钢异形柱结构研究综述

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1、钢异形柱结构研究综述摘要：近年来，对于异形柱结构的研究已经取得了一定的进展，在大量的理论研究和工程实践的基础上，国内已经制定了相应的规程供设计人员参考。文屮对型钢混凝土异形柱结构的形式、特点进行了综述，以供设计及施工人员参考。关键词：型钢混凝土异形柱；结构特点；研究现状；应用前景0引言随着国家的“建设节约型社会”、“可持续发展”等政策的提出，人们对住宅建筑的主要要求屮，房间的套内使用面积和居室的美观性越來越受到重视，尤以一线城市，寸土寸金，房间布局及使用面积更受青睐。房间框架柱突出墙面，占据了很大一部分面积，而且不利于家具物品的摆放。采用型钢混凝土异形

2、柱能很好的解决这个问题，节省很大一部分面积，这就形成了型钢混凝土异形柱结构的住宅建筑。异形柱框架是指采用L字形、T字形、十字形等非矩形截面柱与矩形或T形截面梁组成的梁柱结构。该结构体系空间的利用率高、抗震性能较好、施工周期短，提高了资金投资的效益。对钢异形柱结构的研究将会促进钢结构建筑的发展,特别是钢结构住宅建筑的产业化。1型钢混凝土异形柱型钢混凝土结构(SteelReinforcedConcrete简称SRC结构)是以钢结构为骨架并外包钢筋混凝土的埋入式组合结构，其承载力高、抗震性能好⑴，应用于异形柱结构屮，有望成为一种新型的混凝土异形柱型钢混凝土异

3、形柱。目前,国内外对这种新型结构的研究尚不多见。型钢混凝土异形柱在截面上与普通钢筋混凝土异形柱一致，在配钢上与型钢混凝土结构相同，要分析这种新型结构的特点，宜先从与它相关的钢筋混凝土异形柱及型钢混凝土结构入手。1.1型钢混凝土结构(1)型钢混凝土结构与普通钢筋混凝土结构相比具有以下突出特点:承载力高,延性好及耗能能力强，具有良好的抗震性能；整体的型钢比分散的钢筋刚度大得多，对抗震十分有利。在同样承载力条件下，可大大减小柱截面尺寸，避免形成不利于抗震的短柱现象。(2)国内外的试验研究表明巴型钢混凝土结构屮，型钢与混凝土的粘结力只相当于光面钢筋与混凝土粘结

4、力的45%左右,要确保型钢与混凝土的协同工作，需要采取一定的措施。1.2型钢混凝土异形柱的结构特点为了确保型钢与混凝土协同工作而采取的构造措施，常见的是:焊接能承受型钢与混凝土之间的横向剪力的剪切连接件,并加大混凝土保护层厚度⑵(通常为100mm,至少不小于50mm):但异形柱的柱肢厚度通常较薄，显然难以做到如此厚的保护层厚度，因此，必须采取其它有效措施，保证型钢与混凝土的协同工作。在型钢上焊接剪力连接件，虽然能提高两者协同工作能力，但需耗费较多钢材，并且施工麻烦。若改而配置桁架式型钢，则是个好办法。因为利用桁架中的腹杆承受型钢与混凝土之间的横向剪力，

5、不仅能确保两者协同工作，而且能使异形柱的各柱肢之间连接更好，对防止产生剪力滞后现象有积极作用。具体的做法有以下儿种。(1)在异形柱的柱肢中放置型钢，各型钢之间配置箍筋，以提高型钢与混凝土的粘结能力，如图1(a,b,c)所示。(2)在异形柱中配置桁架式型钢，各型钢之间焊接腹杆,腹杆包括水平腹杆和斜腹杆，使型钢桁架本身成为一个超静定结构，可以承受施工阶段的荷载，形成型钢混凝土叠合柱，对抗震也有利。腹杆的间距由能保证缀条式钢柱纵向型钢不发生局部失稳确定，如图l(d,e,f)所示。(•)(b)(c)(

6、结构，由于截面不规则，其破坏机理可能比较复杂。为此,文献⑵进行了4根内含桁架式型钢骨架的不对称T形截面柱的轴心及偏心(包括双向偏心)受压试验，初步揭示了这种新型混凝土异形柱的破坏机理、破坏形态和极限承载力以及截面应变分布。试件破坏过程经历了3个阶段，即弹性阶段、带裂缝阶段和破坏阶段；由于桁架腹杆的作用，型钢与混凝土能够保持协调工作,直至达到极限承载力破坏；构件的破坏形态与普通钢筋混凝土构件和似，混凝土达到极限压应变，相对偏心距较大时表现为“受拉破坏”，相对偏心距较小时表现为“受压破坏”。轴心受压破坏时，钢筋、型钢屈服，局部纵向钢筋压屈。无论发生哪种破坏

7、形态，均未发现型钢发生局部屈曲或整体失稳。从加载开始至构件破坏，平均应变沿截面高度的分布基木上符合平截面假定。文献⑵与文献部分试件的截面、混凝土强度等级、钢筋配筋情况、荷载加载条件完全相同，只是文献⑵中的试件多配了配钢率5%左右的桁架式型钢骨架。对比两者的试验结果，发现型钢混凝土异形柱在配钢率并不大的情况下，比普通钢筋混凝土异形柱的极限承载力明显提高，提高的幅度达30%以上。文献⑵编写了采用有限元迭代法的计算机程序，用来计算型钢混凝土异形柱的正截面承载力的N-M及Mx-My相关曲线，计算结果与试验结果吻合较好。利用该程序对型钢混凝土异形柱进行分析，初步

8、得到了正截而承载力的变化规律。混凝土强度等级、截而型钢配钢率、型钢配钢形式、荷载角、轴压比均对