周绪红20090919钢管约束混凝土
人有所追求 才不负家国祝贺周绪红团队获2019年度国家科学技术进步一等奖
人物36中国建筑金属结构人类有所追求，历史因之进步。
所谓鸿鹄之志，即志向远大的比喻，正因为有了远大的理想，有了与历史发展方向相一致的追求，人类才有了翱翔宇宙的双翅，有了建设高楼大厦的基础，有了在历史长河中留下一个时代标志的亮点。
2020年1月10日上午，2019年度国家科学技术奖励大会在北京隆重举行，会议上，296个项目和12名科技专家获得国家最高科学技术奖、国家自然科学奖、国家技术发明奖、国家科学技术进步奖和中华人民共和国国际科学技术合作奖等五个奖项。
其中，中国工程院院士、重庆大学钢结构工程研究中心主任周绪红带领团队的研究项目“高层钢-混凝土混合结构的理论、技术与工程应用”获2019年度国家科学技术进步奖一等奖。
这是周绪红院士和团队的光荣，也是中国建筑行业的骄傲。
追求梦想 “登高”科研1977年，周绪红以优异的成绩考入湖南大学土木工程系。
在这里，周绪红度过了自己的本硕博生涯。
上世纪90年代，一些发达国家摩天大楼已拔地而起，而我国百米以上的高层建筑却少见。
周绪红望着国外那些高层建筑，有了“登高”的梦想。
高层建筑涉及土木工程学科的结构体系和技术标准。
结合我国实际情况，工程界有科研工作者和工程师倡导采用钢-混凝土混合结构来建造高层建筑，因为混凝土浪费资源、污染环境，而钢材成本太高。
不过，周绪红在研究中很快发现，当时的研究领域在钢-混凝土混合结构方面的结构体系、理论分析方法、施工技术等方面均没有充足的理论依据和标准，于是，他第一个牵头申报了高层钢-混凝土混合结构的研究课题。
周绪红带领团队，持续二十多年对高层钢-混凝土混合结构进行研究，研发了新型交错桁架-框架体系等4种新型高层混合结构体系，能够运用于不同高度的高层建筑；创建了高层混合结构分析理论，形成了高层混合结构的设计技术；开发了高效装配化施工技术，引领了我国高层混合结构建造技术的发展。
其成果运用于深圳平安中心、大连中石油大厦、重庆中科大厦等300余项工程中。
周绪红20090919钢管约束混凝土
2000 kN 压力 传感器 2500 kN 液压 千斤顶 四联杆
0.6 0.4
ccft-140-3-70
0.2 0.0 0 1
c-140-3-70-a c-140-3-70-c
4
ε /με
ε/εu
2
3
圆钢管约束混凝土延性与钢管混凝土无明显差别
均为剪切破坏
承载力对比
组别 试 件编 号 ccft-133-5-70 c-c-1 c-133-5-70-a c-133-5-70-c ccft-140-3-70 c-c-2 c-140-3-70-a c-140-3-70-c c-133-5-75-a-1 m-c-3 c-133-5-75-a-2 c-133-5-75-a-3 c-133-6-75-a-1 m-c-4 c-133-6-75-a-2 c-133-6-75-a-3 c-140-3-75-a-1 m-c-5 c-140-3-75-a-2 c-140-3-75-a-3 c-160-5-75-a-1 m-c-6 c-160-5-75-a-2 c-160-5-75-a-3 159 5.1 480 139 3.3 420 133 6.1 399 133 5.0 399 139 3.3 420 133 5.0 399
1.302 1.411 1.634
1.455 1.453 1.387 1.206 1.213 1.223 1.406 1.441 1.462 1.451 1.405 1.374
2046 2330
2347
26.6
0.17
2366 2324 2234
21.8
0.21
2267 2275 2120
42.1
0.10
N /kN
不同截面形式钢管混凝土柱的约束效应研究
不同截面形式钢管混凝土柱的约束效应研究发布时间：2022-12-21T03:36:35.786Z 来源：《城镇建设》2022年16期作者：赵富裕武波周建家[导读] 为探究不同截面形式钢管混凝土柱的约束效应，本文采用合理的材料本构模型赵富裕武波周建家中国建筑第八工程局有限公司西南分公司四川成都 610041摘要：为探究不同截面形式钢管混凝土柱的约束效应，本文采用合理的材料本构模型并基于ABAQUS有限元软件建立了9个不同截面形式钢管混凝土柱的有限元模型，进行轴压分析，获得其荷载-位移曲线，分析不同截面形式、不同约束效应的影响，针对模拟试件进行了受力机理分析，结果表明：圆形、正方形和长方形三种截面形式的钢管混凝土柱的轴压承载力均随着约束效应系数的增大而显著增强；三种截面形式的钢管混凝土柱在相同约束效应系数的情况下，约束效果由好到差分别为圆形截面、正方形截面、长方形截面；在设计正方形截面和长方形截面的钢管混凝土柱时，可以通过设置加劲肋提升约束效果。
关键词：约束效应；钢管混凝土柱；ABAQUS软件；荷载-位移曲线；承载力Research on Confinement Effect of CFST Columns with Different SectionsAbstract：In order to explore the restraint effect of concrete-filled steel tubular columns with different cross sections, this paper adopts reasonable material constitutive model and establishes nine finite element models of concrete-filled steel tubular columns with different cross sections based on ABAQUS finite element software, carries out axial compression analysis, obtains their load displacement curves, analyzes the effects of different cross sections and different restraint effects, and analyzes the stress mechanism of simulated specimens. The results show that: circular?The axial compressive capacity of concrete-filled steel tubular columns with square and rectangular sections increases significantly with the increase of restraint effect coefficient;?Under the condition of the same restraint effect coefficient, the restraint effect of three types of concrete-filled steel tubular columns from good to bad is respectively circular section, square section and rectangular section;?When designing concrete-filled steel tubular columns with square and rectangular sections, you can improve the constraint effect by setting stiffeners.Key words: constraint effect; Concrete filled steel tube column; ABAQUS software; Load-displacement curve; The bearing capacity0引言随着结构不断走向大跨、重载，现代建筑对柱子的承载能力提出了更高的要求，应运而生的钢管混凝土柱已被广泛运用[1]。
周绪红：钢结构探索着
周绪红：钢结构探索着
作者：暂无
来源：《发明与创新·大科技》 2016年第9期
周绪红，男，汉族，1956 年9 月出生，湖南南县人，工学博士，教授，博士生导师，中
国工程院院士。
现任重庆大学校长。
第十一届、第十二届全国人大代表。
周绪红长期致力于建
筑结构工程领域的科学研究、人才培养和工程实践。
在钢结构及新型结构体系的理论研究、工
程应用与产业化发展方面取得了创新成果。
在冷弯薄壁型钢结构方面，采用半能量法求解薄板
及板组的屈曲与屈曲后承载力问题，提出了考虑板组效应影响的卷边板件有效宽度设计方法，
完善了冷弯型钢构件、板件、墙体与楼盖的设计理论与设计方法。
在装配整体式房屋结构方面，研发了横孔连锁空心砌块墙体与新型叠合楼板，并提出了相应的设计理论与设计方法。
在钢管
约束混凝土结构方面，提出了钢管约束型钢（钢筋）混凝土柱的设计理论与设计方法。
主持完成国家“十五”科技攻关重大项目与“十一五”科技支撑重点项目等研究与开发项
目50余项，是我国在建筑结构工程领域的学科带头人之一。
获国家科技进步二等奖3项，省部级科技进步一等奖8项及二等奖5项。
一种自复位圆钢管约束钢筋混凝土桥墩的外包式柱脚节点[发明专利]
![一种自复位圆钢管约束钢筋混凝土桥墩的外包式柱脚节点[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/2fd237ee581b6bd97e19ea25.png)
专利名称：一种自复位圆钢管约束钢筋混凝土桥墩的外包式柱脚节点
专利类型：发明专利
发明人：刘界鹏,周绪红,许天祥,尹廷华,王宣鼎
申请号：CN201911305606.5
申请日：20191218
公开号：CN111021234A
公开日：
20200417
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种自复位圆钢管约束钢筋混凝土桥墩的外包式柱脚节点，包括柱圆钢管、SMA棒材、去粘结层、基础和外包钢筋混凝土层。
柱圆钢管下端设置有基础，柱钢筋笼设置到柱圆钢管内，柱钢筋笼的纵筋通过套筒与SMA棒材连接，SMA棒材上套设有去粘结层，SMA棒材通过套筒与基础预埋纵筋连接。
外包钢筋混凝土层包裹在柱圆钢管的外表面，外包钢筋混凝土层内的外包钢筋笼的下端预埋到基础内。
SMA棒材传力明确，震后变形可恢复，便于震后救灾工作开展。
钢管可为核心混凝土提供约束作用，提高核心混凝土强度和变形能力。
外包钢筋混凝土层可局部提高柱脚处承载力和刚度，防止水渗入腐蚀钢管，且可作为防撞层，地震作用下损伤后仅需局部替换外包层混凝土。
申请人：重庆大学
地址：400044 重庆市沙坪坝区沙正街174号
国籍：CN
代理机构：重庆缙云专利代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：王翔
更多信息请下载全文后查看。
斜拉肋加劲钢管混凝土结构的研究进展
·综 述·钢结构(中英文), 39(1), 1-28(2024) DOI: 10.13206/j.gjgS23071102 ISSN 2096-6865 CN10-1609/TF1斜拉肋加劲钢管混凝土结构的研究进展*周绪红1 甘 丹1 周 政2 刘永健1 李泽湘1 李洪鹏1(1. 重庆大学土木工程学院，重庆 400045；2. 湖南大学土木工程学院，长沙 410082)摘 要 钢管混凝土柱承载力高、抗震性能优越、造价适中，是超高层结构和大型重载结构常用的竖向承重柱形式。
方钢管混凝土柱与圆钢管混凝土柱相比，其截面相对开展，具有抗弯刚度大、抗弯承载力高、节点构造简单、加工施工方便、便于建筑空间布置与装修等优点，因此其在实际工程中应用广泛。
然而，研究表明方钢管混凝土的组合效应较弱，需在其钢管内采取加劲措施以提升钢管与混凝土之间的组合作用；同时通常还需在方钢管内焊接剪力连接件提高钢管与混凝土界面的纵向剪力传递能力。
已有加劲形式可归纳总结为点约束、横向封闭式约束及开放式纵向线约束。
在方钢管的两邻边设置斜拉加劲肋(简称斜拉肋)，是近年来新发展起来的高效加劲形式，斜拉肋可实现纵横向连续封闭式约束，同时具有剪力连接件功能。
系统总结了斜拉肋加劲钢管混凝土构件、节点及体系的力学性能及设计方法。
在构件层面，对柱的轴压、偏压和抗震性能进行了研究，建议了斜拉肋合理构造形式、钢管宽厚比限值、斜拉肋与钢管的厚度匹配关系及轴压比限值，提出了计算斜拉肋加劲钢管混凝土柱截面压弯承载力的修正塑性应力分布方法，揭示了超短柱的受剪机理并建立了抗剪模型及剪力–剪切变形关系。
在节点层面，对斜拉肋加劲钢管混凝土柱–钢筋混凝土梁节点的轴压及抗震性能进行了研究，明确了节点轴压及受剪机理，建议了节点区合理构造以达到“强节点、弱构件”的要求，提出了考虑轴压比及柱受压区高度影响的修正黏结滑移计算公式，该公式可准确预测节点区梁筋的滑移行为。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ε（με）
ε（με）
ε（με）
钢管屈服点对应于峰值荷载点
1.2 1 0.8
N / Nu
3000
2000
N (kN)
0.6 0.4 0.2 0 0 1 2 3 4 c-150-3-80-a-235 c-150-3-80-b-235 c-150-3-80-c-235 c-150-3-80-d-235
1000
试测承载力
D t D/t αa fy f cu Nue
4380 254 C80 4590 4460 2860 3670 263 C80 3700 3900 3150 4400 346 C80 4600 4790 -
简单叠加承载力
Nue
4477
N s c a
N ue N s ca
1.54 1.61 1.56
结构 材料 发展 趋势
高强砼 高强钢材
传统 组合 结构 优势 不明 显
钢管混凝土：限制宽厚 比，不能充分发挥高强 钢材性能，用钢量大 型钢混凝土：限制轴压 比，不能充分发挥高强 材料性能
1、节点构造复杂，施工困难，节点耗材成为困扰工 程应用的主要问题 2、力学性能可进一步改善
2. 钢管约束混凝土柱
1.302 1.411 1.634
1.455 1.453 1.387 1.206 1.213 1.223 1.406 1.441 1.462 1.451 1.405 1.374
2046 2330
2347
26.6
0.17
2366 2324 2234
21.8
0.21
2267 2275 2120
42.1
0.10
5000
4000
Nu fcc Ac f b Ab f a Aa
极限承载力
约束混凝土 承载力 纵筋承载力 型钢承载力
Nuc(kN)
3000
2000 本文 Amir Fam O'Shea Peter Hong Mei Prion 系列7 0 1000 2000 3000 4000 5000
1000
1000
钢管屈服点对 应于峰值荷载点 构件模式对承 载力、延性无明 显影响
0
荷载-变形曲线对比
5000
1.2 1 0.8
ε /με
归一化的荷载-变形曲线对比
ε/εu
4000
3000 2000 cs-210-3-80-a-235 cs-210-3-80-b-235 cs-210-3-80-c-235 cs-210-3-80-a-345 cs-210-3-80-b-345 cs-210-3-80-c-345 0 5000 10000 15000 20000
柱内型钢
梁纵筋
加劲肋
柱纵筋与箍筋 梁纵筋
短钢梁或牛 短钢梁或牛腿 腿 加劲肋 排气孔 箍筋贯穿孔
SRC 柱—RC 梁：纵筋焊接或搭接节点 型钢混凝土柱—钢筋混凝土梁
外侧环梁纵筋 环梁纵筋 环梁箍筋 外侧环梁纵筋
1 梁纵筋 内侧环梁纵筋 补强钢筋或钢板 1
梁纵筋
肋钢筋
内侧环梁纵筋
1-1 剖面
CFST 柱—RC 梁：穿筋式节点 钢管混凝土柱—钢筋混凝土梁
φ
加强环
φ8
φ
纵筋：直径 13.3mm，屈 服强度 506MPa 箍筋：直径 8.1mm， 屈服强度，305MPa
φ
纵筋：直径 13.3mm，屈 服强度 506MPa 箍筋：直径 8.1mm，屈 服强度 305MPa
(a) 钢筋混凝土对比试件 图压弯构件详图 3.2-1 试件细部图
(b) 圆钢管约束钢筋混凝土柱
2000 kN 压力 传感器 2500 kN 液压 千斤顶 四联杆
2500 2000
N /kN
c-140-3-70-a
1.2
c-140-3-70-c
剪切破坏面
骨架曲线对比
归一化骨架曲线对比
1.0 0.8
N / Nu
1500 1000 500 0 0 10000 20000 30000
ccft-140-3-70 c-140-3-70-a c-140-3-70-c 钢管屈服
钢管在节点断开,不直接承受荷载,只对核心砼起约束作用 特点
连接方便
约束效果好，抗震性能优越， 轴压比限值高 抗火性能好，无需防火保护 钢管无屈曲问题
钢梁
钢筋 砼梁
充分利用高强混凝土和高强 钢材的强度 提高纵筋率，保 证“强剪弱弯”
可不配钢筋笼， 混凝土浇筑方便
钢管约束型钢混凝土柱
钢管约束钢筋混凝土柱
0.6 0.4
ccft-140-3-70
0.2 0.0 0 1
c-140-3-70-a c-140-3-70-c
4
ε /με
ε/εu
2
3
圆钢管约束混凝土延性与钢管混凝土无明显差别
均为剪切破坏
承载力对比
组别 试 件编 号 ccft-133-5-70 c-c-1 c-133-5-70-a c-133-5-70-c ccft-140-3-70 c-c-2 c-140-3-70-a c-140-3-70-c c-133-5-75-a-1 m-c-3 c-133-5-75-a-2 c-133-5-75-a-3 c-133-6-75-a-1 m-c-4 c-133-6-75-a-2 c-133-6-75-a-3 c-140-3-75-a-1 m-c-5 c-140-3-75-a-2 c-140-3-75-a-3 c-160-5-75-a-1 m-c-6 c-160-5-75-a-2 c-160-5-75-a-3 159 5.1 480 139 3.3 420 133 6.1 399 133 5.0 399 139 3.3 420 133 5.0 399
C50混凝土试件的破坏模式：混凝土压溃破坏
3000
3000
3000
3000
2000
2000
N (kN)
N (kN)
2000
1000 c-150-3-80-a-235 钢管屈服 yield 0 0 5000 10000 15000 20000 25000
1000 c-150-3-80-b-235 钢管屈服 yield 0
三、圆钢管约束钢筋混凝土框架柱的滞回性能 四、钢管约束混凝土柱典型工程应用
一、钢管约束混凝土柱的特点
1.传统钢管（型钢）混凝土柱的不足
型钢混凝土柱截面
SRC柱截面
型钢混凝土柱—钢梁节点
柱内型钢 加劲肋 柱纵筋与箍筋 梁纵筋
加劲肋 排气孔
型钢混凝土柱—钢筋混凝土梁 SRC 柱—RC 梁：纵筋贯通节点
梁纵筋 上环板
环板
梁纵筋
竖板 下环板
梁纵筋
CFST 柱—RC 梁：外加强环节点 钢管混凝土柱—钢筋混凝土梁
达到
达承载力前，对混凝土约束不足 达承载力时，钢管易屈曲，延性较低 钢管直接承载，防火保护费用高 方钢管、高强砼、高轴压比时，更是如此
对混凝土约束效应低，抗震性能差
轴压比限值低 框架短柱层间变形能力差
1000 c-150-3-80-c-235
N (kN)
N (kN)
2000
1000
钢管屈服 yield
0 0 5000 10000 15000 20000 25000 0
c-150-3-80-d-235 yield 钢管屈服 0 5000 10000 15000 20000 25000
ε（με）
0
5000 10000 15000 20000 25000
2850
2732
1.05 1.48
3756
2488
1.49 1.57
2505
1.26 1.45
4597
3030
1.52 1.58
圆钢管约束型钢混凝土柱的承载力高于型钢混凝土柱的承载力 其承载力高于简单叠加承载力
4、圆钢管约束混凝土短柱的承载力计算
基本假定： 钢管屈服点对应于极限承载力点 极限承载力点处，钢管沿环向屈服
0
约束混凝土抗压强度
f f fcc fco (1.254 2.254 1 7.94 r 2 r ) fco fco
Nue (kN)
承载力公式与试验结果对比
混凝土的约束应力
fr
2tf y D 2t
f co 非约束混凝土抗压强度
三、圆钢管约束钢筋混凝土框架柱的滞回性能
1、压弯构件滞回性能的试验研究
2000 cs-210-3-80-a-235 cs-210-3-80-b-235 cs-210-3-80-c-235 csrc-210-80 钢管屈服 0 5000 10000 15000 20000 cs-210-3-80-a-235 cs-210-3-80-b-235 cs-210-3-80-c-235 0 1 2 3 4
二、圆钢管约束混凝土短柱的轴压力学性能
1、圆钢管约束素混凝土轴压短柱
钢管混凝土
模式a
模式c
加载装置 试验内容： 承载力比较 钢管分隔对承载力的影响
试验参数： 6组18个试件 加载方式：单调与反复 混凝土强度：C70、C75 钢管径厚比：20、26、42 钢管强度：Q345
ccft-133-3-70
0.6 0.4 0.2 0 0 1 2 3 4
N / Nu
1000
cs-210-3-80-a-235 cs-210-3-80-b-235 cs-210-3-80-c-235 cs-200-2-80-a-235 cs-200-2-80-b-235 cs-200-2-80-c-235
0
钢管屈服强度 提高，承载力提 高，但延性变化 不明显 钢管径厚比对 延性影响不显著