矩形截面钢管混凝土结构的特点及其研究现状

矩形截面钢管混凝土结构的特点及其研究现状 矩形截面钢管混凝土结构的特点及其研究 现状 第16卷第4期 2002年7月 株洲工学院 JournalofZhuzhouInstituteofTechnology VO1.16NO.4 July.2002 矩形截面钢管混凝土结构的特点及其研究现状 樊海涛 (株洲工学院土木 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 系,湖南株洲412008) 摘要:介绍了矩形截面钢管混凝土结构的特点和研究现状,探讨了矩形截面钢管混凝土结构有待深入 研究的问题. 关键词:矩形截面钢管混凝土;抗震性能;节点 中图分类号:G642.o文献标识码:A文章编号:1008—26l1(2002)04—0064—02 TheCharactersandResearchSituationof Concrete—filledSteelRectangularTubes FANHai—tao (DepartmentofCivilEngineering,ZhuzhouInstituteofTechnology.Zhuzhou412008.Chin a) Abstract:Thecharactersandresearchsituationofconcrete—filledsteelrectangulartubesareintroducedin thispaper.TheproblemstObestudiedofconcrete-filledsteelrectangulartubesarediscussed. Keywords:concrete-filledsteelrectangulartubes;seismicbehavior;connection 钢管混凝土结构按照截面形式的不同可以分为矩形截面 钢管混凝土结构,圆形截面钢管混凝土结构和多边形钢管混凝 土结构等,其中矩形截面钢管混凝土结构和圆形截面钢管混凝 土结构应用较为广泛. 1矩形截面钢管混凝土结构的特点 矩形截面钢管混凝土受压构件中,钢管对其内部混凝土有 一 定的约束作用,可是与圆形截面钢管混凝土柱相比,其约束 作用较小,因此矩形截面钢管混凝土受压构件的抗压性能不如 圆形截面钢管混凝土受压构件的抗压性能.但是,矩形截面钢 管混凝土结构具有其独特的优点_】]: 1.1节点形式简单 与圆形截面钢管混凝土结构相比,矩形截面钢管混凝土结 构构件之间的交贯线在一个平面内,便于加工,施工工期短,成 本低.在桁架结构中,矩形截面钢管混凝土结构在节点方面的 优势体现得更加充分. 1.2截面惯性矩大,稳定性能好 与圆形截面钢管混凝土受压构件相比.方形钢管混凝土受 压构件截面的相对惯性矩较大,其稳定性能好.因此,对于受 稳定性能控制的中长柱,矩形截面钢管混凝土受压构件优于圆 形截面钢管混凝土受压构件. 1.3便于采取防火措施 当需要采取防火措施时,矩形截面钢管混凝土构件可以选 用价格较便宜的平板形式的防火板材. 近年来,矩形截面钢管?昆凝土结构受到人们广泛的关注. 而且随着理论研究的日益深入和工程应用的不断扩大.人们对 矩形截面钢管混凝土结构的认识将不断地加深. 2矩形截面钢管混凝土结构的研究现状 2O世纪6O年代之前,钢管混凝土结构的研究对象主要是 圆形截面钢管混凝土结构.从6O年代后半期以后.人们才开 始比较系统地研究矩形截面钢管混凝土结构 在我国,圆形截面钢管混凝土的研究起步较早,现已取得 了大量的研究成果.近十年来,其在我国的工程应用得到了飞 速的发展.目前,圆形截面钢管混凝土结构已经广泛应用于各 种大型建筑工程和交通运输工程中. 与圆形截面钢管混凝土结构相比,矩形截面钢管混凝土的 研究开展得较晚,郑州工学院于1985年开始进行方钢管混凝 土轴压短柱的研究,其后同济大学等单位也进行了方钢管混凝 土构件的研究.并取得了一定的成果,而我国的矩形截面钢管 收稿日期:2002—04—18 作者简介:樊海涛(1970一),男,辽宁沈阳人,株洲工学院土木工程系讲师,湖南大学 博士研究生,主要从事结构工程方面的研究 第4期樊海涛矩形截面钢管混凝土结构的持点及其研究现状 混凝土结构的设汁施工规程尚在制定中. 2.1矩形截面钢管混凝土轴心受压构件承载力的研究 2.1.1矩形截面钢管混凝土轴心受压短柱承载力的研究 矩形截面钢管混凝土轴心受压短柱中,对于钢 长期以来. 管对混凝上的约束能否提高柱子的承载力这个问题上存在很 大的分歧.一部分研究者认为矩形钢管对其内部混凝土的约 束怍用较小一.钢管内部的混凝土抗压强度没有相应的提高, 柱子的轴向承载力也没有提高.另外一些研究者认为.在矩形 截面钢管混凝土短柱中.由于受到钢管的约束怍用.钢管内部 混凝土抗压强度有所提高.我国研究者普遍认为:在一定的条 件下.矩形截面钢管混凝土轴心受压短柱的实际承载力高于其 相应的钢管柱和混凝土柱承载力之和. 吕西林等人通过试验研究和有限元分析发现一一:方钢管 混凝土轴心受压短柱的延性较好,其延性随钢管内部混凝土强 度等级的提高而降低;在大宽厚比的情况下.方钢管混凝土轴 心受压短柱的承载力也高于相应的钢管柱和混凝土柱承载力 之和, 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 约束作用能够提高方钢管混凝土短柱的承载力.余 勇等人还提出了方钢管混凝土轴心受压短柱的承载力计算公 式.试验结果和理论分析结果说明:方钢管混凝土轴心受压 短柱的承载力和钢管与混凝土的相对强度,钢管与混凝土的相 对截面面积等因素有关. 2.1.2矩形截面钢管混凝土轴心受压中长柱承载力的研究 当方钢管混凝土轴心受压柱的长细比较大时.构件的承载 力受到其稳定性能控制.韩林海等人通过对试验结果的拟合 分析,得到了不同长细比时.方钢管混凝土轴心受压柱的承载 力简化计算公式.王菁等人提出了适用于方钢管混凝土轴 心受压中长柱和短柱承载力计算的切线模量理论方法.并给出 了简化的解析计算公式. 2.2矩形截面钢管混凝土受弯构件承载力的研究 国内外的一些学者研究了方钢管混凝土构件的纯弯性能, 这将有助于深入认识方钢管混凝土压弯构件的工作机理.韩 林海等人在数值分析和试验研究的基础上,得到了方钢管混凝 土构件的抗弯承载力公式.其计算结果与试验值吻合较好. 2.3矩形截面钢管混凝土柱抗震性能的研究 吕西林等人通过试验研究了钢管混凝土柱的抗震性能. 得出了如下结论:方钢管混凝土柱具有良好的抗震性能,其抗 震性能受到柱的宽厚比,钢管内填充的混凝土强度,轴压比和 不同的加载 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 的影响.吕西林等人还认为:方钢管混凝土压 弯柱在受压区也存在紧箍效应而使钢管内部混凝土强度提高, 提高程度与钢管壁宽厚比有关. 此外.国内外还进行了大量的方钢管混凝土压弯构件承载 力.j和方钢管混凝土构件抗火性能等方面的研究,也 取得了大量的研究成果. 3矩形截面钢管混凝土结构研究中有待深入 研究的问题 3,l矩形钢管混凝土节点的研究 节点是结构 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 中的关键部位,也是施工的难点,其合理 与否直接关系到结构的安全性和整个工程的造价.按照连接 于节点的构件材卡斗不同.钢管混凝土节点可以钢管混凝土柱与 钢筋混凝土粱的连接节点和钢管混凝土拄与钢梁的连接节点; 按照节点的受力状态不同.钢管混凝土节点分为桁架节点和框 架节点.对于矩形截面钢管混凝土节点,国内外对其静力性能 的研究报导较少.而对其动力性能的研究报导还未见到. 3.2矩形截面钢管混凝土结构体系抗震性能的研究 目前对于矩形截面钢管混凝土结构抗震性能的研究主要 集中在基本构件方面,而对于矩形截面钢管混凝土整体结构的 抗震性能的研究还不多.今后应该在这方面开展充分的研究. 以提供合理的矩形截面钢管混凝土结构的抗震设计参数.便于 工程应用. 我国在圆形截面钢管混凝土结构方面的研究和工程应用 但是在矩形截面钢管混凝土结构的研究上还 居世界领先水平, 比较薄弱.尤其在矩形截面钢管混凝土节点和矩形截面钢管混 凝土结构抗震性能的研究上还是空白.由于矩形截面钢管混 凝土结构具有诸多独特的优点.目前已经引起足够的重视.应 用也日益广泛.我国有关部门正在着手制定矩形截面钢管混凝 土结构技术规程. 参考文献: [1]武振宇,张耀春.直接焊接T型钢管节点性能的试验研究[J].钢 结构,1999,(2):36—4O. [2]蔡绍怀.我国钢管混凝土结构技术的最新进展[J].土木工程, 1999,(4):16—26. r3]SchneiderSP.AxiallyLoadedConcrete—FilledSteelTubes. JournalofStructuralEnglneering[J].ASCI,1998,124(10):1125 —— 1138. [4]吕西林,余勇,陈以一,等.轴心受压方钢管混凝土短柱的性能研 究:T试验[J].建筑结构,1999,(1O):41,43. [5]余勇,吕西林,TanakKiyoshi,等.轴心受压方钢管混凝土短柱 的性能研究:?分析rJ].建筑结构,2000,(2):4346. [6]韩林海,陶忠.方形截面钢管混凝土构件的设计汁算[J].钢结 构,1998,(4):39一,15. [7]王菁,关罡,李四乎,等.方钢管混凝土轴压柱承载力的计算 [J].建筑结构,1997,(5):13,15. [8]韦灼彬,陶忠,韩林海.方钢管混凝土纯弯构件力学性能及承载 力的研究_J].工业建筑,1998,(10):69. [9]吕西林,陆伟东.反复荷载作用下方钢管混凝土柱的抗震性能试验 研究LJ].建筑结构,2000,(2):2—11. [1O]陶忠,韩林海.方形截面钢管混凝土双向压弯构件承载力理论 分析和简化计算[J].钢结构,2000,(1):42—46. [11]陶忠,韩林海,书灼彬.方钢管混凝土压弯构件力学性能及承载 力的研究[J].工业建筑,1998,(10);10—14. r12]UYB.StrengthofConcreteFilledSteelBoxColumnsIncorpora— ringLocalBuckling[J].JonrnalofStructuralEngineering,AS CI,2000,126(3):341—352. [13]H~SarJF,GourleyBC.RepresentationofConcrete—Filled SteelTubeCross—sectionStrength[J].JournalofStructural Engineering.ASCI.1996,122(11):1327一l336. [14]徐蕾,韩林海.方形截面钢管混凝土温度场的非线性有限元分 析_J].哈尔滨建筑大学,1999,(5):3一38. [15]韩林海.恒(高)温下钢管混凝土的轴压力学性能[J1.哈尔滨建筑 大学,1997,(5)64—70.