方形钢管混凝土柱组合结构综述

李显辉 于晓东 李 宁

（山西建筑职业技术学院，山西 太原 030006）

1 钢管混凝土组合结构动态力学性能研究背景

随着社会的不断进步，工程中的主体结构材料也在发生着变化，采用方形钢管混凝土柱代替普通混凝土柱，可以提高柱子强度、减少截面面积、减轻自重、增加结构抗震性等优势，现代工业厂房、高层建筑、大跨结构等很多结构都运用了方形钢管混凝土柱，具有较高的工程应用价值，取得较好的经济效益。

2 钢管混凝土组合结构动态力学性能研究现状

国内韩林海[1]最早对四个大轴压比作用下方形钢管混凝土柱进行了轴压试验研究。根据ACI (1992) 提出的方法，总结出一种适用于长期荷载作用下的方形钢管混凝土柱的变形计算方法和分析模型，理论分析结果与试验结果基本一致，最后分析了构件含钢率、加载时间、轴压比、钢材和混凝土强度等影响因子对加持长期荷载构件的影响。陶忠[2]将方钢滚混凝土构件的偏心率和长细比作为变化参数，进行了12个方形中空夹层钢管混凝土构件的偏心受压的研究。利用数值分析对方中空夹层钢管混凝土偏心受压构件的荷载-变形曲线进行了全过程分析，理论分析与试验结果基本一致，最后提出了方形中空夹层钢管混凝土偏心受压承载能力计算公式。孙刚[3]通过对方形钢管混凝土构件的受力机理进行研究，根据已有试验数据得到了方形钢管的纵向应力强度和约束系数，并利用混凝土强度理论得到了核心混凝土的单轴纵向强度，并建立方形钢管混凝土短柱的轴压承载力计算公式。用建议公式对36 个试验进行了验算，计算结果与试验结果基本一致。F.W.Lu[4]在考虑钢的残余应力和混凝土与钢的非线性影响的基础上，通过力学分析，得到了偏心受压方钢管混凝土柱的弯矩-轴向力-曲率关系。本文提出了一种基于倒塌理论预测偏心受压方钢管混凝土柱极限强度的简化分析方法，该方法也可用于具有初始缺陷的轴向受压柱的极限强度预测，因为它们被视为等效的微偏心受压柱，计算结果与实验结果吻合较好。本文对钢管混凝土柱的滞回性能进行了试验研究。研究参数包括轴向载荷水平和钢管截面类型。Yaochun Zhang[5]对9 根方形钢管混凝土柱，包括6 根钢管内表面有纵向加劲肋的柱和3 根钢管内表面相对的两个内表面有纵向加劲肋的柱，在恒定轴向荷载和循环横向荷载下进行了试验。研究了轴向荷载水平对滞回性能（刚度、延性和耗能） 的影响。试验结果表明，在0.5 以下的轴压水平下，钢管混凝土柱表现出较饱满的滞回圈，具有轻微的挤压效应，延性和耗能能力较好。随着轴向载荷水平的增加，位移延性显著降低。两个钢管截面的柱的承载力基本相同，而在钢管内表面各设纵向加劲肋的柱的延性和耗能性能均优于两个相对加劲肋的柱。

3 钢管混凝土组合结构动态力学性能研究进展及展望

国内外学者对方形钢管再生混凝土柱的含钢率、长细比、轴心受压、偏心受压等多种因素进行了研究，建立了成熟的方形钢管混凝土抗弯、抗压承载力计算公式，经数值计算及有限元分析计算，该公式与试验结果吻合度较高，理论研究内容能很好的进行工程应用。