国内外学者多年来对钢管混凝土力学性能和设计方法开展了深入细致的研究工作,已取得丰硕成果。国外有关钢管混凝土的设计规范,这些规范中大都同时包括了圆钢管混凝土和方钢管混凝土构件设计方面的条文。自五、六 十年代以来,我国的研究者也进行了钢管混凝土力学性能和设计方法方面的研究工作,特别是近十几年来取得了令人瞩目的成就,已先后由国家建材总局、中国工程建设标准化协会、国家经济贸易委员会和中国人民解放军总后勤部颁布发行了有关设计规程。
方钢管对其核心混凝土的约束效果不如圆钢管显著,但仍有良好的效果,尤其可以有效地提高构件的延性。另外,与梁的连接节点处理也较容易,因此,在实际工程中具有很好的应用前景。方钢管混土已在欧美、日本、加拿大和澳大利亚等国得到广泛应用。近年来在我国的工程实践也已开始起步。
我国主要采用,在钢管中填充素混凝土的钢管混凝土。由于进行钢管混凝土柱耐火极限试验研究时费用昂贵,我国以往在这方面的研究工作相对较少,尚未制定该类结构抗火设计方面的规定,不但制约了该类结构的推广,而且对于已建成结构的耐火极限也缺乏必要的科学依据。在已建成的结构中,有的按照钢筋混凝土的要求外包以混凝土,有的则按钢结构的要求涂以防火涂料。这样做虽也可能保证防火要求和结构的安全性,但大都偏于保守而造成浪费,且缺乏科学性和统一性。因此,深人研究钢管混凝土柱的耐火性能,合理确定其防火设计方法具有十分迫切的理论意义和实用价值。
钢筋的混凝土保护层厚度关系到结构的承载力、耐久性、防火等性能。钢筋混凝土保护层具有以下几个作用和影响:
1、维护结构耐久性混凝土中保护层太薄容易渗入潮湿气体和水,过厚则易产生裂缝,这些都可能使钢筋锈蚀并膨胀,从而使混凝土遭受破坏,影响使用和结构安全。
2、承受外力作用保护层对钢筋有锚固力,利用混凝土与钢筋间的锚固力,两者紧密结合,共同参与工作。保护层过薄或缺失时,减低了它的锚固力从而降低了结构抵抗轴力和弯矩的作用。
3、从正截面受弯承载力计算公式可以看出,当面筋保护层过厚导致截面有效高度h0减小时,将降低截面受弯承载力。可见保护层厚度是影响结构承载力多么重要的因素。
4、防火保护层混凝土具有一定的隔热作用,遇到火灾时能对较易软化的钢筋进行保护,如果保护层厚度过薄,在高温环境下容易开裂,致使钢筋因过热而降低强度从而破坏整体结构。
因此,在当前的质量验收工作中保护层厚度的控制越来越受到重视,新规范规定在验收过程中要进行实体检测。