钢与混凝土复合柱的高轴力抗震试验
作者单位：台湾大学土木工程系 台湾联合大学土木与防灾工程系
会议名称：《中国钢结构协会结构稳定与疲劳分会第16届（ISSF-2018）学术交流会暨教学研讨会》
会议日期：2018年
学科分类：081405[工学-防灾减灾工程及防护工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程]
基 金：“科技部”项目资助(项目编号:MOST 103-2625-M-002-012、103-2119-M-002-010)
关 键 词：钢结构 纤维复合材料(FRP) 抗震试验 高轴力梁柱构件 屈曲
摘 要：本文介绍高强度混凝土充填高强度箱型钢柱和玻璃纤维包覆螺纹管混凝土柱在高轴力下的抗震行为,高强度混凝土充填高强度箱型钢柱(Concrete Filled Box Column,CFBC)试验参数包括钢柱宽厚比、轴力大小及断面配置。方钢管柱截面宽为28020 mm,宽厚比由110,试件使用高强度SM 570M钢材(实际屈服强度52080 MPa)及高强度混凝土(实际立方体抗压强度fc=80 MPa)。研究结果显示宽厚比增加会降低柱韧性,但柱轴力大小对柱韧性之影响非常显著,高轴力下的柱韧性低;焊接箱型柱断面内充填混凝土对高强度箱型钢柱韧性提升并无明显效应,即使符合美国AISC Seismic Provisions(2016)对宽厚比(b/t)的要求,高强度混凝土充填高强度箱型钢柱在高轴力下无法达成4%层间侧位移角而不破坏。本文也同时介绍新型的钢筋混凝土圆柱在玻璃纤维包覆螺纹管(FRP-Wrapped Spiral Corrugated Tube,FWSCT)约束下的水平往复抗震行为,共制作五个试件,包含一个仅螺纹管约束的钢筋混凝土圆柱FWSCT-0,以及四个(FWSCT-1、FWSCT-3、FWSCT-5、FWSCT-8)分别包覆1、3、5及8层玻璃纤维复合材料(GFRP)管的钢筋混凝土圆柱,各柱内均没有配置箍筋,仅有纵向主筋。试件FWSCT-0在层间侧位移角1%时发生剪力破坏,FWSCT-1在层间侧位移角4%时发生弯剪破坏,试件FWSCT-3、FWSCT-5与FWSCT-8在层间侧位移角7%时发生轴向钢筋断裂的弯曲破坏,结果证明研发的玻璃纤维包覆螺纹管能有效取代箍筋,提供混凝土柱更佳的约束及韧性。