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用试验与数值计算方法研究了普通方钢管混凝土柱的轴压承载能力。设计了2种复合截面方钢管混凝土短柱,与普通方钢管混凝土短柱做了对比轴压试验。试验结果表明,在受压柱变形的过程中,加劲肋有效地抵抗了管壁的屈曲,加肋复合方钢管混凝土柱的轴压承载力有明显提高。用数值方法对加肋复合方钢管混凝土柱的轴力应变全过程进行了计算。计算结果和试验结果吻合较好。提出了轴压承载力的简化计算方法。加劲肋是提高方钢管混凝土柱承载力的有效途径。
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ISSN 1000-0054
CN
11-2223/N
清华大学学报 (自然科学版)
J T singhua U niv (Sci& T ech),
2005 年 第 45 卷 第 12 期
2005, V ol.45, N o.12
4/32
1596-1599,1612
复合方钢管混凝土短柱的轴压承载力
王志浩, 成 戎
(清华大 学 土木工程系, 结构 工程与振动教育 部重点试验室, 北京 100084)
收稿日期: 2005-03-15
基金项目: 国家教育振兴计划项目 (JC2002005)
作者简介: 王志浩 (1945-), 男 ( 汉), 河 北, 教授。
E -m ail: zh w ang@ m ail.tsinghua.edu .cn
摘 要: 用试验与数值计算方法研究了普通方钢管混凝土
柱的轴压承载能力。设计了 2 种复合截面方钢管混凝土短
柱,与普通方钢管混凝土短柱做了对比轴压试验。试验结果
表明,在受压柱变形的过程中,加劲肋有效地抵抗了管壁的
屈曲,加肋复合方钢管混凝土柱的轴压承载力有明显提高。
用数值方法对加肋复合方钢管混凝土柱的轴力 应变全过程
进行了计算。计算结果和试验结果吻合较好。提出了轴压承
载力的简化计算方法。加劲肋是提高方钢管混凝土柱承载力
的有效途径。
关键词: 方钢管混凝土柱; 复合截面; 加劲肋; 轴压承载
力; 数值计算
中图分类号:
TU
37 文献标识码:
A
文章编号: 1000-0054(2005)12-1596-04
Axial be aring c apacity o f
c ompo site-sectio ne d square
c oncrete-filled s teel tube s
WANG Zhihao
,
CHENG Rong
(
Key L a bo ratory of Structure E ngi nee ring and Vibration of
C hina Education Minis try
,
Department of Civil Engineering
,
Tsinghua University
,
Beijing 100084
,
China
)
Abstract
: T h e en hancem ent of the ax ial b earing capacity of ord inary
square concrete-filled steel tubes w as investigated experim entally
and num erically. T w o kinds of com posite-sectioned tubes w ere
d e s ig n e d w ith th e ir a x ia l b e a rin g c a p a c itie s c o m p a re d to th a t o f
com m on concrete-filled steel tubes. T h e results show that the
reinforced ribs effectively prevent th e tub e plates from buckling
during the deform ation process under com pression, so that the ax ial
bearing capacity of th e com p o site-sectioned tubes w ith ribs is m uch
higher. T h e num erical results of the w h o le ax ial load -strain p rocess
for th ese tubes agree w ell w ith the experim ental results. A
s im p lifie d c o m p u tin g m e th o d is given to estim ate th e b earing
capacity of th e reinforced tubes. T h e design of these ribbed steel
tubes is recom m ended for axial bearing elem ents.
Key words
: square concrete-filled steel tubes; com po site sectio n ;
reinforcing ribs; axial bearing ca pacity; num erical
com puting
方钢管混凝土结构构件连接方便,节点构造简
单,外型整洁美观,近年来在高层建筑、大跨结构等
领域中得到越来越广泛的应用。
由于方钢管对核心混凝土的约束小于圆钢管,
方钢管混凝土柱在承载力方面要逊于圆钢管混凝土
柱。本文作者设计了两种复合方钢管混凝土短柱试
件和一组普通方钢管混凝土对比试件,进行了轴压
试验。试验结果表明,加肋复合方钢管混凝土
(
square
,
rib
,
circle
,
SRC
)柱轴压承载能力有明显
提高。加劲肋有效地阻止了管壁的屈曲。本文还用
数值方法对
SR C
的轴压全过程进行了计算。提出了
实用的 SR C 轴压承载力简化计算公式。
1
试件与试验
1
.
1
截面形式
3 种方钢管混凝土柱的截面形式如图 1 所示,
外形尺寸均为 200 m m ×200 m m ×600 m m 。每种截
面都有 3 个相同的试件,为一个试验组。设计试件
时,尽量使各组间的截面用钢量相同。
SC
组试件为方钢管内套中空小圆钢管
(square, circle, S C ), 是对 比试 件组; SC C 组试 件
为方钢管内套圆钢管,再内套中空小圆钢管;
SR C
组试件为方钢管内套中空小圆钢管,两者间通过加
劲肋联接。
之所以在 3 种截面中都有小的空心圆钢管,是
考虑在实际结构中可以作为设备管道如电缆或排水
管等而设计的。
在
SR C
中,先将肋板与圆管焊起来,然后放入
方管中。沿纵向每隔 1/2 截面边长
[1]
在管壁上钻孔,
以填焊方式将肋板与方管联接起来。
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weixin_38597990
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