鋼管_鋼骨混凝土組合柱軸壓比限值的研究

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1、2006年09月沈陽建筑大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)Sep.2006第22卷第5期　JournalofShenyangJianzhuUniversity(NaturalScience)Vol122,No15文章編號:1671-2021(2006)05-0740-05鋼管-鋼骨混凝土組合柱軸壓比限值的研究徐亞豐,赫　芳,向常艷,郝　微,韓景學(xué),顧心倩(沈陽建筑大學(xué)土木工程學(xué)院,遼寧沈陽110168)摘　要:目的研究使鋼管-鋼骨混凝土組合柱發(fā)生延性破壞時所需要確定的軸壓比限值.方法通過對鋼管、鋼骨的簡化處理,從界限破壞出發(fā),分析了鋼管-鋼骨混凝土組合柱軸壓比限值的組成,建立

2、了界限破壞時的計算簡圖,進而推導(dǎo)出軸壓比限值的理論計算公式.結(jié)果在確定了軸壓比限值的計算公式基礎(chǔ)上,對其進行了簡化計算,根據(jù)不同的抗震等級確定了試驗中3個試件的軸壓比限值.結(jié)論鋼管-鋼骨混凝土框架柱比鋼管混凝土核心柱的軸壓比限制提高10%左右,其值隨著鋼骨含率的增加而提高.因此相比鋼管混凝土核心柱,鋼管-鋼骨混凝土組合柱具有更好的延性.關(guān)鍵詞:鋼管-鋼骨混凝土組合柱;軸壓比限值;延性;界限破壞中圖分類號:TU39812文獻標(biāo)識碼:A　　文獻[1]中提出了鋼管-鋼骨混凝土組合柱筆者從界限破壞時的平衡條件出發(fā),根據(jù)平的新型式,這種組合柱是在鋼管混凝土組合柱的截面假定,

3、推導(dǎo)出鋼管-鋼骨混凝土組合柱軸壓基礎(chǔ)上,外包角鋼的新型柱.通過鋼管、鋼骨、混凝比限值的理論計算公式,同時對其進行了簡化處土的共同工作,達到提高柱承載力和延性的目的.理,提出了供設(shè)計用的軸壓比限值的計算公式,結(jié)鋼管-鋼骨混凝土偏心受壓柱正截面的破壞形態(tài)合鋼管-鋼骨混凝土組合柱試驗分別給出了鋼管有大偏心受壓破壞與小偏心受壓破壞兩種,前者-鋼骨混凝土組合柱在不同鋼骨下的軸壓比限屬于延性破壞類型,后者屬脆性破壞類型.因此為值.了在抗震設(shè)計上獲得良好的延性,框架柱以大偏1　軸壓比計算的簡化處理心受壓為宜.在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中,軸壓比是影響結(jié)構(gòu)延性111　基本假設(shè)主要因素,軸壓比

4、越大,結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的延性越差,(1)平截面假定,即混凝土與鋼管共同工作,要想獲得較好的延性,必須對結(jié)構(gòu)的軸壓比進行協(xié)調(diào)變形,不發(fā)生相對滑移;限值,但如果嚴(yán)格控制軸壓比,勢必造成柱截面尺(2)鋼骨和鋼管均為理想彈塑性材料,其應(yīng)力寸過大,剪跨比變小,甚至形成短柱,有可能產(chǎn)生[6]-應(yīng)變關(guān)系如圖1所示;[2-15]脆性破壞.(3)不考慮受拉區(qū)混凝土的作用;軸壓比限值就是由正截面界限破壞時力的平(4)鋼管-鋼骨混凝土組合柱界限破壞點定衡條件得出的,它是指軸向壓力值N除以柱截面義為截面邊緣壓應(yīng)變達到混凝土極限壓應(yīng)變εcu,面積A而得到的名義壓應(yīng)力與混凝土軸心抗壓同時受拉外包鋼

5、屈服,并以界限破壞點作為軸壓強度fc比值的最大允許值,以防止出現(xiàn)對抗震不比限值點[5].[2]利的脆性破壞.　　收稿日期:2006-04-10基金項目:遼寧省教育廳科研項目(2004D247);沈陽建筑大學(xué)省級重點實驗室開放基金資助項目作者簡介:徐亞豐(1963-),男,教授,博士,國家一級注冊結(jié)構(gòu)工程師,主要從事組合結(jié)構(gòu)研究.第22卷徐亞豐等:鋼管-鋼骨混凝土組合柱軸壓比限值的研究741筋等代為一個連續(xù)鋼環(huán),對于配有圓鋼管的鋼骨混凝土柱,其中的圓形鋼管就相當(dāng)于一個圓[6]環(huán).113　外包鋼的等效處理效仿文獻[4]鋼筋的等效處理方法,為方便將全部外包鋼連續(xù)化為4塊

6、鋼板,其中2塊是翼緣板,另外2塊是腹板,如圖2所示.　　于是外包鋼腹板的計算厚度圖1鋼骨與鋼管應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系4As1112　鋼管的等效處理d=(1)2b對于配有圓鋼管的鋼骨混凝土柱,可借鑒圓式中:As1為單肢鋼骨的截面面積;b=h,b為鋼形截面鋼筋混凝土柱的計算方法.在計算圓形截管-鋼骨混凝土柱截面寬度,h為鋼管-鋼骨混面鋼筋混凝土柱時,將沿圓周均勻布置的縱向鋼凝土柱截面高度.圖2鋼骨等效示意圖114　界限破壞時的界面計算簡圖鋼管的受拉翼緣沒有屈服,而受壓翼緣和受壓外在文獻[6]研究鋼管混凝土核心柱的基礎(chǔ)上,包鋼骨都屈服.對稱配骨和配鋼管的矩形截面其疊加鋼骨的拉力

7、和壓力,并定義鋼管-鋼骨混凝混凝土試驗柱的計算簡圖如圖3所示(圖中符號,土組合柱的界限破壞狀態(tài)為在受拉區(qū)外包鋼骨達上角o表示試驗值,下角s表示外包鋼骨,下角a[12]到屈服拉應(yīng)變的同時,受壓區(qū)混凝土被壓碎,此時表示鋼管).圖3鋼管-鋼骨混凝土組合柱的正截面計算ooNu2　軸壓比限值的理論計算[na]=o(2)fcbhoooo由界限破壞時截面上力的平衡條件可得鋼管NuhooNsfNswNao=ξb+o+o+o(3)-鋼骨混凝土組合柱軸壓比限值的試驗值fcbhhfcbhfcbhfcbhoo式中:Nu為界限破壞時軸向壓力試驗值;Nsf為界742沈陽建筑大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)

8、版)第22