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1、外包H型钢混凝土轴压短柱的受力性能分析工程第39卷第1期2007年2月文章编号:,1673一s993(2oo7)o~一0022—04外包H型钢混凝土轴压短柱的受力性能分析赵根田--.高志军.张孟喜(1.内蒙古科技大学建筑与土木工程学院,内蒙古包头014010;2.上海大学土木工程系,上海200o72)?摘要:提出了一种新型外包钢混凝土组合结构形式,即外包H型钢混凝土组合柱.通过对这种组合短柱在轴心压力作用下的全过程分析,分析了影响其极限承载力的因素,并与型钢混凝土轴压短柱进行了对比,得出了这种组合柱的一些优点.关键词:外包H型钢混凝土;短柱;全过程分析;极限承载力中图分类号:TU5
2、28.59;TU317.1文献标识码:ABehavioranalysisofshortcolunmswithencasedH-shal~staffreinforcedconcreteunderaxialcompression,Abstract:AnewStyleofencasedsteelconcretecompositestructurewaspre—sented,whichiscalledencasedH—shapedsteelconcretecompositecolumns.Accord—ingtothefullrangeanalysisaboutthiskindofcolu
3、mnunderaxialcompression,thefactorsaffectingtheultimatebearingcapacitywereanalyzed,anditwascomparedwithshortcolumnsofprofiledsteelreinforcedconcrete,andtheadvantagesofthiskindofencasedsteelconcretecompositecolurunsarerecognized.Keywords:encasedH—rolled'steelconcreie;short—column;fullrangeanaly—
4、sis;ultimatebearingcapacity1引言外包钢混凝土结构(SteelEncasedRein.forcedConcrete,简称为SERC结构)是钢一混凝土组合结构中的一种形式,早期的外包钢结构形式主要是外包角钢,后来钢管混凝土结构得到了广泛的应用与发展,近几年SERC结构应用到了我国的钢结构住宅建设中…1.国外对外包H型钢混凝土组合构件这种形式称之为PartiallyEnca~dCompositeC0lumns【2l.这种收稿日期:2006—11—02基金项目:内蒙古自然科学基金(编号:2OO2O8O2—0212)作者简介:赵根田(1962一).男.教授,博士研
5、究生.SERC结构构件主要由H型钢(焊接或热轧),纵向钢筋,箍筋,栓钉,钢系杆等组成,其截面可以有多种形式,如图1所示.匡2匠(2)1:8(3)(●)圈1配置H型钢的SERC柱截面形式1.H型钢;2.箍筋;3.纵向钢筋;4.混凝-i-;5.栓钉;6.点焊缝;7.钢系杆;8.角焊缝2007年2月赵根田等外包H型钢混凝土轴压短莓的受力性能分析一一23从国外的研究来看[12】,对这种截面形式的构件研究较多的是美国,加拿大和欧洲的一些国家,有的已经申请了专利技术[3,4].国内在这方面的研究较少,西安建筑科技大学只对这种形式的梁构件有过研究J.这种梁构件的现场施工比较麻烦,通常在装配前预先
6、将钢梁肋部的混凝土浇筑好,然后吊装;文献[5]的作者在试验中采用两侧分别浇注,先浇注一侧的混凝土,在其达到早期强度以后,再浇注另一侧的混凝土的方式解决了试验问题.本文研究的是外包H型钢组合柱构件,主要是考虑到施工的因素,在实际应用中用于柱构件比较可行可以与钢梁组成框架,用于建造高层和超高层建筑,特别是钢结构住宅中如果应用此种形式的柱子,可以减小纯钢结构住宅中构件的截面面积,增加有效的使用面积.本文设计的构件与国外所研究的又有所区别,国外只对热轧H型钢和焊接薄壁H型钢做过研究,本文所设计的H型钢为焊接普通H型钢,不会发生焊接薄壁H型钢中的局部屈曲现象.2基本假定(1)构件从开始受力直
7、至破坏,截面始终保持平面变形.(2)型钢与混凝土间无滑移,在破坏之前始终保持共同工作.(3)材料的应力一应变关系曲线已知.(4)型钢不发生局部屈曲.本试验中的H型钢翼缘和腹板的宽厚比均满足钢结构规范的限值要求.3材料的本构关系3.1钢筋和型钢的本构关系本文采用完全弹塑性的双直线模型【引,适用于流幅较长的低强度钢材.模型的数学表达式如下:当e.≤s时.=E.e.(1)当E;y≤e.≤s,h时.'.=^(2)式中,e.为钢筋或型钢的应变;e为钢筋或型钢的屈服应变;t~s,
