钢管混凝土柱论文范文

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2填充工艺

2.1准备工作

完成体系转换。当拱轴线线型调整检查合格后，即可对各个钢管拱肋拼装节段进行体系转换施工。各个钢管拱肋拼装节段体系转换主要包括：

（1）完成各个接头的焊接（从拱顶往拱脚方向对称进行焊接）；

（2）完成拱肋接头焊接后，将拱脚弦管与拱脚预埋管焊接，将上、下弦管与预埋管焊牢，使铰接初步固结。

2.2施工阶段

2.2.1下层系杆张拉。钢管拱节段体系转换完成后，完成下层系杆第一次张拉，张拉力由监控单位提供。张拉系杆前，三角区所有横梁预应力和三角区纵向预应力均必须张拉压浆完成。

2.2.2配合比设计。本桥设计要求管内顶升灌注混凝土C50微膨胀混凝土。根据现场实际施工条件，如法兰处管径变小、顶升高度较高，距离较长等诸多因素，致使顶升灌注混凝土施工难度大，因此，对顶升灌注泵送混凝土配合比必须达到如下要求：

（1）具有良好的可泵性，即塌落度大（入泵22～26cm）、和易性好、流动性高（扩展度55～65cm）、不泌水、不离析、自密性好；

（2）具有补偿收缩性，微膨胀，水中养护14天的最小限制膨胀率≥2.5×10-4；

（3）初凝时间大于16小时，终凝时间大于18小时；

（4）胶凝材料最少用量不得小于350kg/m3，水胶比不宜大于0.5。

2.2.3出浆孔、出气孔、灌注孔以及出渣孔的布置：

（1）出浆孔：在每根钢管拱拱顶处开一个Φ125mm的孔，孔周铁板加强处理，并外函一节内径为125mm钢管（壁厚6mm，长150cm），钢管竖直向上，用于排气出浆孔；

（2）出气孔：为了确保压注混凝土流动顺利，方便观察管内混凝土流动进展情况，沿钢管轴线方向的上方每隔15～20m设置一个Φ50mm钢管出气孔。当出气孔冒混凝土时，马上用钢板焊接盖住封闭出气孔，防止出气孔外流混凝土泄压；

（3）灌注孔：下弦管灌注孔设在离拱脚约1.5m处的钢管侧面，以方便接泵管。灌注孔外接一节混凝土输送泵管，输送泵管与钢管焊接固定，同时保证钢管轴线呈30°～50°夹角。上弦管灌注孔设在离拱脚约2.5m处的钢管顶部，同样外接一节混凝土输送泵管，与钢管轴线的焊接固定角度同下弦管。灌注孔与输送泵管管路之间设置安装一个M125截止阀；

（4）临时出渣孔：在拱肋底部设置临时出渣孔，尺寸和结构同排气孔，便于清水和渣物流出。以上开孔，均必须在合拢前开好。

2.2.4焊接质量和钢管拱线形监测。钢管拱钢管混凝土灌注前，必须对钢管拱肋各个拼装节段的焊接接头进行细致检查、检测，确保焊缝满足设计规范要求。同时对钢管拱高程、轴线进行测量，并记录好数据，作为对拱肋在混凝土灌注过程中线形变化的基础数据。

2.3混凝土供应和混凝土输送泵选用

首先，混凝土输送泵的额定泵送能力应不小于灌注速率或实际混凝土供应量的2倍；输送泵的额定压力须满足最大泵送压力，即静压力和泵送压力叠加之和。其次，混凝土输送泵的泵送高度应大于1.5倍的灌注高度（即拱脚至拱顶的高度）。秋湖里大桥要求输送泵的额定扬程大于60m。根据以上要求，选择HBT60-16-90S（最大理论垂直输送距离270m，最大理论水平输送距离1200）拖式混凝土高压输送泵，分配阀为S形摆管阀，最大理论输出量60m3/h，出口处最大压力为16MPa，电机功率为90kW，4#和5#墩上、下游附近各布置1台HBT60-16-90S输送泵。在钢管拱混凝土灌注前，混凝土搅拌站和混凝土输送泵进行联动试车，确保所有拌和输送设备正常运行。

2.4钢管混凝土灌注

2.4.1湿润输送泵管。混凝土输送泵管接通后，先全程泵送通清水，一方面利用清水湿润所有的输送泵管，另一方面检查输送泵管工作是否正常、泵管接头处是否有渗漏的情况。

2.4.2泵送水泥砂浆。混凝土从进料管出来后，在重力作用下填充管口以下的空腔直至淹没进料管口，以后混凝土在泵送压力下向上流动，此时粗骨料先下落，所以泵送混凝土前首先泵送1m3高强度水泥砂浆（即将混凝土配合比中石子扣除），以免粗骨料反弹以及接头处混凝土质量差，同时砂浆还可在泵送过程中起到管壁的作用。混凝土填充灌注接近完成时，利用混凝土将砂浆排除钢管之外。

2.4.3填充灌注混凝土。在开始压注前，将截止阀挡板抽出，在挡板两侧涂满黄油，再将挡板插入阀中但不穿入泵管内，以便压注后挡板能顺利插入混凝土中起到止浆作用。待焊缝冷却后压注少量混凝土通过压注口，继续压注混凝土直至拱顶。水泥砂浆的目的是减小混凝土与管壁之间的摩擦力。压注过程中，根据排气孔观察到的情况随时补浆。压注过程中通过调整控制两岸混凝土输送泵的泵送速度，确保压注均匀、对称，并通过锤击钢管管壁辨别管内是否空心的方法了解混凝土压注的高度，以此凭据调整混凝土的压注速度，控制两岸混凝土压注进度对称。当混凝土压注至接近拱顶面时，严格控制压注速度，以防止混凝土超过拱顶截面引起钢管拱振动。混凝土到达拱顶时，通过交替泵送两岸混凝土将砂浆从拱顶出浆孔排除，待出浆孔有混凝土溢出后，利用钢筋出浆管内的混凝土，将气体和浮浆排出，直至良好的正常混凝土从出浆管溢出，两岸输送泵停止泵送，稳压2分钟，并关闭压注管处的阀门且不得漏浆，防止混凝土回流。拆除输送泵接头，接通下一根钢管填充灌注的泵管路，开始填充灌注下一根钢管。如此循环。每次一个循环灌注完成时，钢管内混凝土均不得初凝。进行下一次钢管混凝土填充灌注前，对前一次灌注混凝土强度进行检测，确保前一次混凝土达到设计要求。

2.5出浆孔、灌注孔填充灌注后的处理

待钢管混凝土填充灌注完成并混凝土终凝后，割掉灌注用的泵管和出浆管，并用原开孔保留的钢板进行封闭焊接，并在表面进行防腐涂装处理，以防雨水进入。

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0引言

近年来，我国频繁发生地震灾害，比如2008年，汶川大地震；2010年，青海玉树大地震；2013年，四川的芦山县大地震；2014年，新疆省于田大地震，我们对现有建筑结构的抗震性能提出了更高的要求。很多建筑物和构筑物在我们的长期使用中会出现各种各样的问题，如承载力不足、地基沉降、出现裂缝等[1]。为了能够正常使用，防止结构出现严重的损害，给人们带来财产、精神和生命上的危害，应该对建筑物及时的进行可靠度鉴定，并采取相应的措施对建筑物进行加固维修。钢筋混凝土框架结构加固的方法主要包括：外包钢法、粘贴纤维复合材料加固法、粘钢加固法、增大截面法、增设翼墙加固等[2]。本文将通过Abaqus非线性有限元模拟来探究钢管混凝土翼墙的受力性能。

1构件尺寸及模型建立

1.1构件的尺寸

本文模拟中选取如下的模型作为研究对象：混凝土柱尺寸500×500mm，柱高1.8m，纵向钢筋12B16，箍筋B8@ 200mm，底端加密箍筋B8@100mm（B为钢筋直径），两侧的翼墙为钢管混凝土翼墙，用钢套箍将钢管混凝土翼墙的端部与钢筋混凝土柱固结在一起，其它部位没有连接，钢套箍为高度300mm，厚度为5mm。其中的一个构件的截面如图1.1所示。

图1.1 构件的截面尺寸

有限元数值模拟分别以钢管的厚度为参变量，对不同组的构件分别进行低周反复荷载作用下的模拟。其中L表示钢筋混凝土柱的长，B表示钢筋混凝土柱的宽；l表示钢管混凝土翼墙的长度，b表示钢管混凝土翼墙的厚度；n表示轴压比；t表示钢管的厚度。构件尺寸如表1.1。

表1.1 钢管混凝土翼墙加固构件模拟试件表

试件编号 L（mm） ×B（mm） l（mm） ×b（mm） n t（mm）

JGZ-1 500×500 300×200 0.5 3

JGZ-2 500×500 300×200 0.5 5

JGZ-3 500×500 300×200 0.5 7

1.2模型的建立

运用创建部命令件创建混凝土柱、混凝土翼墙、钢管、纵筋和箍筋各部件，其中混凝土柱、 混凝翼墙和钢管为实体单元，而纵筋和箍筋为桁架单元。如图1.2所示。

图1.2 模型建立

2不同试件的有限元分析

2.1试件的滞回曲线

在轴压比0.5时，翼墙中钢管的厚度为3mm、5mm、7mm的钢管混凝土翼墙加固柱的构件滞回曲线如图2.1所示。

图2.1 JGZ-1、JGZ-2、JGZ-3滞回曲线

从图2.1能够看出，在这组模拟中任何一个滞回曲线形状都表现为比较饱满的梭形，这反映了钢管混凝土翼墙加固钢筋混凝土柱具有良好的耗能能力以及抗震性能[3]。

从这组的滞回曲线可以看出，钢管厚度t=7mm的加固构件的滞回曲线的峰值最大，t=3mm的加固构件滞回曲线峰值最小，说明钢管厚度越大钢管混凝土翼墙加固柱的极限承载力越大。随着加载的继续进行，滞回曲环的峰值出现了下降，不同钢管厚度下降的趋势也不同，钢管厚度为3mm的加固柱下降趋势比钢管厚度为7mm的加固柱下降趋势大，说明随着钢管厚度的增大钢管混凝土翼墙加固柱的延性增加[4]。

2.2试件的骨架曲线

在轴压比为0.5时，翼墙中钢管厚度为3mm、5mm、7mm的钢管混凝土翼墙加固柱的构件骨架曲线如下图2.2所示。

图2.2JGZ-1、JGZ-2、JGZ-3骨架曲线

从图2.2可以看出，钢管混凝土翼墙中钢管厚度为7mm时加固构件的极限承载力值最大，钢管厚度为5mm次之，钢管厚度为3mm最小，说明了随着钢管厚度的增加钢管混凝土翼墙加固柱的极限承载力增大。

在骨架曲线的前期弹性阶段，钢管厚度为7mm的钢管混凝土翼墙加固的钢筋混凝土柱的斜率最大，说明随着钢管厚度的增加构件的弹性阶段的刚度增大，加载后期骨架曲线均有一段保持水平，表现出钢管混凝土翼墙加固柱具有良好的塑性性能；随着荷载继续加载，骨架曲线出现下降趋势，说明钢管混凝土加固钢筋混凝土柱的延性降低；钢管厚度为3mm的加固构件下降趋势大于钢管厚度为7mm的加固构件，说明了钢管厚度越大加固构件的延性越好[5]。

3结论

利用有限元软件ABAQUS以钢管厚度为参数建立的3个钢管混凝土翼墙加固钢筋混凝土柱模型，并进行了模拟分析，从提取的滞回曲线和骨架曲线上可以看出，钢管混凝土翼墙加固柱均具有较好的耗能能力及抗震性能。钢管厚度增加则构件的极限承载力增大，刚度增大，耗能能力良好。由于篇幅有限有些参变量没有考虑进来，在以后的研究中将重点关注。

参考文献

[1] 魏闯.增设翼墙加固功能混凝土柱受力性能研究[D]沈阳建筑大学硕士论文，2011

[2] 柳炳康，吴胜兴，周安.工程结构鉴定与加固[M].北京：中国建筑工业出版社，2008

[3] 张心令，王财全，刘洁平. 翼墙加固方法对框架结构抗震性能的影响分析[J].土木工程学报，2012

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引言

工程实践表明，钢管混凝结构是一种抗压强度高、自重轻、抗震性能突出、施工方便、外形美观和造价经济的结构。现代钢管混凝土结构的广泛应用，代替了传统的在高层结构中采用普通钢筋混凝土结构，并且避免了采用普通混凝土结构造成的“肥梁胖柱”、浪费使用空间、不美观又不经济等现象[1]。

1.钢管混凝土研究现状

方钢管混凝土结构是钢管混凝土结构的一个重要分支，1964～1965年，Chapman和Neogi对圆形、矩形、方形截面钢管混凝土柱进行了较为全面的对比实验研究，标志着对方钢管混凝土应用研究的开始。方钢管混凝土结构是在钢管内填充素混凝土，利用钢管和混凝土两种材料在受力过程中的相互作用，内填混凝土有效地提高了钢管的局部稳定性和抗火能力，而钢管对内填混凝土的约束作用又使其强度提高、塑性和韧性性能大为改善，充分发挥了两种材料的优点和潜力，可使构件截面减小，承载力提高，整体重量减轻，钢管壁板不需太厚，可大量使用国产钢材实现工厂化生产；能够大幅度节约钢材和基础费用，降低结构造价；因施工中可省去大量支模板的工作，工期可缩短1/4～1/3；环境污染小；由于柱子截面的减小，可使使用面积增加5～8%。方钢管混凝土构件外形规则，连接构造相对简单，双向受力性能较好，抗扭能力强，具有良好的经济和社会效益[2]。以方矩形钢管混凝土柱－钢梁组成的框架结构，是一种具有巨大的开发与应用前景的新型房屋体系，经国内外学者多年研究，已取得丰硕成果。

2.钢管混凝土柱节点研究

由于节点是诸多构件的力流交汇之处，节点的受力模式较之于一般构件更为复杂，特别是在地震作用下的节点受力尤为复杂，又由于节点联系着多个构件，其失效的后果比起一般的构件更为严重，因此，在工程实践中，对节点的性能应格外重视。随着钢管混凝土柱越来越多的被应用于多高层建筑，到了上个世纪90年代，由于工程应用的需要，日本率先开始方钢管混凝土柱与钢梁节点的受力性能和连接构造研究，并以日、美等国为代表的发达国家，于1993成立了“美－日地震工程合作研究计划：组合与杂交结构”组织，对钢－混凝土组合结构进行了有计划、有组织地跨国研究，其内容包括各种组织结构、构件、不同构造节点等的承载能力和抗震性能研究，取得了丰硕的成果，现正在向纵深发展。特别是在1994年美国Northridge和1995年日本阪神地震后，世界各国开始对钢结构、钢混凝土组合结构的连接进行了大量的研究，并定期在国际范围进行专题讨论交流，为各国制订相关规范和工程应用起了重要作用。在这种国际环境下，我国也结合工程应用开始了较大规模的钢管混凝土节点的研究，其中，以圆钢管混凝土柱节点的研究较多，而方矩形钢管混凝土柱节点的研究相对较少。

3.方钢管混凝土柱节点研究

方钢管混凝土柱节点根据应用的不同也分为“方钢管混凝土柱－钢筋混凝土梁节点”和“方钢管混凝土柱－钢梁节点”两大类，随着工程应用的发展，近年又出现了一些“方钢管混凝土柱与钢－混凝土组合梁节点”。方钢管混凝土柱外表相对规则，其连接构造也比较简单，但由于应用与研究较少，目前这类已开发的构造形式和研究成果远比圆钢管混凝土节点少。

3.1方钢管混凝土柱－钢筋混凝土梁节点

方钢管混凝土柱配合钢筋混凝土梁板体系在我国也存在较大的应用前景。环梁－钢承重销式连接、穿筋式连接是我国《矩形钢管混凝土结构技术规程》推荐的两种连。环梁－钢承重销式连接在钢管外壁焊半穿心牛腿，柱外设八角形钢筋混凝土环梁，梁端纵筋锚入钢筋混凝土环梁传递弯矩；穿筋式连接为在柱外设矩形钢筋混凝土环梁，在钢管外壁焊水平肋钢筋（或水平肋板），通过环梁和肋钢筋（或肋板）传递梁端剪力，框架梁纵筋通过预留孔穿越钢管传递弯矩。

3.2方钢管混凝土柱－钢梁节点

我国矩形钢管混凝土结构技术规程推荐了四种连接形式：带短梁内隔板式梁柱连接、外伸内隔板式梁柱连接、外隔板式梁柱连接、内隔板式梁柱连接。带短梁内隔板式梁柱连接，为矩形钢管内设隔板，柱外预焊短钢梁，钢梁的翼缘与柱边预设短钢梁的的翼缘焊接，钢梁的腹板与短钢梁的腹板用双夹板高强度螺栓摩擦型连接； 外伸内隔板式梁柱连接，为矩形钢管内设隔板，隔板贯通钢管壁，钢管与隔板焊接，钢梁腹板与柱钢管壁通过连接板采用摩擦型高强度螺栓连接，钢梁翼缘与外伸的内隔板焊接；内隔板式梁柱连接，为钢梁腹板与柱钢管壁通过连接板采用摩擦型高强度螺栓连接，矩形钢管混凝土柱内设隔板，钢梁翼缘与柱钢管壁焊接；外隔板式连接为钢梁腹板与柱外预设的连接件采用摩擦型高强度螺栓连接，柱外设水平外隔板，钢梁翼缘与外隔板焊接。这些钢管混凝土柱－钢梁的节点形式构造简单、整体性好、传力明确、安全可靠、节约材料和施工方便。

参考文献:

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中图分类号：TU352.5 文献标识码：A

Fire resistance behavior sandwich concrete filled steel tubular column to one-side fire

WANG Yu―de，ZHU Meng―long

（College of Engineering，Hebei University of Engineering，Hebei Handan 056038，China）

Abstract： Considering different performance steel coagulation material， using the finite element software modeling analysis of concrete filled double skin steel； temperature field using the heating curve indoor fire model ISO-834 standard fire model. Steel and concrete under high temperature due to the contact section separated， with or without considering slip little effect on the performance of components， it is not considering slip between steel and concrete. The results show that hollowness， slenderness ratio， load ratio， member of the side length and thickness of the protective layer is the main factor affecting steel concrete.

Keywords： one-sided by the fire； finite element method； influencing factors； thermal performance；

钢管混凝土柱是指在混凝土外包钢管而形成的构件，按截面形式可分为圆钢管混凝土、方钢管混凝土、矩形钢管混凝土和多边形钢管混凝土等（见图 1），本文的研究对象为方截面钢管混凝土柱。

图1钢管混凝土构件横截面示意图

作者简介：王育德，男，河北邯郸人，研究生学历，河北工程大学教授，从事计算智能理论技术及应用方向，主要研究内容包括建筑工程技术、建筑工程项目管理。

由于钢管和核心混凝土之间各自的优点，在其相互作用、共同工作下，使得其有如下优点：承载能力高、制作施工方便、经济性能好、耐火性能较好、抗震性能好。

1模型建立

1.1温度场的选择

火灾发生时一个升温降温的过程，现实生活中，火灾时常发生，对人类生命财产造成很大损失，甚至付出生命。本文主要对钢结构构件进行抗火分析。目前，结构的耐火极限是跟据ISO―834（1980）火灾曲线确定的，取用的是无降温段的曲线，如图所示

各阶段的数表达式如下。

（1）升温段ABB′

（2）降温段（BC）

（3）常温段（CD）

式中T为温度；t为火灾作用时间th为升降温临界时间；Th为升降温临界温度，；T0为室温，常温取20；文中所使用单位温度均为摄氏度；时间单位均是分钟。

1.2本构模型的建立

1.2.1砼的应力-应变关系模型

参考李华东和时旭东给出的高温线混凝土棱柱体抗压强度和对应应变的计算公式结合韩林海的实验结果最终确定高温下混凝土的应力-应变关系公式如下：

其中 ：

；

为常温下混凝土圆柱体轴心抗压强度。

1.2.2钢材的应力-应变关系模型

钢材的应力-应变模型子高温作用下没有统一公式，版本各不相同，本文根据Lie提出的模型作为依据进行理论研究；具体形式表示如下：

当时

当时，

其中

；

1.2.3确定砼和钢材的接触

从理论上看，高温下钢材与砼滑移比常温下显著，钢管与砼粘结比较弱，导致钢与混凝土整体工作性能降低。但在高温后钢管与砼之间的滑移和常温下有不同之处，目前对这方面的研究参考文献较少。

在建立节点热分析模型中，钢管混凝土柱与梁、板之间的连接采用束缚约束，不考虑它们之间的相对滑移。原因是在对构件热分析过程中，钢管和混凝土之间滑移很小，对温度的影响可以忽略不计，因此不用考虑他们之间的影响。在计算构件的温度场时，认为温度只沿截面径向发生变化，沿长度方向不发生变化。

1.3建立有限元模型

1.3.1选择单元类型

钢材采用四节点完全积分壳单元 S4，核心混凝土采用八节点缩减积分的三维实体单元 C3D8R。此单元精度不高，但符合计算要求，从计算经济性角度出发，采用此线性单元。模型如下

图2建立模型

1.3.2实例模型

用ANSYS12.0进行实例分析，对运行的可靠结果进行分析得出钢管混凝土柱抗火性能的主要影响因素。具体实例数据如下：柱截面边长 B=500mm，含钢率α =0.15，升温时间为 t=100min.，钢管与混凝土间的界面热阻 R=0.01℃ /w，保护层为厚涂型钢结构防火涂料，厚度分别为 a=0mm 和 a=10mm。

运行结果如下图

图3软件运行结果

2结果分析

1）影响构件抗火因素主要有以下几个方面：一是保护层厚度，保护层厚度越大，构件耐火时间越长；二是长细比，刚度会随着长细比的增大而逐渐减小。三是轴压比，轴压比越大，框架的水平承载力越小，强化阶段的刚度也越小。

2）对软件运行结果进行分析，可得出如下结论，在其他条件相同时，由于受火面的不均匀随着受火面的增加，钢管混凝土截面温度也会升高。钢管混凝土柱温度场的主要因素有截面边长、保护层的厚度以及升温时间，这些影响因素与受火方式无关。受火作用下造成双轴对称作用的截面，即相对两面或者四面，它们的最低温度出现在截面中心；受火作用下单轴对称截面，即单面或者三面，其温度最低点出现在背离受火的区域。

参考文献：

[1]韩林海.钢管混凝土结构一理论与实践（第二版）.北京：科学出版社，2007.

[2]周天华，郭彦利，卢林枫，何保康.方钢管混凝土柱-钢梁节点的非线性有限元分析.西安科技大学学报，2005 年 9 月，第 25 卷第 3 期： 283-287.

[3]李国强，韩林海，楼国彪，蒋首超.钢结构及钢一混凝土组合结构抗火设计.北京：中国建筑工业出版社，2006.

[4] 霍静思.火灾作用后钢管混凝土柱一钢梁节点力学性能研究；2005.

[5] 吕西林，李学平，余勇.方钢管混凝土柱与钢梁的连接节点设计方法.同济大学学报，2002，30（1）：l一5

[6] J. Gardner， E. R. Jacobson. Structural behaviour of concrete filled steel tubes.ACI Structural Journal. 1967， 64 （7）： 404～413.

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钢筋混凝土柱是指用钢筋混凝土材料制成的柱。是房屋、桥梁、水工等各种工程结构中最基本的承重构件，常用作楼盖的支柱、桥墩、基础柱、塔架和桁架的压杆。按照制造和施工方法分为现浇柱和预制柱。现浇钢筋混凝土柱整体性好，但支模工作量大。预制钢筋混凝土柱施工比较方便，但要保证节点连接质量。

钢筋混凝土柱按配筋方式分为普通钢箍柱、螺旋形钢箍柱和劲性钢筋柱。普通钢箍柱适用于各种截面形状的柱是基本的、主要的类型，普通钢箍用以约束纵向钢筋的横向变位。螺旋形钢箍柱可以提高构件的承载能力，柱载面一般是圆形或多边形。劲性钢筋混凝土柱在柱的内部或外部配置型钢，型钢分担很大一部分荷载，用钢量大，但可减小柱的断面和提高柱的刚度；在未浇灌混凝土前，柱的型钢骨架可以承受施工荷载和减少模板支撑用材。用钢管作外壳，内浇混凝土的钢管混凝土柱，是劲性钢筋柱的另一种形式。

一、常见柱质量通病原因分析

（一）混凝土强度偏低，匀质性差，低于同等级的混凝土梁板，主要原因是随意改变配合比，水灰比大，坍落度大；搅拌不充分均匀；振捣不均匀；过早拆模，养护不到位，早期脱水表面疏松。

（二）混凝土柱“软顶”现象，柱顶部砂浆多，石子少，表面疏松、裂缝。其主要原因是：混凝土水灰比大，坍落度大，浇捣速度快，未分层排除水分，到顶层未排除水分并第二次浇捣。

（三）混凝土的蜂窝、孔洞。主要原因是配合比不正确；一次下料过多，振捣不密实；位分层浇筑，混凝土离析，模板孔隙位堵好，或模板支撑不牢固，振捣时，模板移位漏浆。

（四）混凝土露筋，主要原因是混凝土浇筑振捣时，钢筋的垫块移位，或垫块太少，甚至漏放，钢筋紧贴模板致使拆模后露筋；钢筋混凝土结构截面较小，钢筋偏位过密，大石子卡在钢筋上，水泥浆不能充满钢筋周围，产生露筋；因混凝土配合比不准确，浇筑方法不当，混凝土产生离析；浇捣部位缺浆或模板严重漏浆，造成露筋；本模板湿润不够，混凝土表面失水过多，或拆模时混凝土缺棱掉角，造成露筋。

（五）混凝土麻面，缺棱掉角。主要原因是模板表面粗糙或清理不干净；浇筑混凝土前木模板未湿或湿润不够；养护不好；混凝土振捣不密实；过早拆模，受外力撞击或保护不好，棱角被碰掉。

二、可采取的控制措施

（一）混凝土强度偏低，匀质性差的主要控制措施

1、确保混凝土原材料质量，对进场材料必须按质量标准进行检查验收，并按规定进行抽样复试。

2、严格控制混凝土配合比，保证计量准确，按试验室确定的配合比及调整施工配合比，正确控制加水量及外加剂掺量。加大对施工人员宣传教育力度，强调混凝土柱结构规范操作的重要性，改变其认为柱子混凝土水灰比大，易操作易密实的错误观念。

3、混凝土应拌合充分均匀，混凝土坍落度值可以较梁板混凝土小一些，宜掺减水剂，增加混凝土的和易性，减少用水量。（二）混凝土柱“软顶”的主要控制措施

1、严格控制混凝土配合比，要求水灰比、坍落度不要太大，以减少泌水现象。

2、掺减水剂，减少用水量，增加混凝土的和易性。

3、合理安排好浇筑混凝土柱的次序，适当放慢混凝土的浇筑速度，混凝土浇筑至柱顶时应二次浇捣并排除其水分和抹面。

4、连续浇筑高度较大的柱时，应分段浇筑，分层减水，尤其是商品混凝土。

（三）混凝土柱蜂窝孔洞的主要控制措施

1、混凝土搅拌时，应严格控制材料的配合比，经常检查，保证材料计量准确。

2、混凝土应拌合充分均匀，宜采用减水剂。

3、模板缝隙拼接严密，柱底模四周缝隙应用双面胶带密封，防止漏浆。

4、浇筑时柱底部应先填100厚左右的同柱混凝土级配一样的水泥沙浆。

5、控制好下料，保证混凝土浇筑时不产生离析，混凝土自由倾落高度不应超过2m。

6、混凝土应分层振捣，在钢筋密集处，可采用人工振捣与机械振捣相结合的办法、严防漏振。

7、防止砂石中混有粘土块等杂物。

8、浇筑时应经常观察模板、支架墙缝等情况，若有异常，应停止浇筑，并应在混凝土凝结前修整完毕。

（四）混凝土露筋的主要控制措施

1、混凝土浇筑前，应检查钢筋和保护层厚度是否准确，发现问题及时修整。

2、混凝土截面较小，钢筋较密集时，应选配适当的石子。

3、为了保证混凝土保护层厚度，必须注意固定好填块，垫块间距不宜过稀。

4、为了防止钢筋移位，严禁振捣棒撞击钢筋，保护层混凝土要振捣密实。

5、混凝土浇筑前，应用清水将模板充分湿润，并认真填好缝隙。

6、混凝土也要充分养护、不宜过早拆除。

（五）混凝土麻面缺棱掉角的主要控制措施

1、模板面清理干净，不得粘有干硬水泥沙浆等杂物。

2、板模在混凝土浇筑前应充分湿润，混凝土浇筑后应认真浇水养护。

3、混凝土必须按操作规程分层均匀振捣密实，严防漏浆。

4、拆除柱模板时，混凝土也具有足够的强度；拆模时不能用力过猛、过急，注意保护棱角。

5、加强成品保护，对于处在人多运料等通道时，混凝土阳角要采取相应的保护措施。

三、有关钢筋混凝土结构的加固问题

钢筋混凝土结构的耐久性问题已越来越引起人们的关注。美国学者用“五倍定律”形象地说明耐久性的重要性，特别是设计对耐久性问题的重要性。设计时，对新建项目在钢筋防护方面，每节省1美元，则发现钢筋锈蚀时采取措施多追加5美元，混凝土开裂时多追加维护费用25美元，严重破坏时多追加维护费用125美元。这一可怕的放大效应，使得各国政府投入大量资金用于钢筋混凝土结构的耐久性与加固的研究。除了耐久性外，还有施工质量问题，许多新建的建筑工程也存在较严重的工程质量问题和质量事故，这些建筑的加固在整个加固工作中，也占有相当大的比例。

篇6

中图分类号:TU528.571文献标识码:B文章编号:1009-9166(2010)014(C)-0165-01

一、矩形钢管混凝土结构简介

由于圆钢管对核心混凝土起到了有效的约束,使混凝土的强度得到了提高,塑性和韧性大为改善,且国内外对圆钢管混凝土的力学性能研究较为系统而深入,因此在实际工程中得到了广泛的应用。矩形钢管对核心砼的约束效果虽不如圆钢管显著,但矩形钢管混凝土仍有良好的效果,除了外形美观,与梁节点构造简单、连接方便等优点外,还具有能有效提高构件的延性及有利于防火、抗火等特点。

二、矩形钢管混凝土结构受力简介

圆钢管混凝土结构在实际工程中应用越来越多,而方、矩形钢管混凝土的工程实践则很少见,原因之一是缺乏有关设计规程。目前对矩形钢管混凝土构件力学性能的研究还不够完整、系统,计算方法采用参考方钢管混凝土的计算方法,但从直观上看,它与方钢管混凝土构件的内部受力不同,如下图所示。对于矩形钢管混凝土构件,矩形钢管对混凝土长边的最大约束力和短边的最大约束力不相等,而方钢管对混凝土各面上的最大约束力是相等的,这就给理论研究增加了一定的难度。若忽略钢管约束而引起的构件强度提高,仅对混凝土和钢管部分进行简单叠加,就降低了该结构的优势,所以需要对矩形钢管混凝土构件进行进一步的研究。

(a)方形截面混凝土约束力示意

(b) 矩形截面混凝土约束力示意

方、矩形截面混凝土约束力示意图

以往对矩形钢管混凝土力学性能的研究和目前对矩形钢管混凝土构件计算多限于应用已成熟的钢管混凝土构件的相应公式,主要对其差异进行调整、修正的方法。文献[1]在实验基础上,考虑了矩形截面长宽比的影响,对方形钢管混凝土短柱轴压公式进行了修正,提出了矩形截面钢管混凝土短柱承载力的计算公式。文献[2]对四根长宽比为1、1.2、1.36和1.5矩形钢管混凝土柱进行了轴压和同样长宽比下的偏心受压试验研究,比较了矩形钢管混凝土和方钢管混凝土在轴压和压弯计算时的差异,同时对矩形钢管混凝土轴心受压构件承载力计算采用折减后的约束系数修正方钢管混凝土轴压承载力计算公式。文献[3]提出了用截面形状系数而不是传统的长宽比来修正圆钢管混凝土轴压短柱承载力公式,通过5个轴压矩形钢管混凝土短柱试验,在分析其试验数据的基础上,结合前人研究的试件试验数据,回归出了相应的修正系数公式。还有研究者通过理论分析,发现在一定的参数范围内矩形钢管混凝土承载力的计算可以采用方形钢管混凝土构件的公式,文献[4]采用了等效截面的方法(即含钢率和约束系数都相同)比较了各种截面钢管混凝土轴心受压时的工作性能。利用增量格式的拉格朗日表述,建立了三维有限元模型,同时考虑了材料非线性和几何非线性,对长宽比分别为1.47、1.94和2.4的3个矩形截面进行了计算,并认为在长宽比不大于2.4的情况下,矩形截面可近似等效为正方形截面,采取相同的轴压强度标准值。还有文献[5]进行了44根矩形钢管高强混凝土轴压短柱的试验,考虑了含钢率、钢种、混凝土强度等级和长宽比等因素的影响,采用数值分析的方法,以试验为基础,分离钢管和核心混凝土的受力,提出了方形、矩形钢管高强混凝土中核心混凝土和钢材的纵向应力和应变的关系。

三、采用在大量试验数据基础上的矩形钢管混凝土结构

轴压力学性能的研究方法初探

由于在圆钢管混凝土中,钢管对混凝土的约束是均匀的,对于等侧压力作用下的三向受压混凝土的研究已相当成熟,所以大大减少了研究者从理论上分析其承载力公式的难度。方形和矩形钢管混凝土中的钢管对混凝土的约束力是不均匀的,方截面两个面上的最大约束力是相等的,而矩形截面两个面上的最大约束力是不相等的,对于核心混凝土在不均匀、不等侧压力作用下的混凝土强度与不等侧压力之间的关系目前还没有此方面的研究,这就增加了从理论上推导矩形钢管混凝土极限承载力公式的难度,而建立在大量试验数据的基础上,考虑重要参数对承载力的影响,进行多元线性回归而得出来的极限承载力公式具有简单、可靠的特点,为极限承载力的预测和评估提供了一种简便的方法。

作者单位:陕西科技大学

作者简介:梁鑫(1972― ),男,陕西省永寿县人,陕西科技大学,工程师。

参考文献:

[1]蒋涛,沈之容,余志伟.矩形钢管混凝土轴压短柱承载力计算.特种结构,2002,19(2):4―6.

[2]王蕾,江雪.矩形钢管混凝土短柱受压承载力计算.桂林工学院报,2003,10(4):441―444.

[3]余志伟.多层住宅矩形钢管混凝土梁柱及节点性能理论及试验研究.同济大学硕士论文,2003.

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中图分类号：TU377 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（b）-0049-02

The Study on BFRP confined Concrete Square Column Strength and Stress-Strain Relation

Wang Yuefa

（zhongshan City，Guangdong Central Environmental Engineering Co，Ltd，Zhongshan Guangdong，528400，China）

Abstract：Stress analysis of BFRP confined concrete square columns， on the basis of the experiment， data analysis， elaborated the influence parameters of concrete mechanical properties of BFRP constraints， analysis of BFRP confined reinforced concrete columns with fiber strength and characteristic values， with the relationship between the fiber characteristic value and peak strain， with the relationship between the fiber characteristics value and the ultimate strain， it has great influence on the stress and strain.

Key Words：BFRP；Square Concrete Column；

FRP（fiber reinforced polymer or plastics纤维增强复合材料）在土木工程中的结构加固、修复上的应用日益广泛，主要因其具备高的比强度、好的抗疲劳性能、好的减震性能以及抗腐耐久等优良性能。但是FRP组合混凝土构件的理论研究远滞后于其实践应用，目前关于FRP加固、修复结构构件的设计大多停留在依据相关试验数据、类似钢管约束混凝土机理以及经验基础上，这是一种不科学甚至不安全的措施[1]。故有必要对FRP组合混凝土构件的破坏机理、本构模型等最基本的理论问题加以探讨。在混凝土柱的加固中应用FRP的约束作用来提高其抗力和改善其变形性能受到了工程界的广泛重视，为此，许多学者对FRP约束混凝土进行了研究，得到了很多有用的结论和有价值的试验数据。

1 BFRP约束混凝土方柱轴心受压力学性能

1.1 BFRP约束方柱混凝土工作机理

约束混凝土方柱轴心受压力学性能分析纤维约束混凝土方柱轴心受压力学性能根据己有的试验研究可知，纤维约束混凝土与箍筋约束混凝土机理相似，都是通过其环向约束力对核心混凝土进行约束。当试件受压时，混凝土产生横向膨胀变形，导致纤维布片材受拉，在试件截面四边的直线段，由于纤维布片材的刚度极小而产生水平弯曲，因此对试件混凝土的约束很小；但在截面转角处相对刚度大，不易产生水平弯曲，由于对称性使两个互相垂直方向上的片拉力形成沿对角线（45”）上的合力，该合力对混凝土柱对角线形成强有力的约束。因此，纤维约束矩形截面构件时，柱混凝土所受的侧向约束力是沿对角线方向上的集中挤压和沿截面水平分布的很小的横向约束力。由此可见，纤维对混凝土的约束作用沿混凝土柱侧面不是均匀分布的，在截面拐角处最大，在截面的中间最小。

1.2 BFRP约束方柱混凝土的研究现状

影响BFRP约束混凝土力学性能的参数主要有以下几个：BFRP的包裹量、混凝土强度、纤维类型、纤维包裹方式。虽然BFRP加固技术应用非常广泛，但由于起步较晚，到目前为止，无论是国内还是国外，都存在着理论落后于实际应用的状况，并且尚缺乏一套完整的、较为完善的理论分析方法。

1.3 BFRP纤维约束方柱混凝土的强度和变形

1.3.1 试验数据概况

随着纤维加固技术的不断发展，碳纤维加固技术已经在工程实际中大量使用，并取得很好的效果。近年来国内在碳纤维约束混凝土方面的研究已有较多的研究并取得了很多成果。

随着纤维加固技术的不断发展，碳纤维加固技术已经在工程实际中大量使用，并取得很好的效果。

主要参数有：混凝土立方体强度fcu、包裹层数n、碳纤维抗拉强度、碳纤维布加固率、含纤特征值、未约束混凝土轴心抗压强度和峰值应变、碳纤维约束混凝土峰值应力、峰值应变：’以及极限应变’。含纤特征值，即，经过计算变化范围为0.052-1.038。试验数据见表1。

1.3.2 试验数据分析

试验中，大部分试件都是因为角部纤维布的拉断而破坏，说明虽然对混凝土试件做了倒角处理，但角部依然存在不同程度的应力集中；不同层数包裹玄武岩纤维布的混凝土方柱的极限强度都有明显的提高，以往的试验研究也表明，BFRP布加固混凝土柱体可以大幅度提高混凝土的极限抗压强度（见图1～图3）。

1.3.3 试验结果分析

（1）研究表明，采用碳纤维条带约束混凝土方柱时，其破坏过程及曲线特征与螺旋箍筋约束混凝土类似。当纤维特征值较大时，其强度的变形可以得到显著提高。

（2）研究表明碳纤维约束可以提高混凝土变形能力改变其延性。

（3）随着的增大，峰值应变呈非线性提高，碳纤维布的横向约束可以有效的提高混凝土的变形能力，并且峰值应变随着含纤特征值的增加较峰值应力增加更为明显。

（4）碳纤维约束可以有效的提高混凝土的强度，并且碳纤维约束混凝土强度随着含纤特征值的增加而增大。所收集试验数据峰值应力最高提幅（即混凝土强度相对增大值）可达120%。

2 结论

碳纤维约束混凝土方柱的受力机理及影响约束效果的因素，其中以纤维加固量影响较大。收集了较为典型的碳纤维约束混凝土试件近20个试件。通过对试验数据的回归分析，建立了以含纤特征值为参数的碳纤维约束混凝土方柱强度、峰值应力及极限应力的经验公式。分析可知，碳纤维可以很好的提高混凝土的强度和变形能力；增大含纤特征值，混凝土峰值应力和峰值应变和延性均显著提高。

参考文献

[1] 赵彤，谢剑，等.碳纤维布改善高强混凝土性能的研究[J]工业建筑，2001，31（3）：42-44.

篇8

1、研究背景

RPC（活性粉末混凝土）是20世纪90年代由法国开发的一种新型的水泥基复合材料，它具有普通高强混凝土无法比拟的优越性能。主要表现为高强度、高韧性、高耐久性等。它的基本原理是： 通过减小原材料颗粒尺寸，采用合理的级配增加了材料的堆积密度，使混凝土的微裂缝和孔隙等缺陷最少化，就可以获得由其组成材料所决定的、最大的承载能力，并具有优异的耐久性。粉煤灰的掺入在一定程度上改善了RPC浆体的和易性，进一步增加了RPC 的密实程度，成本也有所降低， 更加适合我国工程的实际情况。

由于RPC 的超高强度，对其进行一般的配筋设计是困难而不经济的，虽然它的韧性较一般混凝土要好得多，但同钢材相比也还有较大的差距，因此也不宜独立用于荷载较大的结构构件。如何在工程中有效地使用这种新材料，钢管RPC（钢管活性粉末混凝土）作为一种新的结构形式，展现出了更好的工程实用性，其性能集合了钢管混凝土与活性粉末混凝土两者的优越性。鉴于以上背景，我们对钢管RPC 的制备和力学性能进行一个初步研究，虽然之前国内也有相关研究，但目前钢管RPC的运用一直尚处于开始阶段，因此仅就钢管RPC 的轴压短柱的极限抗压强度进行了研究。

2、实验材料、配合比及制备

1、实验材料

RPC实验原材料尽量选择现阶段工程运用较为广泛的材料，争取其制备和推广的实用性及经济性。

（1）水泥 湖南洞庭P.O42.5普通硅酸盐水泥；

（2）硅粉 上海埃凯微硅粉，SiO2含量89.56%，平均粒径在0.1～0.15 μ m，比表面积为18200/kg，密度2.21g/ cm3；

（3）粉煤灰 湖南大唐湘潭电厂Ⅰ级粉煤灰；

（4）砂 天然河砂，粒径0.3mm～0.6mm；

（5）减水剂 北京慕湖外加剂有限公司生产的高浓型萘系高效减水剂FDN，褐黄色粉末，主要成分为β-萘磺酸甲醛缩合物，掺量2%时，减水率20%以上。

（6）水 自来水

2、配合比及制备

在对RPC的研究中，我们采用三元胶凝体系（水泥-粉煤灰-硅灰体系）来确定配合比，在理论配合比的基础上，结合本地相关材料和未来施工工艺普遍化的需求，进行了多次配合比调整，最终确定的配合比为：

（1）水胶比（质量比） = 水/ （水泥+ 粉煤灰+ 硅粉） =0.18；

（2）砂灰比（质量比） = 砂/（水泥+ 粉煤灰） = 1.25；

（3）硅粉掺量（质量比） = 硅粉/（水泥+ 粉煤灰） = 0.2；

（4）粉煤灰掺量（质量比） = 粉煤灰/ （水泥+ 粉煤灰） =0.3。

根据以上配合比及与普通混凝土相同的养护条件和实验龄期，对三组尺寸为40mm×40mm×160mm的试件进行抗压强度实验，实验数据见表1所示。

根据实验数据表明，利用湖南省常见材料和普通混凝土的常规养护能成功配制出强度达C120以上的RPC，但因为原材料与养护条件等的制约，RPC的超高性能优势并没有充分发挥出来。

3、钢管RPC轴压短柱抗压强度实验

试件设计： 试件采用直径100mm，高度300mm、壁厚4mm的Q235 普通低碳钢钢管，数量为3根，先按上述配合比要求完成RPC的搅拌，然后浇筑于预先设计好的钢管内，用振动台振实，然后覆盖塑料膜防止水分流失，成型24小时后，进行常规养护。28天龄期达到后，在湖南城市学院结构实验室5000KN液压式压力机上进行轴压短柱抗压强度试验。同时在相同配合比相同材料相同环境下制备了3组立方体RPC试块。

为了准确地测量试件的应变，沿每个试件周边布设纵向4对电阻应变片，应变片数据分别通过静态电阻应变仪自动采集。试验采用分级加载，每级荷载为预估极限荷载的1/10，每级荷载持荷2～3 min，当达到极限荷载后，则采用慢速连续加载，以获得钢管RPC完整的荷载纵向应变曲线，试件的极限荷载是指试件的最大承载能力。

4、试验结果分析

本文试验结果表明：没有侧向约束的RPC试件在达到极限荷载时，都呈爆裂式脆性破坏。在钢管RPC中RPC经钢管约束后，整个组合试件不但承载力有较大的提高，延性也有很大的改善。从图1可以看出钢管RPC轴压短柱的受力性能可分为4个阶段：

第一阶段：弹性阶段（OA段），在此阶段荷载一纵向应变基本呈线性变化，钢管和RPC之间的相互作用较弱。

第二阶段：弹塑性阶段（AB段），在这一阶段，由于钢管进入弹塑性状态，弹性模量不断减小，而RPC在此时仍呈现线弹性状态，引起钢管和RPC之间的应力重分布，导致试件的荷载纵向应变关系曲线逐渐呈明显的非线性变化。但此阶段很短，约占极限荷载的5%～10%。

第三阶段：承载力下降段，这是在钢管活性粉末混凝土的承载力达到极限后钢管和核心活性粉末混凝土发生复杂相互作用的阶段。

第四阶段：强化阶段，此阶段钢管进入强化工作状态，试件的承载力呈现出回升的趋势，回升的幅度也同样取决于试件本身的套箍系数，套箍系数越大，回升的幅度也越大。

以上结果分析表明：钢管RPC短柱在轴心受压时，具有很好的弹性和弹塑性力学性能，破坏形式属于延性破坏。

5、结论

通过以上分析可以看出，在钢管RPC中RPC经钢管约束后，整个组合试件不但承载力有较大的提高，延性也有很大的改善，钢管RPC短柱在轴心受压时，具有很好的弹性和弹塑性力学性能。因此将这种材料应用于大型结构工程具有一定的前景，但如何在利用常规原材料，常规施工工艺及养护条件下，既达到钢管RPC的超高性能又能有它的广泛适用性和经济性等方面值得进一步的研究。

参考文献：：

[1]孟世强 钢管活性粉末混凝土初步研究 混凝土与水泥制品 2003.01

[2]林震宇. 圆钢管RPC轴压柱受力性能研究[D]. 福州： 福州大学， 福州大学硕士学位论文， 2004

[3]吴炎海 钢管活性混凝土轴压短柱受力性能试验研究 中国公路学报 2005.01

篇9

中图分类号：TU323-1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）34-0167-03

1、钢结构体系分析方法概述[1]～[5]

国内外学者对钢结构的计算理论进行了大量分析，提出一些行之有效的计算方法。我国编制的钢结构设计规范中，对钢框架结构的设计计算给出了计算公式，但该公式主要基于材料处于弹性范围内，计算结果偏于保守。对材料进入塑形范围内的破坏，许多学者也进行了分析，并提出了计算方法，如塑性区法和塑性铰法。一般来说，分析框架结构应该考虑以下几种因素：

1.几何非线性：

2.材料非线性：材料的弹塑性性能；

3.几何缺陷：初弯曲、初偏心、初倾斜；

4.材质缺陷：冶金缺陷、残余应力。

本文在分析计算时遵循我国钢结构设计规范（GB50017-2014）中的荷载效应分析方法以及设计方法，当框架在进行极限状态下的弹塑性分析时采用考虑几何非线性的塑性铰法。本文主要采用结构设计软件PKPM[6]～[11]进行研究分析。

2、建立结构模型

2.1 结构概况

层数：（多层）地下1层，地上6层，出屋面楼梯间1层；层高：地下3.6m，地上层高均为2.9m，出屋面4.1m；室内外高差：0.45m；混凝土环境类别：外墙、基础、雨蓬、卫生间楼板为二a类，其余混凝土环境为一类；楼板：现浇混凝土平板，预应力槽形叠合板，楼面预留70mm建筑做法，轻骨料混凝土填充；主体结构材料：钢材：Q235；混凝土强度等级：钢管混凝土柱C40，其他C30；钢筋：HPB300级、HRB400级；基础采用钢筋混凝土桩基础；填充墙：外墙、分户墙、楼梯间墙――200mm厚加气混凝土砌块。

本文主要进行7度抗震设防区设计基本加速度值为0.10g设计地震分组为第二组地震作用下的设计分析，场地土特征周期值选取0.40s。

2.2 结构方案

本文分析三种常用结构，分别是纯钢框架结构、钢框架-支撑结构、钢框架-混凝土筒体结构。 每一种结构采用三种布置方案，方案一选用方钢管柱；方案二选用采用H型钢柱； 方案三选用圆钢管混凝土柱。

3、计算结果分析

3.1 纯框架结构

纯框架结构的主要构件用钢量如表1所示。

主要计算结果：

1.自振周期 通过计算可得三种方案的前3阶自振周期如表2-4所示：

2.构件的安全性能

结构在各个荷载组合作用下的最大应力比如表5所示：

3.变形

结构在风荷载和地震作用下的侧移如表6所示；

由表可知，结构侧移满足规范的要求，仍有一定量的富余。

3.2 钢框架-支撑结构体系

钢框架-支撑结构体系的主要构件用钢量如表7所示。

主要计算结果：

1.自振周期 通过计算可得三种方案的前3阶自振周期如表8-10所示：

2.构件安全性能

结构在各个荷载组合作用下的最大应力比如表11所示：

3.变形 结构在风荷载和地震作用下的侧移如表12所示；

由表可知，结构侧移满足规范规定的限制。

3.3 钢框架-钢筋混凝土筒体体系

钢框架-钢筋混凝土筒体体系的主要构件用钢量如表13所示。

主要计算结果：

1.自振周期 通过计算可得三种方案的前3阶自振周期如表14-16所示：

2.构件安全性能

结构在各个荷载组合作用下的最大应力比如表17所示：

钢框架-钢筋混凝土筒体结构体系在风荷载以及多遇地震作用下的安全性能和抗侧移能力都大大高于限值要求。经过计算钢框架部分的横向抗侧刚度只有筒体的1.07%；纵向上只有3.96%，没能有效的参与工作，所以承载力只能作为二阶段抗震的储备。多遇地震作用组合下，底层转角部位剪力墙段的竖向钢筋和抗剪钢筋配筋率达到了2.1%、2.7%。

3.结构变形

结构在风荷载和地震作用下的侧移如表18所示：

4 结论

本文结合具体建筑方案对7度区（0.10）Ⅱ类场地下几种常用钢结构进行了分析与对比，从计算结果分析可得出以下结论：

4.1 安全性能

常用结构体系的三种方案均能满足安全性能的要求。纯框架结构构件的应力比较小，富余过大，并不太合理。钢框架-混凝土筒体结构、钢框架-支撑结构两种结构的构件应力比都比较大，构件的承载力能够充分发挥。

4.2 抗侧移性能

常用结构体系的三种方案的位移角、侧移性能进行对比分析：纯框架结构结构比较差，钢框架-支撑结构胜之，钢框架-混凝土筒体结构最优。后两者的侧移不仅满足了规范规定的限值，而且满足了住宅精装修的要求。

4.3 抗震延性

从自振周期可以看出，结构纵向刚度比横向刚度大，原因是纵向构件比横向构件多。因此可以在横向增加支撑减少两个方向的刚度差，从而减小结构的扭转，增加结构的抗震性能。

纯钢框架结构可以充分发挥钢材的延性，但由于结构形式单一，抗震性能不如其它两种结构。钢框架-支撑结构可以充分发挥材料的塑形性能，结构的抗震性能较好，而且经济合理。钢框架-混凝土筒体结构的抗震性能最好，但不能充分发挥材料的力学性能。

4.4 用钢量

通过分析，三种常用的结构体系中方案3是最优的。在进行结构方案选用的时候，可以首先选用方案2和方案3，经济上方案3是最优。在对经济性要求不是很苛刻时，可以考虑方案1。

综上所述：圆钢管混凝土柱的力学性能要强于方钢管柱和H型钢柱，在7度区，用钢量比后两者少了4.1%。总体上，三种常用结构体系中的三种方案都是有较好的实用性，具体选择那种结构体系及方案，则需要根据具体的工程要求。

参考文献

[1] 中华人民共和国国家标准.钢结构设计规范（GB50017-2014）.北京：中国计划出版社

[2] 郑添，王恒华.多高层钢结构住宅结构体系的优选研究[J].东南大学硕士学位论文，2005年3月

[3] 陈骥.钢结构稳定理论与设计[M].北京：科学出版社.2003

[4] Chen， W.F and Toma，S.Eds， Adwanced Analysis of Steel Frames [J]， Journal of Constructional Steel Research

[5] White，D.W. Plastic Hinge Methods for Advanced Analysis of Steel Frames[J]，Journal of Constructional Steel Research

[6] 崔钦淑，欧新新.PKPM系列程序在土木工程中的应用[M].北京：机械工业出版社，2006年10月

[7] 李星荣，张守斌.PKPM结构系列软件应用与设计实例[M].北京：机械工业出版社，2007年9月

[8] 钟志宪.PKPM设计软件参数定义丛书S-1[M].北京：人民交通出版社，2007年10月

篇10

关键词:钢管混凝土;轴心受压长柱;长径比

Key words: concrete-filled steel tube;axial compression columns;slenderness ratio

中图分类号:TU74文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)10-0102-02

0引言

由于钢管混凝土应用于结构时,作为受压构件具有承载力高、延性好、抗震性能优越的特性;许多国家的学者和工程技术人员都在对钢管混凝土进行研究。中国和日本在钢管混凝土的研究方面,都有了各自的较为成熟的理论,在工程应用实践中,有了较为完善的设计计算方法。日本对于钢管混凝土的研究和工程应用比中国要早,积累了丰富的理论和实践经验;他们的设计和施工技术领先于中国。本论文是针对中、日钢管混凝土轴心受压长柱的计算方法对比和分析;目的是开阔研究视野,对以后的研究提供可借鉴的更多的结论和方法,另一方面,可以取长补短,互相验证,结合两种计算方法之精华,加以创新,提出新的观点。供涉及钢管混凝土领域的广大技术人员参考,以利于弥补现有设计方法中不足之处,使我们的设计方法和理论更加完善。

1中国规范的设计计算方法及依据

钢管混凝土轴心受压构件随着长径比的增加,其承载力显著降低。轴心受压长柱是由于材料的初始缺陷、荷载作用点的偶然偏心、实际约束条件等多种复杂因素,造成极限承载能力小于轴心受压短柱;由于上述多种因素,无法通过解析的方法,准确计算轴心受压长柱的极限承载能力。只能通过一些实验数据,以长径比为变量,近似推断构件随长径比的增加,而使极限承载能力降低的关系。

1.1长柱的定义范围:4,其中,Le为柱的计算长度,其计算方法见公式(3)。

1.2理论依据:文献[2]中提出了极限平衡理论。极限平衡理论将结构视为由一系列元件所组成的体系,元件的变形方式和相应的极限条件(屈服条件)是已知的,而结构的极限承载能力是待求的。元件在一定的变形方式下的极限条件可以由试验确定或预先由理论计算确定。这里,只有极限条件已知的那些组成的结构的部分,才能叫元件。元件和结构的极限状态都是以作用在它们上面的力的大小为量度的标准。当作用力达到某种大小,使结构发生破坏,丧失承载能力,或者使结构变形加剧成为机构,即定义为结构达到极限状态。

1.3 轴心受压长柱的承载力设计公式:

Nu=φlN0(1)

N0:轴心受压短柱的极限承载力;

φl:与长径比有关的折减系数;

φl=1-0.115(2)

L=μL(3)

L:柱的实际长度;

μ:考虑柱端约束条件的系数;(参考文献[1]附录4)

2日本规范的计算方法和依据

2.1 日本规范将钢管混凝土轴心受压柱划分:短柱、中柱、长柱。中柱的定义范围是4LD12;长柱的定义范围:12,其中,Le为柱的计算长度。

2.2 理论依据:日本学者对于轴心受压长柱的计算方法的推导,依然延续与轴心受压短柱相同的研究思路,采用钢管的承载能力和混凝土的承载能力相叠加的方法。

2.3 轴心受压长柱的承载力计算公式:

承载力公式为:

Nu=sNcr+cNcr(4)

sNcr:钢管的轴心受压临界力;

cNcr:混凝土的轴心受压临界力;

(1)钢管部分的承载力sNcr按如下方法求得:

取相对长细比:λ=λπ(5)

设钢管的名义承载力sNg=AsF

F为钢材的设计强度值,一般情况下取钢材的屈服强度值fy;

当λ0.3时,sNcr=sNg(6)

当0.3λ1.3时,sNcr={1-0.545(λ-0.3)}sNg(7)

当1.3λ时,sNcr=sNg (1.3λ2)(8)

实际应用设计时,还需将钢管混凝土柱划分为长期应力状态和短期应力状态。

当,sNcr=As sfc(9)

下式(10)和(11)是长期应力状态的钢材应力取值,对于短期应力状态乘以系数1.5。

取用长径比λ=。

根据设计条件Le=rL;当轴心受压时,取r=1;

当λΛ时:sfc={1-0.4(λ(Λ)2}F/v(10)

当Λ:sfc=0.227F(λ/Λ)2(11)

这里v=3/2+(2/3)(λ/Λ)2(12)

Λ:界限长径比:Λ=π(13)

(2)混凝土部分的承载力cNcr按如下算式求得:

cNcr=cAcσcr(14)

cA:为混凝土部分的截面面积;cσcr按下式求得:

cσcr={1-[1-(cεcr/εu)]a}(cγufc)(15)

式中:

εu=0.52(cγufc)0.25×10-3(16)

cEi=[0.1069(rγufc)0.5+0.703]×105(17)

a=cEiεu /(cγufc)(18)

cεcr=xεu(19)

x满足方程:

(1-x)a+aK(1-x)(a-1)=0(20)

式中:K=(π16)(LD)ε(21)

cD=D-2t

3两种设计计算方法的试验数据比较与分析

3.1 两种计算方法的数据比较摘取了蔡绍怀等人以往的钢管混凝土轴心受压长柱的部分试验数据。分别用中、日两种计算方法进行计算,得出的计算结果与实验结果进行比较。 比较方法是用极限承载力实验值除以计算值,所得出的参数进行数理统计。结果是中国的计算方法平均值为1.131,均方差为0.023;日本的计算方法平均值为1.174;均方差为0.034。计算值和实验值总体吻合,且偏于安全。

篇11

Abstract: the steel structure housing is with a "green ecological architecture" characteristics of the structure. Its characteristic is light weight, foundation low cost, cover an area of an area small, high degree industrialization, appearance beautiful, construction period is short, the seismic performance is good, the investment recycling fast, environment pollution relatively light and other advantages. Points out the structure and the use of technology, not only has good overall economic efficiency, and is the development direction of the future housing construction.

Keywords: steel structure housing; Green ecological architecture; Features and performance; Development trend

中图分类号: TU7文献标识码：A文章编号：T2012-03（03）8016

钢结构住宅是以工厂化生产的H型钢梁、钢柱（包括H型钢柱、钢管柱、箱形柱、钢骨混凝土柱或圆、方或矩形钢管混凝土柱）为承重骨架，同时配以新型轻质的保温、隔热、高强墙体材料作为围护结构，并与功能配套的水暖电卫设备优化集成的节能和环保型住宅。同传统的砖混和混凝土结构住宅相比，钢结构住宅是一种更符合“绿色生态建筑”特征的结构形式。其优点突出，具有较好的综合经济效益与发展前景。

1轻钢结构住宅的特点及性能

1.1重量轻、抗震性能好

钢结构住宅是以工厂化生产的钢梁、钢柱为骨架，同时配以轻质墙板等新型材料作为维护结构和内隔墙建造而成。它与同面积的建筑楼层相比，钢结构住宅楼的重量可减轻近30％。由于轻钢结构住宅自重轻，一般情况下不需要做桩基，可减少地基处理的费用。因属于柔性结构、自重轻，因而能有效地降低地震响应及灾害影响程度，有利于抗震。我国是一个多地震区国家，在地震区建筑中应推广应用钢结构住宅，可以大大减少地震灾害和人员伤亡。同时，由于钢材具有较强的延展性，能较好地消除地震波力，抗震性能好，尤其适用于高层建筑。

1.2占地面积小，具有良好的空间感，净使用面积大

钢结构住宅布局灵活，净使用面积大。利用H型钢优良的承载性能，可以灵活布置大开间、大柱距的建筑平面；非承重轻质墙体的设计为设计师和住户提供了根据不同用途灵活布置室内空间的可能；型钢构件接点构造简洁，在垂直方向可方便地布置跃层和错层体系，结构构件截面较小，相对于传统结构方案，其净使用面积提高5％～8％，得房率高。1.3工业化程度高，设计制造安装周期短

现代轻钢建筑的设计、制造和安装借助网络计算机技术和工业化生产手段，可实现设计、生产、施工安装一体化，具有极高的效率和精确度，项目建设周期短与其他结构的相比可缩短工期1／2～1／3。这样将极大地减少投资融资成本，使业主或建筑开发商在享受回报上具备很大的优势．

1.4符合产业化和可持续发展的要求

钢结构配件制作工业预制化和机械化程度高，商品化程度高，减少了施工现场的加工量。现场主要为安装作业，能减少施工用水、噪声、垃圾污染，施工速度快，施工周期可大大缩短。钢结构在超出正常使用期限后的处理过程，无论是钢材还是与之相配套的建筑物品，都具有可重复利用性和可降解性，适应现代环保要求。

2 钢结构住宅的结构体系和主要构件

2.1结构体系

应用于多层钢结构住宅的体系可分为，冷弯薄壁型钢体系、纯钢框架体系、框架―支撑体系、钢框架―混凝土剪力墙体系、周围抗侧力体系等。

2.1.1 冷弯薄壁型钢体系

构件采用薄钢板冷弯成C形、Z形构件，可单独使用，也可组合使用。杆件间连接采用自攻螺丝。这种体系节点刚性不易保证，抗侧能力较差，一般只用于1～2层住宅或别墅。

2.1.2纯钢框架体系

目前，这种体系在多层钢结构住宅中应用最广，纯框架体系常用于4～8层住宅。纵横向都设成钢框架，门窗设置灵活，可提供较大的开间，便于用户二次设汁，以满足不同住户的各种生活需求。

2.1.3框架―支撑体系

该体系主要由焊接工字型梁柱组成，多数情况下，这种体系为横向承重，梁柱节点在横向上为刚性连接，纵向为铰接。因此，结构在纵向相当于排架，抗侧移刚度较低，需设置侧向支撑抵抗水平荷载，限制结构的水平变形。

2.1.4框架―混凝土剪力墙体系

用钢筋混凝土剪力墙部分或全部代替钢支撑。就形成了框架―钢筋混凝土剪力墙（简）

体系。它适用于小高层住宅，一般将楼梯或电梯间设计成钢筋混凝土墙（筒），这样既有效地加强了建筑物的侧向刚度，又解决了楼梯间的防火问题。

2.2主要构件

钢结构住宅是以钢结构作为承重骨架，以轻质体材料作为内外墙，与功能配套的水暖电卫设备和部品优化集成的节能、环保型住宅钢结构住宅，可采用工业化生产方式，易于实现产业化，符合可持续发展原则。

2.2.1梁、柱

钢结构住宅结构一般设计为强柱弱梁形式，梁柱均取等截面形式。梁主要选用高频焊接和热轧H钢，它是工字钢的升级换代产品，具有抗弯性能好，翼缘宽，侧向刚度大，翼缘表面相互平行，构造方便等优点。我国目前采用的H钢梁大多为Q235和Q345钢，翼缘宽度为60～180mm。截面高度为100～800mm。钢结构住宅一般为大开间，框架柱在两个方向都承受较大的弯矩，同时应该考虑强柱弱梁的要求。目前广泛使用焊接H型钢或I字热轧钢截面。对于轴压比较大、双向弯矩接近、梁截面较高的框架柱，采用双轴等强的钢管柱或方钢管混凝土柱。

2.2.2楼板

楼板结构的选择至关重要，它除了将竖向荷载直接分配给墙柱外，更主要的作用是保证与抗侧力结构的空间协调作用。所以，楼板必须有足够的承载力、刚度，并且与钢框架实现可靠连接，确保结构体系的整体刚度和稳定性。另外，从抗震角度来看，还应采用相应的技术和构造措施减轻楼板自重。同时楼板还要应该满足住宅功能的要求，如防颤动、隔音、隔热等。我国钢结构住宅的楼板，一般采用钢筋混凝土结构和钢结构体系的传统做法。常用的楼盖结构有：压型钢板―现浇混凝土组合楼板，现浇钢筋混凝土板以及钢―混凝土叠合板，而以第一种最为常用。

2.2.3支撑体系

支撑分轴交支撑和近年发展起来的偏交支撑两种，前者耐震能力较差，后者在强震作用下具有良好的吸能、耗能性能，而且为门窗洞的布置提供了有利条件。我国目前应用相对较少，建议在高烈度区首选偏交支撑方式。

2.2.4墙体围护结构

钢结构住宅的墙体围护结构，应采用具有自承重和抗冲击能力，并能保温、隔热、隔音、防火、防渗漏等多种功能的轻质墙体材料。目前，墙体主要分为自承重式和非自承重式两种，自承重墙体主要包括用于护结构的加气混凝土块、太空板、轻钢龙骨加强板等，以及用于内墙的轻混凝土板、石膏板、水泥刨花板、稻草板等。外挂的非自承重式的墙体材料主要有彩色压型钢板、彩色压型钢夹芯板、玻璃纤维增强外墙板等。采用非自承重式的墙体材料，需设置墙梁用以悬挂外同护结构。门窗洞口上下要布置墙梁，多采用C或Z型冷弯薄壁型钢，尺寸取决于跨度（刚架间距）和墙距（板跨）。

3钢结构住宅的发展前景和建议

住宅产业化是我国住宅业发展的必由之路。钢结构住宅体系易于实现工业化生产，标准化制作，而与之相配套的墙体材料可以采用节能、环保的新型材料，它属绿色环保性建筑，可再生重复利用，符合可持续发展的战略。若是在城市中采用钢结构住宅，因为其工厂化程度高、施工周期短的优势，将能很好地解决城市市区，尤其是中心市区人口稠密交通繁忙、施工生产不便的问题。因此，钢结构住宅应该是城市住宅设计的主要方案之一，同时钢结构体系住宅成套技术的研究成果必将大大促进住宅产业化的快速发展，直接影响着我国住宅产业的发展水平和前途。

4结语

篇12

1概述

CFT柱的应用日本先于美国，而且多数研究成果来自日本，实践中，交互面性能的需求已经做了分析，对于美国在这方面的不足也有证实报告，但其也评估了一些试验结果，进行了对于CFT粘结应力以及剪力连接的不同层次的研究，其中的实验数据可供我们参考。

美国多数CFT柱为支撑构件，在竖直荷载作用下的轴向应力，要求粘结应力的持续发挥作用，其直径往往超过1000mm，甚至高达3000mm。而且d/t比率达到了100，有些结构甚至达到200。由于轴向刚度太弱会影响CFT的整体作用，因此常使用高强混凝土。

日本抗震结构中CFT柱的应用更为广泛。不管是圆形管，还是矩形管，都得以推广。圆管直径通常不超过700mm，而d/t比率小于50。构件的抗剪连接方式见图1，图中防震隔板嵌入钢管中，然后用混凝土进行填充，这种固接形式的连接减轻了粘结应力的负荷。同时还在进行加强粘结能力的创新，如在钢管中设置肋。我国CFT研究开发始于60年代中期，首例应用在北京的地铁工程，并成功地用于"北京站"和"前门站"站台柱的建造，之后环线地铁工程的站台柱全部采用了钢管混凝土结构。70年代以后，逐渐应用于单层和多层工业厂房、高炉和锅炉构架、送变电构架及各种支架结构中，建成的建设工程超过百项，所采用的钢管直径也越来越大。

图1：钢梁与CFT柱的连接

2钢管混凝土粘结负荷

首先设计结构模型，六层抵抗框架和十二层的支撑框架，荷载作用在同一中心来进行试验。粘结应力负载对于不同结构系统和在结构的不同位置是有变化的，在基础和连接等不连续的区域，负载最大，在连接处填入混凝土比直接的钢连接需要更小的连接力，受弯构件比支撑框架所受到的粘结应力小的多。图2可以解释承受横向荷载的含支撑的框架系统。每个结点处就像图3所示那样支撑上的轴向力转变为一种垂直荷载，在（图2A）位置，拉力被传递至柱的基底（图2B），粘结应力在此处负荷最大。

图2：CFT支撑框架系统的临界状态图3：粘结应力临界荷载细部图

3交接面状态的判定

约束力在钢管和混凝土之间的相互传递依赖于由于在壳内的塑性混凝土产生的压力和混凝土核心的收缩而产生的径向位移，以及钢管内部的不规则程度有关。径向位移仅仅局限于混凝土和钢的组合效应还未出现的范围，这时钢和混凝土的应变并不相同。

因为CFT柱的截面是轴对称的，压力为P，可以导致横截面辐射e1扩大，对于钢管：

（1）

d=直径，t=壁厚，Es=弹性模量，c=混凝土线性收缩应变。

压力范围取决于混凝土的粘度、两端潮湿度、混凝土自身承受的压力以及钢管直径；混凝土横向收缩值e2：

（2）

收缩的影响来自于混凝土自身，养护条件以及直径，交互表面可能存在三种状态：

状态A：（3）

状态B：（4）

状态C：（5）

e3钢管内部表面的不规则产生的间隙值。

A状态：交互面上混凝土压力一直存在，收缩后的内部粘结强度是由钢和混凝土附着力提供的，这种状态被称为化学胶合力，当剪力增强超过这种粘结形成的承载力后，荷载主要由表面的机械咬合力承担。这时，存在两个特点：由表面压力相互作用产生的摩擦力，以及由钢和混凝土咬合产生的粘结应力，本论文没有区分这两种不同的机械粘结应力；

B状态：当发生收缩后，两种材料间出现了间隙，刚体产生运动，当其中一种材料受到推力时，只有较小的粘结强度和抗力；

C状态：是一中间状态，粘结应力损失巨大，机械咬合力伴随不可预见到达B状态的行为。对CFT构件，从一种状态转变过渡到另一种状态的试验是有益的。对此数据采用的缺省值一般为c=0.003，d/t=100。这数字表明当对混凝土的压力达到1.2MPa时，出现A状态，当d/t的值更小时，则需要更大的压力，实际条件下，这些压力很难获得。而收缩位移e2，一般都比e1大，这样在CFT中，状态A很难达到。

对c取值0.003，d取值2540mm，那么为防止状态B出现，管内的粗糙程度应达到0.38mm。如果管径小，则应相应小些，在传统实践中，实际管内部的粗糙度一般能超过0.25mm。这就能预示出大多数CFT的表面状况都趋向于状态C。此外，这些比较还显示出，拥有大收缩度和大管径的CFT构件可能存在B状态。

状态C提供可变性能，前提是混凝土与钢材表面不规则的咬合以及混凝土自身的收缩状态，先前提到，在比较大直径的钢管中，这种咬合力更小些；在更大直径的钢管中，或许不存在，且收缩状态是不确定的，长CFT构件和对管径大小的不确定性可能达到状态C。d/t的值很有意义，因为只有在管内保持不规则形状，咬合力才能有效阻碍混凝土滑动，拥有大的d/t值的钢管会在径向刚度上略低。因此容易扭曲而导致降低咬合效果产生的粘结应力。

状态C这种不可预见的交合面状态，不仅沿长度而且在钢管内部的两种材料相交的边缘进行空间变化。这样的局部粘结应力的能力是不可靠的，必须在一个有限度的区域进行平均化，以便得到有用的设计值。

计算机分析；为了更好的理解钢—混凝土粘结应力，采取了一种将实体三维网格化为小单元，分析CFT柱中钢与混凝土的模拟状态，ANSYS和SAP通常用于这种分析。首先在钢或混凝土上施加轴向荷载或弯矩，接着弹性重分布达到一种混合作用，计算是以实际应用中的管直径、厚度与柱的长度来取值的。当交互面状态允许0滑动，粘结应力就按指数分布，就像图4中的实曲线，对混凝土的压应力使粘结应力正常化，其值在距施力点最近的交互面处达到最大（端部），但在大约距离端部d/2处近似为0，这种计算分布受长度影响不大，除非试件长度接近d/2。对于d/t值大于100的钢管来说，粘结应力接近零点的距离略小于d/2，而对于d/t值小于50的，则略大于d/2。在图4虚线显现了此段距离中钢—混凝土滑动系数的模拟。正常化的粘结应力的极限值可达到1.0，在加压处0.2d范围内，滑动的长度再生了摩擦力，复制迭合了吸收无变化的粘结应力。

图中描述了在滑动段荷载转换的特性以及在非滑动段粘结应力指数分布发展的特性、这些分析显示粘结应力的需求集中在某一区域，如果要避免滑动的发生，必须将钢与混凝土之间的不平衡荷载分布在小段区域内。

4相应的试验的研究

大多数评估粘结能力的试验为推力试验，见图5。粘结应力被定义为表面应力的平均值，与相对于钢管的混凝土核心刚体的滑动相关联。导致滑动的荷载为P，最大平均粘结应力为，表示为：

图5：推力试验

（6）

L=混凝土表面长度；

对图5，另一种试验方案是去除空气隔离，取而代之的是混凝土与钢的组合体，这样一来，公式（6）中P是在基础处转变为（传递）钢—混凝土复合比例的应力提供的最大荷载。此试验中获得的值比图5中所求的值易小。在此类设备上已经进行过粘结应力试验的有Virdi,Dowling(1975),Shakir-Kalil(1991,1993a,b),Morishetal.(1979a,b)，Morisnita以及Tomii(1982)，得出的一些结论为：

1、在偏心荷载作用下，值的增长率大于轴心受力；

2、随着钢—混凝土交互面粗燥程度的增长值增长；

3、无论安装不安装连接构件，值不变，连接键只有在滑动已经开始后才开始起作用。

CFT粘结应力试验的试件直径最大达到300mm，大多数小于200mm，d/t值采用小于60，主要分布在15—35区间，这些试件的直径以及d/t取值要小于在实际中应用的构件，所以存在一个试验结果是否适用于实际的问题。

5概括与总结

通过确定建筑物对于粘结应力需求来设计和分析两种结构原型，分析结果显示，支撑构件粘结应力的需求大于抗弯构件。其中粘结应力需求的最重要部位是CFT柱与基础的连接，但支撑梁与CFT柱的连接同样重要，因为支撑起传送竖向构件力的作用。连接的细部对于粘结应力的需求是非常重要的，如有抗剪键的部件插入到混凝土填充物中来抵抗钢与混凝土之间的滑移，可以大大减少粘结应力的要求。

对于钢管与混凝土填充物交互面状态的分析显示了混凝土干缩的重要与柱直径对粘结应力性质的影响。如果防止了钢与混凝土交互面层发生滑移，那么粘结应力需求降低，并且沿交互面不超过直径的1/2，而对d/t值较大的钢管，其传送长度短一些，小一点d/t值，转换长度长一些。当滑移产生后，粘结应力沿滑动区域近似平均分布。

先前的试验结果，用来检验影响粘结应力的因素，结果虽显得十分分散，但清楚的表明了三个趋势：

1．矩形CFT柱的粘结应力低于圆形；

2．不能明显看出粘结应力与混凝土的强度有关；

3．粘结应力随管径和d/t值增大而降低。

最后的现象值得重视，因为在实际应用中，益采用更大直径也就意味着更大d/t值的CFT柱，而过去没有这方面数据记录，这就需要进一步研究和实践。

参考文献：

[1]CharlesW.Roeder,CompositeActioninConcreteFilledTubes[J].JournalofStructuralEngineering,Vol.125,1999.

[2]Emoto,Bondsheardemandincompositeconcreteandsteelmembers[J].UniversityofWashington,Seattle,1996.