轴压作用下钢管混凝土长柱的力学性能研究.pdf
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1、安徽建筑 2 0 1 2年第 1期( 总 1 8 2期 ) 轴压作用下钢管混凝土长柱的力 学性能研究 St u d y o n Me c h a n i c a l Pr o p e r t i e s o f L o n g Co l u m n f o r St e e l Co n c r e t e u n d e r Ax i a l Co m p r e s s i o n 王瑞瑞 , 杨绍 山 , 陈鹏 ( 1 山东科技大学土建学院 , 山东青岛2 6 6 5 9 0; 2 威海市质监站环翠区分站 , 山东威海2 6 4 2 0 0 ) 摘 要 : 对不同截面下的钢管混凝土长柱在
2、轴心受压作用下的力学性 能进行 分析研 究。 关键 词 : 钢管混凝土; 长柱; 轴压; 力学性能 中图分类号 : T U 3 7 5 3 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 7 7 3 5 9 ( 2 0 1 2 ) 0 1 0 1 9 3 - 0 2 0 引 言 随着经济的快速发展 ,社会需求的变化和功能要求的提 高, 钢管混凝土在建筑结构中应用非常广泛 , 正被越来越广泛 地应用于工业厂房、 高层建筑和桥梁等结构工程中, 并取得巨 大的效益 ,人们对钢管混凝土的研究也成为一项很重要的课 题。钢管混凝土柱作为钢管混凝土结构的主要受力构件, 在这 种结构中可以发挥钢材和混凝土两种材
3、料的性能, 对钢管混凝 土柱的力学性能的分析研究 , 更能看出钢管混凝土较传统构件 具有明显的优越性 , 其必将越来越多的应用到工程建设中来。 1 钢管混凝土长柱在轴心受压作用下的力学性能 钢管混凝土柱是由型钢混凝土柱及螺旋箍筋柱发展而来 的。柱有 长短之分 , 房屋建筑中的短柱一般是指净高与截面宽 度之比不大于 4的柱,包括因嵌砌粘土砖填充墙形成的柱, 就 是短柱, 另一种说法是折减系数 值( 或 ) 小于 l O的为 短柱( 其强度无需折减, 即取 值 = 1 ) , 而大于、 等于 1 0的就叫 长柱( 其强度必需折减, 即取 值小于 1 o钢管混凝土按截面 形式不同, 可分为圆形钢管混
4、凝土、 方形钢管混凝土和矩形钢 管混凝土 , 钢管中的混凝土一般为素混凝土 , 不再配纵向钢筋 及箍筋。本文取方形截面和圆形截面进行受力分析研究。 1 1方形截面钢管混凝土长柱轴心受压作用下的力学性能分析 研 究 对于方形钢管混凝土长柱, 在轴压作用下, 是钢管的横向 极限拉力控制着构件的承载力, 从方形螺旋箍混凝土柱的试验 中发现 ,其截面是由方形虚线向实线的类圆形发展变化的, 如 图 1 所示, 在轴压作用下所产生的弯曲应力, 与原残余初应力 ( 如图 2所示 ) 的方向恰好相反, 因此可相互抵消, 由此可简化 看作此处截面上只承受横向拉应力。另外 , 针对长柱计算时要 从纵向弯曲系数 或
5、承载力的折减系数来解决。 我们取半个单位长度的方形钢管为研究对象 ,受力分析 如图 3所示 。 可得钢管混凝土轴压长柱极限承载力 , v 盯的简化计算公 式为: Mr = 肌 【 3 ( + K( 口 _ 2 ) 其中: 为钢管混凝土的总的强度承载力 ; 为钢管壁厚; a为边 长。 收稿 日期 : 2 0 1 卜 1 1 - 0 7 作者简介: 王瑞瑞( 1 9 8 4 一 ) , 女, 山东东营人, 山东科技大学在读硕士 研 究方向: 结构工程。 图 1 方形钢管混凝土柱在轴 压作用下受力情况 图 2 方形钢筋箍内初应力 纵 向弯曲系数 p = 1 0 1 9 4 9 + 0 0 0 4 8
6、 1 1 2 A 一 0 0 0 0 1 5 3 6 A ( A = ) 。 由此可知, A越小, 临界力越大, 极限变形也越大; A越大, 临界力越小 , 极限变形也越小。在长细比A一定的情况下纵向 弯曲系数 的大小主要和钢材的屈服强度有关。当 = 1 0时, 构件属强度破坏, 承载力极限值为 。 1 2圆形钢管混凝土长柱轴心受压作用下的力学性能分析研究 圆形截面的钢管大多数为轧制成型, 钢管内壁的初应力 很小而且分布均匀, 设计计算时可以忽略不计。对于圆形钢管 混凝土长柱, 在轴压作用下, 构件的承载力是由钢管的环向极 限拉应力控制着, 其截面形式如图 4所示。 当钢管混凝土长柱受轴心压力
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