钢管混凝土节点性能研究与优化.docx

钢管混凝土节点性能研究与优化李浩国际学院 土木13-3班摘要：节点作为连接梁柱的关键部位,及其重要。钢管约束混凝土柱-钢筋混凝土梁节点是一种新型的节点形式,深入研究此类节点的力学性能和设计方法具有重要的理论意义和实用价值。本文对影响钢管约束混凝土柱-钢筋混凝土梁节点的剪力-变形关系的主要参数进行了分析，最后，给出了一些钢管约束混凝土柱-钢筋混凝土梁节点的构造建议。关键词：钢管混凝土；钢管约束混凝土；节点；节点优化。1 引言1.1钢管混凝土特点钢管混凝土是指在钢管中充填混凝土形成的结构。按截面形状不同，分为圆形钢管混凝土、方形钢管混凝土及多边形钢管混凝土构件等，目前，以圆形钢管混凝土构件的应用最为普遍。钢管混凝土主要用作受压构件，其优势在于可以充分发挥钢管与混凝土两种材料的受力性能。混凝土收到钢管的横向约束而处于三向受压状态，具有更高的抗压强度和变形能力；钢管壁较薄，在受压状态下容易局部失稳，在其中填实了混凝土后，则显著增强了钢管壁的稳定性，其承载力的潜力也得到充分利用。 钢管混凝土结构以为优越的受力性能显示了广阔的发展前景。其优点在于：承载力高，重量轻，塑性好，耐疲劳，耐冲击；可以使用高强混凝土。三向压应力避免了核心高强混凝土的脆性破坏；钢管混凝土截面为轴对称，为各个方向上的惯性矩、承载力均相同，因而很适合用于承载地震、风载等作用方向不确定的结构；钢管兼有纵筋和箍筋的双重作用；制作钢管比制作钢筋骨架要方便的多；钢管内的核心混凝土部分不设钢筋，浇灌混凝土方便，钢管本身就可作为模板，省工省料，并且很适合使用泵送混凝土；钢管在施工阶段可起支撑作用，从而可以简化施工安装工艺，节省部分支架，有利于减少工序、缩短工期。钢管混凝土结构的不足之处，主要是梁柱节点的连接构造和施工比较复杂，耐火性能和耐腐蚀性能不如混凝土结构，但不比结构差。1.2钢管约束混凝土的研究概况最初学者们研究钢管和核心混凝土之间的粘结滑移和加载方式对钢管混凝土的影响,从而引出了钢管约束混凝土。学者们对钢管混凝土在不同加载方式下进行了研究。加载方式主要包括三种即荷载施加同时在钢管与核心混凝土荷载只施加在核心混凝土上荷载仅作用在核心混凝土上,且浇灌混凝土之前在钢管内表面涂油脂,以使钢管和核心混凝土之间没有粘结。其中,第二种加载方式中的钢管混凝土我们就称之为钢管约束混凝土。1.3钢管约束混凝土的研究概况根据钢管作用的差异,钢管混凝土构件又可以分为两种一是组成钢管混凝土的钢管和混凝土在受荷初期就共同受力二是荷载仅作用在核心混凝土上,钢管只起对其核心混凝土的约束作用,即所谓的钢管约束混凝土柱,如图。蔡绍怀和焦占拴（1984）[],进行了57个圆钢管混凝土短柱的轴心受压实验研究,实验的主要参数为套箍指标、加载方式和试件高度,加载方式分为三种、荷载同时作用在钢管和核心混凝土、荷载仅作用在核心混凝土上、钢管高出混凝土,荷载加载钢管上。实验结果表明,加载方式和试件高度对圆钢管混凝土短柱极限承载力的影响并不明显。Sakino等（1985）[]进行了12个圆钢管混凝土轴心受压短试件的实验研究。进行了三种加载方式的实验荷载同时作用在钢管和核心混凝土上,即钢管混凝土荷载只作用在核心混凝土上,即钢管约束混凝土荷载仅作用在核心混凝土上,且浇灌混凝土之前在钢管内表面涂油脂,以使钢管和核心混凝土之间没有粘结,即无粘结钢管混凝土。实验结果表明在加荷初期,钢管混凝土的轴压刚度最大,钢管约束混凝土的居中,而无粘结钢管混凝土最小。但在加载后期,钢管混凝土的承载力随变形增长较慢,而无粘结钢管混凝土的则增长较快,钢管约束混凝土居中。钢管混凝土构件的极限承载力最小,无粘结钢管混凝土构件的极限承载力最大。Orito等（1987）[]进行了3个钢管混凝土短柱的轴压实验和8个圆钢管混凝土压弯构件试验研究,其中分别采用了以下三种的加载方式钢管和核心混凝土同时承受轴向力作用荷载仅作用在核心混凝土上钢管内壁涂油,钢管和混凝土之间无粘结,荷载仅作用在核心混凝土上。研究结果表明,无粘结钢管混凝土抗压承载力最高,钢管混凝土最低初始刚度钢管混凝土的最高,无粘结钢管混凝土最低而钢管约束混凝土的抗压承载力和初始钢管居中。OShea和Bridge（1997a）[]进行了22个圆钢管混凝土轴压和17个偏压构件力学性能的实验研究,主要参数混凝土强度,构件截面径厚比。研究结果表明,对于轴压构件,当混凝土强度较低时钢管对其核心混凝土有约束作用当为高强混凝土时,只有在径厚比较小时才对其核心混凝土有约束作用。对于偏压构件,只有当荷载偏心率较小时,钢管才对其核心混凝土有约束作用。OShea和Bridge（1997a）[]进行了18个圆钢管混凝土轴压和17个偏压构件力学性能的实验研究,内填圆柱体强度为100MPa的混凝土。主要影响参数为构件截面的径厚比。研究结