钢-混凝土组合方形截面柱内置螺旋筋约束增强机理及承载力计算

作     者：周济 陈宗平 周春恒 经承贵 ZHOU Ji;CHEN Zongping;ZHOU Chunheng;JING Chenggui

作者机构：广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 南宁学院土木与建筑工程学院广西南宁530200 宁波大学土木与环境工程学院浙江宁波315211 广西科技大学土木建筑工程学院广西柳州545006 

出 版 物：《建筑结构学报》 (Journal of Building Structures)

年 卷 期：2022年第43卷第11期

页      面：235-246,265页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51578163) 广西科技基地与人才专项(桂科AD21075031) 八桂学者专项研究经费项目(79号) 广西研究生教育创新计划项目(YCBZ2021020)。 

主　　题：钢-混凝土组合方柱 螺旋筋 轴心受压试验 约束机理 增强效果 承载力 

摘      要：为揭示钢-混凝土组合方形截面柱(简称“方柱)内置螺旋筋的约束增强机理,明确螺旋筋间距、螺旋筋直径以及螺旋筋径宽比等设计参数对组合柱的约束增强效果的影响规律,设计并完成了30个螺旋筋约束增强钢-混凝土组合方柱(15个角钢试件、15个钢管试件)的轴心受压试验,观察了方柱的破坏过程,揭示了其约束增强机理,对比分析了各变化参数对方柱轴压性能指标的影响规律,提出了具有统一形式的组合柱轴压承载力计算公式。试验结果表明:内置螺旋筋可有效改善方形角钢骨架或钢管对核心混凝土存在的约束“拱效应,提升组合柱的承载力和变形性能,但对轴压刚度无明显增益效果;增大螺旋筋的体积配筋率可进一步提高组合柱的轴压延性,且增大螺旋筋径宽比时单位体积用钢量获得的承载力性能提升效果最为显著,其次是减小螺旋筋间距,再次是增大螺旋筋直径;组合柱承载力的提高程度随着螺旋筋用量的增大有所减缓,且内置螺旋筋对角钢混凝土柱承载力的提高效果显著优于钢管混凝土柱;结合所提的约束模型和Mander约束混凝土理论建立的轴压承载力计算式可较精确地计算螺旋筋约束增强钢-混凝土组合方柱的轴压承载力。