钢-混凝土组合结构构件工作性能的研究进展

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1、第31卷第4期华北水利水电学院学报V01．31N0．42010年8月JournalofNorthChinaInstituteofWaterConservancyandHydroelectricPowerAug．2010文章编号：1002—5634(2010)04—0046—04钢一混凝土组合结构构件工作性能的研究进展汤义鹏，郭艳坤(1．河南省农业科学院，河南郑州450002；2．中州大学，河南郑州450044)摘要：钢一混凝土组合结构构件具有承载力高、塑性韧性好、抗火性能优于钢结构等诸多优点．为了研究其构件的力学性能和l丁作机理，对钢管混凝土构件、型钢一钢管混凝土构件、钢管混凝土叠合构件、中

2、空夹层钢管混凝土构件工作性能的研究现状进行了总结，对钢一混凝土组合结构构件的研究方向进行了展望．关键词：钢管混凝土构件；型钢一钢管混凝土构件；钢管混凝土叠合构件；中空夹层钢管混凝土构件；工作性能中图分类号：U445．57文献标识码：A钢一混凝土组合结构构件由于钢和混凝土之间的相关方程：的相互作用，能充分发挥钢材和混凝土的材料特性，a．当N／N>~2710“1一()时，，具有承载力高、塑性任性好、抗火性能优于钢结构等诸多优点，因此，钢一混凝土组合构件的力学性能和(⋯+㈩设计方法已经成为工程界和研究者关注的热点问题b．当Ⅳ／Ⅳ<2r／o√1一()时，之一．(-b。()一c。()+广+()=21钢

3、管混凝土构件式中：Ⅳ，和分别为钢管混凝土轴压强度承载文献[1]采用纤维模型法和有限元法等数值方力、抗弯承载力和抗扭承载力；系数n，b，c按文献法分析了钢管混凝土构件受力全过程，并采用大型[1]中有关公式确定．式(1)在=0．2—5．0，=商业有限元软件ABAQUS对钢管混凝土构件进行235～420MPa=30～90MPa，=0．04～0．20条建模，研究了不同截面形式、不同加载路径情况下钢件下适用，各参数的具体含义详见文献[1]．管混凝土构件在压、弯、扭、剪及其复合受力状态下可见，对钢管混凝土构件工作机理和承载力实的工作机理，分析了钢管与核心混凝土之间的相互用设计方法的研究已经基本完善，可满

4、足实际工程作用，使人们更加深入和清楚地认识钢管混凝土构设计需要．目前已经有多部钢管混凝土结构行业标件的工作机理，尤其是复合受力状态下的力学实质．准和地方标准已经颁布，为钢管混凝土结构的图1给出了典型的钢管混凝土在弯扭复合受力情况实际应用增加了可操作性．下的计算曲线和实验曲线比较情况，图2给出了圆2型钢一钢管混凝土构件钢管混凝土构件在纯扭受力状态下的截面剪应力分布情况．随着建筑物高度和跨度的不断增加，建筑物承文献[1]对钢管混凝土构件承载力实用计算方重柱的设计关系到建筑物在大震下能否倒塌．这就法进行了研究，计算结果与收集到的各类实验结果要求在重载条件下，柱子不但耍有足够的强度而且进行了比较，结

5、果表明，计算结果与实验结果吻合应有较好的延性．文献[8]提出了一种新型的钢一较好．混凝土组合结构柱，将型钢埋人钢管混凝土中，即型文献[1]给出了钢管混凝土压弯扭短柱承载力钢一钢管混凝土柱，型钢一钢管混凝土柱具有钢骨收稿日期：2010—05—26作者简介：汤义鹏(1982一)，男，河南郑州人，工程师，主要从事工程管理方面的研究第3l卷第4期汤义鹏，等：钢一混凝土组合结构构件工作性能的研究进展47(a)TB1—2(b)TBI一3图1钢管混凝土在弯扭复合受力下的实验曲线与计算曲线比较(a)钢管(b)混凝土图2圆钢管混凝土在纯扭受力状态下的截面剪应力分布混凝土和钢管混凝土2种组合柱的优点，它具有较高

6、的承载能力和良好的延性，尤其适合用作重载柱和承受反复荷载作用的构件．文献[9]对13个型钢一方钢管混凝土轴压短试件进行了试验研究，研究了其破坏过程及破坏形态．文献[9]在试验结果的基础上采用纤维模型法对其轴压荷载一变形关系曲线进行了计算，计算结果与试验结果吻合较好．文献[10]采用合理的材料本构关系模型，采用有限元软件ABAQUS对型钢一钢管混凝土构件在轴心受力下的力学性能进行了研(a)方钢管(b)型钢(c)核心混凝土究，图3给出了典型的型钢一方钢管混凝土组合柱中钢管、型钢和核心混凝土单元划分的示意图．图3典型的型钢一方钢管混凝土组合柱中钢管、型钢和核心混凝土单元划分的示意图文献[10]采用

7、该有限元模型对收集到的型钢一钢管混凝土轴心受力构件荷载一变形关系曲线的目前对型钢一钢管混凝土构件的研究还处于起试验结果进行了验算，结果表明，计算结果与试验结步阶段，更多典型的构件试验还有待：于开展，基于理果吻合较好，图4给出了部分典型的计算结果与试论研究成果，并与大量实验结果吻合较好的型钢一验结果的比较情况．基于理论分析结果，文献[10]钢管混凝土压弯构件承载力实用计算方法也有待于还提出了型钢一钢管混凝土轴心