两种钢管混凝土T形柱的轴压性能

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发布时间：2021-10-08

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果表明，两种钢管混凝土 T形柱的破坏均属于局部鼓曲破坏，但多室式钢管混凝土 T形柱的整体性能更为优良，承载能力和延性
性能均高于同截面尺寸的普通钢管混凝土 T形柱。按照矩形钢管混凝土承载力公式对试件的承载力进行了验算，发现计算结果偏于不安
全，因此对钢管混凝土 T形柱有必要建立考虑多因素影响的承载力计算方法。
关键词：钢管混凝土柱；普通 T形截面；多室式 T形截面；轴压；破坏形态；承载力；延性
中图分类号： TU528．01 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(201 1)09～0025—04
Properties of tw o kinds of T-shaped concrete-filled steel tubular colum ns under axial load
LIU Lin-lin，TU Yong-qing
(SchoolofTransportation Science andEngineering，BeijingUniversityofAeronautics andAstronautics，Beijing 100191，China)
Abstract： In order to acquire the comparisons on the properties between normal T—shaped concrete filled steel tubular(NT—CFST)columns and
multi—cell T—shaped concrete filled steel tubular (MT—CFST)columns，3 groups ofaxially compressive experiments were conducted．The results
dem onstrate th at the failure modes ofthe specim ens were both oflocal bulking failure an d M T·CFST colum ns show better properties ofbearing
capacities and ductility than NT—CFST columns．The beating capacity formula ofrectangular CFST columns is employed to veriry the ultimate load
ofth e specimens and gives an unsafe estimate．It is indicated that more factors should be considered to establish a proper method for calculating the
bearing capacities ofT—CFST columns．
Keyw ords： concr~e—filled steeltubularcolunms；NT—section；MT—section；axial compression；failuremode；bearing capacity；ductility
0 引言
钢管混凝土结构中的钢管对混凝土提供了有效的侧向约
束，使其具有较好的承载能力和抗震性能，在国内外的各类建
筑中得到了越来越多的应用。随着研究工作的不断深入，钢管混
凝土构件的截面形式也越来越丰富，例如为了便于空间布置，
更好地满足人们对建筑物的使用要求，国内的研究者提出了钢
管混凝土异形柱的概念。与普通(圆形、方形 )钢管混凝土柱类
似，异形柱由通过在异形 (T形或 L形及十字形 )钢管中直接填
充混凝土构成。
近年来，对截面如图 1(a)所示的普通钢管混凝土 T形柱已
经开展了一定的研究工作。赵毅和杜国锋等分别进行了短柱试
件的轴压试验，吕西林等进行了滞回性能试验，得出了一些初
步结论『l_3 ；李学平等建立了核心混凝土的本构关系，采用纤维
模型法对上述滞回试验结果进行了验算。另外一些研究者针
对如何增强 T形截面内两种材料的相互作用，提出了设置约束
拉杆或焊接加劲肋等改进措施，并进行了试验研究【lI5J。总的看
来，无论对普通钢管混凝土 T形柱还是改进的钢管混凝土 T形
柱的试验研究还较为欠缺，对这两种构件工作机理的认识不够
充分，有必要进行更进一步的探究。
设置约束拉杆或加劲肋能减小普通 T形截面中阴角及部
收稿日期：201l_J03．25
基金项目：国家自然科学基金项目(50578005)
分板件宽厚比较大对构件性能的不利影响，试验结果表明上述
构造措施能显著增加构件延性但对承载能力的改善较小。本研
究给出了一种对普通钢管混凝土 T形柱的新的改进形式，即截
面如图 1(b)所示的多室式钢管混凝土 T形柱，为便于描述，将
普通 T形截面称为NT形截面，多室式 T形截面称为 MT形截面。
MT形截面由钢板分隔成的三个分室及填充其中的混凝土组
成，当承载力相同时其截面尺寸比NT形截面要小，这样在消除
NT形截面阴角的同时，也可以减小板件的宽厚比，利于构件整
体性能的发挥。本研究以 3组普通钢管混凝土 T形柱和多室式
钢管混凝土 T形柱为对象进行了轴压试验，描述了各组试件的
破坏过程及破坏形态，分析了其轴压性能的异同，并应用矩形
钢管混凝土的强度承载力公式对这两种截面形式的试件的承
载力进行了验算。
1 试验研究
1，1 试验概况
将 NT形截面和MT形截面的各边进行编号，并将其划分为
翼缘和腹板两个部分，见图 1、2所示。两种截面的尺寸均包括
翼缘或腹板厚度即肢厚 o，腹板高度 b，翼缘外伸宽度 c及钢管
厚度。试件设计时，同组的两个试件取相同的截面尺寸值，同时
为了考察截面尺寸对构件性能的影响，同种截面类型的 3个试