武汉大学硕士学位论文钢管混凝土柱开孔后抗压性能研究姓名：***申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：卢亦焱;王洪滨20040401摘要
钢管混凝土柱是一种性能优异的结构构件，与钢筋混凝土柱及钢柱相比，这种构件是具有承载力高、变形性能好以及抗震性能优越、节省材料和施工简便等
众多优点。在钢管混凝土结构的节点是整个结构的重要环节，节点合理与否直接
关系到结构的整体性和可靠性，而且节点对钢管混凝土柱抗压性能的影响是不可
忽略的。因此对钢管混凝土柱开孔后抗压性能的研究具有重要的理论意义和社会意义。本文结合深圳某实际工程，对ＲＣ梁钢筋穿过钢管混凝土柱承载力进行了试验研究和理论分析，并在此基础上应用大型有限元软件对其进行了数值模拟分析，
主要内容包括：
１．利用大型有限元软件ＡＢＡＱＵＳ对钢管混凝土管壁开孔轴压进行模拟计算分析，观察柱破坏形态、主要位置的应力应变情况。
２．ＲＣ梁钢筋穿过混凝土柱承载力影响试验研究。通过试验研究穿孔后柱工作性能和破坏形态，测定管柱开孔后钢管混凝土柱的承载力和不开孔时的对比，确
定加强环和加强肋的效果。３．通过模拟分析和试验研究提出适合于工程实际的钢筋穿过钢管混凝土柱的构造计算要求，以供工程参考。通过对钢管混凝土柱承载力试验研究可知，管壁开孑Ｌ后加强环和加强肋，对
管柱的承载力影响不大，破坏都在试件端部和靠加强环处的钢管局部鼓曲。通过
对钢管混凝土管壁开孔轴压进行数值模拟分析可知，在柱端部和靠加强环处有应
力集中现象，柱达到破坏荷载时管壁钢材均屈服，而加强肋依然处于弹性，这与试验现象一致。有限元计算结果与承载力试验值及理论计算结果基本吻合，进一
步验证了试验结果与理论分析的正确性。
关键词：钢管混凝土柱节点开孔试验
有限元分析Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｂｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｍｅｍｂｅｒｓｏｆｐｏｓｓｅｓｓｉｎｇｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ，ｃｏｎｃｒｅｔｅｆｉｌｌｅｄｓｔｅｅｌｔｕｂｕｌａｒｃｏｌｕｍｎｓｇｅｔｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｏｖｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｌｕｍｎｓａｎｄｓｔｅｅｌｃｏｌｕｍｎｓ．Ｓｕｃｈａｓｈａｖｉｎｇｇｒｅａｔｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙ、ｇｏｏｄｄｅｆｏｒｍｉｎｇａｎｄｅａｒｔｈｑｕａｋｅ—ｒｅｓｉｓｔａｎｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ、ｓａｖｉｎｇｉｎｍａｔｅｒｉａｌａｎｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇｅａｓｙ．Ｔｈｅｊｏｉｎｔｓａｒｅｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｎｔｈｅｃｏｎｃｒｅｔｅｆｉｌｌｅｄｓｔｅｅｌｔｕｂｕｌａｒｃｏｌｕｍｎｓ，ｔｈｅｙｉｎｆｌｕｅｎｃｅｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｅｎｔｉｒｅｔｙａｎｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅｙａｌｓｏｉｎｆｌｕｅｎｃｅｔｈｅｒｅｓｉｓｔｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｃｏｎｃｒｅｔｅｆｉｌｌｅｄｓｔｅｅｌｔｕｂｕｌａｒｃｏｌｕｍｎｓ，Ｓｏｉｔ’Ｓｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｒｅｓｅａｒｃｈｔｈｅｃｏｎｃｒｅｔｅｆｉｌｌｅｄｓｔｅｅｌｔｕｂｕｌａｒｃｏｌｕｍｎｓｂｙｏｐｅｎｉｎｇｐｏｒｅ．ＢａｓｅｄｏｎｃｅｒｔａｉｎｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｉｎＳｈｅｎｚｈｅｎ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｔｕｄｉｅｄｔｈｅｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｏｆｔｈｅｃｏｌｕｍｎｓｂｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓａｎｄｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｅｓ，ａｎｄａｌｓｏｍａｄｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｅｓｏｆｔｈｅｃｏｌｕｍｎｓｂｙｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｓｏｆｔｗａｒｅＴｈｅｍａｉｎｃｏｎｔｅｎｔｓａｒｅａｓｆｏｌｌｏｗｓ：１．Ｔｈｅｐａｐｅｒｍａｄｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｅｓｏｆｔｈｅｃｏｌｕｍｎｓｂｙｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｓｏｔｔｗａｒｅ－－ＡＢＡＱＵＳｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｌｕｍｎｓ’ｓｔｒｅｓｓ－ｓｔｒａｉｎａｎｄｆａｉｌｕｒｅｉｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．２．Ｔｈｅａｕｔｈｏｒｍａｄｅａｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｎｔｈｅｃｏｌｕｎｍｓ．Ｆｒｏｍｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｗｅｃｏｕｌｄｓｔｕｄｙｓｅｒｖｉｃｅｂｅｈａｖｉｏｒａｎｄｆａｉｌｕｒｅｓｔａｔｅｏｆｔｈｅｃｏｌｕｍｎｓ，ａｎｄｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇｒｉｎｇｓａｎｄｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇｒｉｂｓｂｙｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃｏｌｕｍｎｓｗｉｔｈｊｏｉｎｔｓａｎｄｗｉｔｈｏｕｔｊｏｉｎｔｓ．３．Ｂｙｍａｋｉｎｇｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｅｓａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｖｉｄｅｄｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｗｉｔｈａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｍｅａｎｓａｂｏｕｔｄｅｓｉｇｎｉｎｇｔｈｅｃｏｈｍｍｓ．Ｉｔａｌｓｏｐｒｏｖｉｄｅｄｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｓｉｍｉｌａｒｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｆｒｏｍｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ’ｒｅｓｕｌｔｓ，ｗｅｃａｎｓｅｅｔｈａｔｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇｒｉｎｇｓａｎｄｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇｒｉｂｓｄｏｎｏｔｈｉｎｇｔｏｔｈｅｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｏｆｔｈｅｃｏｌｕｍｎｓ．ＴｈｅｆａｉｌｕｒｅａｌｌＯＣＣｕｒＳａｔｔｈｅｅｎｄｏｆｔｈｅｃｏｌｕｍｎｓａｎｄｓｔｅｅｌｐｉｐｅｂｕｃｋｌｅｓｐａｒｔｉａｌｌｙｎｅａｒｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇｒｉｎｇｓ。Ｆｏｒｍｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｅｓｏｆｔｈｅｃｏｌｕｍｎｓ，ｉｔｉｓｃｌｅａｒｔｈａｔｔｈｅｒｅｉｓｓｔｒｅｓｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎａｔｔｈｅｅｎｄａｎｄｎｅａｒｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇｒｉｎｇｓ．Ｗｈｅｎｔｈｅｆａｉｌｕｒｅｏｆｔｈｅｃｏｌｕｍｎｓｏｃｃｕｒｓ，ｔｈｅｓｔｅｅｌｐｉｐｅｙｉｅｌｄｓａｎｄｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇｒｉｂｓａｒｅｓｔｉｌｌｅｌａｓｔｉｃ．Ａｌｌｔｈｏｓｅａｒｅｉｄｅｎｔｉｃａｌｗｉｔｈｔｈｅｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｒｅａｌｓｏｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓａｎｄｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｅｓ，ＳＯｔｈｅｙｐｒｏｏｆｆｕｒｔｈｅｒｔｈａｔｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓａｎｄｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｅｓａｒｅｃｏ．ｃｏｔ．
第２５卷第５期
２０１３年１０月 沈阳大学学报（自然科学版）
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ） Ｖｏ１．２５，Ｎｏ．５
ｏｃｔ． ２ Ｏ １ ３
文章编号：２０９５－５４５６（２０１３）０５—０３９４—０４
高温后圆钢管约束型钢混凝土
短柱轴压非线性分析
陈培超，赵柏冬，刘 晓
（沈阳大学建筑工程学院，辽宁沈阳 １１００４４）
摘 要：利用ＡＢＡＱＵＳ软件，运用位移加载的方式，对不同温度下组合柱进行全过程曲线模拟分析，并
把不同温度下模拟结果的极限承载力与公式计算的极限承载力进行比较．基于统一理论的分析方法，得出
ＡＢＡＱＵＳ模拟结果与公式计算结果吻合较好，且具有较高的承载力，混凝土的塑性和韧性有所增加，为工程
应用提供了理论依据．
关键词：圆钢管钢骨混凝土；本构关系；常温作用；高温作用后；极限承载力
中图分类号：ＴＵ ３９８ 文献标志码：Ａ
当前，研究钢管钢骨混凝土组合柱耐火极限
及火灾后的力学性能显得越来越重要［１］．本文应
用ＡＢＡＱＵＳ有限元软件，模拟高温后钢管钢骨
混凝土受力全过程分析，得出承载力一位移关系曲
线．并通过受力过程中，不同阶段的云图，比较出
构件受力全过程的应力分布．通过ＡＢＡＱＵＳ模
拟分析的结果得出不同温度时构件的极限承载
力．此研究对于火灾后钢管钢骨混凝土结构的力学
性能具有重要的理论意义和实用价值．本文拟模拟
的为圆钢管钢骨混凝土构件的力学性能和承载力
的变化规律，以期获得可供工程实践参考的结果．
１ 高温作用后钢材和混凝土的本构关系 载力一变形关系的数值分析计算，必须先确定高温
后钢材和混凝土的应力～应变关系Ｅ引．
１．１钢材本构关系
恒高温作用后钢材的本构关系模型取四折线
模型：
ｆＥｓｅ （￡≤￡ ）
ｌ厂ｐ＋Ｅｓｌ（ｓ一￡ ） （￡ ＜ｅ≤ｅ。１），１、 一１．厂 ＋ （ｅ—ｅ １）（￡ １＜ｅ≤￡ｅ２）
圆钢管混凝土柱轴心受压承载力计算分析
胡栋
【摘 要】The article analyzes different types of concrete-filled steel tubular
columns and factors that influence the load carrying capacity of concrete-filled steel tubular columns. It also introduces four computational theories
for columns and compares the designing codes in different countries, the
results shows that although there are differences among these codes, the
factors of these code concerning have little difference, and the
computational results also have little difference.%本文对钢管混凝土柱的形式、影响钢管混凝土柱承载力的因素行了分析,简要介绍钢管混凝土柱承载力计算公式的四种理论,并对各国规范计算轴心受压柱公式进行验证比较,结果表明各国规范尽管公式在形式上有所区别,但考虑因素都大同小异,计算结果偏差不大.
【期刊名称】《低温建筑技术》
【年(卷),期】2011(033)003
【总页数】3页(P59-61)
【关键词】钢管混凝土柱;受压承载力
【作 者】胡栋
【作者单位】同济大学土木工程学院建筑工程系,上海,200092
【正文语种】中 文
【中图分类】TU375.3
1897年John Lally［1］在钢管中填充混凝土作为房屋建筑的承重柱，距今钢管混凝土结构在土木工程中的应用已逾百年的历史。20世纪20年代前后美国波士顿、纽约、芝加哥等地曾将其用于单层、多层建筑的承重柱［1］。苏联于1937年开始对钢管混凝土结构做系统的研究，并在工业厂房、空间结构和拱桥结构中应用。在20世纪60年代之后，钢管混凝土技术在西欧、北美及日本等发达工业国家受到重视，开展了大量的实验研究工作，取得了许多成果，主要相关设计规程有
第３卷第１期 ２００６年２月 铁道科学与工程学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＲＡＩＩ ＷＡＹ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏ１．３ ＮＯ．１ Ｆｅｂ．２０ｏ６
圆钢管混凝土轴压短柱受力机理影响因素分析
丁发兴。余志武
（中南大学土木建筑学院，湖南长沙４１００７５）
摘要：根据钢管混凝土轴压短柱弹塑性全过程分析理论，在试验验证的基础上，对钢管混凝土轴压短柱受力机理进行数
值仿真，分析了钢管混凝土加载过程中各内力随纵向应变的变化情况，探讨了舍钢率、钢材屈服强度和混凝土强度对钢管
混凝土力学性能的影响。研究结果表明：钢管混凝土在受荷过程中。核心混凝土由于受到钢管的约束其纵向应力有较大提 高。延性得到显著提高，钢管为混凝土提供径向约束，但其纵向应力大幅度降低；在其他条件相同的情况下。舍钢率和钢材 屈服强度越高，则钢管混凝土轴压短柱套箍作用越强，承载力越高，延性越好；而混凝土强度越高，则试件套箍作用越弱，延 性越差，但承载力越高。
关键词：钢管混凝土柱；受力机理；套箍约束 中图分类号：ＴＵ３９８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—７０２９（２００６）０１—０００６—０６
Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ
ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｆｉｌｌｅｄ ｃｉｒｃｕｌａｒ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｕｌａｒ ｓｔｕｂ ｃｏｌｕｍｎｓ
ＤＩＮＧ Ｆａ—ｘｉｎｇ，ＹＵ Ｚｈｉ—ＷＵ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ ａｎｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｅｎｔｒａｌ Ｓｏｕｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００７５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｅｌａｓｔｏ—ｐｌａｓｔｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ｔｈｅｏｒｙ ｆｏｒ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｆｉｌｌｅｄ ｔｕｂｕｌａｒ ｓｔｅｅｌ（ＣＦＴｒＳ）ｓｔｕｂ ｃｏｌｕｍｎｓ ｗｉｔｈ
