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yobo体育app官方下载|浅谈钢管混凝土在抗震工程中的应用

2021-09-15 00:49 已有人浏览
本文摘要:详细讲解了钢管混凝土的特点和发展史,针对前人已研究的成果,综述了有所不同横截面、有所不同空心亲率、有所不同结构下的钢管混凝土构件的抗震性能,为钢管混凝土在实际抗震工程中的运用获取了参照建议。关键词:钢管混凝土;抗震性能;耗电能力0章节钢管混凝土构件是在钢管内填满混凝土。

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详细讲解了钢管混凝土的特点和发展史,针对前人已研究的成果,综述了有所不同横截面、有所不同空心亲率、有所不同结构下的钢管混凝土构件的抗震性能,为钢管混凝土在实际抗震工程中的运用获取了参照建议。关键词:钢管混凝土;抗震性能;耗电能力0章节钢管混凝土构件是在钢管内填满混凝土。随着高层、超高大跨度建筑的必须,钢管混凝土结构凭着承载力低、耗资较低、施工便利、抗震性好等良好的条件被广泛应用,很多研究者做到了很多关于钢管混凝土的抗震性能分析和研究,获得了相当大的成果,并在抗震工程中获得广泛应用。1钢管混凝土的特点钢管在横向轴心压力起到下,归属于异号应力场,其横向抗压强度将上升,大于单向挤压时的屈服应力,同时钢管是厚钢管,单向挤压时,承载力不受管壁局部缺失的影响相当大,相比之下高于理论临界形变计算出来值;对于混凝土,强度较低,横截面大,随着混凝土强度减小脆性减少,而混凝土抗拉性较为劣[1]。

钢管混凝土是新型结构[2],正好填补了两者的缺点,在钢管混凝土构件在横向轴心压力起到下,由于混凝土的密贴,确保了钢管会再次发生屈曲,可以使这算数形变超过钢材的屈服强度[3],使钢材的强度承载力以求充分发挥;对于混凝土,混凝土不仅受到横向压力,还有受到钢管的紧箍力,使混凝土三向挤压,使混凝土横向抗压强度提升,弹性模量也获得提升,塑性减少。钢管和混凝土联合起到下,使得钢管混凝土构件有以下特点:(1)构件承载力大大提高。1976年哈尔滨锅炉厂做到了一次非常简单的对比试验,获得钢管混凝土柱轴心挤压下承载力是空钢管和管内径素混凝土柱之和的173%。

(2)较好的塑性和韧性。这种新的结构在忍受冲击荷载和振动荷载时,有相当大的韧性,所以抗震性能较为好。(3)耗资较低,从很多实际工程可以看见,钢管混凝土柱与普通钢筋混凝土柱比起,节约混凝土50%以上,结构可调减低50%左右,钢材用量大于或额低,不必须模板。

与钢结构比起,可增加钢材50%左右。(4)施工非常简单,可以延长工期。

2钢管混凝土结构的发展史钢管混凝土结构是在劲性钢筋混凝土结构、螺旋配筋混凝土结构以及钢管结构的基础上发展一起的。在19世纪60年代前后,钢管混凝土结构在苏联、北美、西欧和日本等发达国家获得推崇,并积极开展了大量的试验研究,但是施工工艺得到解决问题。在19世纪80年代后期,由于先进设备的泵溪边混凝土工艺的发展,解决问题了施工工艺的问题。如1879年英国的Severn铁路桥的修建使用钢管桥墩,在管内溪边了混凝土避免内部破损并忍受压力。

1923年,日本关西大地震后,人们找到钢管混凝土结构在这次地震央的毁坏并不显著,所以在以后的建筑,特别是在是多高层建筑中大量应用于了钢管混凝土。1995年阪神地震后,钢管混凝土更加表明了其良好的抗震性能。钢管混凝土在我国的发展:20世纪60年代中期,钢管混凝土引进我国。

1966年北京地铁车站工程中应用于了钢管混凝土柱。在70年代厂房和重型构架也应用于了钢管混凝土柱;80年代后,我国积极开展了科学试验研究,获得了结构的计算出来理论和设计方法[4]。现阶段我国对钢管混凝土性能的研究:圆形、多边形和方形、实心与空心、轴心挤压与偏心挤压构件的强度和平稳;压弯扭剪简单形变状态下构件的强度和平稳;抗震性能与抗火性能以及施工时初形变的影响等。

而且获得了相当大的科研成果。3综述前人已研究的钢管混凝土抗震性能3.1钢管混凝土构件根据横截面形状可以分成方形、矩形、多边形及圆形横截面钢管混凝土构件。

国外Shinji和Yamazaki等[5]对不受变化的轴力和来回水平荷载起到下的方钢管混凝土柱的受力性能和偏移展开研究;Amit[6]做到了高强方钢管混凝土柱抗震性能的试验研究,分别分析了高强混凝土和高强混凝土对构件滞回性能的影响;Kang和Moon[7]实地考察了方钢管混凝土柱恒轴力在较低周重复荷载和单调荷载起到下构件的承载能力和耗电能力,获得方钢管高强混凝土柱滞回曲线圆润,即使在高轴压比的情况下,都没显著的捏缩现象;试件有较好的耗电能力,偏移延性系数皆小于3[8]。方钢管高强混凝土柱与普通方钢管混凝土柱[8]比起,有较高的弹性刚性和无限大荷载;与高强混凝土柱[10]比起,有较好的耗电能力和更加小的强度发育;与纯钢柱比,有较好的抗失稳能力。苏献祥的矩形钢管混凝土柱在循环荷载起到下的性能研究中获得矩形钢管混凝土柱承载力低,变形能力强劲,有较平稳的后期承载力,延性系数在6.89~11.53[11]之间,符合延性柱的抗震拒绝,矩形钢管混凝土柱的滞回曲线圆润,没显著的“捏缩”现象,耗电能力强劲,具备较好的抗震性能。随着边数越少,钢管混凝土建构的人组性能就越好,产生的紧箍力减小,承载力减小,塑性强化,承载力是抗震最重要指标之一,因此圆形钢管混凝土具备较好的抗震性能。

矩形钢管混凝土柱与梁节点结构非常简单、相连便利,还能有效地提升构件的延性及不利于屏蔽、抗火等特点,最重要的是矩形横截面不存在刚性的强轴和很弱轴,它可以按拒绝提升强劲轴方向的刚性,而很弱轴方向刚性基本恒定,从而提升横截面整体效果;但是矩形各边不大于所以受到的紧箍力有所不同,不如方形横截面不受紧箍力大于。圆钢管混凝土构件的钢管对核心混凝上起着了有效地的约束,使混凝土的强度获得了提升,塑性和韧性深感提高。横截面自由选择时应当根据实际情况逃跑主要的对立。

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3.2钢管混凝土在房天成用作框架结构、框架剪力墙、剪力墙及筒体结构中。Kim和Bradford[12-13]认为钢筋混凝土框架结构外用外侧刚性较小,为了使结构既具备较高的抗侧刚性,又有较好的耗电性能和承载力。

有钢管混凝土框架结构抗震性能试验研究[14]得出结论此实验的P一△滞回曲线皆呈现圆润的棱形,充份指出钢管混凝土框架的耗电能力强劲和延性好。在毁坏阶段,梁经常出现屈服甚至屈曲,获得钢管混凝土柱的抗倾刚性及塑性很好,整个结构的P一△曲线无下降段,具备较强的变形能力。为增大高层建筑底部剪力墙的厚度,减慢筒筋的密集程度,提升剪力墙的抗震能力,可以使用钢管混凝土剪力墙结构,有试验[15]指出钢管混凝土剪力墙试件的裂开荷载、名义屈服荷载和弹塑性变形能力都小于完全相同参数的钢筋混凝土剪力墙试件,而且约束边缘构件为端柱的钢管混凝土剪力墙,其变形能力小于约束边缘构件为暗柱的矩形横截面钢管混凝土剪力墙。钢管混凝土隔热框架结构在地震央消耗的地震能量比较较小,而钢管混凝土隔热框架结构(三重钢管以防屈曲承托)具备与钢管混凝土框架剪力墙结构非常的承载力,并在变形能力延性和耗电能力等方面皆有显著的提升,对刚性发育和强度发育也有显著的减轻,具备更加合理的受力性能和毁坏机制,新型三重钢管以防屈曲承托起着较好的耗电隔热起到,有效地提高钢管混凝土框架的抗震性能[16]。

基于性能的钢管混凝土空间筒体结构试验[17]中得出结论此结构在Y向罕时逢地震起到下,单侧承托屈服,指出对于Y轴不平面的布置,对结构挽回影响明显;结构在X向罕时逢地震起到下,个别最重要构件钢管混凝土柱转入边缘屈服状态,少数承托和钢梁边缘屈服,Y向罕时逢地震起到下,偏心挽回比较较小,完全不转入屈服状态,2个方向的层间偏移角皆大于1/50的拒绝,但是结构抗震能力几乎超过了性能目标D的水准,相似c的水准[18],得出结论钢管混凝土空间结构在X向罕时逢地震下留意最重要构件的强度和延性拒绝,在Y向罕时逢地震起到下留意结构布置平面,防止偏心对结构的挽回起到,只要布置合理抗震性能还是较为强劲的。为了提高钢管混凝土框架结构的受力性能,一般来说在钢管混凝土框架中设置承托[19-20]来提升结构的抗侧刚性,但是在大震起到下,承托有可能会经常出现失稳,可以合设置剪力墙来提升外用外侧刚性,但剪力墙与钢管混凝土框架的协同工作以及大如雷起到下钢管混凝土框架能否沦为第二道防线这些都尚待研究。3.3钢管混凝土可以根据钢管内否充满著混凝土分成实心钢管混凝土与空心钢管混凝土。

实心钢管混凝土结构不会使结构可调增大,地震起到下影响效应增大,但是要根据明确工程实际的横截面尺寸和承载力来要求否使用实心钢管混凝土。诺丁汉特伦特大学的Y.L.Song等展开了一组显空心混凝土短柱与空心钢管混凝土短柱的轴压试验,试验结果表明显空心混凝土短柱的毁坏展现出为非常明显的脆性毁坏,而空心钢管混凝土较短柱则展现出出有了较好的延性,其承载力完全比纯空心混凝土较短柱提升了50%[21-22]。K.A.S.Susantha、HanbinGe等人分析了起到在圆形、八边形和方形钢管混凝土柱内堆混凝土上的侧压力,认为平均值侧压力极值与柱的材料和几何特性有关,研究了各种横截面形状的钢管混凝土柱的后期工作性能,对于混凝土强度和后期工作性能,试验结果与计算结果都相符较好[23]。

方形空心钢管混凝土不合适应用于必须抗震设防的建筑结构中;而圆形横截面的空心钢管混凝土,对于有所不同空心亲率的构件,掌控必要轴压比的容许,需要符合《实、空心钢管混凝土结构设计规程(CECS254-2011)》中拒绝的结构分析参数限值。为了符合抗震的拒绝,规程中关于空心钢管混凝土柱设计轴压比限值给了过于大,应该不作必要的修正,建议空心钢管混凝土设计轴压比大些,可通过计算出来符合,此时构件具备较好的抗震性能;轴压比、空心率及横截面形式都是影响空心钢管混凝土压弯构件滞回性能的最重要参数。其影响为:轴压比越大,滞回环小而且施明德髯,耗电能力越差,强度发育就越轻微,刚性发育就越慢,对构件初始刚性影响并不大,水平无限大承载力有先减小后增大趋势,延性增大;空心亲率越大,滞回环小且施明德髯,耗电能力越差,强度发育轻微,刚性发育慢,构件初始刚性增大,水平无限大承载力上升,延性越差;比起于等效面积完全相同的方形横截面构件,由于圆形横截面空心钢管混凝土中的钢管和混凝土的人组性能较为强劲,在压弯起到下,耗电能力更加强劲,强度发育和刚性发育不显著,初始刚性和水平无限大承载力减小,且延性较好。

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3.4新型钢管混凝土抗震性能蔡克铨和林敏郎展开了圆中空夹层钢管混凝土柱抗震性能的试验研究[24],指出径厚之比150和75的圆中空夹层钢管混凝土柱的峰值突发事件大约为无约束混凝土的1.6~2.3倍,这解释混凝土受到了相当大的约束,混凝土三向挤压使混凝土延性减少,使得毁坏过程减慢。中空夹层钢管混凝土柱的填充弹性模量为实心钢管混凝土柱的1.5倍以上,这解释中空夹层钢管混凝土有较高的填充弹性模量,有较高的轴向刚性。还有即使设计的中空夹层钢管混凝土柱的轴向强度高于实心钢管混凝土柱,但是抗弯能力却比实心钢管混凝土强劲。在钢筋混凝土柱的横截面中部设置圆钢管的柱,或由横截面中部的钢管混凝土和钢管外的钢筋混凝土组合而成的柱,称作钢管混凝土人组柱,全称人组柱;若钢管内外混凝土不同期吊装,则称作钢管混凝土加权柱,全称加权柱。

钱稼茹、康洪震积极开展了对钢管高强混凝土人组柱抗震性能试验研究,其试验获得试件的滞回曲线圆润,偏移延性系数都小于4,无限大偏移角都小于1/40,耗电能力和无限大偏移角小于参数相似的高强混凝土柱[25]。可以根据地区抗震等级自由选择否使用这种人组柱,使其符合抗震拒绝,同时增加资源的浪费。4结束语钢管混凝土结构与完全相同参数下钢筋混凝土柱比起有较好的承载力和塑性,因此具备较好的抗震性能。

在自由选择钢管混凝土的横截面形式时要根据结构的必须,若设计部位其中一个方向轴向刚性较小,而地区地震起到并不大可以自由选择矩形横截面;若地震起到较小时,各方向轴向刚性差距并不大的情况下,可以自由选择圆钢管混凝土。对于空心率下抗震性能要根据计算出来,然后自由选择重复荷载下承载力低和钢管与混凝土人组性能较为好的空心亲率。充分利用已研究的钢管混凝土抗震性能设计方法,计算出来和验算新型钢管混凝土构件否可以既节省耗资又安全可靠。

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