钢管混凝土t形短柱轴压力学性能试验研究

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1、第25卷第3期华中科技大学学报(城市科学版)Vo1．25NO．32008年9月J．ofHUST．(UrbanScienceEdition)Sep．2008钢管混凝土T形短柱轴压力学性能试验研究杜国锋，一，徐礼华2，徐浩然2，温芳2(1．长江大学城市建设学院，湖北荆州434023；2．武汉大学土木建筑工程学院，湖北武汉430072)摘要：异形钢管混凝土柱应用于实际工程显示出良好的发展前景。本文在考虑肢厚、肢宽、管壁厚度和腹板宽度等参数的基础上，设计制作6个钢管混凝土T形短柱试件。通过轴心受压试验，考察试件的破坏形态，实测试件的荷载一平均纵向变形曲线和极限承载力，分析各参数对钢管混凝土T形短

2、柱轴心受压力学性能的影响。参考国内外有关矩形钢管混凝土柱承载力的计算理论和计算方法，在分析试验数据的基础上，建立了钢管混凝土T形短柱轴心抗压极限承载力计算公式，公式可供实际工程设计参考。关键词：钢管混凝土T形柱；轴心受压；力学性能；短柱中图分类号：TU398+．9；TU317文献标识码：A文章编号：1672—7037(2008)03—0188-03近年来，异形截面钢管混凝土柱已成功应用mm的方形盖板(图1)，先在空钢管一端将盖板于广州新中国大厦、广州市名汇商城、江门中旅焊上，然后浇灌混凝土，待混凝土养护两周后将大厦等工程中⋯，避免了结构产生肥梁肥柱、房端口磨平或填补高强水泥砂浆，最后焊上

3、另一盖间出现棱角，有利于建筑布局，提高房间使用面板，以期尽可能保证钢管与核心混凝土在试验加积，显示出良好的发展前景。载时共同受力。所有焊缝均按GB50017—2003《钢目前，对异形截面钢管混凝土柱的研究还处结构设计规范》[41进行设计，并保证焊缝质量。于起始阶段，T形截面的钢管混凝土柱又是异形表1试件参数及承载力实测值钢管混凝土柱最具代表性的形式，本文以长细比小于8．0的6个T形截面钢管混凝土柱试件为对象，对其极限承载力进行了试验研究，探讨了极限承载力的计算方法，建议了相应计算公式，研究成果可为工程设计提供参考。1试验概况1．1试件设计与制作本次试验设计了6个试件，主要考察管壁厚＼度t

4、(按参考文献[2】可转化为约束效应系数)，肢长b和肢厚厂等参数对试件力学性能的影响，B试件编号、各参数及实测承载力值见表1，试件断面如图1所示。按标准试验方法[3】测得试件混凝土立方体抗／压强度为49．96MPa，钢板的屈服强度约为300MPa，极限强度415MPa。T形钢管柱由钢板弯折后对接焊接而成，再图1试件断面图按设计长度截断，所有试件长度均为450mm，1．2承载力试验并保证两端平整，对应每个试件加工两块厚10试验在5000kN压力试验机上进行，上、下收稿日期：2008．06—30作者简介：杜国锋(1975一)，男，吉林伊通人，讲师，博士，研究方向为钢与混凝土组合结构，gfd_l

5、125@126．com。第3期杜国锋等：钢管混凝土T形短柱轴压力学性能试验研究·189·主端采用平板铰加载，加载现场如图2。加载中心混凝土承载力之和，关键在于钢管对其核心混为T形试件的截面形心。试验初始阶段采用力凝土产生的约束作用会使混凝土处于三向受力状空制方式分级加载【5J，每级荷载为预计极限荷载态，大大提高抗压能力。这种约束作用通常用约向1／10，持荷时间为2min；当荷载达到估算极束效应系数(见1式)来表达，式中符号意义见艮荷载的75％以后改为位移控制加载，每级位移文献【2】。本文试验的各试件采用壁厚分别为2．9勺预计总变形的1／20，持荷时间为2min。在试mm、3．8nlrn和

6、4．6rlllTl的钢管，对应Tl至T6牛的柱头和柱脚间设置4块百分表，分别测定试试件的约束效应系数分别为：0．97，1．10，1．22，牛两个对角边柱头和柱脚间的相对位移，如图21．19，1．35和1．53。根据管壁厚度的变化，图51斤示。为准确地测量试件的应变，在每个试件钢绘制了试件T1，T2和T3的荷载一应变关系曲线，外壁中截面处沿周长布置纵向和环向电阻应变从图5可以看出：随着约束效应系数增大，试件午共l6片，如图3，采用静态数据采集系统采集承载力能力增强；约束效应系数大的试件后期承变数据。载能力较强。‘’：一一Ac(I一1l)，1374一横向应变片I纵向应变片图2试验加载照片图3

7、应变片布置：试验结果与分析图5试件Tl，T2和T3荷载一应变关系曲线2．2．2肢厚对试件极限承载力的影响，．1试验现象与试件破坏形态为分析肢厚【6对钢管混凝土T形柱极限承载从加载之初到极限荷载的75％之前试件外力的影响，在保持管壁厚度、混凝土强度和腹板见没有明显变化，但钢管与核心混凝土空鼓现象宽度不变的情况下改变肢厚厂，制作了T4和T5逐步增多，范围逐步扩大，加载过程中可以清两个试件。图6绘制了两试件荷载一应变关系曲查地听到钢管与核