随着经济的快速发展 ，社会需求的变化和功能要求的提 高，钢管混凝土在建筑结构中应用非常广泛 ，正被越来越广泛 地应用于工业厂房、高层建筑和桥梁等结构工程中，并取得巨 ‘ 大的效益 ，人们对钢管 混凝 土 的研究 也成为一 项很重要 的课 题。钢管混凝土柱作为钢管混凝土结构的主要受力构件，在这 种结 构中可以发挥钢材 和混凝土 两种 材料的性能 ，对钢管混凝 土柱的力学性能的分析研究 ，更能看出钢管混凝土较传统构件 具有 明显的优 越性 ，其必将越来越多的应 用到工程建设 中来 。 1 钢管混凝土长柱在轴心受压作用下的力学性能 钢管混凝土柱是由型钢混凝土柱及螺旋箍筋柱发展而来 的。柱有 长短之分 ，房屋建筑中的短柱一般是指净高与截面宽 度之比不大于 4的柱，包括因嵌砌粘土砖填充墙形成的柱，就 是 短柱 ，另一种 说法 是折减系数 值 ( 或 )小于 lO的为 短柱(其强度无需折减，即取 值 =1)，而大于、等于 10的就叫 长柱(其强度必需折减，即取 值小于 1o钢管混凝土按截面 形式 不 同 ，可分 为圆形钢管混凝 土 、方形 钢管混凝 土和矩形 钢 管混凝土 ，钢管 中的混凝 土一般 为素混凝土 ，不再 配纵 向钢 筋 及箍筋 。本文取方形截 面和 圆形截面进行受力分析研究 。 1．1方形截面钢管混凝土长柱轴 心受压作 用下 的力 学性 能分 析 研 究 对于方形钢管混凝土长柱，在轴压作用下，是钢管的横向 极限拉力控制着构件的承载力，从方形螺旋箍混凝土柱的试验 中发现 ，其截 面是 由方形虚线 向实线 的类 圆形 发展变化的，如 图 1所示 ，在轴 压作 用下所产生 的弯 曲应力 ，与原 残余初应力 (如 图 2所示 )的方 向恰好 相反，因此可相互 抵消 ，由此 可简化 看作此处截面上只承受横向拉应力。另外 ，针对长柱计算时要 从纵 向弯 曲系数 或承载力的折 减系数来解决 。 我们取半个 单位长度 的方形钢管为研究对象 ，受力分析 如图 3所示 。 可得钢管混凝土轴压长柱极限承载力 ，v盯的简化计算公 式为 ： Mr= 肌 【3( ￡ +K(口_2￡) 其中： 为钢管混凝土的总的强度承载力 ；￡为钢管壁厚； a为边 长。 收稿 日期 ：201卜 11-07 作 者简介 ：王瑞瑞 (1984一)，女 ，山 东东营人 ，山 东科技 大学在读硕 士 研 究方向：结构工程。 ● 图 1 方形钢管混凝土柱在轴 压作用下受力情况 图 2 方形钢筋箍内初应力 纵 向弯曲系数 p=1．01949+0．0048112A一0．0001536A (A= )。由此可 知，A越小 ，临界力越 大 ，极 限变形也越大 ；A越大 ， 临界力越小 ，极限变形 也越小 。在长细 比 A一 定的情况下纵 向 弯曲系数 的大小主要和钢材的屈服强度有关。当 =1．0时， 构件属强度破坏，承载力极限值为 。 1．2圆形钢管混凝土长柱轴心 受压作用下的力学性 能分析研究 圆形截面的钢管大多数为轧制成型，钢管内壁的初应力 很小而且分布均匀，设计计算时可以忽略不计。对于圆形钢管 混凝土长柱，在轴压作用下，构件的承载力是由钢管的环向极 限拉应力控制着，其截面形式如图 4所示。 当钢管混凝土长柱受轴心压力 Ⅳ作用时，钢管和混凝土 都发生纵向应变 s，设钢管内半径为 r，钢管中心线的伸长量为 2仃(r+t／2)，则钢管中心线的半径增大lz,8(r+t／2)，钢管内表面 的半径缩小tAst12，得钢管内半径变化量为 △s气 r，另纵向变 形引起混凝土外半径增 大量 为 A ∥ ，在轴心压力作用 下，随 着纵 向应力 的增大 ， 增大 ，并 大于 ，当 时，混凝土和钢 管的半径变化量相等，即△；△，钢管和混凝土之间没有任何作 用力 ；当tz~>tz,时，△>△，钢管的径向变形大于混凝土的径向变 形 ，此 时 ，钢管产生 环向拉力作用于混凝 土 ，此外 ，混凝 土还受 到径 向压 力的作用 ；当 吼 时，△。<△，由于钢管和混凝 土之间 的粘结力作用 ，此 时，钢 管和混凝 土得 到相 反的应力状态 ，钢管 产生环向压力，而混凝土则受到环向拉力和径向拉力的作用。 通过大量 的参数分析 ，可 以得 到圆形截 面的钢管混凝土 长柱在轴心压力作用下的承载力实用计算公式为^ 。 其中，稳定系数 受混凝土强度等级 、钢材屈服强度和截 面含钢量、截面半径等因素的影响。

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