不同钢管混凝土截面增强措施的简析.pdf

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1、圃■哪●■I_d●硼不同钢管混凝土截面增强措施的简析盘创汉广东工业大学土木与交通工程学院摘要：多种为改善钢管混凝土力学性能的截面加强形式被提出，这些截面加强形式包括设置加劲肋、设置角部隅撑、设置内管、设置横向对拉片、外套箍筋、设置栓钉等。综述了这些截面加强形式的加强原理、施工工艺、应用领域和优缺点，为工程应用提供理论意见。关键词：钢管混凝土；力学性能；截面加强形式1前言钢管混凝土作为柱类构件具有良好的力学性能，但施工阶段的混凝土浇筑质量、混凝土的徐变和温差效应、钢材与混凝土的材性不同、轴向压力的增大、宽厚比或径厚比的增大等因素都可能使钢管

2、在弹性阶段发生局部屈曲，大大降低了钢管混凝土的承载力。因此，随着近年来建筑业的不断发展和研究的不断深入，不断有新型的钢管混凝土组合柱和改善钢管混凝土力学性能的构造措施被提出，以满足建筑物越来越高的功能要求。这些构造措施主要包括设置角部隅撑、设置加劲肋、设置内管、设置横向对拉片、外套箍筋、设置栓钉等。2设置角部隅撑设置角部隅撑是一种由台湾学者HuangCSIu提出的通过在两个槽钢角部焊接斜拉杆后以焊缝拼接而成型的钢管混凝土改善措施，斜拉杆的焊接点均在边长的三分点。该种措施可以在方形钢管的角部形成一个很强的刚域，钢管对核心混凝土的约束在角部明

3、显加强，能明显提高构件的承载力和延性，承载力的提升与隅撑的直径大小成正比和布置间距成反比【2’。但周边截面中部对核心混凝土的约束作用仍较弱，且拉杆内置斜放也会给施工带来一定困难且质量不容易保证。3设置加劲肋Gd”提出了一种通过在方钢管混凝土周边中点处设置加劲肋的形式予以加强的新构造措施，其截面形式如图1所示。采用纵向加劲肋的方法具有制作板件少的优点，而且一般试件的局部屈曲要早于设置加劲肋的方钢管混凝土，表明的屈曲变形要大于带加劲肋的方钢管混凝土构件加劲构件，沿着外表面等距分布，加劲肋的尺寸和数量越多，局部屈曲越不容易发生。这种新型组合柱具

4、有预期的高强度和高延性，但缺点是耗钢量增加，焊接工作量大。图1设置加劲肋钢管混凝土4设置内管设置内管的钢管混凝土组合柱是一种新型的组合结构构件，即将内管同心置于普通钢管混凝土柱内而形成的一种组合柱，其截面形式如图2所示。图2带内管钢管混凝土钢材、混凝土和内管的强度能在有效地利用在不同的应力状态，而且由于内管的存在，核心混凝土的约束作用得到进一步提高，从而提高了钢管混凝土柱的承载力和延性，有效延缓了局部屈曲的发生。内管的常用材料为FRP和钢材。试验结果”嚷明，内置GFRP管的钢管混凝土组合柱的承载力比普通钢管混凝土柱的高，且其峰值后的承载力

5、仍高于普通钢管混凝士柱的极限承载力。同时，内置GFRP管的钢管混凝土组合柱的延性比普通钢管混凝土柱的延性好。5设置横向对拉片设置横向对拉片短柱的钢管混凝土是由冷弯槽形或等边角钢对放，中间夹着对拉片，通过纵向焊缝连接在一起形成。对拉片改善钢管混凝土受力性能的原理与约束拉杆相似，区别在于构件的制作方式。6外套箍筋外套箍筋是一种在钢管混凝土柱外表面焊接箍筋的构造措施，如图3所示。外加箍筋约束构件对钢管混凝土柱承载力、截面刚度、延性的提升较为显著，且施工方法简单，只需要一定的焊接处理即可，安装可靠，这对于提高钢管混凝土柱的力学性能，提高施工速度，

6、节约钢材都有着重要的意义。其缺点是焊接工作量大，残余应力对承载力的影响不容忽视。其缺点是焊接工作量大，残余应力对承载力的影响不容忽视．图3外套箍筋钢管混凝土7设置栓钉在方形钢管混凝土柱的周边均匀设置焊接栓钉来增强钢管对核心混凝土的约束作用。日本学者T．Kitada首次提出设置栓钉的方钢管混凝土柱加强形式，应用于桥墩的修复和重建，这种加强形式增强了截面四边对核心混凝土的约束作用，延缓了钢管壁的局部屈曲，在一定程度上提高了构件的承载力，但栓钉的焊接工作量较大，且质量不容易保证。8结束语上述多种新型钢管混凝土组合柱的力学性能与一般钢管混凝土相比

7、有很大的提高和改善，而且更不易发生局部屈曲。但焊接工作量大、施工质量难以保证、残余应力的影响和经济成本提高等难题将随着研究逐步深入得以解决。因此，新型组合结构因其本身特有的优点在高层建筑中的应用有相当广阔的前景。新型钢管混凝土组合柱作为一种新生事物，尚处于发展阶段，开展这方面的研究将有助于其在高层建筑中的推广和应用。参考文献：[1】HUANGCS，YEHYkAxialloadbehaviorofstiffenedCOn—crete一∥ledsteelcolumns[J]．JournalofStructuralEngineering，ASC

8、E，2002(9)：1222-1230．[2]陶忠，于清．新型组合结构柱的性能研究[J】．建筑钢结构进展．2006(5)：17～29．[3】GEHB，UsamiT．Strengthanalys