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1、异形截面钢管混凝土结构研究现状与分析长江大学(自然科学版)2010年9月第7卷第3期:理工JournalofYangtzeUniversity(NatSciEdit)Sep.2010.Vo1.7No.3:Sci&Eng异形截面钢管混凝土结构研究现状与分析许成祥(长江大学城市建设学院,湖北~3dlll434023)祁香文(中国石油天然气管道局第一工程分公司,河北廊坊065200)[摘要]异形截面钢管混凝土结构包括异形截面钢管混凝土柱,异形截面钢管混凝土柱与钢梁或混凝土梁组合形成的节点.异形截面钢管混凝土结构的优点是柱截面形式灵活,节点构造多样,在建筑中应用异形截面钢
2、管混凝土结构,可以增加房间使用面积,方便装修,达到美化室内环境的效果.为使异形截面钢管混凝土结构更便于工程应用,在查阅国内外相关文献的基础上,介绍了异形截面钢管混凝土柱的构成形式,静力性能,抗震性能和承载力计算方法的研究现状,分析了研究中存在的问题,提出今后研究的方向.同时,以异形截面钢管混凝土柱一钢梁节点力学性能与设计方法研究为背景,对异形截面钢管混凝土柱节点的主要形式,研究现状进行总结分析.研究表明,异形截面钢管混凝土结构具有承载力高,抗震性能好等特性,目前已成为工程应用的重要结构体系,是组合结构研究的重要发展方向.[关键词]钢管混凝土;异形柱;节点[中图分类号]TU3
3、98.9[文献标识码]A[文章编号]1673—1409(2010)03一N126—05钢筋混凝土柱,普通钢管混凝土柱是高层和小高层建筑的主要承重体系,柱截面通常为圆形,方形或矩形,受建筑荷载影响,其截面较大,梁柱通常凸出室内,既占用了房屋使用面积又不利于室内装修和家具布置.异形柱框架结构具有良好的经济效益,环境效益和社会效益,在工程中应用比较广泛.同异形钢筋混凝土柱相比,异形钢管混凝土柱利于应用高强混凝土,施工方便,具备承载力高,塑性性能好,经济效益好,抗震性能好,抗火性能好等优点.在结构承载力和刚度相同的前提下,异形钢管混凝土柱可以做到截面更小,因此,异形钢管混凝土柱结构
4、应用越来越广泛.虽然T形,L形截面钢管混凝土柱已应用于广州新中国大厦,广州市名汇商城,江门中旅大厦等大型建筑工程中,但对异形截面钢管混凝土柱的研究尚不充分.下面,笔者将着重介绍异形截面钢管混凝土柱和节点的构成形式,静力性能,抗震性能和承载力计算方法的研究现状,分析了研究中存在的问题,提出今后研究的方向.1异形截面钢管混凝土柱研究现状1.1异形截面钢管混凝土柱断面构成研究异形截面钢管混凝土柱断面的构成形式直接决定了其力学性能,文献[1～14-1开展了异形截面钢管混凝土柱的研究工作,异形截面钢管混凝土柱主要有以下几种形式:1)普通T形,I形钢管混凝圆圈式异形柱的最大缺点是钢管管
5、壁对''.:'..,..._Ii.'核心混凝土的约束作用很小,不利..'I》I.8于核心混凝土三向应力的发挥,不能体现出钢管混凝土柱承载力高的图1普通T形,L形钢管仇lJ,x:g-'~土一…2)带约束拉杆的异形钢管混图2带约束拉杆T形,L形'钢管混凝土柱凝土柱其断面如图2所示.这种钢管混凝土柱是南高强混凝土填入异形薄壁钢管内,并在钢管各边按[收稿日期]2010—04—22[基金项目]国家自然科学基金资助项目(50978033).[作者简介]许成祥(1965一),男,1987年大学毕业,博士(后),教授,博士生导师,现主要从事钢一混凝土组合结构方面的教学与研究工作.第7卷第3
6、期:理工许成祥等:异形截面钢管混凝土结构研究现状与分析一定间距设置约束拉杆组成的构件,内填混凝土和约束拉杆使钢管的局部屈曲模式发生变化,变形减小,从而增强钢管壁的稳定性和延性;同时,钢管和约束拉杆对核心混凝土的套箍作用,使核心混凝土处于三向受压状态,提高了柱的抗压强度和变形能力.但这种柱施工复杂,钻孔对柱壁造成的损伤较大,抗震性能值得深入研究.一一固(a)T形(b)十字形(c)L形图3带缀板的T形,十字形,L形钢管组合柱3)带缀板的异形截面钢管混凝土柱其断面如图3所示.天津大学开展了带缀板的T形,L形和十字形方钢管混凝土组合柱轴心抗压性能研究,该结构体系应用于住宅中亦具有柱
7、角不凸出墙面的效果,但制作过程较复杂,梁柱节点不易实现,整体抗弯,抗剪和抗震性能有待进一步研究.4)由方(矩)形钢管型材组合焊接形成的异形截面钢管混凝土柱其断面如图4所示,武汉大学开展了钢管混凝土组合焊接T形柱压,弯,剪力学性能研究,这种柱的轴压力学性能与方(矩)形截面钢管混凝土柱的基本相同,但焊接2根钢管时比较困难,难以保证焊接质量.1.2异形截面钢管混凝土柱静力性能研究对异形截面钢管混凝土柱静力性能进行研究主要包括强度承载力研究,稳定承载力研究和压弯剪复合受力研究等方面内容.文献[2]对T形钢管混凝图4土短柱轴
