带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱承载力计算
李华钢 ，蔡健 。
(1．华南理工大学广州学院，510800；2．华南理工大学亚热带建筑科学国家重点
实验室，广州510640；3．华南理工大学土木与交通学院，广州510640)
摘 要：采用带约束拉杆矩形钢管混凝土的本构关系，利用纤维模型法对带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱承载
力进行了数值分析，计算结果与试验结果吻合良好。利用经试验结果验证的计算程序对带约束拉杆矩形钢管混凝土
短柱轴压和单、双向偏压承载力进行了较系统的参数分析，回归出带约束拉杆矩形钢管混凝土轴压和单、双偏压承
载力简化计算公式，公式的计算精度高，形式简单，便于应用，可供工程设计参考。
关键词：矩形钢管混凝土；短柱；约束拉杆；承载力；数值分析；简化公式
Abstract：Fiber model method is adopted to calculate the bearing capacity of rectangular concrete filled steel tube
(cr'I3 stub columns with binding bars and the constitutive relationship of rectangular CFT with binding bars is employed in
the numerical analysis．The numerical results are in good agreement with the experimental ones．The parameters analysis of
the bearing capacity of the CFT stub c~Hmns subjected to axial，uniaxial and biaxial eccentric loading are performed by
using verified programs through experimental results．Simplified form ulas for axial and eccentric bearing capacity of
rectangular CFI"stub columns with binding bars are presented by regression，which have high accuracy，simple expression
and can be useful as references to the design of relational projects．
Key words：Rectangular CFT；Stub column；Binding bars；Bearing capacity；Numerical analysis；Simplified form ulas
中图分类号：TU525 文献标识码：A 文章编号：1000—4637(2012)03—49—06
0 前言
矩形钢管混凝土的钢管对核心混凝土的约束
作用主要集中在角部，在四边中部几乎为零，整体
约束效应小，延性和承载力比圆形钢管混凝土低很
多，其潜在的材料性能无法得到充分发挥。针对以
上缺点，文献[1-2]提出在矩形钢管四边的中部设置
水平约束拉杆的截面加强措施，并对约束拉杆矩形
钢管混凝土柱构件的轴压和偏压性能进行了试验
研究。结果表明，设置了约束拉杆的矩形钢管混凝
土柱的承载力、延性得到了很好的提高。目前国外
有关钢管混凝土设计的规范或规程主要有日本AIJ
(1997)『3】、欧洲EC4(1996)t~、美国ACI(2005)阎、美国
LRFD(1999)t~等，而我国涉及钢管混凝土基本构件
设计方法的有国家军用标准GJB 4142—2000m、福建
地方标准DBJ 13—5 1-2003[~以及中国工程建设标准
化协会的矩形钢管混凝土技术规程CECS159：2004tgl
等。由于未能考虑钢管以及约束拉杆的约束作用，
上述规范和规程相关公式的计算结果与带约束拉
杆钢管混凝土柱构件的试验值之间存在较大的离
基金项目：国家自然科学基金资助项目(50878087)。
散性，总体上不适宜于该类构件的承载力计算。
本文采用带约束拉杆矩形钢管混凝土的本构
关系[101，利用纤维模型法对带约束拉杆矩形钢管混
凝土短柱的承载力进行数值计算，通过计算结果与
试验结果的比较验证计算方法的合理性，同时分析
各种因素对带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱的轴
压、单向偏压和双向偏压承载力的影响，基于对大
量数值模拟结果的回归分析，提出带约束拉杆矩形
钢管混凝土短柱的轴压、偏压承载力简化计算公
式。
1 数值计算方法
1．1 材料本构关系
假定钢管处于平面应力状态，在受压区为纵向
受压环向受拉，在受拉区为纵向及横向均受拉，并
且钢材采用理想弹塑性应力一应变关系：
( ≥ey)
= {Ea6 (一 ≤ <By) (1)
1I ， 、
—： ( <一 )
式中，or 、 为等效应力及等效应变。
对于受压矩形钢管，屈服时长边和短边纵向应

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