钢管_钢骨混凝土组合柱轴压比限值的研究

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发布时间：2021-09-12

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钢管- 钢骨混凝土组合柱轴压比限值的研究
徐亚丰,赫　芳,向常艳,郝　微,韩景学,顾心倩
(沈阳建筑大学土木工程学院,辽宁沈阳110168)
摘　要:目的研究使钢管- 钢骨混凝土组合柱发生延性破坏时所需要确定的轴压比
限值. 方法通过对钢管、钢骨的简化处理,从界限破坏出发,分析了钢管- 钢骨混凝
土组合柱轴压比限值的组成,建立了界限破坏时的计算简图,进而推导出轴压比限值
的理论计算公式. 结果在确定了轴压比限值的计算公式基础上,对其进行了简化计
算,根据不同的抗震等级确定了试验中3 个试件的轴压比限值. 结论钢管- 钢骨混
凝土框架柱比钢管混凝土核心柱的轴压比限制提高10 %左右,其值随着钢骨含率的
增加而提高. 因此相比钢管混凝土核心柱,钢管- 钢骨混凝土组合柱具有更好的延
性.
关键词:钢管- 钢骨混凝土组合柱;轴压比限值;延性;界限破坏
中图分类号: TU39812 　　　文献标识码:A 　　　
文献[1 ]中提出了钢管- 钢骨混凝土组合柱
的新型式,这种组合柱是在钢管混凝土组合柱的
基础上,外包角钢的新型柱. 通过钢管、钢骨、混凝
土的共同工作,达到提高柱承载力和延性的目的.
钢管- 钢骨混凝土偏心受压柱正截面的破坏形态
有大偏心受压破坏与小偏心受压破坏两种,前者
属于延性破坏类型,后者属脆性破坏类型. 因此为
了在抗震设计上获得良好的延性,框架柱以大偏
心受压为宜.
在结构抗震设计中,轴压比是影响结构延性
主要因素,轴压比越大,结构或构件的延性越差,
要想获得较好的延性,必须对结构的轴压比进行
限值,但如果严格控制轴压比,势必造成柱截面尺
寸过大,剪跨比变小,甚至形成短柱,有可能产生
脆性破坏[2 - 15 ] .
轴压比限值就是由正截面界限破坏时力的平
衡条件得出的,它是指轴向压力值N 除以柱截面
面积A 而得到的名义压应力与混凝土轴心抗压
强度f c 比值的最大允许值,以防止出现对抗震不
利的脆性破坏[2 ] .
笔者从界限破坏时的平衡条件出发,根据平
截面假定,推导出钢管- 钢骨混凝土组合柱轴压
比限值的理论计算公式,同时对其进行了简化处
理,提出了供设计用的轴压比限值的计算公式,结
合钢管- 钢骨混凝土组合柱试验分别给出了钢管
- 钢骨混凝土组合柱在不同钢骨下的轴压比限
值.
1 　轴压比计算的简化处理
111 　基本假设
(1) 平截面假定,即混凝土与钢管共同工作,
协调变形,不发生相对滑移;
(2) 钢骨和钢管均为理想弹塑性材料,其应力
- 应变关系如图1 所示[6 ] ;
(3) 不考虑受拉区混凝土的作用;
(4) 钢管- 钢骨混凝土组合柱界限破坏点定
义为截面边缘压应变达到混凝土极限压应变εcu ,
同时受拉外包钢屈服,并以界限破坏点作为轴压
比限值点[5 ] .