十字形钢骨混凝土组合异形柱轴压承载力研究.pdf

200?年11月
沈阳建筑大学学报(自然科学版)
Nov.2007
第23卷第6期
Journai of Shenyang Jianzhu University (Natural Science
Vol23, No 6
文章编号:1671-2021(2007)06-0910-04
十字形钢骨混凝土异形柱轴心受压承载力研究
徐亚丰,宋宝峰,2,李钢3,丁彧1,孟猛1,王建1
(1,沈阳建筑大学土木工程学院,辽宁沈阳110168;2.辽东学院建筑工程学院,辽宁丹东118000
3.辽东学院艺术与设计学院,辽宁丹东118000)
摘要:目的设计一种新型实腹式钢骨混疑土异形柱,进一步研究这种新型件的承載能力
得到钢骨混土异形轴心受压承力的计算公式.方法过对3根十字形钢骨混凝上异形
柱和1根钢躺混凝土异形柱的轴心受压承戦力的试验玬究,对不同含钢骨率及无钢骨件的
承载力进行了对比分析,结果随着合钢骨率的增大,构件的承力及延性也扣应增加;在心
荷的作用下,从开始加载到混土开裂直至试件达到枫限荷載,型钢与混凝土能保持协同工
作;提出了十字形钢骨混土导形柱轴心受压承載力的讨算公式,理论计昇位与试验结果吻合
较好.结论辆骨混概土异形与普通钢舫混土异形框相比具有更高的承载力和更好的延
性,这种新型实式钢骨混豪土异形柱可以在工程中推广使用
关键词:钢骨混凝土;十字形截面;异形柱;轴心受压承载力
中图分类号:TU398
文就标识码:A
目前,钢筋混凝土异形柱结构己经在全国各程中推广使用
地得到推广应用.为了充分发挥异形柱的优点,使
异形柱的应用范固更广,提高异形柱的承载能力1试验
已成为一个迫切需要解决的问题.対于钢骨混凝11加戟装置及加载制度
土异形柱,在国内外的研究尚少.广西大学的苏益
加载装置试验在500t液压式万能试验机
声教授、西安理工大学的李哲教授]、西安建上进行,在柱肢中部垂直于柱肢轴向的水平方向
筑科技大学的赵鸿鉄教授1-?等,主要是对空腹布置3个位移计,用于观察异形柱在轴向加載下
式钢骨混凝土异形柱进行了深入研究北京工业的侧向弯曲变形,在平行于柱肢轴向布置1个位
大学的营万林教授(8曾结合北京财富中心一期移计,用于观察柱沿轴向的变形
工程,设计研究了一种钢骨混凝土异形柱,这种形1.2试件设计
式的钢骨混凝土异形柱虽属于实腹式,但不具有
试验设计了4个试件,其中3个为钢骨泥凝
普遍性.笔者提出了一种更具有普遍推广意义的土异形柱,1个为普通钢筋混凝土异形柱,试件高
实腹式钢骨混凝土异形柱?,并对这种新型构件度均为H=600mm,试作外包截面尺寸为b
的承载能力进行了试验研究,提出了十字形钢骨ん=200mmx200mm,试件高宽比H/b=3,符
混凝土异形柱轴心受压承载力的计算公式,试验合短柱要求.试件编号及名称解释见表
证明这种新型实腹式钢骨混凝士异形柱可以在工
试验设计的异形柱具体截面尺寸及配筋形式
收蒋日期:2007-05-18
基金项目:辽宁省教育厅科技攻关项目(2004D247);沈阳建筑大学省级重点实验室开放基金资助项目(JG
00602)
作者简介:徐亚丰(1963-),男,教授,博士,主要从事组合结构研究
第23卷
亚丰等:十字形钢骨混疑土异形柱轴心受压承載力研究
911
如图1所示
2异形柱受力性能分析
1.3材料的力学性能
试验中钢骨厚度分别采用8mm、6mm、4mm,2.1试件破坏过程及纵向变形分析
钢板材质为Q235,其实测力学指诉见表2.纵向钢筋
异形柱破坏过程及轴心荷载下的纵向变形如
和箍筋分别釆用直径为6mm和4mm的HB235级图2所示
钢,其实测力学指标见表3.混凝土采用商品混凝土,
十Z-8
其设计标号为60,由沈阳建富商品混凝土有限公司
2.0
生产,其实测力学指标见表4.
表1试件名称与缲号
试件
战面
2表示受力
骨厚
1.0
名称
形状
状态
/
十z-8
十字形
轴心受压
字形
轴心受压
86
位移fmm
十2-4
十字形轴心受压
图2轴心荷載下的纵向变形曲线
十2-0
十字形
心受压
由图2可以看出从开始加载到破坏,4个试
件在轴心压力作用下,破坏过程大致相同,都经历
纵12中6
纵筋1246
了3个阶段,即弹性阶段、带裂縫阶段和破坏阶
中4
4
(1)弹性阶段:当荷载较小时,混凝士、型钢及
纵向钢筋均处于弹性状态
(2)带裂缝阶段:随着荷载的增大,柱肢中部
7o6010
混凝土出现微小裂缝.试件进入此阶弢的快慢程
试件十2-4、す2-5、十Z-8
试件十Z-0载面尺寸
度与钢骨有关,含钢骨的3个试件开裂荷载大约
截面尺寸及配筋形式
及配筋形式
为极限荷载的80%左右,而无钢骨的试件开裂荷
图1异形柱教面尺寸及配筋形式
载为极限荷载的36%,但对于4个试件,当压力
そ2钢板实测力学指标
达到极限荷载的95%左右时,裂缝才明显发展
を絲厚度)届服极限强弹性板屈麋时对
也就是说,有钢骨的试件开裂较晚,而无钢骨的试
mm度/IMPa度/MPa量/GPa应的应变10-
件开裂较早,但裂缝明显发展出现的时间基本上
312.5
190
2200
都相同,大致在接近破坏阶段
2356352,5479.2190
(3)破坏阶段;荷载的继续增大,混疑土达到
Q354381.?542.4
2600
极限压应变,混凝土被压碎、剥落,部分织向钢筋
压曲外弯,型钢达到屈服,个别钢骨翼缘发生局部
丧3钢筋实测力学指标
屈曲
規径/屈嚴强极限强性模解筋屈服时对应的
在试件达到极限荷载之后,有钢骨的试件承
mm度/MPa度/MPa量CPa应变10-°
载力下降较为平缓,试件纵向变形较大,明显呈延
HPB2355318.3568.912
3000
性.而无钢骨的试件承載力下降较陡,试件纵向变
HPEO35 94
45.1
26.2
130
4500
形较小,明显脆性.由此可以看出,钢骨的存在
改善了构件的延性
丧4混凝土实力学指标
2,2异形柱横向变形分析
立方体抗立方体抗立方体抗
弹性寝限压应
异形柱在轴心荷载下的横向变形如图3所
压度平
压曼虞标
蛋度标
GP变0-6
示
均偵/APa
在差/MP
准使/AR
由图3异形柱在轴心荷载下的横向变形曲线
3.05
36.23300~4000
可以看出:在试件达到极限荷载之前,横向变形非