矩形钢管混凝土优点及探究探析

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1、矩形钢管混凝土优点及探究探析摘要:矩形钢管混凝土外形美观，与梁节点构造简单、连接方便、能有效提高构件的延性及有利于防火、抗火等优点,最关键的是它可以按要求提高强轴方向的刚度，而弱轴方向刚度基本不变，从而提高截面整体效果，这是圆、方钢管混凝土所办不到的。所以，矩形钢管混凝土结构正受到国内外的普遍重视。关键词:矩形钢管混凝土结构；受力；力学性能中图分类号:TU528.571文献标识码：B文章编号：1009-9166(2010)014(C)-0165-01一、矩形钢管混凝土结构简介由于圆钢管对核心混凝土起到

2、了有效的约束，使混凝土的强度得到了提高，塑性和韧性大为改善，且国内外对圆钢管混凝土的力学性能研究较为系统而深入，因此在实际工程中得到了广泛的应用。矩形钢管对核心径的约束效果虽不如圆钢管显著，但矩形钢管混凝土仍有良好的效果，除了外形美观，与梁节点构造简单、连接方便等优点外,还具有能有效提高构件的延性及有利于防火、抗火等特点。二、矩形钢管混凝土结构受力简介圆钢管混凝土结构在实际工程中应用越来越多，而方、矩形钢管混凝土的工程实践则很少见，原因之一是缺乏有关设计规程。目前对矩形钢管混凝土构件力学性能的研究还不

3、够完整、系统，计算方法采用参考方钢管混凝土的计算方法,但从直观上看，它与方钢管混凝土构件的内部受力不同，如下图所示。对于矩形钢管混凝土构件，矩形钢管对混凝土长边的最大约束力和短边的最大约束力不相等，而方钢管对混凝土各面上的最大约束力是相等的，这就给理论研究增加了一定的难度。若忽略钢管约束而引起的构件强度提高，仅对混凝土和钢管部分进行简单叠加，就降低了该结构的优势,所以需要对矩形钢管混凝土构件进行进一步的研究。(a)方形截面混凝土约束力示意(b)矩形截面混凝土约束力示意方、矩形截面混凝土约束力示意图以往

4、对矩形钢管混凝土力学性能的研究和目前对矩形钢管混凝土构件计算多限于应用已成熟的钢管混凝土构件的相应公式，主要对其差异进行调整、修正的方法。文献［1］在实验基础上，考虑了矩形截面长宽比的影响，对方形钢管混凝土短柱轴压公式进行了修正，提出了矩形截面钢管混凝土短柱承载力的计算公式。文献［2］对四根长宽比为1、1.2、1.36和1.5矩形钢管混凝土柱进行了轴压和同样长宽比下的偏心受压试验研究，比较了矩形钢管混凝土和方钢管混凝土在轴压和压弯计算时的差异，同时对矩形钢管混凝土轴心受压构件承载力计算采用折减后的约束

5、系数修正方钢管混凝土轴压承载力计算公式。文献［3］提出了用截面形状系数而不是传统的长宽比来修正钢管混凝土轴压短柱承载力公式，通过5个轴压矩形钢管混凝土短柱试验，在分析其试验数据的基础上，结合前人研究的试件试验数据，回归出了相应的修正系数公式。还有研究者通过理论分析，发现在一定的参数范围内矩形钢管混凝土承载力的计算可以采用方形钢管混凝土构件的公式，文献［4］采用了等效截面的方法（即含钢率和约束系数都相同）比较了各种截面钢管混凝土轴心受压时的工作性能。利用增量格式的拉格朗日表述,建立了三维有限元模型，同时

6、考虑了材料非线性和几何非线性，对长宽比分别为1.47、1.94和2.4的3个矩形截面进行了计算,并认为在长宽比不大于2.4的情况下，矩形截面可近似等效为正方形截面，采取相同的轴压强度标准值。还有文献［5］进行了44根矩形钢管高强混凝土轴压短柱的试验，考虑了含钢率、钢种、混凝土强度等级和长宽比等因素的影响，采用数值分析的方法，以试验为基础，分离钢管和核心混凝土的受力，提出了方形、矩形钢管高强混凝土中核心混凝土和钢材的纵向应力和应变的关系。三、采用在大量试验数据基础上的矩形钢管混凝土结构轴压力学性能的研究

7、方法初探由于在圆钢管混凝土中，钢管对混凝土的约束是均匀的,对于等侧压力作用下的三向受压混凝土的研究已相当成熟，所以大大减少了研究者从理论上分析其承载力公式的难度。方形和矩形钢管混凝土中的钢管对混凝土的约束力是不均匀的，方截面两个面上的最大约束力是相等的，而矩形截面两个面上的最大约束力是不相等的，对于核心混凝土在不均匀、不等侧压力作用下的混凝土强度与不等侧压力之间的关系目前还没有此方面的研究，这就增加了从理论上推导矩形钢管混凝土极限承载力公式的难度，而建立在大量试验数据的基础上，考虑重要参数对承载力的影

8、响，进行多元线性回归而得出来的极限承载力公式具有简单、可靠的特点，为极限承载力的预测和评估提供了一种简便的方法。作者单位：陕西科技大学作者简介：梁鑫(1972-)，男，陕西省永寿县人，陕西科技大学，工程师。参考文献：[1]蒋涛，沈之容，余志伟.矩形钢管混凝土轴压短柱承载力计算.特种结构,2002,19(2):4-6.[2]王蕾，江雪.矩形钢管混凝土短柱受压承载力计算.桂林工学院报,2003,10(4):441-444.[3]余志伟.多层住宅矩形钢管混凝土