钢管_钢骨混凝土组合柱轴压比限值的研究

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1、2006年09月沈阳建筑大学学报(自然科学版)Sep.2006第22卷第5期　JournalofShenyangJianzhuUniversity(NaturalScience)Vol122,No15文章编号:1671-2021(2006)05-0740-05钢管-钢骨混凝土组合柱轴压比限值的研究徐亚丰,赫　芳,向常艳,郝　微,韩景学,顾心倩(沈阳建筑大学土木工程学院,辽宁沈阳110168)摘　要:目的研究使钢管-钢骨混凝土组合柱发生延性破坏时所需要确定的轴压比限值.方法通过对钢管、钢骨的简化处理,从界限破坏出发,分析了钢管-钢骨混凝土组合柱轴压比限值的组成,建立

2、了界限破坏时的计算简图,进而推导出轴压比限值的理论计算公式.结果在确定了轴压比限值的计算公式基础上,对其进行了简化计算,根据不同的抗震等级确定了试验中3个试件的轴压比限值.结论钢管-钢骨混凝土框架柱比钢管混凝土核心柱的轴压比限制提高10%左右,其值随着钢骨含率的增加而提高.因此相比钢管混凝土核心柱,钢管-钢骨混凝土组合柱具有更好的延性.关键词:钢管-钢骨混凝土组合柱;轴压比限值;延性;界限破坏中图分类号:TU39812文献标识码:A　　文献[1]中提出了钢管-钢骨混凝土组合柱笔者从界限破坏时的平衡条件出发,根据平的新型式,这种组合柱是在钢管混凝土组合柱的截面假定,

3、推导出钢管-钢骨混凝土组合柱轴压基础上,外包角钢的新型柱.通过钢管、钢骨、混凝比限值的理论计算公式,同时对其进行了简化处土的共同工作,达到提高柱承载力和延性的目的.理,提出了供设计用的轴压比限值的计算公式,结钢管-钢骨混凝土偏心受压柱正截面的破坏形态合钢管-钢骨混凝土组合柱试验分别给出了钢管有大偏心受压破坏与小偏心受压破坏两种,前者-钢骨混凝土组合柱在不同钢骨下的轴压比限属于延性破坏类型,后者属脆性破坏类型.因此为值.了在抗震设计上获得良好的延性,框架柱以大偏1　轴压比计算的简化处理心受压为宜.在结构抗震设计中,轴压比是影响结构延性111　基本假设主要因素,轴压比

4、越大,结构或构件的延性越差,(1)平截面假定,即混凝土与钢管共同工作,要想获得较好的延性,必须对结构的轴压比进行协调变形,不发生相对滑移;限值,但如果严格控制轴压比,势必造成柱截面尺(2)钢骨和钢管均为理想弹塑性材料,其应力寸过大,剪跨比变小,甚至形成短柱,有可能产生[6]-应变关系如图1所示;[2-15]脆性破坏.(3)不考虑受拉区混凝土的作用;轴压比限值就是由正截面界限破坏时力的平(4)钢管-钢骨混凝土组合柱界限破坏点定衡条件得出的,它是指轴向压力值N除以柱截面义为截面边缘压应变达到混凝土极限压应变εcu,面积A而得到的名义压应力与混凝土轴心抗压同时受拉外包钢

5、屈服,并以界限破坏点作为轴压强度fc比值的最大允许值,以防止出现对抗震不比限值点[5].[2]利的脆性破坏.　　收稿日期:2006-04-10基金项目:辽宁省教育厅科研项目(2004D247);沈阳建筑大学省级重点实验室开放基金资助项目作者简介:徐亚丰(1963-),男,教授,博士,国家一级注册结构工程师,主要从事组合结构研究.第22卷徐亚丰等:钢管-钢骨混凝土组合柱轴压比限值的研究741筋等代为一个连续钢环,对于配有圆钢管的钢骨混凝土柱,其中的圆形钢管就相当于一个圆[6]环.113　外包钢的等效处理效仿文献[4]钢筋的等效处理方法,为方便将全部外包钢连续化为4块

6、钢板,其中2块是翼缘板,另外2块是腹板,如图2所示.　　于是外包钢腹板的计算厚度图1钢骨与钢管应力-应变关系4As1112　钢管的等效处理d=(1)2b对于配有圆钢管的钢骨混凝土柱,可借鉴圆式中:As1为单肢钢骨的截面面积;b=h,b为钢形截面钢筋混凝土柱的计算方法.在计算圆形截管-钢骨混凝土柱截面宽度,h为钢管-钢骨混面钢筋混凝土柱时,将沿圆周均匀布置的纵向钢凝土柱截面高度.图2钢骨等效示意图114　界限破坏时的界面计算简图钢管的受拉翼缘没有屈服,而受压翼缘和受压外在文献[6]研究钢管混凝土核心柱的基础上,包钢骨都屈服.对称配骨和配钢管的矩形截面其叠加钢骨的拉力

7、和压力,并定义钢管-钢骨混凝混凝土试验柱的计算简图如图3所示(图中符号,土组合柱的界限破坏状态为在受拉区外包钢骨达上角o表示试验值,下角s表示外包钢骨,下角a[12]到屈服拉应变的同时,受压区混凝土被压碎,此时表示钢管).图3钢管-钢骨混凝土组合柱的正截面计算ooNu2　轴压比限值的理论计算[na]=o(2)fcbhoooo由界限破坏时截面上力的平衡条件可得钢管NuhooNsfNswNao=ξb+o+o+o(3)-钢骨混凝土组合柱轴压比限值的试验值fcbhhfcbhfcbhfcbhoo式中:Nu为界限破坏时轴向压力试验值;Nsf为界742沈阳建筑大学学报(自然科学

8、版)第22