方形鋼管混凝土柱組合結構綜述

李顯輝 于曉東 李 寧

（山西建筑職業技術學院，山西 太原 030006）

1 鋼管混凝土組合結構動態力學性能研究背景

隨著社會的不斷進步，工程中的主體結構材料也在發生著變化，采用方形鋼管混凝土柱代替普通混凝土柱，可以提高柱子強度、減少截面面積、減輕自重、增加結構抗震性等優勢，現代工業廠房、高層建筑、大跨結構等很多結構都運用了方形鋼管混凝土柱，具有較高的工程應用價值，取得較好的經濟效益。

2 鋼管混凝土組合結構動態力學性能研究現狀

國內韓林海[1]最早對四個大軸壓比作用下方形鋼管混凝土柱進行了軸壓試驗研究。根據ACI (1992) 提出的方法，總結出一種適用于長期荷載作用下的方形鋼管混凝土柱的變形計算方法和分析模型，理論分析結果與試驗結果基本一致，最后分析了構件含鋼率、加載時間、軸壓比、鋼材和混凝土強度等影響因子對加持長期荷載構件的影響。陶忠[2]將方鋼滾混凝土構件的偏心率和長細比作為變化參數，進行了12個方形中空夾層鋼管混凝土構件的偏心受壓的研究。利用數值分析對方中空夾層鋼管混凝土偏心受壓構件的荷載-變形曲線進行了全過程分析，理論分析與試驗結果基本一致，最后提出了方形中空夾層鋼管混凝土偏心受壓承載能力計算公式。孫剛[3]通過對方形鋼管混凝土構件的受力機理進行研究，根據已有試驗數據得到了方形鋼管的縱向應力強度和約束系數，并利用混凝土強度理論得到了核心混凝土的單軸縱向強度，并建立方形鋼管混凝土短柱的軸壓承載力計算公式。用建議公式對36 個試驗進行了驗算，計算結果與試驗結果基本一致。F.W.Lu[4]在考慮鋼的殘余應力和混凝土與鋼的非線性影響的基礎上，通過力學分析，得到了偏心受壓方鋼管混凝土柱的彎矩-軸向力-曲率關系。本文提出了一種基于倒塌理論預測偏心受壓方鋼管混凝土柱極限強度的簡化分析方法，該方法也可用于具有初始缺陷的軸向受壓柱的極限強度預測，因為它們被視為等效的微偏心受壓柱，計算結果與實驗結果吻合較好。本文對鋼管混凝土柱的滯回性能進行了試驗研究。研究參數包括軸向載荷水平和鋼管截面類型。Yaochun Zhang[5]對9 根方形鋼管混凝土柱，包括6 根鋼管內表面有縱向加勁肋的柱和3 根鋼管內表面相對的兩個內表面有縱向加勁肋的柱，在恒定軸向荷載和循環橫向荷載下進行了試驗。研究了軸向荷載水平對滯回性能（剛度、延性和耗能） 的影響。試驗結果表明，在0.5 以下的軸壓水平下，鋼管混凝土柱表現出較飽滿的滯回圈，具有輕微的擠壓效應，延性和耗能能力較好。隨著軸向載荷水平的增加，位移延性顯著降低。兩個鋼管截面的柱的承載力基本相同，而在鋼管內表面各設縱向加勁肋的柱的延性和耗能性能均優于兩個相對加勁肋的柱。

3 鋼管混凝土組合結構動態力學性能研究進展及展望

國內外學者對方形鋼管再生混凝土柱的含鋼率、長細比、軸心受壓、偏心受壓等多種因素進行了研究，建立了成熟的方形鋼管混凝土抗彎、抗壓承載力計算公式，經數值計算及有限元分析計算，該公式與試驗結果吻合度較高，理論研究內容能很好的進行工程應用。