带约束拉杆L形钢管混凝土轴压短柱的承载力计算.pdf
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1、第 4 l卷第 1 期 2 0 1 0年 1月 V0 I _ 4 1 N o 1 J a n 2 0 1 0 建 筑 技 术 Ar c h i t e c t u r e T e c h n o l o x 31 带约束拉杆L 形钢管混凝土轴压短柱的承载力计算 孙 刚 蔡 健2 ( 1 1 中 恺农业工程学院城 市建设学院 ,5 1 0 2 2 5 ,广州;2 华 南理工大学土木工程系 ,5 1 0 6 4 0 ,广州) 摘 要: 在试验的基础上 分析了带约束拉杆L 形钢管混凝土短柱 的受力机理 , 将带约束拉杆L 形钢管混凝土 短柱划分成一个方形和两个带约束拉杆的矩形钢管混凝土短柱 ,提出了
2、轴压下带约束拉杆L 形钢管混凝土短柱 的承载力计算公式 , 并结合试验数据确定了计算公式中的参数。 用建议计算公式对 有关试件进行计算 , 计算结果 与试验结果吻合良好 。 关键词 : L 形钢管混凝土短柱 ; 约束拉杆 ; 约束混凝土 ; 极限承载力; 局部屈曲 中图分类号 : T U 3 9 8 文献标识码 : B 文章编号 : 1 0 0 0 4 7 2 6( 2 0 1 0 ) 0 1 0 0 3 l 一 0 3 UL T I MAT E S T RE NGT H E QU ATI ONS F OR L- S HAP E D C F T S TUB CoLUM NS W I TH BI
3、 NDI NG BARS SUN Gan g CAl J i an ( 1 Co l l e g e o f Ur b a n Co n s t r u c t i o n,Zh o n g k a i Ag ric u l t u r e a n d En g i n e e ri n g,5 1 0 2 2 5,Gu a n g z h o u,Ch i n a ; 2 D e p a r t m e n t o f C i v i l E n g i n e e r i n g ,S C U T ,5 1 0 6 4 0 ,G u a n g z h o u ,C h i n a ) A
4、b s t r a c t :T h e i n t e r a c t i o n w i t h i n t h e c o mp o n e n t s o f L s h a p e d c o n c r e t e fi l l e d s t e e l t u b e ( C n) s t u b c o l u mn s wi t h b i n d i n g b a r s s u b j e c t e d a x i a l l o a d i s a n a l y z e d T h e L - s e c t i o n i s d i v i d e d i
5、n t o a s q u a r e a n d t w o r e c t a n g u l a r s e c t i o n s T h e r e c t a n gu l ar s e c t i o n s h a v e b i n d i n g b a r s wh i l e t h e s q u a r e s e c t i o n h a s n o o n e T h e u l t i ma t e s t r e n g t h e q u a t i o n s f o r L- s h a p e d CF T s t u b c o l u mn s
6、 wi t h b i n d i n g b a r s a r e p r o p o s e d a n d t h e p a r a me t e r s o f t h e e q u a t i o n s a r e c o n fir me d t h r o u g h e x p e r i me n t a l d a t a Fi n a l l y, T h e e x p e r i me n t a l s p e c i me n s a r e c a l c u l a t e d b y t h e p r o p o s e d e q u a t i
7、 o n s T h e c a l c u l a t i n g r e s u l t s o f t h e u l t i ma t e s t r e n gth o f t h e s p e c i me n s a r e g o o d a g r e e me n t wi t h t h e e x p e r i me n t a l o n e s Ke y wo r d s :L- s h a p e d CFY s u b c o l u mn s ;b i n d i n g b a r s ;c o n fi n e d c o n c r e t e ;u
8、 l t i ma t e s t r e n gth ;l o c a l - b u c k l i n g 随着 多高层建 筑结构 的发 展 , L 形钢 管混 凝 土柱 的 应用 日益广泛 。其原 因是钢管混凝土柱与传统 的钢筋 混凝土柱相比具有如下优点 : ( 1 ) 承载力高、 延性好 、 能 耗大 , 无须配筋和支设模板 , 施工便利; ( 2 ) 在多高层建 收稿 日期 : 2 0 0 9 一 1 0 2 6 基金项 目: 广东省 自然科学基金 资助项 目( 0 1 2 3 5 6 ) ; 仲恺农 业工程学院 基金 资助项 目( G 2 3 6 0 2 8 8 ) 作者简 介:
9、 U ( 1 9 7 3 一 ) , 男 , 安 徽砀山人 , 讲师 , 工学博 士 , e ma i l :s u n g a g 6 0 4 1 63 c o m 筑结构 中使 用L 形钢 管混凝 土柱 ,可 避免柱 角 外露 , 增 加建筑的使用空间,又能满足建筑平面设计美观的要 求 ; ( 3 ) 与圆形 钢管 混凝 土柱相 比 , L 形 钢管 混凝 土柱 的 梁柱节点构造简便 ,传力明确 ,有利于施工和节约成 本。但研究表明, L 形钢管混凝土柱的约束作用主要集 中在角部 , 角部以外约束效应迅速减小 , 横截面 中部钢 板处约束效应几乎为零 ,从而影响钢板和混凝土两种 材料强度的
10、充分发挥 。 带约束拉杆L 形钢管混凝土柱在 钢 管 周边部 位设 置约 束拉 杆 ,可 有效 地 延缓钢 管壁 的 5结 语 面 积达3 0 0 0 0 m 的大面 积 混凝 土地 面 ,经 过仔 细 检查验收 , 没有发现裂缝 、 起砂 、 空鼓等现象, 耐磨性能 满足设计和规范要求,而且地面平整度远高于国家规 范要求。 通过在大型工程 中的针对性研究及实际应用 , 根据工程特点和实际情况 ,采用了基层铺设滑动塑料 薄膜 、 跳仓浇筑 、 后切割分缝技术 、 钢筋网片断开技术 、 设置抗裂拉杆等合理 、科学的先进施工技术综合集成 应用 , 一一化解了在施工过程 中的潜在隐患和难题 , 正
11、确引导了混凝土在工程中能量的自然释放 ,消除了混 凝土裂缝产生的潜在因素,使得本工程超大面积混凝 土地面顺利实施 , 达到了业主和设计要求, 取得了很好 的经济效益和社会效益。本施工技术的研究和成功应 用 , 为以后类似工程 的实施打下了坚实的基础 , 并具有 很强的推广价值。 参考文献 1 王铁梦 工程结构裂缝 控$ 1I I M I 北京 : 中国建筑工业 出版社 , 1 9 9 7 2 1 建筑工程施工手册 K 第四版 北京 : 中国建筑工业出版社 , 2 0 0 3 3 2 建筑技术 第 4 1 卷第 1 期 局部屈曲, 提高钢管对核心混凝土的约束效应 , 是提高 该类构件承载力和延性
12、 的一种简单有效的措施。 目前,关于带约束拉杆异形钢管混凝土柱的研究 成果较少 I , 这在一定程度上限制了该类构件在工程 中的应 用 。 因此 , 探 索带约 束拉杆 异形钢 管混 凝土柱 的 承载力计算公式以满足工程的需要,有着十分重要的 现 实意 义 。 1 带约束拉杆L形钢管混凝土柱的约束机理 带 约 束拉 杆L 形截 面 钢管 混 凝土 柱 可 以看 成 由复 合矩形箍筋混凝土柱演化成的新结构构件 ,钢管相 当 于箍筋密排且与纵筋合一 ,约束拉杆相当于复合矩形 箍筋中设置的拉结箍筋。不同的是复合矩形箍筋混凝 土中的箍筋只承受环向拉力, 而带约束拉杆L 形钢管混 凝土中的钢管除承受环向
13、拉力外 , 还将承受纵向、 径向 压力, 处于较为复杂的三向应力状态。 文献6 研究表明, 钢管所受的径向压力相对较小 , 可忽略 , 钢管处于平面 应力状态 ,屈服时沿V o n Mi s e s 平面屈服椭圆轨迹运 动 。以下在建立带约束拉杆L 形钢管混凝土短柱的承 载力计算公式时 , 采用了文献6 的研究成果 , 对钢管应 力做了相应的简化处理。 2带 约束拉 杆L形钢 管混 凝 土短 柱 的承载 力 计 算公式 本 文将带 约 束拉 杆L 形 钢管 混 凝 土柱 划分 成 一个 方形 ( 以下简称方形 ) 和两个带约束拉杆的矩形( 以下 简称矩形) 钢管混凝土柱( 图1 ) 。以上设想
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