[笔记][结构][设计] 钢管与钢管混凝土截面的刚度差多少？(What is the difference in stiffness between steel tube and concrete-filled steel tube section)

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钢管填充混凝土能提高截面的刚度，这个是大家都知道的，也是实际项目中遇到刚度不够时候常常采用的招，那到底从钢管截面变为钢管混凝土截面，刚度能提高多少？似乎平时都没有具体算过。以下就搞个简单截面，定量算算。(What is the difference in stiffness between steel tube and concrete-filled steel tube section?)

• 钢管截面 Steel tube section

• 钢管混凝土截面 Concrete-filled steel tube section

• 混凝土截面 Concrete Section

• CFT截面的刚度增大了多少?

等效截面的刚度计算公式：

EI = EcIc + EaIa (弯曲)

EA =EcAc + EaAa (轴向)

已知参数：

Ec = 34500

Ic = 373121

Ac= 2116

Ea = 206000

Ia= 147712

Aa = 384

若以钢材为基材料，则CFT截面的等效惯性矩I及等效面积A分别为

I = (EcIc + EaIa)/ Ea

= (34500x 373121 +206000×147712)/206000

= 210200.7112

A = (EcAc + EaAa)/ Ea

= (34500x 2116 +206000×384)/206000

= 738.37

上述参数与ETABS给出的参数一致，也表示ETABS的计算没错，

由此进一步可得：

可得：I/Ia = 1.42， A/Aa = 1.92

从这个测试可见，对于算例的这个B500X20的钢管截面，从钢管截面变为CFT截面，尽管从材料上来看，似乎填充了许多混凝土（2116/384 = 5.5），但是由于混凝土的弹模远小于钢的弹模，CFT截面的刚度并没有显著增大，其中惯性矩仅增大了1.42倍，等效面积仅增大了1.92倍，即抗弯刚度及轴向刚度分别仅增大了1.42倍及1.92倍，增大倍数远小于5.5 。

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