型钢混凝土异形柱研究现状综述

蒙武楠/华北理工大学建筑工程学院

型钢混凝土异形柱研究现状综述

蒙武楠/华北理工大学建筑工程学院

异形柱的出现极大的丰富了建筑布局的灵活性，其独有的轻型节能、无柱楞等特点使它很快被应用于实际工程。型钢混凝土异形柱作为一种新型结构，在最近20年被广泛推广使用。本文对型钢混凝土异形柱近年来的发展现状及特点进行了介绍，并分析了其优缺点和应用前景。

异形柱；型钢混凝土

前言

图1 混凝土异形柱截面形式

混凝土异形柱框架结构是一种新型多层住宅体系，采用T形、L形、十字形（如图1）等截面柱代替矩形柱，主要包括异形柱框架结构和异形柱框架-剪力墙结构。随着我国城镇化速度的加快，异形柱结构由于其独有的轻型节能、无柱楞、增大室内面积、符合墙柱改革方向等优点而被广泛采用。同钢筋混凝土柱相比，钢管混凝土异形柱便于施工，具有更高的承载力、良好的经济效益及抗震性能，且柱的截面积可以做到更小。因此，钢管混凝异形土柱结构应用越来越广泛。

为保证异形柱住宅建构顺利推广，国家颁布了多项指导性文件。国务院办公厅（1999年）69号文件《关于推进住宅产业现代化若干意见的通知》的“加强新型结构技术的开发研究”中，异形柱被列为我国住宅建设的5种结构之一。建设部（2006年）《关于建筑业进一步推广应用10项新技术的通知》中，提出了发展框架轻墙建筑体系等。目前我国在许多地区，如烟台、南宁、广东等地，已经或正在兴建大量多、高层钢筋混凝土异形柱住宅。

异形柱结构是近二十年发展起来的，迄今为止未见有关实际震害的报道。但由于异形柱截面高宽较比大且梁柱连接处钢筋密集、混凝土不容易振捣密实，其节点比矩形柱节点显得薄弱，地震时破坏可能更为严重。

一、钢筋混凝土异形柱

对于异形截面偏心受压柱来讲，其截面形状是不规则的。不管其截面形心惯性主轴是倾斜还是平行于柱肢，只要弯矩不作用在其截面形心惯性主轴方向，就会产生双向弯曲。因此一般情况下异形柱截面产生双向弯曲，应按照双向偏压构件来研究异形柱的正截面承载力。

文献[1]考察了钢筋混凝土不等肢异形柱的抗剪性能。试验结果表明:异形柱的柱肢节点处均被破坏；翼缘也具有抗剪作用，随着翼缘的增大，钢筋混凝土不等肢异形柱的抗剪承载力越高；水平荷载作用方向不同时，不等肢异形柱的抗剪承载力和变形能力不同。

二、型钢混凝土异形柱

在型钢混凝土结构中，型钢与混凝土的粘结力很小，远低于钢筋与混凝土的粘结力，基于此，一些研究人员提出在异形柱型钢之间加水平或斜向杆，使之形成一个整体桁架，再筑混凝土把型钢骨架包裹，这样就形成了桁架式型钢混凝土异形柱。

文献[2]试验表明:型钢混凝土异形柱的破坏形态主要有以下4种：剪切破坏、斜压破坏、剪弯破坏和弯曲破坏。通过试验，从P-△滞回曲线可以得出结论：型钢混凝土异形柱在发生剪切、斜压破坏时，箍筋与受拉钢筋先屈服，型钢屈服较晚；而发生弯剪破坏和弯曲破坏时，箍筋和型钢仍处于线弹性阶段并未屈服。翼缘可以较大地提高异形柱的抗剪承载力；型钢混凝土异形柱的抗剪承载力随着轴压比的增大而增大，但随着剪跨比的增大反而减小。

三、钢管混凝土异形柱

钢管混凝土异形柱，是以钢管为骨架、钢管中混凝土，钢管外用混凝土包裹形成的。在实际工程中，通常采用加劲肋和约束拉杆等措施来提高钢管与混凝土的协同性。我国现阶段对于钢管混凝土异形柱的研究以轴心受压为主，文献[3]对带加劲肋钢管混凝土异形柱进行了轴心受压试验研究，文献[4]对带约束拉杆钢管混凝土异形柱进行了轴心受压试验，研究结果表明：钢管混凝土异形柱与钢筋混凝土异形柱相比，在承载力上有了较高的提升。

四、结语

（一）钢管混凝土异形柱较之传统方形、圆形钢筋混凝土柱有诸多优点：

便于施工、承载力高、延性好、抗震性能好、经济效益高等，可用于抗震设防烈度较高的区域，其应用前景十分广泛。而且在满足承载力和刚度要求，又不显著增大柱截面面积的基础上，可以不出柱楞，增大室内8%-14%的实用面积，更好的满足了建筑使用功能。异形柱结构必将成为未来工程应用中一个重要的结构体系。

（二）我国对异形柱的研究起步较晚，钢管混凝土异形柱的研究更是在近10年才引起了大量研究人员的注意。

目前国内的研究方向、试验方法大多参照欧美日等国外已有结果，还没有形成自己独有的理论体系和适应我国目前发展的研究方向，异形柱的设计规范还比较粗略，有关混凝土异形柱、钢筋混凝土异形柱、型钢混凝土异形柱等并未有分类、详细的结构规范，有关异形柱承载力的计算方法较少，只是借助于试验数据的分析，得出承载力计算公式。

[1]黄承逵，曲福来.钢筋混凝土不等肢异形柱抗剪承载力研究[J].工2009, 26(5): 197-201

[2]陈宗平，薛建阳，赵鸿铁.型钢混凝土异形柱的受剪机理及承载力影响因素分析.西安建筑科技大学学报，2008, 40(4): 450-456

[3]沈祖炎，陈之毅，矩形钢管混凝土结构设计施工中的若干问题「A]，第三届海峡两岸及香港钢及金属结构技术研讨会[C]，上海，2001: 18-28

[4]黎志军，蔡健，带约束拉杆异形钢管混凝土柱力学性能的试验研究[J]工程力学增刊，2001, 124-129