鋼管混凝土節(jié)點(diǎn)性能研究與優(yōu)化

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1、鋼管混凝土節(jié)點(diǎn)性能研究與優(yōu)化李浩國際學(xué)院土木13?3班摘耍：節(jié)點(diǎn)作為連接梁柱的關(guān)鍵部位，及其重要。鋼管約束混凝土柱?鋼筋混凝土梁節(jié)點(diǎn)是一種新型的節(jié)點(diǎn)形式，深入研究此類節(jié)點(diǎn)的力學(xué)性能和設(shè)計(jì)方法具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。木文對影響鋼管約束混凝土柱■鋼筋混凝土梁節(jié)點(diǎn)的剪力?變形關(guān)系的主要參數(shù)進(jìn)行了分析，最后，給岀了一些鋼管約束混凝土柱■鋼筋混凝土梁節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造建議。關(guān)鍵詞：鋼管混凝土；鋼管約束混凝土；節(jié)點(diǎn)；節(jié)點(diǎn)優(yōu)化。1引言1.1鋼管混凝土特點(diǎn)鋼管混凝土是指在鋼管中充填混凝土形成的結(jié)構(gòu)。按截面形狀不同，分為圓形鋼管混凝土、方形鋼管混凝土及多邊

2、形鋼管混凝土構(gòu)件等，目前，以圓形鋼管混凝土構(gòu)件的應(yīng)用最為普遍。鋼管混凝土主要用作受壓構(gòu)件，其優(yōu)勢在于可以充分發(fā)揮鋼管與混凝土兩種材料的受力性能?；炷潦盏戒摴艿臋M向約束而處于三向受壓狀態(tài),具有更高的抗壓強(qiáng)度和變形能力；鋼管壁較薄，在受壓狀態(tài)下容易局部失穩(wěn)，在其中填實(shí)了混凝土后，則顯著增強(qiáng)了鋼管壁的穩(wěn)定性，其承載力的潛力也得到充分利用。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)以為優(yōu)越的受力性能顯示了廣闊的發(fā)展前景。其優(yōu)點(diǎn)在于：承載力高，重量輕，塑性好，耐疲勞，耐沖擊；可以使用高強(qiáng)混凝土。三向壓應(yīng)力避免了核心高強(qiáng)混凝土的脆性破壞；鋼管混凝土截面為軸對稱，為各個(gè)方向上

3、的慣性矩、承載力均相同，因而很適合用于承載地震、風(fēng)載等作用方向不確定的結(jié)構(gòu)；鋼管兼有縱筋和箍筋的雙重作用；制作鋼管比制作鋼筋骨架要方便的多；鋼管內(nèi)的核心混凝土部分不設(shè)鋼筋，澆灌混凝土方便，鋼管本身就可作為模板，省工省料，并且很適合使用泵送混凝土；鋼管在施工階段可起支撐作用，從而可以簡化施工安裝工藝，節(jié)省部分支架，有利于減少工序、縮短工期。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的不足之處，主要是梁柱節(jié)點(diǎn)的連接構(gòu)造和施工比較復(fù)雜，耐火性能和耐腐蝕性能不如混凝土結(jié)構(gòu)，但不比結(jié)構(gòu)差。1.2鋼管約束混凝土的研究概況最初學(xué)者們研究鋼管和核心混凝土之間的粘結(jié)滑移和加載方式對

4、鋼管混凝土的影響，從而引出了鋼管約束混凝土。學(xué)者們對鋼管混凝土在不同加載方式下進(jìn)行了研究。加載方式主要包括三種即荷載施加同時(shí)在鋼管與核心混凝土荷載只施加在核心混凝土上荷載僅作用在核心混凝土上，且澆灌混凝土之前在鋼管內(nèi)表面涂油脂，以使鋼管和核心混凝土之間沒有粘結(jié)。其中，第二種加載方式中的鋼管混凝土我們就稱之為鋼管約束混凝土。1.3鋼管約束混凝土的研究概況根據(jù)鋼管作用的差異，鋼管混凝土構(gòu)件又可以分為兩種一是組成鋼管混凝土的鋼管和混凝土在受荷初期就共同受力二是荷載僅作用在核心混凝土上，鋼管只起對其核心混凝土的約束作用，即所謂的鋼管約束混凝土柱

5、,如圖。蔡紹懷和焦占拴(1984)⑴,進(jìn)行了57個(gè)圓鋼管混凝土短柱的軸心受壓實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)的主要參數(shù)為套箍指標(biāo)、加載方式和試件高度，加載方式分為三種、荷載同時(shí)作用在鋼管和核心混凝土、荷載僅作用在核心混凝土上、鋼管高出混凝土，荷載加載鋼管上。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，加載方式和試件高度對圓鋼管混凝土短柱極限承載力的影響并不明顯。Sakino等（1985）[2]進(jìn)行了12個(gè)圓鋼管混凝土軸心受壓短試件的實(shí)驗(yàn)研究。進(jìn)行了三種加載方式的實(shí)驗(yàn)荷載同時(shí)作用在鋼管和核心混凝土上即鋼管混凝土荷載只作用在核心混凝土上，即鋼管約束混凝土荷載僅作用在核心混凝土上，且澆灌混

6、凝土之前在鋼管內(nèi)表面涂油脂，以使鋼管和核心混凝土之間沒有粘結(jié)，即無粘結(jié)鋼管混凝土。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在加荷初期，鋼管混凝土的軸壓剛度最大，鋼管約束混凝土的居屮，而無粘結(jié)鋼管混凝土最小。但在加載后期，鋼管混凝土的承載力隨變形增長較慢，而無粘結(jié)鋼管混凝土的則增長較快,鋼管約束混凝土居中。鋼管混凝土構(gòu)件的極限承載力最小，無粘結(jié)鋼管混凝土構(gòu)件的極限承載力最大。Orito等（1987）⑶進(jìn)行了3個(gè)鋼管混凝土短柱的軸壓實(shí)驗(yàn)和8個(gè)圓鋼管混凝土壓彎構(gòu)件試驗(yàn)研究,其中分別采用了以下三種的加載方式鋼管和核心混凝土同時(shí)承受軸向力作用荷載僅作用在核心混凝土上鋼管內(nèi)壁

7、涂油,鋼管和混凝土之間無粘結(jié)，荷載僅作用在核心混凝土上。研究結(jié)果表明，無粘結(jié)鋼管混凝土抗壓承載力最高，鋼管混凝土最低初始剛度鋼管混凝土的最高,無粘結(jié)鋼管混凝土最低而鋼管約束混凝土的抗壓承載力和初始鋼管居中。0'Shea和Bridge（1997a）[4]進(jìn)行了22個(gè)圓鋼管混凝土軸壓和17個(gè)偏壓構(gòu)件力學(xué)性能的實(shí)驗(yàn)研究,主要參數(shù)混凝土強(qiáng)度，構(gòu)件截面徑厚比。研究結(jié)果表明，對于軸壓構(gòu)件，當(dāng)混凝土強(qiáng)度較低時(shí)鋼管對其核心混凝土有約束作用當(dāng)為高強(qiáng)混凝土?xí)r，只有在徑厚比較小時(shí)才對其核心混凝土有約束作用。對于偏壓構(gòu)件，只有當(dāng)荷載偏心率較小時(shí)，鋼管才

8、對其核心混凝土有約束作用。0'Shea和Bridge(1997a)⑸進(jìn)行了18個(gè)圓鋼管混凝土軸壓和17個(gè)偏壓構(gòu)件力學(xué)性能的實(shí)驗(yàn)研究，內(nèi)填圓柱體強(qiáng)度為lOOMPa的混凝土。主要影響參數(shù)為構(gòu)件截血的徑厚