r - The Hong Kong Polytechnic University

钢 混 凝 土 相 当 于 将 型 钢 混 凝 土 中 的 钢 筋 笼 外 置 , 并 以 薄 壁 钢 管 的 形 式 外 包 于 混 凝 土 ; 外 包 钢 管 在 梁
柱 节 点 区 断 开 , 不 直 接 承 担 纵 向 荷 载 , 只 对 核 心 混 凝 土 起 约 束 作 用 。 在 钢 管 约 束 型 钢 混 凝 土 柱 中 ,
由 于 外 包 钢 管 能 够 对 核 心 柱 产 生 有 效 约 束 作 用 , 保 证 型 钢 与 混 凝 土 共 同 工 作 , 因 此 钢 管 约 束 型 钢 混
凝 土 中 不 必 再 设 置 钢 筋 笼 , 避 免 了 传 统 的 型 钢 混 凝 土 柱 中 钢 筋 笼 与 钢 梁 交 接 复 杂 的 问 题 。 钢 管 约 束
型 钢 混 凝 土 中 不 设 置 钢 筋 笼 , 则 混 凝 土 浇 筑 振 捣 方 便 迅 速 , 有 利 于 发 挥 钢 结 构 施 工 快 捷 的 优 势 。
[3-4]
钢 管 钢 筋 混 凝 土 柱 的 概 念 (tubed column) 是 Tomii 等 在 1985 年 首 次 提 出 , 就 是 在 钢 筋 混 凝
土 柱 外 设 置 钢 管 且 钢 管 在 节 点 处 断 开 , 以 防 止 框 架 短 柱 或 边 柱 发 生 剪 切 破 坏 并 提 高 其 延 性 。 随 后
Aboutaha [5] 进 行 了 3 个 矩 形 压 弯 构 件 的 试 验 研 究 , 试 验 结 果 表 明 , 矩 形 钢 管 的 约 束 改 善 了 高 强 混 凝
[6-8]
土 柱 的 延 性 ; 肖 岩 进 行 了 剪 跨 比 为 2.0 的 方 形 截 面 局 部 加 劲 钢 套 管 加 固 钢 筋 混 凝 土 短 柱 的 抗 剪 性
能 试 验 研 究 , 研 究 结 果 表 明 , 采 用 方 钢 管 约 束 钢 筋 混 凝 土 短 柱 能 有 效 提 高 构 件 的 抗 剪 承 载 力 、 延 性
和 耗 能 性 能 。 在 对 钢 管 约 束 钢 筋 混 凝 土 的 早 期 研 究 中 , 研 究 者 主 要 针 对 框 架 短 柱 的 抗 震 性 能 进 行 研
究 , 其 研 究 目 的 主 要 是 用 于 对 已 有 结 构 的 抗 震 加 固 [8-9] , 因 此 缺 乏 对 钢 管 约 束 钢 筋 混 凝 土 结 构 的 深 入
[2,
系 统 研 究 ; 而 对 钢 管 约 束 型 钢 混 凝 土 结 构 的 研 究 , 除 本 课 题 组 外 10-12] , 还 未 见 其 它 报 道 。 本 文 在
国 内 外 和 本 课 题 组 的 试 验 和 理 论 分 析 结 果 的 基 础 上 建 立 了 钢 管 约 束 混 凝 土 结 构 的 设 计 理 论 , 提 出 了
设 计 建 议 , 并 介 绍 了 课 题 组 推 广 应 用 钢 管 约 束 混 凝 土 结 构 的 几 个 典 型 工 程 , 可 供 工 程 实 践 参 考 。
2 短 柱 的 轴 压 承 载 力 公 式
2.1. 圆 钢 管 约 束 混 凝 土 短 柱 的 轴 压 承 载 力 公 式
试 验 结 果 表 明 , 圆 钢 管 约 束 混 凝 土 柱 的 最 大 承 载 力 点 对 应 于 钢 管 屈 服 点 ; 在 轴 压 承 载 力 计 算 中
可 假 定 钢 管 沿 环 向 完 全 屈 服 , 根 据 钢 管 的 屈 服 点 计 算 钢 管 对 核 心 混 凝 土 的 约 束 作 用 , 从 而 最 终 得 到
极 限 轴 压 承 载 力 。 圆 钢 管 约 束 混 凝 土 短 柱 的 轴 压 承 载 力 公 式 为 :
式 中 ,A c 、A b 、A a — 分 别 为 混 凝 土 、 钢 筋 和 型 钢 的 面 积 ;
f b 、f a — 分 别 为 钢 筋 和 型 钢 的 屈 服 强 度 ;
f — 核 心 约 束 混 凝 土 的 轴 心 抗 压 强 度 ;
cc
其 中 , f co
— 非 约 束 混 凝 土 的 轴 心 抗 压 强 度 ;
'
f
rc ,
— 圆 钢 管 约 束 混 凝 土 的 有 效 约 束 应 力 :
2tf
' y
fr
=
D−
2t
f
cc
5000
Nu = fccAc + fbAb + faAa
(1)
'
'
= frc
,
frc
,
f ( − co
1.254 + 2.254 1 + 7.94 2 )
f
− f
(2)
co
co
(3)
4000
Nuc(kN)
3000
本 文
2000
文 献 [1] 14
文 献 [2] 15
1000
文 献 [3] 16
文 献 [4] 17
文 献 [5] 18
0
0 1000 2000 3000 4000 5000
N ue (kN)
图 2 圆 钢 管 约 束 混 凝 土 轴 压 短 柱 计 算 结 果 与 试 验 结 果 的 对 比
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