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不同约束形式的薄壁钢管混凝土柱轴心受压试验及承载力计算

2021-01-25王振山冯永建卢俊龙李晓蕾田建勃

工程科学与技术 2021年1期
关键词:承载力变形混凝土

王振山,冯永建,卢俊龙,李晓蕾,田建勃

(1.西安理工大学西北旱区生态水利国家重点实验室,陕西西安710048;2.西安理工大学土木建筑工程学院,陕西西安710048)

钢管混凝土构件凭借承载力高、变形能力好、施工方便等优点被广泛应用于超高层和空间大跨等结构。这种结构优良的受力性能是建立在钢管与内部混凝土彼此形成有效约束基础上的。为了保证这种约束,对于钢管径厚比(宽厚比)限值,《钢管混凝土结构技术规范》(GB50936—2014)做出了相关规定。较大的壁厚,意味着钢材用量增大,承载力也较高,导致传统钢管混凝土在竖向荷载较小的中低层结构中,经济性较差,不利于其在该类建筑中的推广应用。于是,学者提出了薄壁钢管混凝土,大幅度减少钢管壁厚,获得了较好的经济性能。但薄壁钢管混凝土易发生局部屈曲,同时,导致钢管对核心混凝土的约束作用大幅度降低,进入破坏阶段后,构件承载力及刚度退化较快,严重的还将发生脆性破坏,这对于结构安全十分不利。

为提高薄壁钢管混凝土的局部抗屈曲性能,增强变形能力,调和“薄壁化”与“性能退化”两者矛盾,国内外众多学者提出了带约束的薄壁钢管混凝土组合构件,并对其受力性能、破坏机理等进行了相关研究。圆钢管混凝土约束形式主要包括约束套管、角部隅撑、加劲肋等;方钢管混凝土约束主要为加劲肋、角部隅撑及对穿拉杆等措施[1-2]。Clotilda等[3]针对加劲肋薄壁钢管混凝土短柱极限承载能力进行试验研究,结果表明,焊接加劲肋可增强薄壁钢管混凝土短柱的粘结强度和轴压承载力。……

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