带约束拉杆矩形钢管混凝土柱的偏压性能
带约束拉杆L形方钢管混凝土组合柱轴压性能
带约束拉杆L形方钢管混凝土组合柱轴压性能杨秀荣;姜谙男【摘要】为了研究带约束拉杆L形方钢管混凝土组合长柱的轴压性能,采用有限元软件ANSYS数值模拟和试验对比方法分析了带约束拉杆L形组合长柱的轴压性能,通过分析带约束拉杆L形组合长柱整体构件的屈曲模态、变形图以及各个部件的应力云图,验证了构件具有较高的受压承载力.结果表明,在钢管内部添加约束拉杆增强了钢管对混凝土的约束效应,提高了混凝土的轴心抗压强度与构件的整体承载力,为构件的工程应用提供了依据.【期刊名称】《沈阳工业大学学报》【年(卷),期】2019(041)005【总页数】7页(P594-600)【关键词】约束拉杆;组合柱;轴压性能;屈曲模态;有限元;非线性分析;约束效应;承载力【作者】杨秀荣;姜谙男【作者单位】大连海事大学道路与桥梁工程研究所,辽宁大连116026;大连海事大学道路与桥梁工程研究所,辽宁大连116026【正文语种】中文【中图分类】TU398.9钢管混凝土结构[1]在实际工程中使用广泛，方形钢管混凝土结构具有制作、施工方便，节点型式灵活，易满足建筑要求，截面相对展开，惯性矩大，稳定性好，适合做压弯构件等优势[2]，但由于建筑专业需求，具有灵活截面形式的异形柱[3-4]越来越引起工程技术界的重视.由于在初期设计中方形或矩形柱本身凸出墙面，必定占用建筑的使用空间，而通过采用异形柱(如角柱采用L形截面，边柱采用T形截面，中柱采用十字形截面)可以解决以上问题，从而增加了建筑空间[5-6].以L形、T形和十字形截面为代表的组合柱具有灵活的截面形式，可避免室内柱楞外露，便于家具摆放，并有利于提高建筑空间的利用率，但在单肢柱中钢管对核心混凝土的约束作用主要集中在角部，周边约束比较弱，承载能力相对较低，导致钢管与混凝土的协同作用较差[7-8].为了增强钢管对核心混凝土的约束作用，延缓或防止钢管的局部屈曲，提出了设置钢筋(钢板条)加劲肋的构造措施[9]，即在每个单肢柱中沿纵向每隔一定间距在横截面上设置单个或多个水平约束拉杆，以提高钢管侧边中部对核心混凝土的约束作用，从而避免或延缓了钢管在达到屈服强度前的局部屈曲，使得钢材和混凝土两种材料的性能得到进一步发挥，进而提高了钢管混凝土柱的承载力和延性，同时增强了L 形方钢管混凝土组合异形长柱的力学性能.带约束拉杆L形组合长柱的截面图和构造图如图1所示.图1 带约束拉杆L形组合长柱Fig.1 L-shaped long composite column with restraint bars1 本构模型1.1 混凝土本构关系模型混凝土的本构关系[10]可以分为线弹性、非线性弹性、弹塑性和其他力学理论四类.本文所采用的混凝土本构关系上升段采用GB50010-2010《混凝土结构设计规范》，下降段则采用Hongnestad处理方法，相关表达式为式中：σc为极限抗压强度；εcu为极限压应变，理论分析时εcu=0.003 8，进行构件设计时εcu=0.003；ε0为峰值压应变；σ0=0.85fc，fc为混凝土抗压强度. 在有限元软件ANSYS中，上述混凝土的本构曲线可以用一系列数据点进行拟合输入.本文采用应用较广的多线性随动强化模型MKIN来模拟混凝土，混凝土的单轴应力应变关系曲线如图2所示.图2 混凝土的应力应变曲线Fig.2 Stress-strain curve of concrete1.2 钢管本构关系模型当钢材达到强化阶段时，其变形很大，然而这种情况在实际工程中是不允许的.因此，钢材的本构关系常被简化为理想的弹塑性模型(见图3).对于理想弹塑性模型而言，当应力达到或超过屈服应力后，不需施加任何荷载，变形仍能自由增加.图3 理想弹塑性模型Fig.3 Ideal elastic-plastic model2 试验概况以未带约束拉杆构件试验为参考[11]，在异形长柱轴压性能研究中采用Q235B钢板，钢管内填充的混凝土等级为C40，缀条采用Q235B钢板，方钢管内的约束拉杆采用HRB335钢筋.缀条、方钢管、混凝土和约束拉杆的力学性能指标分别如表1～3所示.长柱试件柱高为2 000 mm，单肢截面宽为100 mm，因而长柱单肢高宽比L/D=20，钢管截面尺寸为100 mm×100 mm×5.75 mm，缀条尺寸为100 mm×40 mm×10 mm.长柱试件尺寸如图4所示(单位：mm).表1 钢材的材料特性Tab.1 Material properties of steel材料屈服应力MPa极限应力MPa弹性模量1011Pa钢板(缀条)2294291.89方钢管2744154.11表2 混凝土的材料特性Tab.2 Material properties of concrete材料配合比(/kg·m-3)水泥砂子石子水轴心抗压强度MPa立方体抗压强度MPa弹性模量1010Pa砼353696108817539.649.74.33表3 约束拉杆的材料特性Tab.3 Material properties of restraint bars材料屈服强度/MPa极限强度/MPa直径/mm水平间距/mm竖向间距/mm约束拉杆33551010502003 有限元分析3.1 力学假定与有限元模型在带约束拉杆L形方钢管混凝土组合异形长柱的轴压性能分析中，需要进行如下假定[12]：带约束拉杆L形方钢管混凝土组合柱从开始受力直至破坏，顶端受压截面始终保持为平截面；钢管和混凝土之间的接触为充分粘结，且二者变形协调；约束拉杆和混凝土之间充分粘结，且二者变形协调；缀条与钢管之间充分粘结，且二者变形协调；剪切变形的影响忽略不计；忽略混凝土徐变和收缩的影响；不考虑钢管局部焊接残余应力与受拉区核心混凝土抗拉强度的影响.带约束拉杆L形方钢管混凝土组合异形长柱的有限元模型如图5所示.3.2 单元选取与网格划分采用SOLID186单元模拟混凝土.SOLID186单元为高阶三维20节点实体单元，该单元中的每个节点都有三个自由度，即沿节点坐标系x、y、z方向的三个平动自由度.SOLID186单元具有应力强化、大变形等特性，此外，还具有超弹、黏弹和单元技术自动选择等特性.SOLID186具有结构实体和分层实体两种形式，可以通过KEYOPT(3)进行设置，本文采用SOLID186结构实体.采用SHELL281单元进行钢材模拟.SHELL281单元为8节点有限应变壳单元，被广泛应用于模拟薄壳至中等厚度的壳结构.SHELL281单元的每个节点都有6个自由度，除具有沿节点坐标系x、y、z三个方向的三个平动自由度外，还具有绕各轴的转动自由度.采用接触单元模拟钢管与混凝土之间的接触.其中，目标单元采用TARGE170单元，接触单元采用CONTA174单元，且二者都属于3D 8节点单元.采用LINK8单元模拟约束拉杆.LINK8单元是一种被广泛应用于多种工程实际的杆单元，可以用来模拟桁架、垂缆、杆件、弹簧等.LINK8杆单元只能承受单轴方向上的拉压，该单元的每个节点上都有三个自由度，即节点坐标系x、y、z方向的三个平动自由度.在有限元模拟中，假设LINK8单元为直杆，在端部施加的荷载为轴向荷载，材料特性沿全长均质，且单元长度和横截面不能为零.由于带约束拉杆L形组合柱的有限元模型形状比较规则，因而本文采用映射网格进行划分.在对钢管和缀条设置映射网格划分单元数目时，需要确保钢管与缀条接触面处的节点重合，然后再将这些重合节点合并，从而可以保证钢管和缀条在这些节点处(即焊接处)变形协调.采用六面体单元SOLID186对混凝土进行映射网格划分.完成有限单元划分后，需要将钢管与缀条重合的节点进行耦合，并将钢管与约束拉杆、混凝土重合的节点分别进行约束.图4 长柱试件尺寸Fig.4 Size of long column specimen图5 L形组合长柱的有限元模型Fig.5 Finite element model for L-shaped long composite column3.3 接触单元设置与加载有限元软件ANSYS中连接不同类型单元的接触算法有多种，本文采用的是多点约束(MPC)算法.MPC算法是由ANSYS内部根据接触运动自动建立多点约束方程.采用MPC算法并将其与绑定或不分离等选项结合，可定义各种装配接触和运动约束，这种功能非常适合CONTA171～177单元.采用MPC算法可以实现不连续且自由度不协调的网格单元之间的连接、不同单元类型之间的连接，以及施加荷载或约束条件等功能.在有限元建模过程中，需要对接触单元的接触方向进行定义.接触面与目标的外法线方向必须互指，同时接触单元与目标单元的单元法向也必须互指(见图6)，否则在开始有限元计算前，程序可能认为二者之间存在过度侵入并难以找到初始解，此时程序会立刻停止运行.图6 外法线方向Fig.6 Direction of outside normal可用命令PSYMB显示单元坐标系进行法线方向检查，如果单元法向不指向对应面，选择该单元并采用命令ESURF反转表面法线的方向，或采用命令ENORM重新定义单元方向，结果如图7所示.图7 接触单元法向图Fig.7 Normal direction of contact element带约束拉杆L形组合柱有限元模型建成以后，对其施加边界条件，即将柱底端所有节点进行约束，并对柱顶端所有节点的水平自由度进行约束，竖向自由度进行耦合.保证在加载过程中柱顶端保持水平截面.边界条件施加完成后，对顶端施加竖向位移荷载.3.4 长柱轴压分析当对长柱进行轴压模拟时，需要对其进行屈曲分析.屈曲分析[13]是一种用于确定结构从开始变得不稳定时的临界荷载并确定结构发生屈曲响应时有哪些屈曲模态形状的分析方法.在有限元软件ANSYS中用来分析结构屈曲荷载和屈曲模态的方法包括特征值(线性)屈曲分析和非线性屈曲分析.特征值屈曲分析即为线性分析，通过该分析可以对结构临界失稳力进行预测.长柱的屈曲分析步骤为：首先进行静力分析，在柱顶面施加单位压力并激活预应力选项，再对其进行特征值屈曲分析，并将特征屈曲分析得到的一阶特征值屈曲模态进行扩展.在ANSYS中的特征值屈曲分析中，通过分析可以得到结构的屈曲荷载系数和相应的屈曲模态，将屈曲系数与外加的单位荷载相乘即可得到屈曲荷载.通过特征屈曲分析得到的长柱五阶屈曲模态如图8所示.由于特征值屈曲分析是非线性屈曲分析的初步评估，因此，在非线性屈曲分析之前，读取千分之一的一阶特征值屈曲变形，将其作为初始缺陷施加到长柱有限元模型中.当对长柱进行非线性屈曲分析时，需要打开自动时间步和大变形效益开关，并在长柱顶端施加由一阶特征值屈曲模态中得到的屈曲荷载系数所确定的临界荷载，之后进行迭代求解直到计算发散为止.图8 长柱屈曲模态Fig.8 Buckling modes of long column完成长柱的屈曲分析后，进行ANSYS时程后处理，得到长柱试件的荷载位移曲线，结果如图9所示.由图9可知，带约束拉杆L形组合长柱的轴压极限承载力为4 136 kN，此时长柱顶端(加载端)的竖向位移为3.12 mm.与L形方钢管混凝土组合异形长柱[12]相比，在相同的竖向位移下带约束拉杆L形组合长柱所对应的极限承载力较高.通过ANSYS时程后处理，可以得到带约束拉杆L形方钢管混凝土组合异形长柱顶端竖向位移的位移时间曲线，结果如图10所示.由图10可知，在位移加载前期带约束拉杆L形方钢管混凝土组合长柱的位移呈线性增长，当竖向位移约达到3mm后，位移突增，并呈现出一定的失稳特点.3.5 长柱破坏形式与应力云图带约束拉杆L形方钢管混凝土组合异形长柱试件变形图如图11所示.由图11可见，长柱整体和单肢柱在长柱中间部位都发生了较大的弯曲变形，而单肢柱的变形更为明显.图9 长柱试件的荷载位移曲线Fig.9 Load-displacement curves of long column specimen通过ANSYS通用后处理，可以得到长柱试件破坏时的等效应力云图，结果如图12所示.由图12a、b可知，当带约束拉杆L形方钢管混凝土组合异形长柱试件破坏时，钢管和混凝土都达到了极限应力.由图12c、d可知，作用于缀条和约束拉杆上的应力较小，且受压侧应力大于受拉侧应力，但两侧均未破坏.图10 长柱试件的位移时间曲线Fig.10 Displacement-time curve of long column specimen图11 长柱试件的变形图Fig.11 Deformation diagram of long column specimen4 结论采用有限元软件ANSYS对带约束拉杆L形方钢管混凝土组合长柱进行有限元分析和试验对比，可以得出以下结论：1) 通过设置钢筋(钢板条)加劲肋的构造措施，提高了钢管在侧边中部对核心混凝土的约束作用，延缓了钢管在达到屈服强度前的局部屈曲，从而提高了钢管混凝土柱的承载力和延性，增强了L形方钢管混凝土组合异形长柱的力学性能；2) 在位移加载前期带约束拉杆L形方钢管混凝土组合长柱的位移呈线性增长，但随着时间的增长，位移突增，此时组合长柱变现出一定的失稳特点；图12 长柱试件破坏时的等效应力云图Fig.12 Equivalent stress nephograms of long column specimen after failure3) 在轴压变形过程中，整体和单肢柱在长柱中间部位都发生了较大的弯曲变形，而单肢柱的变形更为明显；4) 通过与未带约束拉杆的L形方钢管混凝土组合长柱的轴压性能进行对比可知，带约束拉杆组合长柱的承载力和延性都得到了提高，可用于实际工程结构中.【相关文献】[1]田存.方钢管混凝土组合异形柱住宅体系工程应用研究 [D].邯郸：河北工程大学，2017.(TIAN Cun.The application of residential building system for using special-shaped concrete filled square steel tubular structure [D].Handan：Hebei University of Engineering，2017.)[2]刘凯，杨晓明，杨秀雷，等.钢管混凝土组合异形柱结构抗震性能分析 [J].工程建设，2017，49(5)：12-20.(LIU Kai，YANG Xiao-ming，YANG Xiu-lei，et al.Study on seismic behavior of special-shaped column composed of concrete-filled steel tubes [J].Engineering Construction，2017，49(5)：12-20.)[3]周婷.方钢管混凝土组合异形柱结构力学性能与工程应用研究 [D].天津：天津大学，2012.(ZHOU Ting.Mechanical behavior and engineering application of special-shaped column composed of concrete-filled square steel tubes[D].Tianjin：Tianjin University，2012.) 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[9]马清华.带约束拉杆L形钢管混凝土短柱的偏压基本力学性能研究 [D].广州：华南理工大学，2010.(MA Qing-hua.Study on the behavior of L-shaped CFT stub columns with binding bars subjected to eccentric compression [D].Guangzhou：South China University of Technology，2010.)[10]郭亚方.基于ABAQUS的T型截面钢管混凝土异形柱抗震性能研究 [D].邯郸：华北理工大学，2017.(GUO Ya-fang.Seismic performance analysis for T column with concrete filled steel tube basing on ABAQUS [D].Handan：North China University of Science and Technology，2017.)[11]刘记雄.T形钢管混凝土组合柱钢筋混凝土梁边节点抗震性能研究 [D].武汉；武汉理工大学，2015.(LIU Ji-xiong.Study on earthquake resistance beha-vior of reinforced concrete beam to T-shaped concrete-filled rectangular composite tubular column exterior joint [D].Wuhan：Wuhan University of Technology，2015.)[12]荣彬.方钢管混凝土组合异形柱的理论分析与试验研究 [D].天津：天津大学，2009.(RONG Bin.Theoretical analysis and experimental study on special-shaped column composed of concrete-filled square steel tubes [D].Tianjin：Tianjin University，2009.) 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带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱偏压承载力特性研究
① 在变形 中试件 横截 面始 终保 持 为平 截 面 ，截 面应 变 为 线性 分 布 ； ② 钢板与 混凝 土 之 间无 相对 滑 移 ；③ 不 考 虑 混 凝 土 的抗 拉 作 用 ，
受拉区混凝土退 出工 作 ；④试件 两端铰接 ，挠 曲线为正 弦半 波曲线 ；
带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱偏压承载力特性研究
蔡健（ 垩善 耄 霎 萎
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乐州 。 ）
朱 昌 宏 ，林 焕 彬 （ 华南理工大学土木与交通学院， 厂东 ７／ ５０ ０ ） １６ ） ￣ ４ １ ＼ １
［ 要 ］ 基 于 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 摘 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 纤 维 模 型 法 的合 理 性 ， 同 时讨 论 各 种 因 素 对 带 约 束 拉杆 矩形 钢 管 混凝 土 短 柱 的单 向偏 压 和 双 向偏 压 承 载 力 的 影 响 。 带 约 束 拉 杆 矩 彤 钢 管 混 凝 土 偏 压 短柱 的参 数 分 析 结 果 表 明 ，随 着 约 束 拉 杆 间 距 的减 少 和 直 径 的 增 大 ，偏 压 短 柱 的 极 限 承 载 力 增 大 ； 随 着
值 计算 ，通过计 算结 果 与试验 结果 的 比较 验证 纤维模 型法 的合理 性 ，同时 讨论各 种 因素对 带约束拉 杆矩
形 钢管混凝 土 短柱 的单 向偏 压 和双 向偏压 承载力 的影 响 。
１ 数 值 分析
矩形钢管混凝土柱的力学性能研究综述岳香华_1
矩形钢管混凝土柱的力学性能研究综述岳香华发布时间：2021-08-05T08:55:33.703Z 来源：《防护工程》2021年11期作者：岳香华[导读] 钢管混凝土柱（简称 CFST）是指在钢管中填充混凝土形成钢管和混凝土共同承受外荷载的结构构件。
钢管混凝土根据截面形式不同，可分为圆钢管混凝土、矩形钢管混凝土和多边形钢管混凝土等[1]。
广东工业大学广东广州 510006摘要：矩形钢管混凝土柱具有承载力高、延性好、施工方便等优势，本文对矩形钢管混凝土柱的静力性能、抗震性能、局部屈曲性能等方面的研究成果进行综述。
关键词：矩形钢管混凝土柱；力学性能钢管混凝土柱（简称 CFST）是指在钢管中填充混凝土形成钢管和混凝土共同承受外荷载的结构构件。
钢管混凝土根据截面形式不同，可分为圆钢管混凝土、矩形钢管混凝土和多边形钢管混凝土等[1]。
矩形钢管混凝土柱具有强度高、刚度大、延性好、耗能大、施工方便、梁柱节点容易处理等优点，在建筑结构中得到了广泛的应用。
近几十年来，国内外学者对矩形钢管混凝土土柱的静力性能、抗震性能、局部屈曲性能等展开深入系统的研究，取得了丰硕的成果。
1. 矩形钢管混凝土柱的静力性能研究1.1 矩形钢管混凝土柱的轴压性能研究Zhang等[2]对24根填充混凝土的矩形钢管混凝土柱进行轴压试验，研究了截面纵横比、约束系数、宽厚比等关键参数对矩形钢管抗轴力性能的影响。
Cai等[3]研究了10个有约束杆试件和5个无约束杆试件的方形钢管混凝土短柱的轴向荷载特性，研究了宽厚比、约束拉杆对钢管混凝土柱极限强度、刚度和延性的影响。
Long等[4]建立了带约束杆的矩形钢管约束混凝土的单轴应力应变关系模型，得到了影响钢管混凝土柱轴压性能的关键参数。
上述研究采用试验和理论分析，表明矩形钢管混凝土柱的轴压性能与截面形式和钢管的性能有关。
钢管不同的初始缺陷或残余应力会导致不同的破坏模式。
可以通过增加约束拉杆和减小宽厚比增加矩形钢管混凝土柱的承载力，通过适当的约束杆纵向间距来延缓甚至避免钢板的弹性局部屈曲，增大极限强度、塑性变形能力和延性。
带约束拉杆L形钢管混凝土短柱的偏压试验研究
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带 约束 拉 杆 Ｌ形 钢 管 混凝 土 短柱 的偏 压 试 验研 究
左 志 亮 蔡 健 朱 昌宏
（ 华南理工大学 土木工程 系 ， ‘ 广州 ５ ０４ ） １６ １ （ 华南 理 工 大学 亚 热 带 建 筑 科 学 国家 重 点 实 验 室 ， 州 ５０ ４ ） 广 １６ １
混凝土柱的轴压性能标准
混凝土柱的轴压性能标准一、前言混凝土柱是建筑结构中常见的承重构件之一，其承受轴向压力的能力是其重要的性能指标之一。
因此，制定混凝土柱的轴压性能标准对于保证建筑结构的安全性非常重要。
本文将从混凝土柱的材料、制作、试验等方面，提出一系列的轴压性能标准，以期为混凝土柱的设计、制作、检测等工作提供参考。
二、混凝土柱的材料标准1. 混凝土材料应符合GB/T 50080《混凝土结构设计规范》的要求，其强度等级应不低于设计要求的强度等级。
2. 混凝土应采用普通混凝土或高性能混凝土。
普通混凝土应符合GB/T 50107《混凝土配合比设计与检验方法》，高性能混凝土应符合GB/T 50474《高性能混凝土》的要求。
3. 混凝土中的骨料应符合GB/T 14684《建筑用石料》的要求。
石料应符合规定的粒径范围，其含泥量、含水量、石粉含量等指标应符合规定。
三、混凝土柱的制作标准1. 混凝土柱的制作应按照GB/T 50081《混凝土结构施工与验收规范》的要求进行。
2. 在混凝土柱的制作过程中应控制混凝土的配合比、浇筑质量、养护时间等因素，以确保混凝土柱的强度和稳定性。
3. 混凝土柱制作过程中应注意混凝土的浇筑方式、振捣方式、养护方式等，以确保混凝土柱的质量和稳定性。
四、混凝土柱的试验标准1. 混凝土柱的试验应按照GB/T 50081《混凝土结构施工与验收规范》的要求进行。
2. 混凝土柱的试验应采用静载试验法进行，试验负荷应逐渐增加，以达到设计要求的轴向压力。
3. 在试验过程中应记录混凝土柱的变形情况和载荷变化情况，并根据试验结果计算出混凝土柱的轴向压力承载能力。
五、混凝土柱的轴压性能标准1. 混凝土柱的轴向压力承载能力应符合设计要求。
2. 混凝土柱的轴向压力承载能力应大于或等于设计要求的轴向压力。
3. 混凝土柱的轴向压力承载能力应符合GB 50010《建筑结构荷载规范》的要求，其安全系数应大于或等于规定值。
六、混凝土柱的检验标准1. 混凝土柱的检验应按照GB/T 50081《混凝土结构施工与验收规范》的要求进行。
矩形钢管混凝土柱压弯力学性能分析
矩形钢管混凝土柱压弯力学性能分析曲秀姝;刘琦;廖维张【摘要】In order to study the eccentric compression properties of concrete filled rectangular steel column and to further improve the calculation accuracy of the ultimate eccentric compression load, based on the previous research on eccentric compression test, the finite element model of concrete filled rectangular steel tube column is established by using the finite element software ( Abaqus) . The simulation results are compared with the experimental results, and the parametric analysis is carried out to study the influence of different factors on the compression-bending resistance. It is found that the flexural rigidity of the members increases with the increase of the section size, and the eccentricity and slenderness ratio are the main factors that affect the bearing capacity and deflection development of the members. In addition, by changing the eccentricity of the same component, the numerical N-M curves of the component are obtained. Compared with the test results and the N-M curves obtained from the simplified formulas of EC4, CECS159:2004 and LRFD99, it is concluded that the calculation results of the finite element, the standard EC4 and the standard CECS159:2004 are safer and more accurate, while those of the standard LRFD is too conservative. The experimental data from a large number of existing documents are compared with the calculation results of the axial compression, bending and eccentric compression capacity formulas in the aforementionedspecifications. Some suggestions for reasonable selection of applicable standards for different factors are proposed.%为了研究矩形钢管混凝土柱的压弯力学性能以及进一步提高设计阶段矩形钢管混凝土柱压弯承载力的计算精度,在先前的压弯试验研究的基础上,利用有限元软件Abaqus建立了矩形钢管混凝土柱的有限元模型,与试验结果对比并进行了参数化分析,发现构件的抗弯刚度随截面尺寸的增大而增大,偏心率和长细比是影响构件承载力以及挠度发展的主要因素.此外,通过对于同一构件改变偏心距的方式,得到构件的荷载—弯矩曲线的有限元结果,将其与试验结果以及规范EC4、CECS159:2004、LRFD99 中简化计算公式得到的荷载—弯矩曲线进行对比,分析得出:有限元和规范EC4、规范CECS159:2004的计算结果较为安全准确,而规范LRFD过于保守.再提取大量现有文献中的试验数据与上述规范中的轴压、纯弯、压弯承载力公式计算结果进行对比,提出针对不同影响因素合理选择较为适用的规范的建议.【期刊名称】《广西大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(043)003【总页数】12页(P1149-1160)【关键词】矩形钢管混凝土柱;压弯承载力;数值分析;偏心率;长细比【作者】曲秀姝;刘琦;廖维张【作者单位】北京建筑大学土木与交通工程学院,北京 100044;北京建筑大学土木与交通工程学院,北京 100044;北京建筑大学土木与交通工程学院,北京 100044【正文语种】中文【中图分类】TU398+20 引言钢管混凝土构件通过在钢管内部填充混凝土，将两种材料的特性充分发挥，有效改善了混凝土脆性易破坏和钢管构件易失稳屈曲等缺点，具有良好的延性力学性能，可作为主要受压构件，满足高层及超高层建筑中柱的力学性能要求。
带约束拉杆方形钢管混凝土偏压短柱的试验研究
第３ ４卷
１ Ｐ 。 』 分 别 为 极 限 承 载 力试 验 值 和 对 应偏 心 弯距 （ ） 和 Ｉ ｆ Ｍ ＝Ｐ ０ ； ／ 为在 其 他 参 数 相 同条 件 下 ， 约 束 拉 杆 试 件 极 限 承 载 力 与 ｅ ）Ｐ Ｐ吨 带 无 约束 拉 杆 试 件 极 限承 载 力 的 比值 ； ， ｔｅ ６ ，， ０和 ０分别 为 试件 截 面 宽度 、 长度 、 钢管 壁 厚 、 始偏 心距 和 初 始偏 心 率 ， 初 ０＝ｅ／ ；…ｂ 和 ｄ 分 别 ０ ｂｎ
压 试件 的级 限承 载力 ，
关键 词 ：约束拉 杆 ；方 形钢 管混 凝 土短柱 ；承载 力 ；延性 中图 分类 号 ： Ｕ３８ Ｔ ９ 文献 标识 码 ： Ａ
方形 钢管 混凝 土柱 具 有 制 作 方 便 、 点 构 造 简 节 单、 与梁 连接 容易 处 理 、 工 方 便 、 于 符 合 建 筑 平 施 易 面要 求 、 截面相 对 开 展 而惯 性 矩 大 和 适 合 作 压 弯 试 件等 优点 ， 因而在 高层 、 高层建 筑 中 的应用 不断 增 超
加． 在实 际结 构 中 ， 管 混凝 土柱 在 外 荷载 （ 竖 向 钢 如 荷 载 、 向水 平风 力 或地 震 力 ） 用 下 ， 处 于 偏 压 侧 作 常 或压 弯 的受力 状 态． 对 方形 钢 管 混 凝 土 柱 的 偏 压 针 力 学 性 能 ， 内 外 学 者 进 行 了 较 广 泛 的 试 验 研 国
Ｖｏ ． ４ ＮＯ． １３ ２
（ ａｕａ Ｓ ｉ ｃ ｄｔ ｎ Ｎ ｔｒｌ ｃｅ ｅＥ ｉｏ ） ｎ ｉ
Ｆｅ ｒ ｒ ２ ０６ ｂ ｕａ ｙ ０
文章编号 ：１０ －６ Ｘ（ ０６ ０ — １７ ０ ０ ０５５ ２ ０ ） ２０ ０ ．５
带约束拉杆方形钢管混凝土轴压短柱的承载力计算(精)
对文献[ 2- 3] 试验数据回归分析 ( 图 2) , 钢管纵向 强度折算系数 <1 按下式确定: <1 = 01 89 01 897 1R
- 01740 7
R < 01 85 R \ 01 85
图2
< 1 与钢管宽厚比参数 R 关系
( 13)
Fig. 2 Relat ion betw een <1 and R
及 GBJ( 2000)
[8]
方法计算的结果进行了比
较, 比较情况见表 1。对带约束拉杆试件 , 本文计算 公式给出的 结果与 实测值 更为 接近 , 离散 性最 小 ( N ucP N ue 的 平 均值 = 11 037, 标 准 差 = 01091) ; GBJ ( 2000) 公式计算结果均值与实测值比较接近, 但离 散性 较 大 ( N ucP N ue 的 平 均 值 = 11 044, 标 准 差 = 01182) ; 而 EC4( 1996) 给出的计算结果较实测值要小 8% 左右, 且离散性较大 ( 标准差 = 01160) 。对于不 带约束拉杆的方形钢管混凝土轴压试件, 三者公式 给出的计算值与实测值都比较相近 , 且离散性都较 小; 其中本文及 EC4( 1996) 得到的结果 比实测值稍 大, 而我国 5战时军港 抢修早强型组合结构技 术规 程6 ( GBJ 4142- 2000) 给出计算值则较实测值略小。
( 3)
2
E
n
( a sPb ) tan H b s tan H 1 - 2( b - 2 t ) 6 b as
2
H = 13+ 912 a sP 100 n= 4
带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱承载力计算
（ｒ ３ｓ ｂｃｌｍｎ ｉ ｉｄｎ ａｓ ｎ ｅｃｎｔｕｉ ｌ ｉ ｓｉ ｏ ｃ ｎ ｌ Ｆ ｉ ｉ ｉｇｂｒ ｉ ｅ ｌ ｅ ｃ ＇ ｔ ｏｕ ｓ ｔ ｂｎ ｉｇｂｒ ａｄｔ ｏｓｔｔ ｅｒ ａｏ ｈｐ ｆ ｅｔ ｇ ａ Ｃ Ｔｗｔ ｂｎ ｎ ａｓ ｓ ｍｐ ｙｄｉ Ｉ ｕ ｗｈ ｈ ｉ ｖ ｅ ｔｎ ｒ ａｕ ｒ ｈ ｄ ｏ ｎ
２１ ０ ２年第 ３期
３月
混 凝 土 与 水 泥 制 品
Ｃ ＮＡ ＨＩ Ｃ ０ＮＣＲＥ Ｅ Ｔ ＡＮＤ ＣＥ ＭＥ Ｐ ＮＴ ＲＯＤＵＣ Ｓ Ｔ
２ ２ Ｎｏ３ ０１ ．
．
Ｍａ ｃ ｒｈ
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 ， １ ８ ０ ２ 华 南理 工大 学亚 热带建 筑科 学 国家重 点 ５ ０ ０ ；． 实验 室 ， 州 ５ ０ ４ ；． 广 １６ ０ ３ 华南 理工 大 学土木 与交 通学 院 ， 广州 ５ ０ ４ ） １６ ０
ｒ ｃ ａ ｇ ｌｒＣＦ ＂ｓｕ ｏｕ ｓ ｗ ｔ ｉｄ ｎ ａｓ ａ ｅ ｐ ｅ ｅ ｔ ｄ ｂ ｅ ｒ ｓ ｉｎ ｗ ｉｈ ｈ ｖ ｉｈ ａ ｃ ｒ ｃ ，ｓ ｌ ｘ ｒ ｓ ｉｎ ｅ ｔ ｎ ｕ ａ Ｉ ｔ ｂ ｃ ｌ ｍｎ ｉ ｂ ｎ ｉ ｇ ｂ ｒ ｒ ｓ ｎ ｅ ｙ ｒ ｇ ｅ ｓｏ ， ｈ ｃ ａ ｅ ｈ ｇ ｃ ｕ ａ ｙ ｉ ｅ ｅ ｐ ｅ ｓｏ ｈ ｒ ｍｐ
摘 要 ： 用 带 约 束 拉 杆 矩 形 钢 管混 凝 土 的 本 构 关 系 ， 用 纤 维 模 型 法对 带 约 束拉 杆 矩 形 钢 管 混 凝 土 短 柱 承 载 采 利
力进 行 了数 值 分析 ， 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 计 短 柱 轴 压 和 单 、 向偏 压 承 载 力 进 行 了较 系统 的 参 数 分 析 ， 归 出 带 约 束 拉 杆 矩 形 钢 管 混 凝 土 轴 压 和 单 、 偏 压 承 双 回 双 载 力 简化 计 算 公 式 ， 式 的 计 算 精 度 高 ， 式 简单 ， 于 应 用 ， 公 形 便 可供 工程 设 计 参 考 。 关键 词 ： 形 钢 管混 凝 土 ； 柱 ； 束 拉 杆 ； 载 力 ； 值 分析 ； 化 公 式 矩 短 约 承 数 简
带约束拉杆方形钢管混凝土柱的设计方法与施工要求
节 点构造 简单 ， 与梁 连接 容 易处理 ， 工 方便 ， 于符 合 施 易
建筑 平 面要 求 ， 截面 相 对 开展 而 惯 性矩 大 ， 合 作 压 弯 适 构件 等优 点 ， 在某些 方面 具有 圆形钢 管混 凝 土柱 无法 替 代 的作用 。 因而 ， 高层 、 高层 建筑 、 大 型地 下建 中 在 超 超 将 有着广 阔 的应用前 景 和产 生 巨大 的经 济 效益 。
层 、 高层 建 筑 ， 超 为此类 构 件 的工程 实 际应 用积 累 了宝
贵经 验 。
则采 用 ０８的折 减 系数 来考 虑上 述 混 凝 土弯 曲刚 度 的 ．
衰减 ， 改式 ２为 修
Ｅ ＝ 。０ ８ Ｉ ＥＩ ． ＥＩ ＋ （ ５ 式 ）
根据 文 献 ＿的研 究成 果 ， ６ 结合 现 有 规 范规程 的有 关 规定 ， 本文 给 出带约 束拉杆 方 形钢 管混 凝 土柱 构件 的简 化 设计方 法和 构造措 施 ， 以便 工程 实践 的应 用 。
广东建材 ２０ 年第 ８ ０７ 期
近似 地 ， 刚度等 效 原则 可 由式 １和式 ４确 定 。
带 约束 拉杆 方 形钢 管 混 凝 土柱 等 效 为 一截 面 宽度 为 Ｄ 的方 柱 时 ， １ 式 ４中 Ａ、 Ｅ、 Ｉ 和 Ｅ 均 已 式 和 Ｉ、 Ａ、 Leabharlann 一１ ２ 一 ２
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了。而对 于钢 管 混凝 土结 构构件 ， 需要 通过 刚度 等 效原
对 这 一类 结 构 构件 的受压 力 学 性 能进 行 了大 量 的试 验 则输 入等 效截 面面 积和 等效 弹性 模 量 ， 使得 该类 构件 的 和 理论 研 究 ， 果表 明 ， 束 拉 杆 能 有效 改 善钢 管柱 的 计 算刚度 和变 形 与实 际相 符 。文献 口根据 钢管 与核 心混 结 约 力 学性 能 ， 大程度 上 克服 了一 般方 形钢 管 混凝 土柱 在 凝 土 的弹 性 变 形协 调 条 件 对钢 管 混 凝 土柱 的组 合 刚度 较 柱肢 长边 中部 钢管 易于 局部 失稳 、 在承 载 力未 得 以充 进 行 了推 导 ， 潜 即有 ： 分 发挥 的 缺 点 ， 提高 了构 件 的承 载 力 、 塑性 变 形能 力 和 延性 、 构件 的抗震性 能等 。 该类构 件 具有钢 管制 作方 便 、 轴 向刚度 ：Ａ ＥＡ Ｅ＝ Ａ （ １ 式 ） （ ２ 式 ） （ ３ 式 ） 弯 曲刚度 ： Ｉ Ｅ Ｉ州 Ｅ ＝ Ｉ 剪切 刚度 ：Ａ Ｇ Ｇ Ｇ＝ ａ ＋４ Ａ
钢管混凝土柱子受压性能分析
钢管混凝土柱子受压性能分析随着钢管混凝土技术的发展和应用，研究钢管混凝土柱子的受压性能越来越重要，文章基于ANSYS有限元软件，模拟钢管混凝土柱子受压过程，实现了ANSYS模拟钢管混凝土柱子的受压分析，验证了钢管混凝土柱子受压性能优于钢筋混凝土的结论。
1、钢管混凝土概述钢管混凝土是钢管内填入混凝土的一种新型构件，具有承载力高，施工简便，塑性、韧性好，耐火、耐腐蚀等诸多优点，同时具有很好的经济效益，因此，在诸多工程中取得了良好的应用。
近几年来，钢管混凝土构件在建筑，矿山，道路，桥梁，工业厂房，地铁车站方面都取得了良好的应用效果。
钢管混凝土自身的优点吸引了大批学者从事钢管混凝土的研究，其工作原理是：钢管约束混凝土，提供模板和约束力的作用，混凝土提供抗压能力，防止钢管屈曲，两种材料共同合作，发挥了钢管的承载力高的优点并克服了混凝土抗拉能力低的缺点，相比钢筋混凝土和纯钢结构节约了大量的成本，研究钢管混凝土柱子的受压性能对钢管混凝土技术的发展具有重要意义。
2、ANSYS软件简介ANSYS已经被广泛应用于航空，航天，土木，建筑，电磁等领域中，经过几十年的发展，已经与很多软件建立了对接关系，比如PROE，CAD，UG等大型建模软件。
ANSYS软件在模拟钢管混凝土柱子中已经有了较多的应用，其中中国矿业大学，西安电子科技大学已经成功运用ANSYS模拟成功了钢管混凝土柱子的受力分析，在结构工程中取得了广泛的应用。
利用ANSYS软件对钢管混凝土柱子受压性能进行分析，可以有效地降低成本，降低设计费用，尤其对钢管混凝土这种复合材料，运用ANSYS软件进行受力分析更是加快了其在工程领域的发展，有效解决了试验时模拟钢管混凝土柱子受力分析的一些不足，在试验室中，很容易发生受压轴偏移，混凝土凝固后不均匀，含有空隙等问题，但在ANSYS中却不存在这个问题。
3、ANSYS模拟钢管混凝土理论基础3.1、钢管混凝土力学假设钢管混凝土柱子的力学分析模型受到ANSYS软件的制约，需要运用弹性力学的方法对其力学分析模型进行假设，在ANSYS分析钢管混凝土力学模型条件下，钢管与混凝土受力分析模型假设如下：（1）假设钢管和混凝土一样，都属于弹性材料；（2）假设钢管与混凝土的接触属于均匀接触，没有滑移和空隙，在受力过程中始终保持弹性接触；（3）钢管的强度符合莫尔库伦强度理论；（4）钢管沿厚度方向上的径向应力呈线性分布，周向应力成均匀分布。
带约束拉杆方形钢管混凝土短柱偏压工作机理
带约束拉杆方形钢管混凝土短柱偏压工作机理王英涛;蔡健;龙跃凌;陈庆军【摘要】为研究带约束拉杆方形钢管混凝土短柱偏压的工作机理,采用考虑材料泊松比变化、钢管和核心混凝土界面作用及钢管残余应力的有限元模型,利用有限元软件ABAQUS对其偏压受力全过程进行分析.从横向变形、荷载-竖向位移曲线、核心混凝土纵向应力分布、钢管与核心混凝土的相互作用、约束拉杆的影响等方面讨论了带约束拉杆方形钢管混凝土短柱偏压工作机理.结果表明:有限元计算结果与试验结果吻合较好;设置约束拉杆可减小构件的横向挠曲变形,改变截面的变形模态,增强钢管对核心混凝土的约束效应,提高短柱的偏压承载力和延性;约束拉杆间距越小,短柱的延性越好,偏压承载力越大;泊松比对短柱偏压承载力具有一定影响,残余应力则对其几乎无影响.【期刊名称】《东南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(045)002【总页数】6页(P370-375)【关键词】方形钢管混凝土;约束拉杆;偏压;泊松比;有限元【作者】王英涛;蔡健;龙跃凌;陈庆军【作者单位】华南理工大学土木与交通学院,广州510641;华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室,广州510641;广东工业大学土木与交通工程学院,广州510006;华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室,广州510641【正文语种】中文【中图分类】TU317.1;P398.9钢管混凝土柱工作机理研究能帮助理解其工作特性,为理论分析提供指导.国内外关于方形钢管混凝土短柱工作机理的研究大都集中于有限元分析方面,没有考虑材料泊松比变化这一关键因素以及钢管的残余应力问题,因此分析结果无法真实反映短柱的实际工作机理[1-5].通常截面方形钢管混凝土柱对核心混凝土的约束作用主要集中于4个角部,整体约束效应小.Cai等[6-9]提出在钢管壁设置具有约束钢板外凸变形的约束拉杆,延缓钢管壁的局部屈曲,改善钢管对核心混凝土的约束作用,从而提高了钢管混凝土柱的承载力和延性.刘鸿亮等[10]在考虑材料泊松比变化的基础上,采用有限元软件ABAQUS分析了带约束拉杆方形钢管混凝土短柱轴压工作机理.本文基于混凝土损伤模型,考虑材料泊松比变化、钢管和核心混凝土的界面作用及钢管残余应力,采用有限元软件ABAQUS对带约束拉杆方形钢管混凝土短柱偏压受力的全过程进行计算,并与试验结果进行对比.在此基础上，考察了带约束拉杆方形钢管混凝土短柱偏压的工作机理.1.1 钢材本构模型钢管的本构关系采用满足Von Mises屈服准则的等向弹塑性模型,其应力-应变关系曲线采用四阶段式二次流塑模型,计算公式为式中,σa,εa分别为钢管的应力和应变;Ea为钢管的弹性模量;fay为钢管的屈服强度;fau为钢管的极限强度;ε1为屈服应变;ε2为塑性应变;ε3为流塑应变.约束拉杆采用二折线来定义其应力-应变曲线,计算公式为式中,σs,εs分别为拉杆的应力和应变;Es为拉杆的弹性模量;fy,εy分别为拉杆的屈服强度和屈服应变.1.2 混凝土本构模型钢管混凝土设置约束拉杆后,核心混凝土的塑性增加,峰值应力对应的峰值应变增大,应力-应变关系曲线中的下降段趋于平缓.据此,在文献[11]提出的核心混凝土应力-应变关系基础上,考虑约束拉杆对核心混凝土的贡献,通过大量算例分析,修正了核心混凝土单轴应力-应变关系曲线的峰值应变和下降段,得到了适用于ABAQUS有限元分析的带约束拉杆方形钢管混凝土短柱的核心混凝土单轴应力-应变表达式,即式中式中,σc,εc分别为混凝土的应力和应变;σ0,ε0分别为混凝土的峰值应力和峰值应变;εcc为素混凝土的峰值应变;Ec为混凝土的弹性模型;η为应变计算参数;β0为约束系数计算参数;fc,fck分别为混凝土圆柱体抗压强度和轴心抗压强度;ξ为钢管约束系数;ζ为拉杆约束系数;Ac,Aa分别为混凝土面积和钢管面积;As为单根拉杆的面积;as,bs分别为约束拉杆的水平间距和纵向间距.1.3 混凝土和钢材的泊松比核心混凝土受到三向力作用,其泊松比会不断产生变化.钢管混凝土在受力初期,核心混凝土是单独受力的,泊松比约为0.17;随着荷载的增大,混凝土应变不断增加,泊松比不断增大;当混凝土的泊松比超过钢管的泊松比后,钢管和混凝土之间会产生相互作用力,两者都会处于三向受力状态.因此,在分析中考虑材料泊松比变化这一关键因素,能更好地反映钢管混凝土柱的约束机理.混凝土泊松比μc和钢材泊松比μs的表达式分别为[11]式中,fp为钢管弹性应力的最大值,可取fp=0.8fay.通过引入应力场变量子程序来考虑泊松比的变化.1.4 钢管残余应力对于焊接而成的钢管,需要考虑残余应力的影响.焊缝区域冷却过程中会产生残余拉应力,并与钢管截面中部的压应力平衡.根据文献[12]中四边纵向焊接钢管的残余应力分布,确定钢管角部残余拉应力为钢管屈服强度fay,则截面中部的压应力为0.2fay.1.5 单元类型选取和网格划分核心混凝土和加载板采用八节点减缩积分格式的三维实体单元(C3D8R).钢管采用四节点减缩积分格式的通用壳单元(S4R).为满足计算精度,在壳体厚度方向采用9个积分点的Simpson积分.约束拉杆采用双节点三维杆单元(T3D2).利用结构化网格划分技术对模型进行单元划分.1.6 钢管与混凝土的界面模型及边界条件考虑钢管与核心混凝土界面的切向黏结和滑移对模拟两者之间变形不一致的受力性能是十分必要的.为此,切向力模型采用库伦模型,界面摩擦系数取0.6,选择硬接触作为钢管与核心混凝土的法向接触行为.约束拉杆与钢管采用Tie约束连接.上下加载板与钢管也采用Tie约束连接,与混凝土仅考虑法向接触,且为硬接触.采用全模型进行模拟计算.对上加载板施加偏心距为e的线荷载,并采用位移加载,同时对下加载板约束x,y,z三个方向的位移.采用第1节方法对带约束拉杆方形钢管混凝土短柱偏压受力全过程进行分析,并将计算结果与文献[7]中的试验结果进行对比(见表1).各试件截面边长为300 mm,柱高1 500 mm;混凝土抗压强度为39.82 MPa;试件E13,E14的钢管壁厚8 mm,屈服强度为387.98 MPa,其余试件的钢管壁厚6 mm,屈服强度为382.50 MPa.图1给出了部分试件弯矩-曲率曲线的计算结果与试验结果比较.由图可知,计算结果与试验结果吻合良好,Nuc/Nue的平均值为1.037,均方差为0.103.其中，Nue和Nuc 分别为偏压承载力的试验值和计算值.为更好地研究带约束拉杆方形钢管混凝土偏压短柱的工作机理,基于第1节中的有限元模型,选取典型短柱进行分析.典型短柱的基本参数如下:截面宽度为300 mm,柱高900 mm,as=bs=150 mm,拉杆直径为14 mm,采用C50核心混凝土和Q345钢材,e=70 mm.3.1 变形分析图2给出了不带约束拉杆和带约束拉杆短柱在不同荷载阶段沿短柱四分点侧向挠度的典型分布,并将相应荷载级下理想的正弦半波曲线作为对照.图中,H为各点离柱底的距离;L为柱高;u为短柱的侧向挠度;Nu为短柱的偏压承载力.由图可知,带约束拉杆与不带约束拉杆短柱的侧向挠度发展规律类似,侧向挠度沿柱高基本对称,且挠曲线与正弦半波曲线较吻合.荷载比相同时,不带约束拉杆短柱的柱中挠度明显大于带约束拉杆短柱,表明设置约束拉杆能延缓短柱的变形,使短柱表现出更好的延性,从而改善了短柱的工作性能.图3分别给出短柱中截面钢管在不同荷载比下的横向变形情况.由图可知,当荷载比小于0.50时,横向变形较小;随着荷载比的增加,横向变形增大.对于不带约束拉杆的短柱,在截面中部横向变形增长较快,并超过截面边长的其他部分;对于带约束拉杆的短柱,在截面1/4,3/4位置处的横向变形增长较快.对比图3(a)和(b)可知,当短柱受到偏压承载力时,带约束拉杆和不带约束拉杆短柱截面中部的最大变形值分别为2.05和2.54 mm,说明设置约束拉杆能减小截面中部的横向变形,减缓钢管出现局部屈曲的可能性,使钢管更好地约束核心混凝土.3.2 荷载-变形曲线图4给出了典型短柱整体及钢管和混凝土各自承担的荷载-竖向位移曲线.由图可见,不带约束拉杆和带约束拉杆短柱的曲线变化规律类似.核心混凝土承担大部分纵向荷载,短柱受到偏压承载力前,钢管荷载已经达到峰值,鉴于钢管对核心混凝土的约束作用,核心混凝土承担的荷载仍继续增大,短柱偏压承载力与核心混凝土承担的荷载基本同时达到峰值.与不带约束拉杆的短柱相比,设置约束拉杆后核心混凝土在加载后期承担的荷载较大,这是因为约束拉杆约束了钢管的外凸变形,有效改善了钢管对核心混凝土的约束作用.3.3 核心混凝土纵向应力分布当短柱受到偏压承载力时,不同偏心距下不带约束拉杆与带约束拉杆柱中截面核心混凝土纵向应力的分布情况分别见图5和图6.因其具有对称性,可取1/2截面.由图可见,对于这2种短柱,达到偏压承载力时,随着偏心距的增加,核心混凝土的高应力区向偏压应力大的一侧逐渐缩小.在相同的偏心距下,设置约束拉杆后,核心混凝土的最大纵向应力增加,其偏压承载力也增加;在拉杆处钢管对核心混凝土提供了侧向支撑,其核心混凝土的应力比周围区域高,表明设置约束拉杆可增强钢管对核心混凝土的约束效应,从而提高了核心混凝土的承载能力.3.4 钢管和混凝土的相互作用图7给出了典型短柱中截面点Ⅰ、点Ⅱ和点Ⅲ处钢管对核心混凝土的约束应力与位移关系曲线.由图可知,在加载初期,由于钢管的泊松比较混凝土大,钢管的横向变形大于混凝土,故钢管与核心混凝土之间出现微小拉应力,其约束应力为负值.对于不设置约束拉杆短柱,钢管对核心混凝土的约束主要集中在角部,且近力侧的约束应力大于远力侧,而四边中部基本不受钢管的约束.设置约束拉杆后,截面中部钢管对核心混凝土的约束作用明显提高;在后期受约束拉杆变形影响,其约束应力有所下降.3.5 约束拉杆的影响为进一步考察约束拉杆的作用,分析了不同约束拉杆间距和直径对偏压承载力和极限位移的影响.将极限位移定义为荷载下降到85%偏压承载力时对应的竖向位移.以典型短柱为例,取约束拉杆间距分别为150,100,75 mm,约束拉杆直径分别为8,10,12,14,16 mm.图8给出了约束拉杆间距对偏压承载力和极限位移的影响曲线.由图可知,随着约束拉杆间距的减小,短柱的偏压承载力和极限变形逐渐增大.这说明设置约束拉杆能提高短柱的承载能力和延性,使短柱的性能得到更好的发挥.图9给出了约束拉杆直径对偏压承载力和极限位移的影响.由图可见,随着约束拉杆直径的增加,偏压承载力和极限变形逐渐增大,但比约束拉杆间距的影响小.3.6 泊松比和残余应力的影响图10(a)和(b)分别给出了泊松比和残余应力对带约束拉杆方形钢管混凝土短柱偏压荷载-竖向位移曲线的影响.由图可见,泊松比对曲线弹性阶段的刚度没有明显影响.泊松比的改变导致偏压承载力增大约5.1%,这是因为混凝土的横向变形随着泊松比的增加而增大,从而增强了钢管对核心混凝土的约束效应,提高了短柱的偏压承载力.泊松比对曲线下降段的影响较小.残余应力则对短柱的荷载-竖向位移曲线几乎无影响.1) 基于混凝土损伤模型,考虑材料的泊松比变化、钢管和核心混凝土的界面作用、钢管残余应力建立的有限元模型能较好地模拟带约束拉杆方形钢管混凝土短柱的偏压工作机理.2) 不设置约束拉杆的截面约束效应主要在集中在钢管角部;而设置约束拉杆的截面约束效应主要集中在钢管角部和约束拉杆处,截面的横向变形减少,从而提高了对核心混凝土的约束效应.3) 随着约束拉杆间距的减小,带约束拉杆短柱表现出较高的偏压承载力和较好的延性,而约束拉杆直径对偏压承载力和延性的影响则相对较小.泊松比对短柱偏压承载力具有一定影响,而残余应力则对荷载-竖向位移曲线几乎无影响.[1]余勇,吕西林.方钢管混凝土柱的三维非线性分析[J].地震工程与工程震动,1999,19(1):57-64. Yu Yong, Lü Xilin. 3D nonlinear analysis for concrete-filled rectangular tube columns [J]. Earthquake Engineering and Engineering Vibration, 1999, 19(1): 57-64. (in Chinese)[2]黄宏,陈梦成,万城勇.带肋方钢管混凝土柱偏心受压力学性能研究[J].土木工程学报,2011,44(10):26-34.Huang Hong, Chen Mengcheng, Wan Chenyong. Behavior of concrete-filled stiffened square steel tubes subjected to eccentric compressive load [J]. China Civil Engineering Journal, 2011,44(10): 26-34. (in Chinese)[3]Yang Y F, Han L H. Behaviour of concrete filled steel tubular (CFST) stub columns under eccentric partial compression [J]. Thin-Walled Structures, 2011, 49(2): 379-395.[4]Ding F X, Fang C J, Bai Y, et al. Mechanical performance of stirrup-confined concrete-filled steel tubular stub columns under axial loading [J]. Journal of Constructional Steel Research, 2014, 98: 146-157.[5]Hernández-Figueirido D, Romero M L, Bonet J L, et al. Ultimate capacity of rectangular concrete-filled steel tubular columns under unequal load eccentricities [J]. 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(in Chinese)[10]刘鸿亮,蔡健.带约束拉杆方形钢管混凝土轴压短柱的工作机理[J].华南理工大学学报:自然科学版,2013,41(10):117-125. Liu Hongliang, Cai Jian. Mechanical behavior of square CFT stub columns with binding bars [J]. Journal of South China University of Technology: Natural Science Edition, 2013,41(10): 117-125. (in Chinese)[11]韩林海.钢管混凝土结构:理论与实践[M].2版.北京:科学出版社,2007:69-70.[12]Uy B. Local and post-local buckling of concrete filled steel welded box columns [J]. Journal of Constructional Steel Research, 1998, 47(1): 47-72.。
带约束拉杆L形钢管混凝土短柱轴压性能的试验研究
（ ａｕａ ＳｉｎｅＥ ｉｏ ） Ｎ ｔｒｌ ｃ ｃ ｄｔ ｎ ｅ ｉ
Ｖ １ ４ ｏ１ ｏ． Ｎ ．１ ３
Ｎｏ ｅ ｅ ２ ｏ ｖ ｍｂ ｒ ｏ ６
文章编号： ００５５ （０６ １— ８—６ １ — Ｘ ２０ ）１ ０７０ ０ ６ ０
带约束拉杆 Ｌ形钢管混凝土短柱 轴压性能 的试验研究 术
中图分类号 ： Ｕ ９ Ｔ ３８
文献标识码 ： Ａ
钢管混凝土结构 由于具有承载力高 、 延性好 、 抗 震性能佳等特点， 近年来在土木工程 中应用越 来越 广泛． 前 ， 内外对钢管混凝 土的试验和理论研 目 国 究 ¨ 主要集 中在 圆彤 和 方形 钢 管 混 凝 土 ， 有一 曲， 也 些针对矩形钢管混凝土的研究， Ｌ形等其他 异形 对 钢管混凝土的研究还很少． 在高层住宅 电梯问和角
拉杆的材料性质 ， 按标准试验方法实测而得．
本 文 中所 指 的轴 心 受 压 是 指 加 载 中 心 为 Ｌ形
能的有效截面加强措 施． 已有 的试验研究和理论分 析结果表明， 方形和矩形钢管混凝土短柱在设 置了 约束拉杆后 ， 能有效改善横截面周边 中部钢管对核 心混凝土的约束作用 ， 延迟或避免钢管在应力达到 屈服强度前发生失稳性的局部屈 曲而导致构件的过
压 力机 自带 的压力 传 感 器 直接 读 取 ， 个 加 载 过程 整
都在微机控制下 自动完成． 在试件的柱头和柱脚问
设 置百 分表 ， 分别 测定 图 ３所 示 的 两个 阳角 边 和两 个 阴 角边 柱头 和柱 脚 间的 相对 位 移 ， 两 个 阳角边 取 和两个 阴 角 的百 分 表 读 数 的平 均值 为 试 件 阳角 边 和阴 角边 的轴 向变 形 值 ， 四个 百分 表 读数 的平均 取
矩形钢管混凝土柱受力性能关键影响参数研究进展
摘 要：介绍了国内外矩形钢管混凝土柱受力性能关键影响因素的研究进展，主要包括钢管板件局部屈曲行为、混凝土横向约束
效应、加劲肋设置、钢管和混凝土间的界面抗剪强度及混凝土的收缩和徐变五个方面，指出了矩形钢管混凝土柱需进一步研究的
方向。
关键词：矩形钢管混凝土柱，局部屈曲，约束效应，加劲肋
中图分类号：ＴＵ３９８．９
和残余应变的影响，提出了焊接钢管混凝土柱弹塑性局部屈曲板 件宽厚比限值的计算方法。建议发展全截面塑性焊接截面的板 件宽厚比限值为 ６０。郭兰慧等［６］研究了初始几何缺陷、残余应力
偏压和轴压情况下，设置直肋薄壁钢管混凝土柱比普通薄壁钢管 混凝土柱的极限承载力有较大提高。黄宏等［１８］研究了带肋方钢 管混凝土柱受力性能。带肋构件对混凝土的约束作用主要集中
及钢板屈曲后强度对填充混凝土钢管的影响。钢管混凝土柱板 在钢管角部和加劲肋处，随着每边加劲肋数量的增加，角部约束
件宽厚比小于 ５０时，可不考虑局部屈曲对承载力的影响，当板件 力明显增大。加劲肋的设置增加了管壁平面外支撑点，减小了管
宽厚比大于 ５０后需考虑局部屈曲对构件承载力的降低。
壁 鼓 曲 的 横 向 变 形 值，增 强 了 核 心 混 凝 土 与 管 壁 之 间 的 相 互 作
文献标识码：Ａ
０ 引言
变。当混凝土达到 ０．９５倍极限抗压强度时体积应变迅速增加，
矩形钢管混凝土柱 （ＲｅｃｔａｎｇｕｌａｒＣｏｎｃｒｅｔｅＦｉｌｌｅｄｓｔｅｅｌＴｕｂｕｌａｒ Ｃｏｌｕｍｎ，ＲＣＦＴＣｏｌｕｍｎ）兼有钢结构与混凝土结构的优点，具有截 面开展、抗弯刚度 大、节 点 构 造 简 单 等 优 点，可 缩 短 工 期、节 约 材 料、减少能耗、降 低 工 程 造 价，已 在 装 配 式 钢 结 构 建 筑 中 广 泛 应 用［１］。
混凝土柱的轴压性能标准
混凝土柱的轴压性能标准一、前言混凝土作为一种常用的建筑材料，广泛应用于建筑结构中，其中混凝土柱作为承受建筑物竖向荷载的重要构件，其轴压性能标准对于确保建筑物的稳定性和安全性至关重要。
本文将从混凝土柱的轴压性能标准的必要性、参考标准、测试方法、性能要求等方面进行详细介绍。
二、混凝土柱轴压性能标准的必要性混凝土柱作为建筑结构的重要构件，其轴压性能标准对于确保建筑物的稳定性和安全性至关重要。
混凝土柱的轴压性能标准包括强度、变形、稳定性和疲劳等多个方面，对于不同的应用场景，其标准也存在差异。
因此，制定混凝土柱轴压性能标准可以帮助确保建筑物的安全性，规范混凝土柱的生产和使用过程，提高建筑结构的可靠性和耐久性。
三、参考标准混凝土柱轴压性能标准的制定需要参考相关国家和行业标准，目前国际上常用的标准有：1. ISO 6892-1:2016 Metallic materials -- Tensile testing -- Part 1: Method of test at room temperature2. ASTM C39/C39M-18 Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens3. GB/T 50081-2002 混凝土结构设计规范4. JGJ/T 70-2009 普通混凝土结构设计规范在参考标准的基础上，结合实际应用场景和工程要求，制定符合本地实际情况的混凝土柱轴压性能标准。
四、测试方法混凝土柱轴压性能的测试方法主要包括样品制备、试验设备、试验步骤和数据处理等方面，具体如下：1. 样品制备混凝土柱样品的制备需要符合相关标准和要求，常用的规格为直径150mm，高度300mm的圆柱形样品。
制备过程中需要注意混凝土的配合比、拌合时间、浇筑方式和养护条件等因素，以保证样品的质量和均匀性。
2. 试验设备混凝土柱轴压性能测试需要使用万能试验机，其额定负荷和试验速率应根据实际应用场景和工程要求进行确定。
混凝土柱抗压性能分析
混凝土柱抗压性能分析混凝土柱是建筑结构中常见的承重构件之一，其抗压性能的分析对于设计和施工至关重要。
本文将对混凝土柱抗压性能的分析进行探讨，旨在提供有关混凝土柱设计和优化的相关信息。
1. 混凝土柱的力学性质混凝土柱具有一定的强度和刚度，能够承受垂直于其轴线方向的压力。
其力学性质包括抗压强度、抗弯刚度和屈曲性能等。
2. 混凝土强度等级混凝土强度等级通过抗压强度来表示，常见的强度等级包括C15、C20、C25等。
不同强度等级的混凝土柱在设计和使用时需要根据具体要求进行选择。
3. 混凝土柱的几何参数混凝土柱的几何参数包括截面形状、尺寸和配筋等。
不同的几何参数会对柱的抗压性能产生影响，因此在设计过程中需要进行合理选择。
4. 混凝土柱的受力状态混凝土柱在使用过程中会受到不同方向的力作用，包括竖向压力、弯矩和剪力等。
这些受力状态对于柱的抗压性能分析具有重要影响。
5. 混凝土柱的极限承载力混凝土柱的极限承载力是指柱在受到极限荷载时发生破坏的能力。
通过对柱的几何参数和材料性质进行计算和试验，可以确定柱的极限承载力。
6. 混凝土柱的优化设计在实际工程中，通过对混凝土柱进行优化设计可以提高其抗压性能。
优化设计主要包括几何参数和配筋的合理选择，以及混凝土配合比的调整等。
7. 混凝土柱的施工质量控制混凝土柱的抗压性能不仅取决于设计和优化，还与施工质量密切相关。
因此，在施工过程中需要进行严格的质量控制，包括混凝土浇筑、养护和检验等。
总结：混凝土柱的抗压性能分析是建筑结构设计和施工中不可忽视的环节。
通过对柱的力学性质、几何参数、受力状态和极限承载力等进行分析，可以为混凝土柱的优化设计和施工质量控制提供指导。
在实际工程中，设计师和施工人员应密切合作，共同提升混凝土柱的抗压性能，确保建筑结构的安全和可靠。
混凝土柱的受力性能标准
混凝土柱的受力性能标准一、前言混凝土柱作为建筑结构中的重要承载构件，其受力性能对于整个建筑的安全性和稳定性至关重要。
因此，建立一套完善的混凝土柱的受力性能标准，对于保障建筑结构的安全稳定，提高混凝土柱的质量和可靠性具有十分重要的意义。
二、混凝土柱的定义和分类1. 定义混凝土柱是一种纵向承受压力的构件，通常由混凝土和钢筋组成，其截面形状可以是矩形、圆形、多边形等。
2. 分类按照材料分类：混凝土柱可以分为普通混凝土柱、高强混凝土柱、超高强混凝土柱等。
按照构造分类：混凝土柱可以分为普通柱、剪力墙柱、框架柱、筒形柱等。
按照受力形式分类：混凝土柱可以分为受轴心压力的柱、受轴压和弯矩的柱、受轴压和剪力的柱等。
三、混凝土柱的受力性能标准1. 抗压强度标准抗压强度是混凝土柱最基本的受力性能。
通常，混凝土柱的抗压强度应符合以下标准：（1）普通混凝土柱：抗压强度不低于20MPa；（2）高强混凝土柱：抗压强度不低于50MPa；（3）超高强混凝土柱：抗压强度不低于100MPa。
2. 承载力标准承载力是混凝土柱的重要受力性能之一。
通常，混凝土柱的承载力应符合以下标准：（1）普通混凝土柱：承载力不低于1.0倍设计荷载；（2）高强混凝土柱：承载力不低于1.2倍设计荷载；（3）超高强混凝土柱：承载力不低于1.5倍设计荷载。
3. 抗震性能标准抗震性能是混凝土柱的重要受力性能之一。
通常，混凝土柱的抗震性能应符合以下标准：（1）普通混凝土柱：符合地震烈度为6度的要求；（2）高强混凝土柱：符合地震烈度为7度的要求；（3）超高强混凝土柱：符合地震烈度为8度的要求。
4. 延性标准延性是混凝土柱的重要受力性能之一。
通常，混凝土柱的延性应符合以下标准：（1）普通混凝土柱：延性指标不低于0.4；（2）高强混凝土柱：延性指标不低于0.6；（3）超高强混凝土柱：延性指标不低于0.8。
5. 稳定性标准稳定性是混凝土柱的重要受力性能之一。
通常，混凝土柱的稳定性应符合以下标准：（1）普通混凝土柱：稳定系数不低于0.65；（2）高强混凝土柱：稳定系数不低于0.75；（3）超高强混凝土柱：稳定系数不低于0.85。
钢管混凝土柱受力性能分析
钢管混凝土柱受力性能分析李海锋河海大学土木工程学院，南京（210098）E-mail：lihai_feng@摘要：本文分析了钢管混凝土结构的基本力学性能找出了此结构形式承载力高的原因，并用算例比较了钢管混凝土结构与普通混凝土结构的差异，得出了一些结论并对工程建设提出了几点建议。
关键词：钢管混凝土结构；承载力；受压中图分类号：TU171. 前言近年来由于钢管混凝土结构承载力高，塑性和韧性好，经济效果显著和施工快速方便等优点而越来越受到工程界的重视[1]。
在我国钢管混凝土结构主要应用于单层和多层工业厂房柱，高炉和锅炉构造柱，各种设备支架柱以及送变电杆塔结构等，近年来随着工程技术水平提高已被广泛应用于桥梁和多，高层建筑中，取得了很好的经济效益。
钢管混凝土结构与钢结构相比在不增加或少许增加结构自重条件下，可大幅节省钢材；与混凝土结构相比，可大幅减轻结构自重，空钢管骨架的吊装重量大为减轻，不需模板和钢筋，施工大为简化。
在高层建筑中采用钢管混凝土结构可发挥它的抗压和抗剪性能好，承载力高，抗震性能优越，延性好，控制构件长细比后可以不限制轴压比，并能充分发挥高强混凝土的承载力防止其脆性破坏等一系列优点[2]。
多年来的研究表明，钢管混凝土结构中的钢管具有套箍，支架，模板三打作用，使钢管混凝土结构表现出用钢量小，刚度大，安装重量轻，承载力高，施工快速方便，经济效益明显等一系列突出优点。
由于以上钢管混凝土结构各种优点，应该大力推广这种结构形式，使其为我国社会主义现代化工程建设做出更突出的贡献。
2. 钢管混凝土柱力学性能钢管混凝土柱为钢管混凝土结构中主要结构形式，在这种结构中可以充分发挥钢材和混凝土这两种材料的性能。
下面主要分析钢管混凝土柱力学性能，找出其力学上受力合理的原因。
2.1组成材料的力学性能[3]钢管混凝土柱是有钢管和混凝土两种材料组成，而钢管混凝土柱的承载力并不是钢管和混凝土两种构件承载力简单的加和，从后面的算例可以看出钢管混凝土柱的承载力是钢管和混凝土两种构件承载力加和的1.61倍左右。
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第３ ６卷 第 １ ２期
２０ ０ ８年 １ ２月
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ Ｓ ｕ ｈ Ｃｈ ｎ ｉ ｅ ｓｔ ｆＴ ｃ ｎ ｌ ｇ ｏ ｒ ａ ｏ ｔ ｉ ａ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｏ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ ｙ
ＶＯ ． ６ Ｎｏ １ １３ ．２
土柱具有钢管制作方便、 与梁连接容易处理、 施工方 便、 易于符合建筑平面要求 、 截面相对开展而惯性矩
大、 适合 作压 弯构 件等 优点 ， 在某 些方 面是 圆形 钢管 混 凝土 柱无 法替代 的 ． 验研 究 和理论 分 析表 明 ， 试 方 形、 矩形 钢管 对核 心混凝 土 的约束 作用 仅 限于角 部 ， 即使 当钢 管壁 很厚 时 ， 核 心 混 凝 土 在 三 向受 压 下 其 的强 度 、 性 明显差 于 圆形钢 管混 凝土 ． 延 １ 带约 束 拉 杆方 形 、 形 钢 管混 凝 土 是针 对 一 般 矩 方形 、 矩形 钢管 混凝 土 的一 种 改 进 ， 过 在方 形 、 通 矩
Ｔ ｂｅ １ Ｐ ｒ ｍｅｅ ｓｏ ｐ ｃｍｅ ｓ ａ ｌ ａａ ｔｒ ｆｓ ｅ ｉ ｎ
载装 置 示 意 图见 图 ２ 荷 载 Ⅳ 由压力 机 自带 的压 力 ． 传感 器 直 接读 取 ． 载 速 度 由计 算 机 自动 控 制 ， 加 开
始 阶段 采 用 力 加 载 方 式 ， 载 速 度 为 １０ｋ ／ ｎ 加 ０ Ｎ ｍｉ；
钢 板 、 杆 的材 料 性 质 ， 按 标 准 试 验 方 法 实 测 而 拉 均 得 ． 中 ： 长 为 １ ０ ｍ； 凝 土 立 方 体 抗 压 强 其 柱 ０ｍ 混 ２
混凝土短柱的轴压性能， 文献 ［０ 研究 了带约束拉 １］ 杆方形钢管混凝土短柱 的偏压性能 ， 发现约束拉杆 的设置有助于提高方形 、 形钢管混凝 土轴压短柱 矩
以及方形钢管混凝 土偏压短柱的承载力和延性． 本
文通过试验和理论分析 ， 研究 了矩形钢管混凝 土短
柱设 置拉 杆后 的偏 压性 能．
收稿 日期 ｊ ０ ８０ —８ ０ —４ １ ２
本 次 试 验 在 １ ００ Ｎ的 长 柱压 力 机 上 进 行 ， ５０ ｋ 加
基金项 目： 科技部重大基础研究前期研究专 项基 金资助项 目（０ Ｃ ０ ３０ ； ２１ Ａ ３０ ） 广东省 自然科 学基金资助项 目（２ ９ ５ ＭＣ ０ ０６ ）
Ｄ ｅ ｅ ｂｅ ２ｏ ｃｍ ｒ ｏ８
（ ｔｒｌ ｃ ｎｅＥ ｉｏ ） Ｎａ ａ Ｓ ｉ ｃ ｄｔ ｎ ｕ ｅ ｉ
文章编号 ： ００ ６Ｘ ２０ ）２０２・７ １０ － ５ （０８ １－ １０ ５ ０
带约束拉杆矩 形钢 管混凝土柱 的偏压 性能 术
龙跃凌 蔡健
（ 华南理工大学 土木工程 系 ， 广东 广州 ５０ ４ ） １６ ０
级 ｃ ０配制 ． ４
形钢管混凝土柱截面 中设置一定数量 的拉杆 ， 对其
提供 附加 约束 ， 而 较大地 改 善和提 高其 力学 陛能． 从 文献 ［－］ ８９ 中分别 研究 了带 约束 拉杆 方形 、 矩形 钢 管
试件考虑的主要参数为偏心率和拉杆水平间距． 试件尺寸大样及具体参数分别见表 １ 和图 １混凝土、 ．
作者简介 ： 龙跃凌 （９８）男 ， 士 ， ， 职于广东工业大学 ， １７一 ， 博 讲师 现任 主要从 事结构工程研究． －ａ ：ｏｇｕｌ ｇ ６．ｅ Ｅｍ ｉ ｌ ｙｅｎ＠１３ ｎｔ ｌ ｎ ｉ
２ ２
华 南 理 工 大 学 学 报 （自 然 科 学 版）
第３ ６卷
表 １ 试件参数
钢管混凝土短柱． 矩形钢管采用 Ｑ ４ ３５低合金钢 ， 由
４块 钢 板 焊 接 拼 接 而 成 ， 成 后 通 过 热处 理 消 除残 焊 余应 力 的影 响． 在拼 接 钢板前 ， 先在 钢板 设置 拉杆 预 处机 械钻 孔 ； 杆通 过 垫块 与钢 管 围焊 连成 一体 ． 拉 试 件 采用 商 品混凝 土 一 次 浇 注完 成 ， 混凝 土按 强 度 等
试件 的承 载 力．
关键词 ： 矩形钢管混凝土柱 ； 约束拉杆 ； 偏压性能； 延性 ； 承载力； 本构关系
中图分类号 ： Ｕ ９ Ｔ ３８
文献标识码 ： Ａ
相 对 圆形钢 管混 凝土 而言 ， 方形 、 形钢 管混凝 矩
１ 试 验 概 况
共设 计 了 ７个 带 约 束 拉 杆 （ 件 编 号 为 Ｅ 试 ３一 Ｅ ） ２个 不 设约束 拉 杆 （ 件编 号 为 Ｅ 、２ 矩形 ９和 试 ｌＥ ）
ห้องสมุดไป่ตู้
摘
要： 通过对 ７个带约束拉杆和 ２个不设约束拉杆矩形钢管混凝土短柱的单向偏心受
压 试验 ， 究 了偏 心率 、 研 约束拉 杆 水平 间距 对 矩形 钢 管混 凝 土短 柱 偏 压性 能 的 影 响． 验 试 结 果表 明 ： 束拉杆 的 设置有 助 于提 高矩 形钢 管混 凝土偏 压短 柱 的延 性 ， 迟钢 管 的局部 约 延 屈曲； 带约束拉 杆 矩形钢 管混凝 土柱 的偏 压承 载力 随偏 心率 的增 大 而减 小 ； 在偏 心 率相 同 的 条件 下 ， 件延性 随拉 杆 水平 间距 的减 小 而增 大 ． 试 试件 承载 力 的数值 计算 结果 与试 验 结 果 吻合 良好 ， 国 内现 有规程 的计 算 结果 总体 上低 估 了带 约 束拉 杆 矩 形钢 管混 凝 土偏 压 而
荷 载 一 移 曲线 由直线 变为 曲线 以后 改为 位移加 载 位 方式 ， 加载速 度为 ０５ ｍ ｍｎ 在试 件跨 中截 面处 的 ． ／ ｉ． ｍ 钢管受 压面 、 受拉面 和侧 面的纵 向以及 横 向布置相应 电阻应变片 （ 位置详见 图 １ ； 在位 于柱端及 柱 中 ）分别 处 的约束拉杆上沿拉 伸方 向布置相 应 电阻应 变 片 ， 以 测 定 约 束拉 杆 的应 变 ； 同时在 试 件 四面 设 置百 分表 （ 位移 计 ） 以测定试件各 面两端纵 向的相对位 移．
度 为 ５ ． Ｍ ａ钢板 的屈服 强度 和约束拉杆 ４２ Ｐ ；
的屈服 强 度 ． 分 别 为 ４ ５ＭＰ ６ ａ和 ３ ５Ｍ ａ 钢 板 的 ５ Ｐ ； 弹性模 量 Ｅ 。和 约 束 拉 杆 的 弹 性 模 量 Ｅ 分 别 为
１９ ． ９×１ ＭＰ ０ ａ和 ２ １ ． ６×１ ＭＰ ． ０ ａ