桁架式钢骨的混凝土异形柱——不对称T形截面正截面承载力研究
|
摘要
本文通过4根桁架式钢骨的混凝土不对称T形截面异形柱在轴心、偏心压力作用下的试验研究，揭示了桁架式钢骨的混凝土不对称T形截面异形柱的工作机理、破坏形态和极限承载力，验证了平均应变的平截面假定，初步掌握了桁架式钢骨的混凝土不对称T形截面异形柱构件破坏的一般规律，在此基础上，应用数值迭代的方法，编写了桁架式的钢骨混凝土不对称T形截面异形柱的正截面承载力分析的计算机程序，得到了钢骨混凝土异形柱正截面承载力的M—N及M_x—M_y相关曲线，运用该程序进行了桁架式钢骨的混凝土不对称T形截面异形柱的极限承载力计算，并将试验实测结果与程序计算结果进行比较，两者吻合较好。本文还对截面形式、配筋形式及配筋率、混凝土等级、荷载加载点相同的普通钢筋混凝土异形柱和钢骨混凝土异形柱的极限承载力进行比较，发现钢骨混凝土异形柱在截面型钢配钢率不是很大的情况下，极限承载力明显提高。最后，进行了钢骨混凝土异形柱的实用设计方法初探。
Based on the experimental study of 4 steel truss S.R.C members with asymmetrical T-shaped cross-section subjected to axle centre or biaxial eccentric loading, this paper reveals the action behavior, failure patterns and bearing capacity of the steel truss S.R.C members with asymmetrical T-shaped, examines the hypothesis of plane cross-section of average strain and preliminary obtains the general variation regularity of failure of asymmetric T-shaped cross-section steel truss S.R.C members. On the basis of above mentioned research works, the computer programs of calculation of M-N interaction curve and Mx-My interaction curve are compiled by using
numerical iterative method. With this program, we can calculate ultimate strength of steel truss S.R.C columns with asymmetric T-shaped cross-section, the comparison between theoretical results and experimental results shows satisfactory agreement. Furthermore, this paper also compares the bearing capacity between R.C columns and S.R.C columns, those columns have the same cross-shape and material, the result shows that the bearing capacity of
S.R.C columns which depose a few section steel can be obviously enhanced. Finally, initial research above the practical designing method for S.R.C columns with special shaped cross-section are given in this paper.
Based on the experimental study of 4 steel truss S.R.C members with asymmetrical T-shaped cross-section subjected to axle centre or biaxial eccentric loading, this paper reveals the action behavior, failure patterns and bearing capacity of the steel truss S.R.C members with asymmetrical T-shaped, examines the hypothesis of plane cross-section of average strain and preliminary obtains the general variation regularity of failure of asymmetric T-shaped cross-section steel truss S.R.C members. On the basis of above mentioned research works, the computer programs of calculation of M-N interaction curve and Mx-My interaction curve are compiled by using
numerical iterative method. With this program, we can calculate ultimate strength of steel truss S.R.C columns with asymmetric T-shaped cross-section, the comparison between theoretical results and experimental results shows satisfactory agreement. Furthermore, this paper also compares the bearing capacity between R.C columns and S.R.C columns, those columns have the same cross-shape and material, the result shows that the bearing capacity of
S.R.C columns which depose a few section steel can be obviously enhanced. Finally, initial research above the practical designing method for S.R.C columns with special shaped cross-section are given in this paper.
引文
[1]广西建筑科学研究设计院、广西大学土木建筑工程学院，异形柱框架在住宅中的应用研究(鉴定材料)
[2]刘军进，异形柱框轻节能住宅结构的抗震能力及设计方法研究，东南大学博士论文，2002
[3]李九宏、张泽武、彭烙郑，水平荷载作用下异形截面柱框架结构内力分析[J]，建筑结构，PP65～69
[4]赵鸿铁著，钢与混凝土组合结构[M]，北京，科学出版社，2001
[5]叶列平，劲性钢筋混凝土偏心受压中长柱的试验研究[J]，建筑结构学报，1995
[6]刘清，阿肯江．托乎提编，组合结构设计原理[M]，重庆：重庆大学出版社，2002
[7]高云海，钢筋砼T形截面双向压弯构件正截面的强度、延性及滞回特性的试验研究，天津大学硕士论文，1993．06
[8]陶洪辉，高强砼不对称T形截面双向偏心受压柱正截面强度及变形的研究，广西大学硕士论文，2000．12
[9]周建中，钢筋砼不等肢L形截面异形柱正截面承载力的试验及理论研究，广西大学硕士论文，2000．5
[10]姚振纲，刘祖华编著，建筑结构试验[M]，上海：同济大学出版社，1996
[11]东南大学、同济大学、天津大学合编，混凝土结构[M]，北京：中国建筑工业出版社，2003．1
[12]戴教芳，多层框架异形柱设计探索[J]，工业建筑，1996，26(6)：33～35
[13]冯建平，陈谦等，L形和T形截面柱正截面承载力的研究[J]，广州：华南理工大学学报，1995，(1)：54～61
[14]中华人民共和国行业标准：《钢骨混凝土结构设计规程》[M]，北京，冶金工业出版社，1998
[15]中华人民共和国国家标准：《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)[M]，北京，中国建筑工业出版社，2002
[16]丁祖堪，翁大厚译，美国混凝土协会，钢筋混凝土柱[M]，北京，中国建筑工业出版社，1984
[17]前苏联《劲性混凝土结构设计指南CИ3-78》[M]
[18]日本建筑学会，钢筋钢筋混凝土结构计算标准及解说[M]．冯乃谦、叶列平等译，北京，能源出版社，1998
[19]日本土木学会，混凝土结构计算规范及解说[M]．刘全德、杨德滋等译，成都，西南交通大学出版社，1991
[20][日]池田尚治著，李先瑞、耿花荣等编译，钢—混凝土组合结构设计手册[M]，北京，地震出版社，1992
[21]严正庭、严立编著，钢与混凝土组合结构计算构造手册[M]，北京，中国建筑工业出版社，1996
[22]朱聘儒，钢—混凝土组合梁设计原理[M]，北京，中国建筑工业出版社，1989
[23]肖芳、何放龙，L形、T形及十字形钢筋混凝土异形柱配筋计算[J]，成都：四川建筑科学研究，2002．3，PP10～12
[24]薛刚、许淑芳，钢骨混凝土双偏压柱正截面承载力有限元数值分析[J]，工业建筑，2002．7 PP66～69
[25]叶列平、方鄂华，钢骨混凝土构件的受力性能研究综述[J]，土木工程学报，2000．10，PP1～12
[26]叶列平、方鄂华、周正海等，钢骨混凝土柱的轴压力限值[J]，建筑结构学报，1997．10，PP43～50
[27]程文壤、陈忠范、江东等，钢骨混凝土柱轴压比限值的试验研究[J]，建筑结构学报，1999．4，PP51～59
[28]F. Moran, "Design of Reinforced Concrete Sections under Normal Loads and Stresses in the ultimate limited State," Bulletind' information No. 83, Comité Européen du Béton, Paris, April 1972
[29]Boris Bresler, "Design Criteria for Reinforced Concrete Columns under Axial Load and Biaxial Bending," Journal of the Concrete Institute, Nov. 1960
[30]A.L. Parme, J.M. Nieves, and A. Gouwens, "Capacity of Reinforced Rectangular Columns Subject to Biaxial Bending," Journal ACI. Vol. 63, No. 9, September 1966, PP. 911～923
[31]Cheng-Tzu Thmas Hsu, "Biaxiallu Loaded L-shaped Reinforced Concrete Columns," Journal of Structure Engineering, DEC. 1985
[32]Cheng-Tzu Thmas Hsu, "T Shaped Reinforced Concrete Members under Biaxial Bending and Axial Compression," ACI Structural Journal, July-August 1989
[33]L.N.Ramaraurtry and T.A.Hafeez Khan: L-shaped Column Design for Biaxial Eccentriciy Journal of Structural Engineering, Aug 1983
[34]ECCS. Composite Structure. London and New. York, The Construction Press, 1981
[35]ACI318-83, Buiding Code Requirements for Reinforced Concrete, ACI, Detroit, Michigan, 1983
[36]吕西林、金国芳、吴晓涵编，钢筋混凝土结构非线性有限元理论及应用[M]，上海，同济大学出版社，1997
[37]江见鲸、张建平编，计算机在土木工程中的应用[M]，武汉，武汉工业大学出版社，2002
[38]陈绍蕃著，钢结构设计原理[M]，北京，科学出版社，1998
[39]陈骥编著，钢结构稳定理论与设计[M]，北京，科学出版社，2001
[40]肖常安，钢筋砼异形柱轴压比限值分析研究[J]，贵州工业大学学报，1999．8，PP91～97
[41]陈云霞、高正海、张玉秋等，T形截面钢筋砼压弯构件正截面承载力及延性[J]，天津大学学报，1998．1 PP1～10
[42]李惠、刘克敏、吴波等，钢骨高强混凝土叠合柱压弯承载力的计算[J]，哈尔滨建筑大学学报，2001．6 PP1～4
[43]R．帕克、T．波利著，秦文钺等译，钢筋混凝土结构[M]，重庆，重庆大学出版社，1985
[44]本格尼．S．塔拉纳特[美国]著，罗福午、方鳄华等译，高层建筑钢、混凝土、组合结构设计[M]，北京：中国建筑工业出版社，1999
[45]周建中、陆春阳、苏益声、赵鸿铁，不等肢L形截面双向偏心受压柱[J]，西安建筑科技大学学报，第一期．2001．
[46]王瑁成、邵敏，有限单元法基本原理和数值方法[M]，北京，清华大学出版社，1997．3
[2]刘军进，异形柱框轻节能住宅结构的抗震能力及设计方法研究，东南大学博士论文，2002
[3]李九宏、张泽武、彭烙郑，水平荷载作用下异形截面柱框架结构内力分析[J]，建筑结构，PP65～69
[4]赵鸿铁著，钢与混凝土组合结构[M]，北京，科学出版社，2001
[5]叶列平，劲性钢筋混凝土偏心受压中长柱的试验研究[J]，建筑结构学报，1995
[6]刘清，阿肯江．托乎提编，组合结构设计原理[M]，重庆：重庆大学出版社，2002
[7]高云海，钢筋砼T形截面双向压弯构件正截面的强度、延性及滞回特性的试验研究，天津大学硕士论文，1993．06
[8]陶洪辉，高强砼不对称T形截面双向偏心受压柱正截面强度及变形的研究，广西大学硕士论文，2000．12
[9]周建中，钢筋砼不等肢L形截面异形柱正截面承载力的试验及理论研究，广西大学硕士论文，2000．5
[10]姚振纲，刘祖华编著，建筑结构试验[M]，上海：同济大学出版社，1996
[11]东南大学、同济大学、天津大学合编，混凝土结构[M]，北京：中国建筑工业出版社，2003．1
[12]戴教芳，多层框架异形柱设计探索[J]，工业建筑，1996，26(6)：33～35
[13]冯建平，陈谦等，L形和T形截面柱正截面承载力的研究[J]，广州：华南理工大学学报，1995，(1)：54～61
[14]中华人民共和国行业标准：《钢骨混凝土结构设计规程》[M]，北京，冶金工业出版社，1998
[15]中华人民共和国国家标准：《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)[M]，北京，中国建筑工业出版社，2002
[16]丁祖堪，翁大厚译，美国混凝土协会，钢筋混凝土柱[M]，北京，中国建筑工业出版社，1984
[17]前苏联《劲性混凝土结构设计指南CИ3-78》[M]
[18]日本建筑学会，钢筋钢筋混凝土结构计算标准及解说[M]．冯乃谦、叶列平等译，北京，能源出版社，1998
[19]日本土木学会，混凝土结构计算规范及解说[M]．刘全德、杨德滋等译，成都，西南交通大学出版社，1991
[20][日]池田尚治著，李先瑞、耿花荣等编译，钢—混凝土组合结构设计手册[M]，北京，地震出版社，1992
[21]严正庭、严立编著，钢与混凝土组合结构计算构造手册[M]，北京，中国建筑工业出版社，1996
[22]朱聘儒，钢—混凝土组合梁设计原理[M]，北京，中国建筑工业出版社，1989
[23]肖芳、何放龙，L形、T形及十字形钢筋混凝土异形柱配筋计算[J]，成都：四川建筑科学研究，2002．3，PP10～12
[24]薛刚、许淑芳，钢骨混凝土双偏压柱正截面承载力有限元数值分析[J]，工业建筑，2002．7 PP66～69
[25]叶列平、方鄂华，钢骨混凝土构件的受力性能研究综述[J]，土木工程学报，2000．10，PP1～12
[26]叶列平、方鄂华、周正海等，钢骨混凝土柱的轴压力限值[J]，建筑结构学报，1997．10，PP43～50
[27]程文壤、陈忠范、江东等，钢骨混凝土柱轴压比限值的试验研究[J]，建筑结构学报，1999．4，PP51～59
[28]F. Moran, "Design of Reinforced Concrete Sections under Normal Loads and Stresses in the ultimate limited State," Bulletind' information No. 83, Comité Européen du Béton, Paris, April 1972
[29]Boris Bresler, "Design Criteria for Reinforced Concrete Columns under Axial Load and Biaxial Bending," Journal of the Concrete Institute, Nov. 1960
[30]A.L. Parme, J.M. Nieves, and A. Gouwens, "Capacity of Reinforced Rectangular Columns Subject to Biaxial Bending," Journal ACI. Vol. 63, No. 9, September 1966, PP. 911～923
[31]Cheng-Tzu Thmas Hsu, "Biaxiallu Loaded L-shaped Reinforced Concrete Columns," Journal of Structure Engineering, DEC. 1985
[32]Cheng-Tzu Thmas Hsu, "T Shaped Reinforced Concrete Members under Biaxial Bending and Axial Compression," ACI Structural Journal, July-August 1989
[33]L.N.Ramaraurtry and T.A.Hafeez Khan: L-shaped Column Design for Biaxial Eccentriciy Journal of Structural Engineering, Aug 1983
[34]ECCS. Composite Structure. London and New. York, The Construction Press, 1981
[35]ACI318-83, Buiding Code Requirements for Reinforced Concrete, ACI, Detroit, Michigan, 1983
[36]吕西林、金国芳、吴晓涵编，钢筋混凝土结构非线性有限元理论及应用[M]，上海，同济大学出版社，1997
[37]江见鲸、张建平编，计算机在土木工程中的应用[M]，武汉，武汉工业大学出版社，2002
[38]陈绍蕃著，钢结构设计原理[M]，北京，科学出版社，1998
[39]陈骥编著，钢结构稳定理论与设计[M]，北京，科学出版社，2001
[40]肖常安，钢筋砼异形柱轴压比限值分析研究[J]，贵州工业大学学报，1999．8，PP91～97
[41]陈云霞、高正海、张玉秋等，T形截面钢筋砼压弯构件正截面承载力及延性[J]，天津大学学报，1998．1 PP1～10
[42]李惠、刘克敏、吴波等，钢骨高强混凝土叠合柱压弯承载力的计算[J]，哈尔滨建筑大学学报，2001．6 PP1～4
[43]R．帕克、T．波利著，秦文钺等译，钢筋混凝土结构[M]，重庆，重庆大学出版社，1985
[44]本格尼．S．塔拉纳特[美国]著，罗福午、方鳄华等译，高层建筑钢、混凝土、组合结构设计[M]，北京：中国建筑工业出版社，1999
[45]周建中、陆春阳、苏益声、赵鸿铁，不等肢L形截面双向偏心受压柱[J]，西安建筑科技大学学报，第一期．2001．
[46]王瑁成、邵敏，有限单元法基本原理和数值方法[M]，北京，清华大学出版社，1997．3