钢-混凝土组合结构构件工作性能的研究进展

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发布时间：2021-09-12

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钢一混凝土组合结构构件工作性能的研究进展
汤义鹏，郭艳坤
(1．河南省农业科学院，河南郑州450002；2．中州大学，河南郑州450044)
摘要：钢一混凝土组合结构构件具有承载力高、塑性韧性好、抗火性能优于钢结构等诸多优点．为了研究其
构件的力学性能和l丁作机理，对钢管混凝土构件、型钢一钢管混凝土构件、钢管混凝土叠合构件、中空夹层钢
管混凝土构件工作性能的研究现状进行了总结，对钢一混凝土组合结构构件的研究方向进行了展望．
关键词：钢管混凝土构件；型钢一钢管混凝土构件；钢管混凝土叠合构件；中空夹层钢管混凝土构件；工作性能
中图分类号：U445．57 文献标识码：A
钢一混凝土组合结构构件由于钢和混凝土之间
的相互作用，能充分发挥钢材和混凝土的材料特性，
具有承载力高、塑性任性好、抗火性能优于钢结构等
诸多优点，因此，钢一混凝土组合构件的力学性能和
设计方法已经成为工程界和研究者关注的热点问题
之一．
1 钢管混凝土构件
文献[1]采用纤维模型法和有限元法等数值方
法分析了钢管混凝土构件受力全过程，并采用大型
商业有限元软件ABAQUS对钢管混凝土构件进行
建模，研究了不同截面形式、不同加载路径情况下钢
管混凝土构件在压、弯、扭、剪及其复合受力状态下
的工作机理，分析了钢管与核心混凝土之间的相互
作用，使人们更加深入和清楚地认识钢管混凝土构
件的工作机理，尤其是复合受力状态下的力学实质．
图1给出了典型的钢管混凝土在弯扭复合受力情况
下的计算曲线和实验曲线比较情况，图2给出了圆
钢管混凝土构件在纯扭受力状态下的截面剪应力分
布情况．
文献[1]对钢管混凝土构件承载力实用计算方
法进行了研究，计算结果与收集到的各类实验结果
进行了比较，结果表明，计算结果与实验结果吻合
较好．
文献[1]给出了钢管混凝土压弯扭短柱承载力
的相关方程：
a．当N／N >~2710“ 1一( ) 时，，
( ⋯ + ㈩
b．当Ⅳ／Ⅳ <2r／o√1一( ) 时，
(-b。( ) 一c。( )+ 广+( ) = 2
式中：Ⅳ ，和分别为钢管混凝土轴压强度承载
力、抗弯承载力和抗扭承载力；系数n，b，c按文献
[1]中有关公式确定．式(1)在 =0．2—5．0， =
235～420 MPa =30～90 MPa， =0．04～0．20条
件下适用，各参数的具体含义详见文献[1]．
可见，对钢管混凝土构件工作机理和承载力实
用设计方法的研究已经基本完善，可满足实际工程
设计需要．目前已经有多部钢管混凝土结构行业标
准和地方标准已经颁布，为钢管混凝土结构的
实际应用增加了可操作性．
2 型钢一钢管混凝土构件
随着建筑物高度和跨度的不断增加，建筑物承
重柱的设计关系到建筑物在大震下能否倒塌．这就
要求在重载条件下，柱子不但耍有足够的强度而且
应有较好的延性．文献[8]提出了一种新型的钢一
混凝土组合结构柱，将型钢埋人钢管混凝土中，即型
钢一钢管混凝土柱，型钢一钢管混凝土柱具有钢骨