方形鋼管混凝土柱組合結(jié)構(gòu)綜述

李顯輝 于曉東 李 寧

（山西建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030006）

1 鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)力學(xué)性能研究背景

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，工程中的主體結(jié)構(gòu)材料也在發(fā)生著變化，采用方形鋼管混凝土柱代替普通混凝土柱，可以提高柱子強(qiáng)度、減少截面面積、減輕自重、增加結(jié)構(gòu)抗震性等優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)代工業(yè)廠房、高層建筑、大跨結(jié)構(gòu)等很多結(jié)構(gòu)都運(yùn)用了方形鋼管混凝土柱，具有較高的工程應(yīng)用價(jià)值，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

2 鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)力學(xué)性能研究現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)韓林海[1]最早對(duì)四個(gè)大軸壓比作用下方形鋼管混凝土柱進(jìn)行了軸壓試驗(yàn)研究。根據(jù)ACI (1992) 提出的方法，總結(jié)出一種適用于長(zhǎng)期荷載作用下的方形鋼管混凝土柱的變形計(jì)算方法和分析模型，理論分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果基本一致，最后分析了構(gòu)件含鋼率、加載時(shí)間、軸壓比、鋼材和混凝土強(qiáng)度等影響因子對(duì)加持長(zhǎng)期荷載構(gòu)件的影響。陶忠[2]將方鋼滾混凝土構(gòu)件的偏心率和長(zhǎng)細(xì)比作為變化參數(shù)，進(jìn)行了12個(gè)方形中空夾層鋼管混凝土構(gòu)件的偏心受壓的研究。利用數(shù)值分析對(duì)方中空夾層鋼管混凝土偏心受壓構(gòu)件的荷載-變形曲線進(jìn)行了全過(guò)程分析，理論分析與試驗(yàn)結(jié)果基本一致，最后提出了方形中空夾層鋼管混凝土偏心受壓承載能力計(jì)算公式。孫剛[3]通過(guò)對(duì)方形鋼管混凝土構(gòu)件的受力機(jī)理進(jìn)行研究，根據(jù)已有試驗(yàn)數(shù)據(jù)得到了方形鋼管的縱向應(yīng)力強(qiáng)度和約束系數(shù)，并利用混凝土強(qiáng)度理論得到了核心混凝土的單軸縱向強(qiáng)度，并建立方形鋼管混凝土短柱的軸壓承載力計(jì)算公式。用建議公式對(duì)36 個(gè)試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)算，計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果基本一致。F.W.Lu[4]在考慮鋼的殘余應(yīng)力和混凝土與鋼的非線性影響的基礎(chǔ)上，通過(guò)力學(xué)分析，得到了偏心受壓方鋼管混凝土柱的彎矩-軸向力-曲率關(guān)系。本文提出了一種基于倒塌理論預(yù)測(cè)偏心受壓方鋼管混凝土柱極限強(qiáng)度的簡(jiǎn)化分析方法，該方法也可用于具有初始缺陷的軸向受壓柱的極限強(qiáng)度預(yù)測(cè)，因?yàn)樗鼈儽灰暈榈刃У奈⑵氖軌褐?，?jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好。本文對(duì)鋼管混凝土柱的滯回性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。研究參數(shù)包括軸向載荷水平和鋼管截面類型。Yaochun Zhang[5]對(duì)9 根方形鋼管混凝土柱，包括6 根鋼管內(nèi)表面有縱向加勁肋的柱和3 根鋼管內(nèi)表面相對(duì)的兩個(gè)內(nèi)表面有縱向加勁肋的柱，在恒定軸向荷載和循環(huán)橫向荷載下進(jìn)行了試驗(yàn)。研究了軸向荷載水平對(duì)滯回性能（剛度、延性和耗能） 的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，在0.5 以下的軸壓水平下，鋼管混凝土柱表現(xiàn)出較飽滿的滯回圈，具有輕微的擠壓效應(yīng)，延性和耗能能力較好。隨著軸向載荷水平的增加，位移延性顯著降低。兩個(gè)鋼管截面的柱的承載力基本相同，而在鋼管內(nèi)表面各設(shè)縱向加勁肋的柱的延性和耗能性能均優(yōu)于兩個(gè)相對(duì)加勁肋的柱。

3 鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)力學(xué)性能研究進(jìn)展及展望

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)方形鋼管再生混凝土柱的含鋼率、長(zhǎng)細(xì)比、軸心受壓、偏心受壓等多種因素進(jìn)行了研究，建立了成熟的方形鋼管混凝土抗彎、抗壓承載力計(jì)算公式，經(jīng)數(shù)值計(jì)算及有限元分析計(jì)算，該公式與試驗(yàn)結(jié)果吻合度較高，理論研究?jī)?nèi)容能很好的進(jìn)行工程應(yīng)用。