钢骨混凝土异形柱结构性能研究进展.pdf
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1、2 62 0 0 6 9 技术推广与应用 Cities and Towns Construction in Guangxi 钢骨混凝土异形柱研究成果比较已 有的试验数据分析钢骨混凝土异形 柱研究中相关的问题并结合文献分 析和工程实际需要指出研究有待深 化的几个方面如图1 2 . 截面承载力的研究 异形截面柱在外力作用下一般会 发生双向弯曲应按照双向偏压构件 来研究异形柱正截面承载力研究发 现: 配置钢骨的异形柱承载力明显得到 提高; 几种类型截面的钢骨混凝土异形 柱均基本符合平截面假定; 截面中和轴 一般不与弯矩作用平面垂直也不与 截面边缘平行它的位置随截面尺寸 混凝土强度配钢及荷载角等诸多因
2、 素变化而异; 破坏形态与钢筋混凝土异 形柱双向偏压构件类似同样可分为 受压受拉和界限破坏 宋怀金 2 等通过对 3根桁架式钢 骨混凝土不等肢 L 形截面柱试件双向 偏心压力作用下的试验研究验证了 不等肢 L 形截面的平均应变仍然符合 平截面假定构件的破坏形态与普通 钢筋混凝土构件的破坏形态极为相似 荷载相对偏心距较大时表现为受拉 破坏荷载相对偏心距较小时表现为 受压破坏试验表明 与相同截面的 钢筋混凝土异形柱相比钢骨混凝土 不等肢 L 形截面异形柱在增加配置钢 骨型钢的配钢率不大的情况下承载 力提高明显 在配钢率不大于6 % 时 极 限承载力可提高3 8 . 8 % 以上 整个受力 过程中桁
3、架式钢骨与混凝土能够保 文章编号 1 6 7 2 - 7 0 4 5 ( 2 0 0 6 ) 0 9 - 0 0 2 6 - 0 3 摘 要: 总结钢骨混凝土异形柱性 能研究资料介绍钢骨混凝土异形柱 在承载力和抗震性能等方面的研究试 验结果并针对研究中的一些问题提 出自己的看法结合文献分析和工程 中实际需要提出了钢骨混凝土异形 柱研究中需要进一步深化的几个方面 关键词: 钢骨混凝土钢筋混凝土 异形柱力学性能 中图分类号 T U 3 7 5 . 3 文献标识码 B 1 . 前言 与普通结构住宅相比钢筋混凝 土异形柱框架结构能够提高建筑空间 的利用率 增加房屋的使用面积 减轻 结构自重提高材料利用
4、率等近年 来, 该结构体系在我国得到了较为广泛 的推广使用, 尤其是运用在住宅建筑 然而异形柱框架结构在更进一 步推广应用上 如应用于层数更多 高 度更高的建筑受到了其自身特点的 限制:1 异形柱为了和墙体的尺寸一 致 柱截面偏小 因此其承载能力就会 受到限制2 构造复杂相对普通矩 形截面柱 其柱肢较为薄弱 抗震能力 相对不足 延性较差 目前工程中所用 到的异形截面柱的轴压比限值较低 新出台的混凝土异形柱结构技 术规程 1 J G J 1 4 9 - 2 0 0 6 指出异形柱 结构体系主要适用于多层框架房屋 的适用高度不大 表1 而且其肢宽比 相对较小 为了充分发挥异形柱框架结构的 优点 使
5、其应用范围更广 需要在保持 现有截面的大小的情况下进一步改 善受力性能提高承载力改善延性 鉴于钢骨混凝土结构与普通钢筋 混凝土结构相比 具有承载力高 延性 好耗能能力强及抗震性能良好等优 点 广西大学等单位对钢骨混凝土 或 称型钢混凝土异形柱结构进行研究 目前钢骨混凝土异形柱的研究 还处于起步阶段相关的试验方法和 数据资料还比较缺乏在分析钢骨混 凝土受力性能和特点时借鉴相对较 为成熟的钢筋混凝土异形柱和钢骨混 凝土结构试验的文献成果指导钢骨 混凝土异形柱的研究工作是一条较 为可行的研究思路本文将重点总结 图 1 钢骨混凝土异形柱截面形式 万方数据 持很好的协调工作无粘结滑移现象; 但破坏时斜腹
6、杆上的应变值表明斜 腹杆远远没有达到屈服即该配钢形 式并非最优或最经济阙良刚 3 等对 7 根 L 形截面和7 根 T 形截面钢骨混凝 土柱进行轴压试验研究试验表明加 钢骨异形柱的轴向承载力比普通异形 柱大幅度提高; 但由于钢骨和混凝土之 间在加载中后期发生粘结滑移等原因 试验承载力值比按照普通矩形截面钢 骨柱的轴向抗压承载力公式 N f cAc+ fs y A s + f s sAs s 计算所得值偏 低说明在粘结滑移及应力损失等因 素影响下, 轴向承载力不能由钢筋混凝 土部分和钢骨部分简单叠加秦玲 4 等设计了3 根钢骨混凝土不对称十字形 截面柱试件和 1 根钢筋混凝土不对称 十字形截面柱
7、试件对这些试件进行 正截面承载力的试验研究考虑到钢 与混凝土粘结滑移问题和为了使施工 更方便便于梁柱之间的连接异形 柱的中部配置型钢而肢端采用粗钢 筋 试验结果表明 型钢与混凝土能保 持很好的协调工作在大偏心压力作 用下 构件破坏时 钢筋 型钢均能达 到屈服; 与对照的普通钢筋混凝土异形 柱相比钢骨混凝土异形柱在配钢率 为4 . 6 8 % 情形下 承载力高出3 8 % 以上 在试验证明平均应变平截面假定 在钢骨混凝土异形柱中成立的基础上 赵丽平 5 等用数值积分的方法编制了 计算程序得到了钢骨混凝土异形柱 正截面承载力的M - N 及M x- My相关曲线 该计算程序对T 形L 形十字形截面
8、 均适用 利用程序对配钢率 混凝土强 度等级轴压比等影响钢骨混凝土异 形柱正截面承载力的主要因素进行分 析研究 得出有益的结论: 对于小偏心 受压柱通过提高混凝土强度可明显 地提高柱正截面承载能力而对大偏 心受压柱仅提高混凝土强度等级并 不能有效地提高柱承载力; 适当地提高 钢骨混凝土异形柱的钢骨配钢率可 显著地提高柱抗弯承载力并有利于 改善柱的延性和提高结构抗震性能 3 . 抗震性能研究 2 72 0 0 6 9 曹万林樊太 6 等结合在北京某 工程中使用的 有代表性3 根钢骨混凝 土异形乒乓球拍形截面柱和 1 根 钢骨混凝土圆形截面柱进行了抗震性 能试验研究和理论分析试验研究表 明: 钢骨
9、混凝土异形截面柱的延性虽没 有钢骨混凝土圆形截面柱的延性好 但经合理抗震设计后 可使其正 负两 向的力学性能较为接近仍可获得良 好的延性; 钢骨混凝土异形柱的延性随 轴压比的增大而减小在轴压比相同 的条件下钢骨混凝土异形柱正截面 承受正向弯矩时的延性比承受负向弯 矩时的延性好樊太等同时用条带法 有限元程序对不同含钢骨率不同轴 压比下的4 根钢骨混凝土柱进行了正截 面受力变形全过程非线性计算分析 发现含钢骨率和轴压比是影响钢骨混 凝土异形截面柱抗震性能的两个重要 因素 柱的正 负两向承载力的差异随 含钢骨率和轴压比的变化而变化; 另 外 异形柱的截面形式和钢筋 钢骨的 配置是影响钢骨混凝土异形截
10、面柱正 负两向抗震性能差异的重要因素 阙良刚 3 等对 6根钢骨混凝土异 形柱3 根T 形截面柱3 根 L 形截面 柱和2 根普通钢筋混凝土异形柱1 根 T 形截面柱1 根L 形截面柱做不 同轴压比下承受水平周期性荷载时的 对比试验 试验发现 加了钢骨的异形 柱的抗侧刚度比无钢骨异形柱要大 相同的荷载条件下钢骨混凝土异形 柱产生更小的侧移其水平荷载位 移滞回曲线比无钢骨的混凝土异形柱 丰满高轴压比下滞回环的面积更 大 体现了更优越的耗能能力 试验还 表明: 钢骨混凝土异形柱的后期变形能 力比无钢骨的混凝土异形柱好后期 挠度增长很大其延性性能更加优越 该试验研究同样证实了轴压比是影响 钢骨混凝土
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