配筋钢管混凝土柱抗压性能.pdf

第 3 1卷第 3期 2 0 0 9年 6月 土 木 建 筑 与 环 境 工 程 J o u r n a l o f Ci v i l Ar c h i t e c t u r a l En v i r o n me n t a l E n g i n e e r i n g V 0 1 3 l N O 3 J u n 2 0 0 9 配筋钢管混凝土柱抗压性 能 韩金 生 ， 董毓利 ， 徐赵 东。 ， 丛术平 ， 程文滚。 ( 1 山东科技大学 土木建 筑学院 ， 山东青 岛 2 6 6 5 1 0 ；2 哈 尔滨 工业 大学 土木 工程 学院， 哈 尔滨 1 5 0 0 8 0； 3 东南大学 土木工程学院 ， 南京 2 1 0 0 9 6 ) 摘 要 ： 对 配筋钢 管混凝 土柱 的轴 心受压性 能进 行 了试 验研 究和 理论 分 析 ； 研 究 了配 筋钢 管混 凝 土 短柱 的 受力性 能 、 变形能 力和破 坏 形 态 ， 给 出 了 变形和 极 限 承 载 能 力的 试验 结 果 ； 分析 了加 配 钢 筋 的作 用及其 对钢 管混凝 土 柱 变形和极 限 承载 力的影 响 。最后探 讨 了配 筋钢 管混 凝 土短 柱轴 心 受压 承载 力 的计 算 方法 ， 给 出 了简化 计 算 公 式 。结 果表 明 ， 钢 管 混凝 土 短 柱加 配钢 筋 以后 ， 改 变 了其破 坏形 态 ， 提 高 了其极 限承 栽能 力和 变形性 能 。 关 键词 ： 破 坏形 态 ； 极 限承 载力 ； 配 筋钢 管混凝 土柱 中图分 类号 ： T U3 9 8 9 文献 标 志码 ： A 文章编 号 ： 1 6 7 4 4 7 6 4 ( 2 0 0 9 ) 0 3 0 0 1 1 一 O 7 An a l y s i s o f Ax i a l Co mpr e s s i o n Pe r f o r ma nc e f o r Re i nf o r c e m e nt Co nc r e t e f i l l e d Tu b u l a r S t e e l HA d i n s h e n g ，DONG Yu l i ，XU Zh a o d o n g。，CONG Sh u pi n g ， CHE NG W e n r a n g。 ( 1 S c h o o l o f Ci v i l E n g i n e e r i n g a n d Ar c h i t e c t u r e ，S h a n d o n g Un i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y ，Qi n g d a o 2 6 6 5 1 0 ，P R Ch i n a；2 Sc h o ol o f Ci v i l En gi ne e r i ng， Ha r b i n I ns t i t u t e of Te c hn ol og y。 Har bi n 1 5 0 08 0， P R Chi na； 3S c ho ol o f Ci vi l En g i n e e r i n g，S o u t h e a s t Un i v e r s i t y，Na n j i n g 2 1 0 0 9 6 P RCh i n a ) Ab s t r a c t ：Exp e r i me n t s a nd a na l y s i s we r e c a r r i e d OU t f or t he a xi a l c o mpr e s s i on p e r f or ma n c e o f r e i n f o r c e me nt c o n c r e t e f i l l e d t u bu l a r s t e e l ( CFTS) Th e de f o r m a t i o n c a pa c i t y a nd u l t i ma t e l oa d c a pa c i t y we r e i nv e s t i g a t e d wi t h t h e a na l y s i s of l o a d b e a r i n g be h a v i or ，de f o r ma t i on c a pa c i t y a nd f a i l ur e m o d e s o f t he r e i n f o r c e me nt CFT s h or t C O 】 u l nn s An d t h e i nf l ue n c e of r e i nf o r c e me nt on t he d e f or ma t i on a nd u l t i ma t e l o a d c a p a c i t y we r e a n a l ys e d a s we l 1 Fi na l l y， t he c a l c ul a t i o n me t ho d f o r a x i a l b e a r i n g c a pa c i t y o f r e i n f o r c e m e nt CFT s ho r t c o l u m n wa s di s c u s s e d a n d a s i mpl i f i e d c a l c ul at i o n f o r m u l a wa s pr op os e d I t wa s i nd i c a t e d t h a t t h e c o l u mns f a i l u r e mo de s we r e c h a ng e d a nd t he i r u l t i ma t e l o a d c a pa c i t y a nd de f o r m a t i o n pe r f o r m a n c e we r e i mp r ov e d by r e i n f o r c e me nt Ke y wo r d s ：f a i l ur e mo de s ；u l t i ma t e l o a d c a pa c i t y；r e i nf or c e m e nt CFT s t e e l 配筋 钢管混 凝 土柱 即在 钢 管混 凝 土柱 内部 加 配 受力 钢筋 的结 构 形式 。加 配 钢 筋 虽 然简 单 ， 但 相 比 没有 配筋 的钢 管 素混 凝 土柱 却 可 以 带 来很 多优 势 。 首先 ， 配筋 的主要 目的是提 高柱 的抗 火 能力 ， 发 展 主 动抗火的防火措施， 代替喷涂 防火涂料 的被动防火 措施 。防火安 全是 结 构 安 全 性 的 重 要方 面 ， 而 喷 涂 防火涂 料等 形 式 的传 统 防火 措施 存 在 很 多 问 题 ： 1 ) 不 美观 且额 外 占用 较 多 建 筑使 用 面积 ； 2 ) 只能 在 火 灾 发生 时发 挥作 用 ， 而 火灾 发 生 的 概 率 以及 火场 蔓 延 的范 围都 有 限 ， 所 以绝大 多数 情况 下 都是 浪 费 的 ， 尤 其是 不 能 对 结 构 的 常 温 受 力 性 能 有 任 何 提 高 作 用 ； 3 ) 通常 耐久 性 有 限 ， 需 要 长期 的 维 护 ， 防火 涂 料 收稿 日期 ： 2 0 0 8 1 0 1 5 基金项 目： 国家 “ 十 一 五” 科 技 支撑 计 划 重 点 项 日( 2 0 0 6 B A J 1 3 B 0 3 ) ； 山东 科 技 大 学 科学 研 究 “ 春 蕾计 划 ” 资 助项 目 ( 2O O8 AZZ1 11 ) 作者简介 ： 韩金生( 1 9 7 8) ， 男 ， 博士 ， 主要从事建筑结构抗火设计理论研究 ， ( E ma i 1 ) h j s h e n g 2 O O 8 1 6 3 C O R D _ 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 土 木 建 筑 与 环 境 工 程 第 3 1 卷 在建 筑物 的使 用 周期 内应该 进 行 多次 更 换 ， 费 用 昂 贵 。为了克服 这些 问题 ， 通 过在 混 凝 土 的低 温 区加 配受 力钢筋 提高 柱 的抗 火能 力 ， 形 成 配 筋 钢管 混 凝 土柱 ， 即可 以完全 利 用结 构 自身 的抗 火 能力 来 满 足 规定 的耐火极 限要求 ， 从 而取 消外部 的防火保 护层 ， 这是 一种新 颖且 很 有优 势 的主 动抗 火 措 施 。其 次 ， 加配 钢筋还 可 以提 高柱 在 常温 下 的 承载 能 力 ， 如 果 将配筋 钢管混 凝土柱 的抗 火设 计 与常温 承载 设计 结 合起来 考虑 ， 则不但 在火灾下 可 以取消 防火 涂料 ， 而 且在 常温下考 虑配筋 的作用后 又可 以相 应减 小钢 管 的厚 度 ， 相 当于减小 r钢管 而增加 了钢 筋 ， 也 就 是可 以在 基本保持 用钢量 不变 的条件下 同时满 足常 温承 载要 求和高 温抗 火要 求 ， 又取消 了防火 涂料 ， 因此可 以获得最经 济合理 的设计效 果 ， 实 现优化 设计 。 虽然配筋 钢管混凝 土柱 相 比钢 管素 混凝 土柱 有 很 多优势 ， 常温受力 和抗火性 能方 面也 有很 大 不 同， 但是 已有 的研 究很不 充分 。 目前 国 内外 针对 钢 管素 混 凝土柱 的研究 较 多 一 ， 常温 受力性 能和 被动 防火 措施 都有很 多研究 成果 。但是针对 配筋 钢 管混 凝土 柱 的研究 和应用 在 国 内基 本上 属 于 空 白 ， 国外 对 配 筋 钢管混 凝土 柱的 主动抗 火性 能 已有 少量研 究。 ， 但是 也缺少对 配筋 钢管混凝 土柱 常温下 受 力性 能和 变形性 能方 面 的研 究 ， 导 致 配筋 钢 管 混凝 土 柱 的 常 温设计 理论 不 够完 善 。 因此 ， 为 了 扩 大配 筋 钢 管混 凝土 柱的应 用前 景 ， 实 现 常 温承 载 设 计 与抗 火 设计 相结 合 的优 化设 计 方 法 ， 补 充和 加 强 配筋 钢 管 混凝 土柱 常温受 力性能 方面 的研究是 很 有必 要 的 。该 文 将对 配筋钢 管混凝 土柱 常温下 的轴压 性 能进 行试 验 研究 和理论 分析 ， 重点研 究配 筋的作 用 、 配筋后 钢 管 混凝 土柱 的受力性 能 以及配筋 钢管 混凝 土柱 极 限承 载力 的计算 方法 。 1 试 验研 究 1 1 试件 参数及 试验 方法 试件共 有 1个钢 管素混凝 土短 柱 和 3个 配筋 钢 管混 凝 土 短 柱 。 钢 管 为 卷 制 焊 接 钢 管 ， 混 凝 土 为 C 6 0商 品 混 凝 土 ， 纵 向 受 力 钢 筋 采 用 2 0 的 HR B 4 0 0级钢 筋 ， 实 测 屈 服 强 度 4 9 3 MP a 。试 件 两 端焊 接 1 0 mi l l 厚 4 0 0 4 0 0 mm 的端 承 板 ， 为 了 固 定 钢筋 和防止 浇筑 时 钢 筋跑 位 ， 纵 筋 端 部 与端 承 板 焊接 起来 。为 了使 钢筋 在火灾 下 的温度 较低 从而 发 挥更 大 作 用 ， 钢 筋 的保 护层 厚 度 较大 ， 取 6 5 mm 或 7 0 mm。所有试 件 的详细参 数见 表 1和详 图 1 。 表 1 试 件 参 数 注 ： 一 o 7 8 ， k 、 厂 k o 8 k 分别 为棱柱体和圆柱体抗压强度 ， 为钢管的屈服强度 ， 下 同。 J 璺 A2 。_ A3 图 1 试 件 详 图 试 验加 载装置 为 1 0 0 0 0 k N 的油 压 千斤顶 和 反 力架 ， 钢管混 凝 土柱 的纵 向( 轴 向 ) 整 体变 形 由差 动 式位移传感器测量， 施加的轴压力的大小 由标定的 千斤顶 油泵 的油压 表控制 。 试 件分 上 、 中 、 下 3个 钢 管应 变 测量 截 面 ， 每个 截面的钢管外壁上分别粘贴 A、 B、 C、 D4个对称布 置 的应 变花 ( 见 图 1 ) ， 为 便 于表 示 ， 每个 应 变花 测得 的横 向( 环 向) 应 变标 记为“ 1 ” ， 纵 向( 轴 向) 应 变 标记 为“ 2 ” ， 例如“ 中 A2 ” 表 示 中截 面 A 测 点 处 的纵 向应 变 。此外 试件 A2的纵 筋 和箍 筋 也分 别粘 贴 了应 变 片 以测量其 变形 。 加载 过程为 缓慢连 续加 载 ， 每增 加 一定 的轴 力 ， 采集一次数据。初始的加载速度约为 2 0 0 k N mi n ， 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 期 韩金 生 ， 等 ： 配 筋钢 管混 凝土柱 抗 压性 能 在 极 限荷载 附近 加 载 速 度减 小 ， 数 据 采 集 的 间隔 也 减 小 。达 到极 限荷 载之后 ， 缓 慢卸 载 ， 以测 得 试件 轴 力一 变形 曲线 的下 降段 。 1 2主要试 验结 果 1 2 1 主要试验现象试件 A1 在荷载达到 2 0 0 0 k N 时 ， 靠 近上端 部 的钢 管局 部 出现微 凸 ， 但 在荷 载达 到 极 限荷 载之前 ， 试件 的外 观变 化不 大 ， 出现 的凸鼓 最 终 也没 有沿截 面 的环 向闭合起 来 。试 件 达到 极 限荷 载 以后 ， 变形 增 长 很 快 ， 承 载 力 急 剧 下 降 ， 此 时在试 件的中下部， 核心混凝土突然出现明显的斜向剪切破 坏 面， 试件最终破坏 。试件 的极 限承载力 为 5 3 8 5 k N， 破 坏形 态为典 型 的剪切 破坏 。 试件 A2 在荷载达到 3 5 0 0 k N 时， 靠近上端部 的钢管局 部 出现 微 凸 ， 但 发 展 缓 慢 。整 个 加 载 过 程 包 括承 载力下 降 的 阶 段 ， 试 件 主体 的外 观 没 有 明显 的变化 ， 只是在 承载 力下 降 阶段 的最后 ， 钢 管 的 中下 部 突然 出 现 较 大 的 凸 起 。 试 件 的 极 限 承 载 力 为 6 6 4 1 k N， 破 坏 形 态 与 A1的 剪 切 破 坏 明 显 不 同 。 试 件 A3的试验 现 象 和破 坏 形 态 基 本 与 A2完 全 一 致 ， 极 限 承载力 为 6 7 1 8 k N。 试件 A4在 荷载 达 到 1 5 0 0 k N 左 右 时 ， 靠 近 上 端部 的钢 管局 部 已经 出现 轻 微 的鼓 凸 ， 直 至荷 载 达 到 6 5 0 0 7 0 0 0 k N 时 ， 鼓 凸 的范 围逐 渐 发 展 成 环 状 ， 但 此后 试 件 的 承 载 能 力 仍 有 一 定 程 度 的 增 加 。 在此期 间 ， 试件 的其 它 部 位均 没 有 明显 的变 化 。 当 荷载达到 7 3 8 5 k N时， 试件达到极限承载力 。 1 2 2 变形 曲线 试件的轴力与位移计测得 的轴 向平 均 应 变 的 关 系 曲 线 如 图 2所 示 ， 试 件 A4在 7 0 0 0 k N以后 的变 形未 能测 得 。 图 2 轴力一 轴 向平均应变 曲线 从 图 2可以看 出， 试件的变形过程可分 为近似 弹性 阶段 、 弹塑性阶段和破坏 ( 下降) 阶段， 而试 件 A1 在下降段之后还有一段较长 的平缓段 。通过配 筋钢管 混凝 土柱 与钢 管素混 凝 土柱 的对 比可 以明显 地看 出 ， 加 配钢 筋 以后 不 但 可 以 极 大 提 高钢 管 混 凝 土柱的极限承载能力 ， 而且可 以显著改善柱 的变形 能力 ， 下 降段 更加 平缓 ， 塑性 变形 的能 力增 强 。 图 3给 出了钢管 纵 向应变 和横 向应 变 的 2个代 表 性 的实测 结 果 。图 4和 图 5分 别 给 出 了试 件 A2 的纵筋 和箍 筋 的 实测 应 变 ， 在 达 到 极 限荷 载 之前 纵 筋 和 箍筋均 已屈 服 。从钢 管 和钢筋 的实 测 应变 结果 可 以看 出 ， 在达 到极 限荷 载之前 ， 各 测点 的应变 单 调 增 加 ， 实测 应变 结 果 比较 理 想 ， 但 在 极 限 荷 载之 后 ， 个 别测 点应 变 的离散 性较 大 ， 实测结 果不 理想 。 7 o 00 6 0 00 5 o 00 三40 6 0 30 0 0 2 o o 0 1 0 00 0 2 o一 1 6一1 2 一 o 8一 o 4 o o o 4 o 8 l 2 1 6 应 变 ( a ) 试件A 2 1 8 1 5 1 2 - 0 9 m 6 n3 n 0 0 3 0 6 0 9 l _2 l 5 1 8 应变， ( b) 试件A3 图 3 钢 管的实测应变 7 0 oo 60oo 5 0 0O 至40 0 0 垂3 0 0 0 20oo l o0 0 0 图 4纵 筋 的 实 测 应 变 0 0 0 0 0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 00 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0 4 5 0 5 0 应变 图 5箍筋的实测应 变 图 6给 出了试 件 A2轴 向平 均 应 变 与极 限 荷 载 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 土 木 建 筑 与 环 境 工 程 第 3 1 卷 之前钢 管纵 向实 测 应变 的 比较 。从 图 中可 以看 出 ， 轴 向平均 应变要 显著大 于应变 片测得 的钢 管纵 向应 变 ， 这是 由于应变 片 的测 量结果 是试 件 的局部 应变 ， 而轴 向平 均应 变是 试 件整 个 轴 向变 形 的 结 果 ， 包含 了钢管的局部屈曲和薄弱截面变形 的影响 ， 所以轴 向平均应 变总是 显著偏 大 。 图 6钢管应变与轴 向平均应变的比较 2 配筋钢管混凝土柱破坏形态分析 已有 的研 究结 果 表 明 ， 钢 管 混凝 土 轴 压 短 柱 的破 坏形态 主要分 为 2种 ： 剪 切破 坏 和 多 折腰 鼓 形 破坏 。当套管系数较小、 钢管对核心混凝 土的约束 作 用较弱 时 ， 通 常核 心混 凝 土 出现 整 体 的 斜 向剪 切 破 坏面 ， 发 生剪切 破 坏 ； 而 当套 箍 系 数较 大 、 钢 管 对 核心混凝土的约束作用很强时 ， 混凝土不会 出现整 体 的剪切破 坏 面 ， 甚 至 开裂 的混凝 土 在 轴 压 力 和钢 管 的约束作 用下 重 新挤 压 成形 ， 钢管 不 断 出 现新 的 鼓 曲， 最终 形成多 折腰鼓形 的破坏 形态 。 对 于钢管高 强混 凝 土 柱 ， 柱 的破 坏 形 态 通 常均 为剪切破坏 ， 这是 由于钢管高强混凝土柱 的套箍 系数一般不大， 钢管对核心? 昆 凝土的约束作用较弱 ， 核心混凝 土类 似截 面 尺 寸较 大 的素 混 凝 土 柱 ， 容 易 发生 整体 的斜 向剪切 破 坏 。本 试验 中试 件 A1为 没 有配筋的钢管高强混凝土柱 ， 其最终破坏形态即表 现 为剪切 破坏 ， 沿 柱 的斜 截 面 出现 整体 的剪 切 破 坏 面 ( 如图 7 所示 ) ， 与 上述结论 是一致 的 。 图 7试 件 Al的破 坏 形 态 但是对 于 3 个 配筋试件 ， 其破坏 形 态与试 件 A1 显著不 同 ， 既 不 是 剪 切 破 坏 ， 也 不 是 多 折 腰 鼓 形 破 坏 。在试 件破 坏之 前 ， 试 件 的主体 部 分 没 有 大范 围 的鼓 曲等 明显 变 化 ， 内部混 凝 土 也保 持 均 匀 的横 向 膨 胀 ， 变 形是 均匀 的 ， 最终 出现 的个 别 劈裂 裂缝 也沿 着纵筋 方 向 ， 而 不是 形 成 斜 向的剪 切 裂 缝 。这 是 由 于加配 钢筋 以后核心 混凝 土相 当于 由素混 凝 土变成 了钢筋 混凝 土 ， 改 善 了 变形 性 能 ， 提 高 了延性 ， 可 以 防止核 心混凝 土 出现整 体 的剪切 破 坏 面 ， 发 生脆 性 的剪切 破坏 。所 以可以认 为配筋 钢管 混凝 土轴 压短 柱在配筋适当的情况下其破坏形态是区别于钢管素 混凝土轴压短柱的一种介于剪切破坏和多折腰鼓形 破 坏之 问 的破 坏 形态 ， 破 坏不 是 由于 出现 整 体 的斜 向剪切 裂缝造 成 的 ， 但 是 也没 有 达 到 多折 腰 鼓形 破 坏的程 度 。 3配筋作用分析 通 过配筋 钢管混 凝 土柱与 钢管素 昆凝土 柱 的极 限承 载力 、 变 形 曲线 以及破坏形 态 的对 比 ， 可 以看 出 加配 钢筋 的作 用 是 十分 显 著 的 ， 综 合 起来 配 筋 的 作 用 主要体现 在 以下 2个 方面 ： 1 ) 从试 验结 果 可 以看 出 ， 在 配 筋 钢 管混 凝 土 轴 压短 柱 达 到极 限承 载力 之 前 ， 加 配 的纵 筋 和箍 筋均 已逐步屈服 ， 所 以纵筋 的承载能力可 以得 到充 分利用 ， 而箍筋也可以充分发挥对核心混凝土的约束作用， 进 一 步增强了核心混凝土 的抗压强度和变形 能力 ； 2 ) 箍 筋的抗 剪 能力 和纵 筋 的销栓 作 用 ， 可 以明 显 改善核 心混 凝 土 的受 力 和变 形 性 能 ， 减 小 混凝 土 材 料不均 匀性 和 加载 偏 心 造成 的影 响 ， 防 止混 凝 土 出现整体的剪切破坏面， 从而提高 了混凝土的极限 抗 压强 度和变 形能力 。 可见 配筋 不但 可 以 充 分发 挥 其 强 度 ， 对 钢管 混 凝 土柱 的极 限承 载力 起 到 直 接 的提 高 作 用 ， 而 且 可 以改善核心混凝土的性能 ， 提高其抗压强度和变形 能力， 对极限承载力起到间接提高作用。因此配筋 钢管混 凝土短 柱 的极 限 承载力要 略高 于 同条件 的钢 管素混 凝 土 短 柱 的 承 载 力 与 所 配 纵 筋 的承 载 力 之 和 ， 这 一点从 表 1中试件 A1与 A2以及 试件 A3与 A4极限承 载力试 验结果 的对 比中就 可 以得 到证 明 。 4 极 限承载力计算公 式 对 于钢 管素 混凝 土 轴 压 短柱 的极 限 承 载力 ， 已 有 大量 的理 论分 析 和试 验 拟 合 的计 算 公 式 ， 目前 主 要的一些计算公式见表 2 ， 文献 9 对这些公式作了 简单的总结 ， 并与部分试验结果作了对比， 但是所统 计的钢管高性能混凝土柱与实际的结构构件相比尺 寸均偏 小 ， 极 限 承 载力 也 较 小 。为 了 比较 分 析更 大 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 期 韩金 生 ， 等 ： 配筋钢 管混 凝 土柱抗 压性 能 直 径和更 高 承载力 情况 下各 计算公 式 的适用 性 和精 度 ， 表 3汇总 了文献 1 7 1 8 给出的一些直径和极 限 承载力 均较 大 的钢 管 混 凝 土 短柱 的轴 压 试 验 结 果 ， 表 4给 出 了各 公 式 的计 算结 果 与试 验 结 果 的 比值 。 本文的配筋试件由不考虑配筋时各公式 的计算结果 叠 加纵 筋承 载力进 行计 算 。 从 表 4可 以看 出 ， 对于 大尺 寸 的钢管 混 凝 土柱 ， 规程 C E C S 2 8 ： 9 0给 出的计算公式 ( 4 ) 的计算结果 显 著偏 大 ， 而 公 式 ( 6 ) 、 ( 7 ) 的计 算 结 果 均 比较 理 想 。 由于公式 ( 6 ) 计算起 来 比较 麻烦 ， 所 以对 于 大尺 寸 的 钢管混凝土柱推荐使用公式( 7 ) 进行计算 。 表 2主要的极限承载力计算公式 注 ： = = f k A Lk A ； ( 3 ) 为 Dl T 5 0 8 5 一l 9 9 9的公式 ； ( 4 ) 为 C E C S 2 8 ： 9 0的公式 ； ( 5 ) 为 J C J 0 1 8 9的公式 ； ( 6 ) 为 E C 4的公式。 表 3 部分钢管混凝土短柱 的轴压试 验结果 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 6 土 木 建 筑 与 环 境 工 程 第3 1 卷 对 于配筋 钢管 混 凝土 轴 压短 柱 ， 由于 受 力性 能 比较复 杂 ， 试验研 究 的数 量也有 限 ， 所 以很 难给 出一 个精 确的极 限承载力计 算公式 。但在 实 际 的工 程应 用 中 ， 参照公式 ( 7 ) ， 叠 加纵筋 的承载 力后 ， 可 近似 按 下式 进行计算 ： N 一 O 8 f k 4 - 6 t f k D A +_ Ah ( 8 ) 式 中 ， 为混凝 土立 方 体抗 压 强度 ； t 为钢 管 壁 厚 ； 厂 为钢 管的屈 服强度 ； D 、 A 为混 凝 土 的直径 和面 积 ； f 、 A 为加配纵 筋的屈 服强度和 面积 。 5 结 论 1 ) 普通 钢管高 强混凝 土短柱 的轴 压破 坏一 般表 现为 剪切破坏 ， 而 配筋 钢 管高 强 混 凝 土短 柱 在 配筋 适 当情 况下 的破坏形 态介于剪 切破坏 和 多折腰 鼓 型 破坏 之间 。 2 ) 钢管混 凝土柱 内加配 的纵筋 和箍 筋均 能发 挥 其强 度 ， 且纵 筋 的销 栓作 用 和箍 筋 的 抗 剪能 力 可 以 防止核心混凝 土发 生剪 切 破坏 ， 提 高 了核 心混 凝 土 的受力性 能 ， 所 以钢 管混 凝 土柱加 配 钢 筋 以 后其 极 限承载力 和塑性 变形能 力均得 到较大提 高 。 参考 文献 ： 1 杨有福 ， 韩林海 矩形钢管混 凝土柱的耐火性 能和抗火 设计方法 J 建筑结构学报 ， 2 0 0 4 ， 2 5 ( 1 ) ： 2 5 3 5 YANG YOU FU ，H AN LI N HAI Fi r e p e r f or ma n c e a n d d e s i gn me t h o d o f c o nc r e t e f i l l e d s t e e l r e c t a n gu l a r h o l l o w s e c t i o n c o l u mn s J J o u r n a l o f B u i l d i n g St r u c t ur e s。2 0 04， 2 5( 1 )： 2 5 - 3 5 r 2GUPTA P K S ARDA S M ， KUMAR M S Exp e r i me nt a l a n d c o mpu t a t i on a l s t u dy o f c o nc r e t e f i l l e d s t e e l t u b u l a r c o u mn s u n d e r a x i a l l o a d s J J o u r n a l o f C0 ns t r uc t i on a l St e e l Re s e a r c h，2 007，63 ( 2)： 1 8 2 1 9 3 f 3 GE OR G I OS G，D E NN I S I Ax i a l c a p a c i t y o f c i r c u l a r c o n c r e t e f i l l e d t u b e c o l u mn s J J o u r n a l o f Co ns t r u c t i on a l St e e l Re s e ar c h， 2 OO 4， 6 0(7)：1 0 49 1 06 8 r 4I I E T T，Ko d u r V K R F i r e r e s i s t a n c e o f s t e e l c o l u mn s f i l l e d w i t h b a r r e i n f o r c e d c o n c r e t e J J o u r n a l o f St r u c t ur a l Eng i n e e r i n g1 9 96，1 2 2( 1)： 3 0 3 6 5 Yu J I ANG T AO， L U Z HO U D AO， X I E Q UN N o n l i n e a r a n a l y s i s o f S R C c o l u mn s s u b j e c t e d t O f i r e J Fi r e S a f e t y J o u r n a l ，2 0 0 7 ，4 2( 1 ) ： 卜1 0 6 WAN G Q I NG - X I AN G，Z HAO DA Z HO U，G UAN PI NGEx pe r i me nt a l s t u dy on t h e s t r e ng t h a nd du c t i l i t y o f s t e e l t ub ul a r c ol umn s f i l l e d wi t h s t e el r e i nf o r c e d c o n c r e t e J E n g i n e e r i n g S t r u c t u r e s ，2 0 0 4 ，2 6 ( 7 ) ： 9 0 7 91 5 r 7YANG H， L AM D， GARDNE R LTe s t i n g a n d a n a l y s i s o f c o n c r e t e f i l l e d e l l i p t i c a l h o l l o w s e c t i o n s J Eng i ne e r i ng St r u c t u r e s 20 08，30( 1 2)： 37 71 - 3 7 81 8Y u Q I NG， T AO Z HON G， WU YI N G - X I NG Expe r i me n t a l be h a v i o ur of hi g h pe r f o r ma n c e c on c r e t e f i l l e d s t e e l t u b u l a r c o l u mn s J T h i wa l l e d S t r u c t u r e s ， 2 0 0 8，4 6 ( 4 ) ：3 6 2 3 7 0 9 余志武 ， 丁发兴 ， 林松 钢管高性能混凝土短梓受力性能 研究 J 建筑结 构学报 ， 2 0 0 2 ， 2 3 ( 2 ) ： 4 1 4 7 YU ZH I W U ，DI NG FA XI NG ，LI N SONG Re s e a r c h e s o n b e h a v i o r o f h i g h p e r f o r ma n c e c o n c r e t e f i l l e d t u b u l a r s t e e l s h o r t c o l u mn s J J o u r n a l o f B u i l d i n g St r u ct u r e s，20 0 2， 23( 2 )： 41 - 47 1 O 顾 维平 ， 蔡绍 怀， 冯文林 钢管高强混凝 土的性能与极限 强度 J 建筑科学 ， 1 9 9 1 ， ( 1 ) ： 2 3 2 7 GU W EI PI NG， CAI SHA( ) 一 HUAI ， FENG W EN LI NBeh a v i or a n d u l t i ma t e s t r e ng t h of s t e e l t ub e s f i l l e d w i t h h i g h - s t r e n g t h c o n c r e t e J B u i l d i n g S c i e n c e ， 1 991， ( 1 )： 2 3 27 1 1 j钟善桐 钢管混凝 土结构 M 北京 ： 清华 大学出版社 ， 2 00 3 1 2 韩林海 钢管高强混凝 土轴压力学性能的理论分 析与试 验研究 J 工业 建筑 ， 1 9 9 7 ， 2 7 ( 1 1 ) ： 3 9 4 4 ，l 3 H AN I I N HAI The or e t i c a l a na l ys e s a n d e x pe r i me nt a l 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第3 期 韩金生， 等 ： 配筋钢管混凝土柱抗压性能 r e s e a r c he s f o r t h e be ha v i or s of h i gh s t r e ngt h c on c r e t e f i l l e d s t e e l t u b e s s u b j e c t e d t O a x i a l c o mp r e s s i o n J I nd us t r i a l C0 ns t r u c t i on，1 99 7， 2 7(1 1 )： 39 4 4，1 3 E 1 3 3中国工程建设标 准协会 标准C E C S 2 8 ： 9 0钢管 混凝 土 结构设计与施工规程 s 1 4 国家建 材工 业局标 准J C J 0 1 8 9钢 管混凝 土结构设 计 施工及 验收规程 E s r 1 5 Eu r o p e a n C o mmi t t e e f o r S t a n d a r d i z a t i o n ENV 1 9 9 4 1 2 De s i gn of s t e e l a nd