆形截面的钢管外径与壁厚之比
矩形截面边长和壁厚之比
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对受弯为主的钢管混凝土构件，圆形截面的钢管外径与壁厚之比
矩形截面边长和壁厚之比
（5）长细比。
钢管混凝土构件的组合长细比，等于构件的计算长度与组合截面的回转半径之比（ λsc）。
圆管
式中 i—— 回转半径。
式中 λx—— 钢管混凝土构件绕x 轴的长细比；
λy—— 钢管混凝土构件绕y 轴的长细比。
（6）钢管混凝土的刚度。
钢管混凝土构件的截面刚度：
式中 EA—— 钢管混凝土柱的组合轴压刚度；
EI —— 钢管混凝土柱的组合抗弯刚度；
GA—— 钢管混凝土柱的组合剪切刚度；
Es、Ec—— 钢管内混凝土的弹性模量；
Gs、Gc—— 钢管、钢管内混凝土的剪变模量；
As、Ac—— 钢管、钢管内混凝土的截面面积；
Is、Ic—— 钢管、钢管内混凝土的截面惯性矩。
（7）实心钢管混凝土结构规定。
实心钢管混凝土构件中，圆钢管外径或矩形钢管边长不宜小于168 mm，壁厚不宜小于3 mm；实心钢管混凝土构件套箍系数θ 宜为0.5~2.0。
（8）空心钢管混凝土结构规定。
空心钢管混凝土构件中，圆钢管外径、多边形外接圆直径、方形边长不宜小于168 mm。空心变截面杆小端外径不宜小于130 mm，钢管壁厚不宜小于3 mm；空心钢管混凝土构件套箍系数θ 宜为0.5~2.0；空心钢管混凝土构件的空心率ψ 不宜小于0.25，且不宜大于0.75。
任务书
1.为什么钢管混凝土构件中核心混凝土具有更强的抗压强度和抵抗变形能力?
2.什么叫钢管混凝土构件含钢率?
3.什么叫钢管混凝土构件空心率?
4.实心钢管混凝土结构与空心钢管混凝土结构区别？
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