柱鋼管非貫通式矩形鋼管混凝土柱

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1、柱鋼管非貫通式矩形鋼管混凝土柱第一章緒論1.1前言鋼管混凝土柱是在鋼管中填充素混凝土，將兩種不同性質(zhì)的材料組合起來(lái)而形成一種構(gòu)件，按照截面形式的不同，可以分為圓鋼管混凝土柱、方鋼管混凝土柱和矩形鋼管混凝土柱等。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是在混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，擁有混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)所不具備的優(yōu)點(diǎn)，廣泛運(yùn)用于高層建筑、工業(yè)廠房等重載結(jié)構(gòu)中。相比混凝土結(jié)構(gòu)，鋼管混凝土核心區(qū)混凝土受到鋼管約束，處于三向受力狀態(tài)，其強(qiáng)度、延性都有較大程度的提高，鋼管的約束作用與鋼管壁厚、材料強(qiáng)度和鋼管形狀等有關(guān)，圓形鋼管對(duì)核

2、心區(qū)約束效果最好。采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)能夠有效解決胖柱問題，節(jié)約使用面積，更加靈活地進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置。在廣州好世界廣場(chǎng)項(xiàng)目中[1]，采用鋼管混凝土柱后，柱截面由1800mm1800mm減小為裙樓700mm、主樓1100~1200mm。在抗震性能方面，鋼管混凝土構(gòu)件具有良好的塑性和變形能力，試驗(yàn)結(jié)果表明鋼管混凝土構(gòu)件滯回曲線飽滿，剛度下降不明顯，能有效耗散地震能量，采用鋼管混凝土，能減小截面尺寸，降低結(jié)構(gòu)自重，這對(duì)于減小地震作用也是十分有利的，同時(shí)上部結(jié)構(gòu)自重降低，還可以減少基礎(chǔ)造價(jià)。鋼管混凝土的極限壓應(yīng)變是普通鋼

3、筋混凝土構(gòu)件的幾倍甚至幾十倍，故在合適的套箍指標(biāo)內(nèi)，不需要像普通混凝土柱那樣，通過控制軸壓比來(lái)控制其延性。同時(shí)，在施工過程中，鋼管可以當(dāng)作澆搗柱混凝土的模板，直接在鋼管內(nèi)澆搗素混凝土，能排除普通混凝土柱中鋼筋籠的干擾，有利于保證混凝土澆筑質(zhì)量，同時(shí)鋼管混凝土柱沒有保護(hù)層，能更加合理利用混凝土。工程實(shí)踐還表明在相同承載力情況下，鋼管混凝土柱的造價(jià)略低于普通混凝土柱[1]，柱鋼管能作為模板使用，節(jié)約大量支模、拆模工時(shí)和費(fèi)用。相比鋼結(jié)構(gòu)，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)具有良好的耐火性能，在鋼管內(nèi)填充混凝土，使構(gòu)件截面剛度變大，有

4、利于克服鋼結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)的缺點(diǎn)；混凝土可以當(dāng)作是鋼管壁的側(cè)向支撐，有利于克服鋼結(jié)構(gòu)局部失穩(wěn)的缺點(diǎn)。同時(shí)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)也降低了結(jié)構(gòu)的用鋼量，節(jié)約建造成本。........1.2鋼管混凝土柱-混凝土梁節(jié)點(diǎn)研究現(xiàn)狀鋼管混凝土柱-梁節(jié)點(diǎn)按照節(jié)點(diǎn)傳遞彎矩的能力可以分為剛性節(jié)點(diǎn)、半剛性節(jié)點(diǎn)和鉸接節(jié)點(diǎn)，剛性節(jié)點(diǎn)能夠傳遞全部彎矩，半剛性節(jié)點(diǎn)只能傳遞部分彎矩，鉸接節(jié)點(diǎn)不能傳遞彎矩。在實(shí)際工程中，完全的剛性節(jié)點(diǎn)和鉸接節(jié)點(diǎn)都是不存在的，所有的節(jié)點(diǎn)均為半剛性節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)剛度越大，節(jié)點(diǎn)傳遞彎矩的能力越強(qiáng)，柱能夠更好地參與彎矩分配，有利于

5、減小梁跨中彎矩，也可以增強(qiáng)整個(gè)結(jié)構(gòu)的整體剛度。鉸接節(jié)點(diǎn)不能傳遞彎矩，雖然有利于減小梁端彎矩，但可能會(huì)導(dǎo)致梁端上部因轉(zhuǎn)動(dòng)過大而出現(xiàn)裂縫，梁跨中彎矩也會(huì)增大，不利于材料的合理利用，同時(shí)結(jié)構(gòu)的整體剛度也會(huì)降低。因此，實(shí)際工程中除了要保證節(jié)點(diǎn)的承載力外，還應(yīng)該適當(dāng)提高節(jié)點(diǎn)剛度。鋼管混凝土柱-梁節(jié)點(diǎn)按照柱鋼管在節(jié)點(diǎn)處是否斷開可分為柱鋼管不斷開節(jié)點(diǎn)，柱鋼管部分?jǐn)嚅_節(jié)點(diǎn)，柱鋼管全斷開節(jié)點(diǎn)。不斷開節(jié)點(diǎn)即鋼管柱直通，鋼管在節(jié)點(diǎn)處不斷開，有利于保證柱的整體性，但梁縱筋直接貫通困難，保證梁的整體性較難；完全斷開節(jié)點(diǎn)即柱鋼管在節(jié)點(diǎn)

6、處完全斷開，不利于保證柱的整體性，但可以使梁縱筋直接貫通，使梁、柱和節(jié)點(diǎn)的混凝土成為一個(gè)整體；部分?jǐn)嚅_節(jié)點(diǎn)即柱鋼管在節(jié)點(diǎn)處開孔，讓梁縱筋或者鋼牛腿等通過，能較好地保證梁、柱的整體性，但其施工難度大。三種節(jié)點(diǎn)形式各有優(yōu)劣，但均可以采用一定的措施來(lái)保證節(jié)點(diǎn)的承載力和剛度。鋼管混凝土柱-梁節(jié)點(diǎn)按梁的類型可分為鋼管混凝土柱-預(yù)制梁節(jié)點(diǎn)、鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點(diǎn)、鋼管混凝土柱-組合梁節(jié)點(diǎn)和鋼管混凝土柱-鋼筋混凝土梁節(jié)點(diǎn)，國(guó)外工程大多采用鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點(diǎn)，對(duì)鋼管混凝土柱-混凝土梁節(jié)點(diǎn)研究較少。鋼管混凝土柱-鋼筋混凝

7、土梁結(jié)構(gòu)具有較好的經(jīng)濟(jì)性，在國(guó)內(nèi)被廣泛采用，本文研究的新型節(jié)點(diǎn)即屬于鋼管混凝土柱-鋼筋混凝土梁節(jié)點(diǎn)。眾多學(xué)者對(duì)鋼管混凝土柱-鋼筋混凝土梁節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了大量的研究，主要包括芯柱節(jié)點(diǎn)、鋼筋混凝土環(huán)梁節(jié)點(diǎn)、鋼筋貫通式節(jié)點(diǎn)、穿心牛腿節(jié)點(diǎn)、鋼筋環(huán)繞式節(jié)點(diǎn)、分層式節(jié)點(diǎn)等，下文將對(duì)有代表性的主要研究成果進(jìn)行綜述。......第二章試驗(yàn)研究2.1概述針對(duì)新型節(jié)點(diǎn)軸壓性能研究，本課題組已有研究人員進(jìn)行了第一批試驗(yàn)研究，第一批試驗(yàn)結(jié)果表明該節(jié)點(diǎn)具有較高的承載力和延性，同時(shí)施工方便，在工程應(yīng)用中具有一定的優(yōu)勢(shì)。但該批試件混凝土強(qiáng)度過

8、低，標(biāo)準(zhǔn)立方體抗壓強(qiáng)度為15.3MPa，且沒有考慮混凝土強(qiáng)度的變化。為了彌補(bǔ)第一批試驗(yàn)的不足，同時(shí)為了更加深入地對(duì)節(jié)點(diǎn)軸壓性能進(jìn)行研究，進(jìn)行了第二批軸壓試驗(yàn)?？紤]到第一批試驗(yàn)結(jié)果表明，試件寬度系數(shù)（即環(huán)梁寬度與加載板尺寸的比值）和構(gòu)造箍筋對(duì)承載力影響不明顯，而水平鋼筋網(wǎng)配筋率和試件高度系數(shù)（即試件高度與加載板尺寸的比值）對(duì)承載力影響較明顯，因此，在試件設(shè)計(jì)過程中，本文主要對(duì)試件高度系數(shù)和鋼筋網(wǎng)配筋率兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行變