钢骨混凝土异形柱结构轴心受压试验研究分析

来源：核心期刊咨询网时间：2014-03-25 11:1612

摘要：在进行钢筋混凝土结构设计时必须使结构和构件具有一定的承载力和延性防止建筑结构倒塌从而满足基本功能要求。 异形柱结构作为一种新型建筑结构体系主要是针对构件结构体系的偏心受压承载力、延性以及其抗震性能等方面机进行分析研究，研究表明柱的配箍特征值

　　在进行钢筋混凝土结构设计时必须使结构和构件具有一定的承载力和延性防止建筑结构倒塌从而满足基本功能要求。

　　异形柱结构作为一种新型建筑结构体系主要是针对构件结构体系的偏心受压承载力、延性以及其抗震性能等方面机进行分析研究，研究表明柱的配箍特征值对结构抗震有重要的影响柱箍筋的约束作用与箍筋强度的比值、箍筋肢距柱轴压比、混凝土强度、箍筋形式等因素有关。由于缺乏对异形柱的深入地了解对于其轴心受压性能需要进一步探讨异形柱在轴心受压情况下的受力特性。通过异形柱配箍特征值的研究进一步建立异形柱的配箍特征值和构件轴压比的关系，为实际工程提供试验参考依据和理论基础。

　　1.1 试验研究

　　1.1.1 试验概况

　　为了研究钢骨混凝土异形柱轴心受压的性能，对8根试件做轴向受压承载力对比试验（1 根L 形钢筋混凝土柱，l 根T形钢筋混凝土柱，3 根L 形钢骨混凝土柱，3 根T 形钢骨混凝土柱）。

　　纵筋为HPB235 级中8 的圆钢，箍筋为HPB235 级中6.5的圆钢；型钢；肢宽均取300mm，混凝土强度等级为C40。钢：

　　采用等肢角钢型号为L50×5，，加密部分为间距100mm 工字钢型号为工10 ；柱肢厚度取为100mm。柱长均为1200mm。采用复合箍筋，间距取150mm。百分表以及应变片的布设在柱的两端和中部，纵横方向均布置应变片。测得的数据为沿试件竖直方向两个百分表的读数，在柱肢中部的水平方向的两个百分表的读数；柱端部和中部两个竖向电阻应变片的读数；柱端部和中部两个水平电阻应变片的读数；加载方式采用控制荷载法。

　　1.2 试验结果分析

　　钢骨混凝土异形柱结构轴心受压试验研究分析穆浴波（吉林建筑大学, 吉林长春,130119）摘要：结合工程实践经验对钢筋混凝土十字形截面和L 形截面以及T 形截面和钢骨混凝土的T 形截面和L 截面形柱进行轴压对比试验研究，目的在于得到钢骨混凝土异形柱的轴心受压性能为今后工程提供研究分析、设计、施工、监理等提供参考。

　　关键词：建筑工程；异形柱；受压；分析

　　1.2.1 试验过程

　　试件在轴心压力作用下从试件加载至试件达到破坏状态从试验过程可以看出破坏过程大致相同，，经历了3 个阶段，即弹性阶段、带裂缝阶段和破坏阶段。

　　(1) 弹性阶段：当荷载较小时，混凝土、型钢及纵向钢筋均处于弹性状态。

　　(2) 带裂缝阶段：试件进入此阶段的快慢程度与钢骨有关，有钢骨的试件开裂较晚，但裂缝明显发展出现的时间基本上都相同，大致在接近破坏阶段。柱肢中部随着荷载的增大混凝土出现微小裂缝。对所有试件，当压力达到极限荷载的70% ～ 95% 左右时，裂缝才明显发展其中含钢骨的试件开裂荷载大约为极限荷载的65% ～ 80% 左右而无钢骨的试件开裂荷载为极限荷载的28% ～ 40%。

　　(3) 破坏阶段：有钢骨的试件在试件达到极限荷载之后承载力下降较为平缓，试件明显呈延性且纵向变形较大。个别钢骨翼缘发生局部屈曲，部分纵向钢筋压曲外弯，型钢达到屈服，荷载继续增大，混凝土被压碎、剥落，混凝土达到极限压应变。而无钢骨的试件明显呈脆性，承载力下降较陡，试件纵向变形较小。钢骨的存在改善了构件的延性，由此可以看出，在轴向荷载作用下都发生双向弯曲，普通钢筋混凝土L 形柱和钢骨混凝土L 形柱，因为通过应变仪得到的数据显示在承受竖向荷载的过程中，L 形柱中部的竖向应变比端部的大，T 形、十字形柱中部的竖向应变与端部基本相同，L 形柱的两肢在中部都有向外鼓曲的现象，中部发生的变形更大，而且由位移计可以看出整个加载过程完全处于轴压状态。

　　1.2.2 异形柱纵向变形分析

　　加入钢骨后其抵抗竖向地震荷载的能力也比无骨柱有所提高柱的耗能能力比无骨柱优越后期变形较小钢筋混凝土柱塑性变形能力小，钢筋混凝土柱的曲线较短，后期变形较大可以看出钢骨混凝土柱的破坏呈现出一定的塑性性能，无论是T形柱还是L 形柱，钢骨混凝土柱的曲线较长。

　　1.2.3 异形柱轴心受压承载力分析

　　L 形钢骨异形柱轴向抗压承载力比普通L 形钢筋混凝土异形柱有了相对的提高，P 为各个试件的承载力；Po 为无骨试件的承载力，在相同截面面积下T 形柱相应提高了46%。由表2-1 可以看出钢骨异形柱轴向抗压承载力提高较大。

　　2 结束语

　　由于混凝土包裹着箍筋以及型钢从而使得型钢不易发生失稳及局部屈曲从而有效地提高了变形能力，试验表明混凝土与钢-- 箍筋组成的体系由于混凝土包裹使得混凝土的抗压性能得到很好的发挥钢一箍筋存在相互约束的作用，钢-- 箍筋使得钢骨不易发生失稳及局部屈曲对核心混凝土起约束作用从而有效地提高承载力。黏结滑移对钢骨异形柱承载力有一定的影响，随着荷载级别的加大，柱肢表面在加载中后期钢骨预埋位置出现沿钢骨方向的长裂缝该主裂缝的两边出现多条次裂缝，同时在还伴随有多条与主、次裂缝相交的平行细短裂缝。从试验中看出由于混凝土与钢、箍筋组成的体系存在相互约束的作用后期变形提高无论T 形柱还是L 形柱，后期变形较大的钢骨混凝土柱的曲线较长而后期变形较小的钢筋混凝土柱的曲线较短；为了提高了混凝土的承载力，一方面钢骨直接参与承受荷载的工作, 钢骨混凝土异形柱的承载能力比钢筋混凝土异形柱的承载能力提高很多钢骨可以限制周围混凝土的变形，与外围的纵筋和箍筋形成封闭体对混凝土起到三向约束作用。在相同截面的情况下，钢骨异形柱刚度大，在面积相同的情况下，弹性模量越大，刚度越大主要原因是钢骨混凝土异形短柱的刚度应该由混凝土、钢筋、型钢三部分刚度叠加而成。型钢的弹性模量大于混凝土的弹性模量。试验结果还反映出，在同一荷载作用下，钢骨异形短柱比钢筋混凝土异形短柱变形小。

　　参考文献

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　　[2] 武启明, 李军华, 王子英. 型钢混凝土异形柱框架角节点抗扭承载力有限元分析[J]. 四川建筑科学研究,2013(3):19-22.

　　[3] 马爱民, 沈小峰. 钢筋混凝土异形柱的研究现状及发展[J]. 四川建材,2013(1):1-2.

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