配筋钢管混凝土短柱的试验研究.pdf

配筋钢管混凝土短柱的试验研究 侯宇颖l，2 韩金生1 程文滚1 (1．尔南大学上术T程学院．}I：外南京210096：2．：三汀学院上术工程系．江再南京210012) [摘要]：本文介绍和分析了在钢管混凝土短柱中配置纵向钢筋后的主要试验结果。研究表 明，与普通的钢管混凝土柱相比，配筋钢管混凝土柱的承载力和变形性能都有很大的提高， 因此可以采用在钢管内配置纵向钢筋的方法来减小铜管的壁厚，使得受火铜管退出工作后， 仍能成为钢筋混凝土柱而具有一定的承载能力。这样，既经济又提高了铜管混凝土柱的防火 性能。 [关键词]：配筋钢管混凝土柱；钢管混凝土柱；变形性能；承载力 1试验简介 1．1试件及材性 试{i，l：共3个，其中1个是钢管混凝十短柱Al，2个是配筋钢管混凝十短棒A2、A3。试 1i，l：A2与A3除混凝十强度不同外，其余都相同。钢管由Q235钢板卷成，人T焊接直缝，采 朋商品混凝十，试件配筋及材性见表1，试件见图l。短柱的两端焊接(400x400)X 10相 同的上、卜．方形端承板，端承板上钻孔以I捌定纵向钢筋何置。 表1试件配筋及材性 单位m．Mpa 混凝十 钢管 纵筋 试仆 高×外径 钢管肇厚t 纵筋 箍筋 工o r fro Al 900×300 5．5 47．8 336 A2 900×300 4．3 6业20 咖10@150 47．8 376 493 A3 900×300 4．3 6圣20 Oto@150 51．6 376 493 口LO遥i50 6圣20 图l试件尺寸及应变片、钢筋的布置．单位啪 ‘ - 1．2测点布置和量测方法 在钢管的外盛粘贴戍变片，如图1所示。试什A2、A3中的每根纵筋也在相应的A、O、 B高度处粘贴了应变片。每根箍筋也箨粘贴了一个麻变片。钢管混凝f：十t的轴向平均变形由 lOcm莓科的著动式伉移传感器鞋测。 作秆衲介：饺’j：颍(1978一)．女．尔南人学坝l研究巾．．-i1学院讲师。 98 试验在东南火学结构试验室进行。加载装置为1000kN的油压千斤项和反力架，对试件 施加的轴心压力由油压表来控制，如图2所示。加载过程为缓慢连续加载，每增加一级荷载， 采集一次数据。初始的加载速度为170_250kN／min，在破坏荷载附近加载速度减缓，数据 采集的间隔也减小。 图2试验装置 2主要试验结果 2．1受力全过程 试验结果表明，试件Al的受力全过程与试件A2、A3的不同，分述如卜．： 试{，l：A1住荷载达到lOOkN的时候，钢管蛙上的泥浆开始脱落；荷载达剑200～250kN 时，靠近端部的局部钢管开始微凸，并随着荷载的加人而有所发展：在荷载达剑极限荷载之 前，除了钢管的局部出现凸鼓并有所发展以外，试件的外观变化不人，出现的凸鼓最终也没 有沿截面的环向cjj合起米：在试什达剑破坏荷载后，变形增K很快，承载能力急剧一卜．降，此 时在钢管混凝十柱的中F部，突然出现较人的凸起，并与水平面成一定角度斜向发展。最终 焊缝开裂，试1，|二彻底破坏。试什的极限承载能力为5385kN，破上li形态为典删的剪切破坏。 试什A2在荷载达到350kN时，靠近端部的局部钢管开始微凸；荷载达到450kN时凸 起已经比较明显；荷载达剑650kN左以时，在开始凸起处的试忭下部也出现凸起。整个加 载过程中钢管混凝十枉的外观变化很小，钢管鼙也没有人越的鼓凸。在进入破坏阶段后，钢 管中下部才突然出现较人的凸起，并导致了焊缝的开裂。试{，I=的极限承载能力为6641kN， 其破坏形态与A1的剪切破坏明显不同。 A3在荷载达剑300kN之前，试f，j：没有任何明显的现象；荷载达剑350kN时，钢管靠近 上端钢承板的位置局部微凸约1-2ram，表面的污迹开始剥落，但不是1f!常明显；荷载达到 450kN时，该部位的外凸已经比较明显，同时与该凸起相对戍的，枉的卜．根部也略有凸起， 但很不明显，此后也没有大的发展。与A2类似，在破坏阶段钢管的中下部突然出现火的突 出，最终焊缝开裂。试件的极限荷载为6718KN，破坏形态基本与A2完全一致。 此外，所有试f，i：在加载变形的过程中均有轻微、间断的“嘎嘎”声，应该是由丁混凝士 的开裂及裂缝的滑移序擦造成的。同时，所有的焊缝都是住试f，I：屈服以后开裂的，所以焊缝 开裂并没有影响至0构什的受力性能。 2．2轴向变形 试什的轴心压力和轴向平均压虑变的关系曲线如图3所示。 0 5000 100∞ I5000 200仰 25000 3伽 35咖 ． 图3轴心压力一轴向平均压应变曲线 2．3钢管、纵筋、‘箍筋应变 轴心压力与钢管壁应变曲线如图4所示。由于应变片的测量范围有限，给出的应变上限 为10000∥晶并且仅给出了极限荷载之前的应变情况。各图中的虚线为相应的屈服应变：图 4中“tl、t2、t3”分别表示