钢管混凝土柱论文范文
时间：2023-03-14 12:10:08
钢管混凝土柱论文范文第1篇
关键词：翼墙；钢管混凝土；Abaqus有限元；加固
0引言
近年来，我国频繁发生地震灾害，比如2008年，汶川大地震；2010年，青海玉树大地震；2013年，四川的芦山县大地震；2014年，新疆省于田大地震，我们对现有建筑结构的抗震性能提出了更高的要求。很多建筑物和构筑物在我们的长期使用中会出现各种各样的问题，如承载力不足、地基沉降、出现裂缝等[1]。为了能够正常使用，防止结构出现严重的损害，给人们带来财产、精神和生命上的危害，应该对建筑物及时的进行可靠度鉴定，并采取相应的措施对建筑物进行加固维修。钢筋混凝土框架结构加固的方法主要包括：外包钢法、粘贴纤维复合材料加固法、粘钢加固法、增大截面法、增设翼墙加固等[2]。本文将通过Abaqus非线性有限元模拟来探究钢管混凝土翼墙的受力性能。
1构件尺寸及模型建立
1.1构件的尺寸
本文模拟中选取如下的模型作为研究对象：混凝土柱尺寸500×500mm，柱高1.8m，纵向钢筋12B16，箍筋B8@ 200mm，底端加密箍筋B8@100mm（B为钢筋直径），两侧的翼墙为钢管混凝土翼墙，用钢套箍将钢管混凝土翼墙的端部与钢筋混凝土柱固结在一起，其它部位没有连接，钢套箍为高度300mm，厚度为5mm。其中的一个构件的截面如图1.1所示。
图1.1 构件的截面尺寸
有限元数值模拟分别以钢管的厚度为参变量，对不同组的构件分别进行低周反复荷载作用下的模拟。其中L表示钢筋混凝土柱的长，B表示钢筋混凝土柱的宽；l表示钢管混凝土翼墙的长度，b表示钢管混凝土翼墙的厚度；n表示轴压比；t表示钢管的厚度。构件尺寸如表1.1。
表1.1 钢管混凝土翼墙加固构件模拟试件表
试件编号 L（mm） ×B（mm） l（mm） ×b（mm） n t（mm）
JGZ-1 500×500 300×200 0.5 3
JGZ-2 500×500 300×200 0.5 5
JGZ-3 500×500 300×200 0.5 7
1.2模型的建立
运用创建部命令件创建混凝土柱、混凝土翼墙、钢管、纵筋和箍筋各部件，其中混凝土柱、 混凝翼墙和钢管为实体单元，而纵筋和箍筋为桁架单元。如图1.2所示。
图1.2 模型建立
2不同试件的有限元分析
2.1试件的滞回曲线
在轴压比0.5时，翼墙中钢管的厚度为3mm、5mm、7mm的钢管混凝土翼墙加固柱的构件滞回曲线如图2.1所示。
图2.1 JGZ-1、JGZ-2、JGZ-3滞回曲线
从图2.1能够看出，在这组模拟中任何一个滞回曲线形状都表现为比较饱满的梭形，这反映了钢管混凝土翼墙加固钢筋混凝土柱具有良好的耗能能力以及抗震性能[3]。
从这组的滞回曲线可以看出，钢管厚度t=7mm的加固构件的滞回曲线的峰值最大，t=3mm的加固构件滞回曲线峰值最小，说明钢管厚度越大钢管混凝土翼墙加固柱的极限承载力越大。随着加载的继续进行，滞回曲环的峰值出现了下降，不同钢管厚度下降的趋势也不同，钢管厚度为3mm的加固柱下降趋势比钢管厚度为7mm的加固柱下降趋势大，说明随着钢管厚度的增大钢管混凝土翼墙加固柱的延性增加[4]。
2.2试件的骨架曲线
在轴压比为0.5时，翼墙中钢管厚度为3mm、5mm、7mm的钢管混凝土翼墙加固柱的构件骨架曲线如下图2.2所示。
图2.2JGZ-1、JGZ-2、JGZ-3骨架曲线
从图2.2可以看出，钢管混凝土翼墙中钢管厚度为7mm时加固构件的极限承载力值最大，钢管厚度为5mm次之，钢管厚度为3mm最小，说明了随着钢管厚度的增加钢管混凝土翼墙加固柱的极限承载力增大。
在骨架曲线的前期弹性阶段，钢管厚度为7mm的钢管混凝土翼墙加固的钢筋混凝土柱的斜率最大，说明随着钢管厚度的增加构件的弹性阶段的刚度增大，加载后期骨架曲线均有一段保持水平，表现出钢管混凝土翼墙加固柱具有良好的塑性性能；随着荷载继续加载，骨架曲线出现下降趋势，说明钢管混凝土加固钢筋混凝土柱的延性降低；钢管厚度为3mm的加固构件下降趋势大于钢管厚度为7mm的加固构件，说明了钢管厚度越大加固构件的延性越好[5]。
3结论
利用有限元软件ABAQUS以钢管厚度为参数建立的3个钢管混凝土翼墙加固钢筋混凝土柱模型，并进行了模拟分析，从提取的滞回曲线和骨架曲线上可以看出，钢管混凝土翼墙加固柱均具有较好的耗能能力及抗震性能。钢管厚度增加则构件的极限承载力增大，刚度增大，耗能能力良好。由于篇幅有限有些参变量没有考虑进来，在以后的研究中将重点关注。
参考文献
[1] 魏闯.增设翼墙加固功能混凝土柱受力性能研究[D]沈阳建筑大学硕士论文，2011
[2] 柳炳康，吴胜兴，周安.工程结构鉴定与加固[M].北京：中国建筑工业出版社，2008
[3] 张心令，王财全，刘洁平. 翼墙加固方法对框架结构抗震性能的影响分析[J].土木工程学报，2012
[4] 景悦.方钢管混凝土轴压短柱非线性有限元分析[D].河北工业大学学位论文，2008
[5] 孙修礼，梁书亭.钢管混凝土框架骨架曲线研究[J].地震工程与工程振动，2007
钢管混凝土柱论文范文第2篇
1、引言
随着国内高层建筑如雨后春笋般拔地而起，异形柱由于其在建筑功能方面的优越性而被广泛采用。异形柱结构体系提高了房屋的实用性和美观性，室内分隔灵活多样，避免了普通矩形框架结构存在柱角外露的缺陷，便于家具布置，改善室内观瞻。随着经济的发展，人们生活水平的改善，具有广阔的发展前景。
然而，钢筋混凝土异形柱在研究、推广以及实际工程应用中暴露出一些问题：对水平荷载的方向性非常敏感，荷载作用方向不同，构件及体系的承载力存在较大差异，设计时需取最不利的荷载作用方向；为保证柱子延性要求，需较多的配置箍筋并严格限制轴压比；异形柱现场浇筑复杂，梁柱节点配筋较多，混凝土浇筑质量难以保证；节点截面较小，抗剪承载力有时难以满足要求，在高层建筑及高烈度地震区的应用受限，存在很大的局限性[1]。（《混凝土异形柱结构技术规程JGJ149-2006》对异形柱结构房屋使用最大高度给出了严格的限制，（见表1）明显小于方、矩形柱的适用高度（见表2），比如7度（0.15g）情况下，异形柱框架结构适用的房屋高度为18m，框架剪力墙结构为35m，而方、矩形柱框架结构的适用高度为50m，框架剪力墙结构为120m，远远大于异形柱结构的房屋适用高度）因此要使异形柱结构得到更为广泛的应用，在层数更多的建筑以及抗震烈度更高的地区得到推广，必须研究如何在不显著增大柱截面的情况下提高柱子承载力、刚度及抗震性能[2]。
由于钢管混凝土柱抗震性能优越，于是异形钢管混凝土柱便应运而生。异形钢管混凝土柱（截面形式如图1所示）就是将混凝土灌入由钢板焊接而成的异形钢管中，使钢管与核心混凝同承受荷载，同时钢管对混凝土的套箍作用约束核心混凝土的横向变形，提高了混凝土的抗压强度，改善了混凝土的延性性能，进而使得异形钢管混凝土柱的抗震性能远远优于普通异形钢筋混凝土柱的抗震性能。本文基于国内外专家学者对异形钢管混凝土柱的前期研究工作，对其进行分析汇总，多方面介绍了有关异形钢管混凝土柱的力学性能和抗震性能及工程应用现状，总结了异形钢管混凝土柱今后的研究方向和发展趋势。
2、异形钢管混凝土柱
研究现状及分析
在我国，圆形、方形和矩形钢管混凝土规程已出台，但对异形钢管混凝土研究较少。主要局限于哈尔滨工业大学、同济大学、华南理工大学、西安建筑科技大学、天津大学等一些高校的专家学者关于异形钢管混凝土柱的轴压性能、偏压性能、抗震性能、延性性能、滞回性能、节点的力学性能等方面的试验研究以及相当的理论分析，已经有了一定的研究成果，但目前的研究成果还不够系统和成熟。
华南理工大学对带约束拉杆的T形、L形钢管混凝土柱的轴压性能进行了试验研究，对构件的受力过程进行有限元分析，分析带约束拉杆异形钢管混凝土柱的受力机理，提出带约束拉杆异形柱的轴心受压承载力和偏心受压承载力的计算方法[3-5]。得出以下几点比较有意义的结论：没有约束拉杆的异形钢管混凝土柱，钢管对核心混凝土尽管有约束作用，但并不十分明显，在达到承载能力极限状态时钢管已经发生外部鼓曲，钢管的强度在未能充分发挥之前，试件即发生破坏，所以柱子的强度提高并不显著；约束拉杆对钢管有明显的约束作用，延缓钢管局部屈曲，改善内部混凝土的受力状态，提高混凝土的承载力，延性也得到很大提高，且约束拉杆布置的越紧密，对异形钢管混凝土柱的有利作用越明显。异形钢管混凝土柱受力不均匀，因而刚度要小于普通方、矩形截面柱。
除此之外，同济大学的沈祖炎等，同济大学的吕西林，及哈尔滨工业大学的杨远龙等，分别就异形钢管混凝土柱的轴压承载力和构件与节点的抗震性能进行了研究。他们在异形钢管混凝土柱方面的研究，为我们进一步了解和研究异形钢管混凝土柱提供了宝贵的资料。
3、异形钢管混凝土柱应用现状
关于异形钢管混凝土柱在我国的应用，这里必须提及一种高层建筑施工的方法—逆作法，它是高层建筑施工中比较先进的施工技术，可以明显缩短施工工期。其施工工序如下：首先开挖基坑，以地下建筑物轴线或其他支撑墙体为基础，设置支护结构，然后打桩并浇筑承压柱，完成地面一层楼板面的施工之后，以地面一层楼板面作为支撑地下和地面以上同时开始施工。地下施工是从楼板面两侧向下开挖土方，并逐层浇筑混凝土，直至封底。与此同时，地上部分也逐层向上施工，直至工程结束。正是因为这样地下地上同时反方向施工，所以大大缩短了施工工期，有利于提高工程的综合经济效益[6]。
1998年，广州新中国大厦首次采用了异形钢管混凝土柱（图2）。该工程地下室占地7340m2，地下5层，地上51层。为做到全方位逆作法施工，地下室的核心筒剪力墙先不施工浇筑，设计中利用布置在核心筒剪力墙相交和转角等位置处的带约束拉杆异形（矩形、L形及T形）钢管混凝土柱作为临时支撑，地下室施工时再补上所缺的墙段就成为完整的筒体。由于设有横向约束拉杆，显著提高了异形钢管混凝土柱的延性和承载力，解决了其钢管壁侧向变形大的问题，同时增加了建筑的使用面积；带约束拉杆异形钢管混凝土柱与梁的节点连接进行了改进，使之构造更简单、受力更明确、施工更方便并且造价相对较低[7-10]。
此外，异形钢管混凝土柱也在江门中旅大厦、广州名汇商城、广州百货大厦新楼和广州名励大厦等高层建筑的建设过程中得到了成功应用。在我国5.12大地震灾后的重建工程中，方钢管混凝土异形柱结构作为一种新型结构在映秀镇渔子溪村的建设中得到了应用。方钢管混凝土异形柱是通过缀条或缀板连接单根钢管混凝土柱构成的，其截面形式如图3所示[11]。
4、异形截面钢管混凝土柱
静力性能的研究
目前对异形截面钢管混凝土柱静力性能的研究尚不充分，主要集中在以下几个方面：轴压偏压承载力研究，稳定性研究等。同济大学的吕西林，[12]对T形和L形钢管混凝土柱进行了低周反复荷载下的拟静力试验。试验中考虑了轴压比、钢管壁厚、混凝土强度等级对T形、L形钢管混凝土柱延性和极限承载力的影响。得出以下结论：L形、T形柱由于腹板受压造成钢板外鼓明显以致开裂，钢板屈曲部位出现混凝土压碎现象，造成钢管混凝土异形柱承载力下降；T形钢管混凝土柱随轴压比增加，极限荷载提高的幅度减小；L形柱极限承载力随轴压比增加而下降；钢管壁厚增加导致构件极限荷载和延性性能随之提高；两柱的延性都与轴压比负相关，即轴压比越大，构件的延性越差；混凝土强度等级提高对极限荷载增加很明显，而内部混凝土强度等级的变化对延性的作用效果不是十分显著。
同济大学的陈之毅、沈祖炎进行了轴压承载力L形钢管混凝土短柱的试验研究，分别制作了1根L形空钢管短柱作为对比试件，对6根L形钢管混凝土柱进行了轴压试验。影响试件的参数因素主要是宽厚比、肢长和有无加劲肋；最后分析和计算了钢管混凝土柱L形截面极限承载力，主要得出如下结论：短肢L形钢管混凝土柱属于压皱破坏，破坏时在柱高中部形成多个峰波；而长肢L形钢管混凝土柱破坏多发生在端部，变形发展不充分；加劲肋可提高短肢柱的延性，对长肢柱轴压承载力和延性无明显作用；L形截面钢管混凝土柱继承了钢管混凝土柱的特性，提高了试件的承载力和稳定性；钢管对提高短肢L形钢管混凝土柱的承载力作用显著，但对长肢柱没有明显影响。
武汉大学的杜国锋[14]等在考虑肢宽、肢厚、腹板宽度和管壁厚度等参数的基础上，对组合T形钢管混凝土柱轴心受压性能进行研究，通过轴心受压试验，考察试件的破坏形态，测得试件的荷载―变形曲线，分析各参数对钢管混凝土T形短柱轴心受压力学性能的影响。界定了长柱和短柱的长细比范围，得到短柱和长柱的破坏形态，探讨了钢管壁厚、钢材和混凝土的强度对柱的极限承载力影响。参考国内外有关矩形钢管混凝土柱承载力的计算理论和计算方法，在分析试验数据的基础上，建立了钢管混凝土T形短柱轴心抗压极限承载力计算公式，公式可供实际工程设计参考。
武汉大学的徐礼华[15]等对T形钢管混凝土组合柱的抗剪和抗弯性能进行了研究，考虑剪跨比、轴压比、套箍指标等参数对试件性能的影响，对试件进行静力加载试验，试验结果表明：试件的抗弯承载能力极限随钢筋强度的提高和钢管壁厚的增大而增大，混凝土强度等级和剪跨比对其影响并不显著，以结构塑性极限理论和经典力学为基础，建立T形钢管混凝土组合柱纯弯极限承载力的计算公式，试件的抗剪承载力随轴压比和套箍指标的提高而增大，随剪跨比的提高而减小，建立了组合T形钢管混凝土试件抗剪承载力的计算公式。
厦门理工学院的陈惠满[16]等基于平截面假定和钢筋与混凝土的本构关系，利用截面内力平衡，推导出包含任意截面形状的异形钢管混凝土柱刚度矩阵简便表达式。柱截面刚度为钢管和混凝土两部分刚度的叠加，该表达式清晰、简便，适用于任意材料本构关系。他们将文中公式分析结果与其它文献实验结果进行了比较，公式分析结果与实验结果正好吻合。由他们推导出的计算方法可用于异形钢管混凝土柱正截面承载力分析。
内蒙古工业大学的曹玉生[17]采用逐级增加曲率的方法，使用C++程序设计语言编制计算程序，对异形钢管混凝土柱进行非线性全过程分析。研究表明，影响异形钢管混凝土截面延性的因素有：荷载角，轴压比，含钢率，钢管等级，混凝土强度和截面大小。分析所得数据得：随着钢管强度等级的增加，截面的承载能力、曲率和延性均有所提高；随混凝土强度等级的增加，截面的承载能力增强，但是曲率延性降低。同时，对于异形柱截面，随着截面尺寸的增加，截面的曲率延性降低，承载力提高。在所有的截面曲率影响因素中，轴压比的影响最大。在同等情况下，十字形柱截面的延性最好，T形柱截面次之，L形柱截面延性最差。
哈尔滨工业大学的赵毅[18]对T形和十字形钢管混凝土轴压短柱的力学性能进行了研究，分析了设置钢筋加劲肋对普通钢管混凝柱力学性能的影响；利用有限元分析软件ABAQUS模拟分析异形钢管混凝土轴压短柱的力学性能，并通过试验验证了理论分析结果的正确性，得出结论：钢筋加劲肋使钢板的力学性能得以改善；改变钢筋加劲肋焊点间距可以提高钢板的屈曲承载力；T形钢管混凝土中钢板对核心混凝土约束效果不显著，钢管在破坏时呈现明显的多波屈曲；钢筋加劲肋可有效延缓钢板屈曲的发生，改善柱子的延性；混凝土浇注质量对异形钢管混凝土柱比较重要；钢板屈服强度越高、截面含钢率越大、混凝土强度越低，异形钢管混凝土柱的延性越好（图4）。
哈尔滨工业大学的杨远龙[19]对T形截面钢管混凝土柱的抗震性能展开试验研究，试件为一根不加劲混凝土柱，一根加劲钢管混凝土柱和一根钢筋混凝土柱对比试件（如图5所示），对它们进行压弯滞回性能试验，探讨试件的破坏模式和滞回性能，分析了钢筋加劲肋的作用机理及钢管的约束作用。得出结论：钢管混凝土T形柱相比钢筋混凝土T形柱破坏程度小，初始刚度、屈服荷载大，耗能性能好，但延性相比钢筋混凝土弱；带加劲肋的钢管混凝土T形柱相比无加劲肋的力学性能有所改善，屈服荷载和极限承载力提高显著，延性改善不大；加劲肋的设置可能导致钢管过早发生变形，但不会对后期力学性能产生不利影响。
目前，对异形截面钢管混凝土柱的静力性能的研究以单一荷载作用为主，而弯剪扭复合受力方面的研究比较少，可以作为以后研究的重点。
5、异形截面钢管混凝土柱
节点研究
异形截面钢筋混凝土具有受力截面小，抗剪承载力低，是制约异形柱结构推广和应用的关键因素。有关异形截面钢管混凝土柱的节点可以借鉴方钢管混凝土柱的节点形式。目前，方钢管混凝土柱的节点形式主要有内加强板式节点、外加强板式节点、贯穿加强板式节点、内隔板式节点、外隔板式节点。针对目前异形截面钢管混凝土柱的实际情况，采用内隔板式节点比较好。（如图5）此为T形钢管混凝土柱与H形钢梁节点，主要由内锚固板、钢筋加劲肋通过焊接而成。其传力机理是：梁的翼缘传递弯矩，剪力由梁的腹板传递到柱，其中内锚固板主要是在钢梁受弯时，限制阴角的变化，防止钢管外部鼓曲。钢筋加劲肋主要增大腹板的抗剪能力，防止腹板受压区的屈曲，解决局部有较大压力的腹板稳定问题[20]。
西安建筑科技大学的葛广全[21] 对异形截面钢管混凝土柱-钢梁节点进行了试验研究，节点为贯通式，主要进行低周反复加载试验，分析比较肢高肢厚比不同的情况下节点的滞回性能、强度及延性、破坏特征，得出结论：T 形钢管混凝土柱-钢梁框架节点和普通钢结构节点一样，具有较好的延性和相同的破坏特征，滞回环饱满，耗能性能良好，具有较好的抗震性能；对于 T 形钢管混凝土异形柱与钢梁框架节点，在肢高肢厚比不大于 3 的情况下，节点的承载能力与肢高肢厚比是正相关的关系看，即随着肢高肢厚比的增加，节点的承载能力也会相应提高；焊缝质量是影响T形钢管混凝土异形柱与钢梁框架节点抗震性能的关键。焊接不均匀产生的应力重分布会严重影响节点的稳定性。
北京工业大学的陈静、张玉敏[22] 主要进行的研究工作是低周反复水平荷载试验和节点冲切试验，试件分为2组10个模型相似比为1/2的异形钢管混凝土柱-板，试验内容主要包括节点的冲切受力特性、极限荷载、受力过程、开裂荷载、破坏荷载以及破坏形态等，利用试验中得到的数据画出试件的滞回环曲线、托板应变曲线、骨架曲线以及钢筋应变曲线。结果表明：我国《混凝土结构设计规范GB50010-2002》中公式7.7.1-1可用于异形板柱节点抗冲切设计，异形钢管混凝土柱-板铰接节点冲切承载力只比普通混凝土板柱节点高一点，不是十分明显；滞回曲线狭长，构件的延性比较好，铰接性能好，抗侧移能力强，符合《建筑抗震设计规范GB50011-2001》的要求，保证结构在大震中的安全。节点处托板应变可以近似看做弹性阶段，变形能力较好，节点承受的局部弯矩小，可有结构自身的内力与之平衡。异形钢管混凝土柱-板节点的性能与矩形钢管混凝土柱-板节点在滞回曲线、冲切承载力以及抗侧移等性能上相差不大，可用于大空间钢管混凝土柱板高层节能住宅结构体系。
西安建筑科技大学的侯文龙[23]等利用ABAQUS 有限元软件对钢管混凝土异形柱框架节点进行了非线性有限元分析，并且着重对影响节点受力性能的因素诸如肢高肢厚比，轴压比，钢管壁厚等进行了定性分析，通过计算得到了钢管混凝土异形柱框架节点的应力云图。将计算所得的结果与试验结果进行了比较，两者结果吻合。结果表明：异形柱框架节点受力明确，传力途径清晰，肢高肢厚比和轴压比对节点受力性能的影响较大。试验结果还表明，方钢管混凝土异形柱破坏时方钢管与混凝土均已达到极限强度，其整体变形和单肢变形都不明显，各肢变形相对比较协调。
异形截面钢管混凝土结构的推广和应用过程中，首先需要解决的是框架的节点问题。没有框架节点就不能形成完整的框架结构，节点的稳定性十分重要，在承受突加荷载、永久荷载及水平风荷载的组合作用下能使剪力和弯矩得到有效的传递，在施工中会更容易设置节点。所以，当前我们需要对梁-柱节点形式、力学性能、抗震性能等进行深入研究，这是钢管混凝土结构未来发展和应用的重中之重 [24-25]。
梁与钢管混凝土异形柱节点在承受地震荷载作用时，柱和框架梁传来的剪力、弯矩和轴力作用于节点部位，因为钢管的套箍作用使内部混凝土处于三向受力状态，大大增加了混凝土的抗压强度和承载能力，此时节点的受力情况不是单一荷载作用，而是更多处于剪力和弯矩的作用下。1980年以来，国内高校关于普通截面钢管混凝土柱和梁柱节点的抗震性能做了很多试验研究，积累了不少宝贵经验。国内外专家在新型节点研究工作中，一般都要考虑柱轴压比等对节点力学性能的影响，更合理地研究异形柱与梁之间节点的各种性能，他们利用静力、拟静力和振动台试验在节点模型的基础上得到节点的σ-ω曲线、承载能力标准值、设计值等数据， 然后比较节点在控制轴压比变化的情况下滞回性能、延性、耗能性能、破坏机理及破坏特征是如何变化的，以此作为评价节点力学性能的标准。
6、结语和展望
（1）异形截面钢管混凝土柱较之传统钢筋混凝土柱具有极限承载力高、延性好、抗震性能好、施工简便、经济效益好等优点，适用于抗震设防烈度更高的区域，在满足承载力和刚度要求，又不显著增大柱截面面积的基础上，可以做到内墙不外凸，增大了室内使用面积，较好地满足了建筑使用功能，是现代工程应用重要的结构体系，其应用前景十分广泛。
（2）对异形截面钢管混凝土柱的研究才刚刚起步，研究手段、试验方法很多还不是很成熟，没有形成系统的异形柱设计规范，有关异形柱承载力的计算方法较少，只是借助于试验数据的分析，得出承载力计算公式。
（3）对异形截面钢管混凝土柱在动力荷载作用下的动力性能研究较少，可以作为以后研究的重要方向。关于异形截面钢管混凝土柱节点尚不够成熟，节点的计算模型尚不明确，还没有一套完整的计算理论和设计方法，因此以后有关节点的研究工作可紧密围绕在这些方面，出台系统的全面的异形钢管混凝土柱的设计规程。
作者：苏忍，刘光烨，杨远龙，工作单位：兰州大学土木工程与力学学院
参考文献
[1] 混凝土异形柱结构技术规程[S] JGJ 149-2006 北京
[2] 高层建筑混凝土结构技术规程.JGJ 3-2002 北京
[3] 何振强，蔡健. 带约束拉杆方形钢管混凝土偏压短柱的试验研究（自然科学版）[J]. 华南理工大学学报.
2006，34（2）：107-111.
[4] 龙跃凌，蔡健. 带约束拉杆L形钢管混凝土短柱轴压性能的试验研究（自然科学版）[J]. 华南理工大学学报.
2006，34（11）：88-93.
[5] 陈德明， 苏恒强， 蔡健. 带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱轴心受压性能的研究[J]. 广东建材. 2003，（8）： 14-17.
[6] 齐如明. 逆作法施工技术的设计与实践[D]. 吉林大学. 博士学位论文. 2006.
[7] 杨远龙. T形组合柱力学性能研究[D]. 哈尔滨工业大学. 博士学位论文. 2011.
[8] 赵伟成，丁漫原等. 续昔日辉煌更创时代华章—广州新中国大厦建筑设计[J].南方建筑. 1997， （4）：53-57.
[9] 陈兆基，林兆富. 广州新中国大厦试验模型动力计算分析[J]. 世界地震工程.2002， 18（3）：102-105.
[10] 陈宗弼. 广州新中国大厦结构设计[J]. 建筑结构学报. 2000， 21 （3）： 2-9.
[11] 周婷，陈志华，刘红波，闫翔宇. 汶川县映秀镇方钢管混凝土异形柱结构抗震性能研究[J]. 2012，31（4）：145-150.
[12] ，吕西林. T 形、L 形钢管混凝土柱抗震性能试验研究[J]. 建筑结构学报. 2005， 26（4）： 39-44.
[13] 陈之毅. 矩形钢管混凝土结构施工工艺及异形柱承载力的研究[D]. 同济大学硕士学位论文. 2003.
[14] 杜国锋.徐礼华，温芳， 钢管混凝土T形短柱轴压力学性能试验研究[J]. 西安建筑科技大学学报，2008，40（4）：549-555.
[15] 徐礼华， 徐浩然， 杜国锋. 组合T形截面钢管混凝土构件抗剪性能试验研究[J]. 工程力学， 2009， 26 （12） ：141-149.
[16] 陈惠满，陈颖，焦俊婷. 异形钢管混凝土柱截面承载力计算[J]. 厦门理工学院学报. 2011. 19（1）：62-65.
[17] 曹玉生，王卉娜，王东. 异形钢管混凝土柱的延性（增刊）[J]. 工业建筑.2008.38：473-475.
[18] 赵毅 异形钢管混凝土短柱轴压性能研究[D]. 哈尔滨工业大学. 硕士学位论文.2007.
[19] 王玉银，杨远龙，张素梅，刘界鹏. T形截面钢管混凝土柱抗震性能试验研究[J]. 建筑结构学报（增刊1）.
2009.355-359.
[20] 陈志华，苗纪奎.方钢管混凝土柱- H型钢梁外肋环板节点研究[J].工业建筑，2005，35（10）：61-63.
[21] 葛广全. T 形钢管混凝土异形柱—钢梁框架节点性能研究[J]. 福建建材. 2011，121：11-14.
[22] 张玉敏，陈静，孙翠娟. 异形钢管混凝土柱-板铰接节点性能试验研究[J] 建筑结构学报（增刊2）.
2009.225-230.
[23] 侯文龙，薛建阳. 钢管混凝土异形柱框架节点非线性有限元分析[C]. 第八届全国土木工程研究生学术论坛， 2011.11.
[24] 许成祥，祁香文. 异形截面钢管混凝土结构研究现状与分析[J] 长江大学学报（自然科学版）.2010.7（3）：126131
[25] 张婷，肖亚明. 方钢管混凝土柱-钢梁节点研究综述[J]. 安徽建筑工业学院学报（自然科学版） 2009，
17（6）：26-29.
[26] 吕西林，李学平.方钢管混凝土柱外置式环梁节点的试验及设计方法研究[J]. 建筑结构学报，
2003，25（4）：43-49.
[27] 陈志华，闫翔宇，王 亨. 方钢管混凝土柱新型节点和异形柱在住宅钢结构中的应用[J].钢结构，2007，
22（91）：17-20.
钢管混凝土柱论文范文第3篇
关键词：方钢管混凝土 节点
引言
工程实践表明，钢管混凝结构是一种抗压强度高、自重轻、抗震性能突出、施工方便、外形美观和造价经济的结构。现代钢管混凝土结构的广泛应用，代替了传统的在高层结构中采用普通钢筋混凝土结构，并且避免了采用普通混凝土结构造成的“肥梁胖柱”、浪费使用空间、不美观又不经济等现象[1]。
1.钢管混凝土研究现状
方钢管混凝土结构是钢管混凝土结构的一个重要分支，1964～1965年，Chapman和Neogi对圆形、矩形、方形截面钢管混凝土柱进行了较为全面的对比实验研究，标志着对方钢管混凝土应用研究的开始。方钢管混凝土结构是在钢管内填充素混凝土，利用钢管和混凝土两种材料在受力过程中的相互作用，内填混凝土有效地提高了钢管的局部稳定性和抗火能力，而钢管对内填混凝土的约束作用又使其强度提高、塑性和韧性性能大为改善，充分发挥了两种材料的优点和潜力，可使构件截面减小，承载力提高，整体重量减轻，钢管壁板不需太厚，可大量使用国产钢材实现工厂化生产；能够大幅度节约钢材和基础费用，降低结构造价；因施工中可省去大量支模板的工作，工期可缩短1/4～1/3；环境污染小；由于柱子截面的减小，可使使用面积增加5～8%。方钢管混凝土构件外形规则，连接构造相对简单，双向受力性能较好，抗扭能力强，具有良好的经济和社会效益[2]。以方矩形钢管混凝土柱－钢梁组成的框架结构，是一种具有巨大的开发与应用前景的新型房屋体系，经国内外学者多年研究，已取得丰硕成果。
2.钢管混凝土柱节点研究
由于节点是诸多构件的力流交汇之处，节点的受力模式较之于一般构件更为复杂，特别是在地震作用下的节点受力尤为复杂，又由于节点联系着多个构件，其失效的后果比起一般的构件更为严重，因此，在工程实践中，对节点的性能应格外重视。随着钢管混凝土柱越来越多的被应用于多高层建筑，到了上个世纪90年代，由于工程应用的需要，日本率先开始方钢管混凝土柱与钢梁节点的受力性能和连接构造研究，并以日、美等国为代表的发达国家，于1993成立了“美－日地震工程合作研究计划：组合与杂交结构”组织，对钢－混凝土组合结构进行了有计划、有组织地跨国研究，其内容包括各种组织结构、构件、不同构造节点等的承载能力和抗震性能研究，取得了丰硕的成果，现正在向纵深发展。特别是在1994年美国Northridge和1995年日本阪神地震后，世界各国开始对钢结构、钢混凝土组合结构的连接进行了大量的研究，并定期在国际范围进行专题讨论交流，为各国制订相关规范和工程应用起了重要作用。在这种国际环境下，我国也结合工程应用开始了较大规模的钢管混凝土节点的研究，其中，以圆钢管混凝土柱节点的研究较多，而方矩形钢管混凝土柱节点的研究相对较少。
3.方钢管混凝土柱节点研究
方钢管混凝土柱节点根据应用的不同也分为“方钢管混凝土柱－钢筋混凝土梁节点”和“方钢管混凝土柱－钢梁节点”两大类，随着工程应用的发展，近年又出现了一些“方钢管混凝土柱与钢－混凝土组合梁节点”。方钢管混凝土柱外表相对规则，其连接构造也比较简单，但由于应用与研究较少，目前这类已开发的构造形式和研究成果远比圆钢管混凝土节点少。
3.1方钢管混凝土柱－钢筋混凝土梁节点
方钢管混凝土柱配合钢筋混凝土梁板体系在我国也存在较大的应用前景。环梁－钢承重销式连接、穿筋式连接是我国《矩形钢管混凝土结构技术规程》推荐的两种连。环梁－钢承重销式连接在钢管外壁焊半穿心牛腿，柱外设八角形钢筋混凝土环梁，梁端纵筋锚入钢筋混凝土环梁传递弯矩；穿筋式连接为在柱外设矩形钢筋混凝土环梁，在钢管外壁焊水平肋钢筋（或水平肋板），通过环梁和肋钢筋（或肋板）传递梁端剪力，框架梁纵筋通过预留孔穿越钢管传递弯矩。
3.2方钢管混凝土柱－钢梁节点
我国矩形钢管混凝土结构技术规程推荐了四种连接形式：带短梁内隔板式梁柱连接、外伸内隔板式梁柱连接、外隔板式梁柱连接、内隔板式梁柱连接。带短梁内隔板式梁柱连接，为矩形钢管内设隔板，柱外预焊短钢梁，钢梁的翼缘与柱边预设短钢梁的的翼缘焊接，钢梁的腹板与短钢梁的腹板用双夹板高强度螺栓摩擦型连接； 外伸内隔板式梁柱连接，为矩形钢管内设隔板，隔板贯通钢管壁，钢管与隔板焊接，钢梁腹板与柱钢管壁通过连接板采用摩擦型高强度螺栓连接，钢梁翼缘与外伸的内隔板焊接；内隔板式梁柱连接，为钢梁腹板与柱钢管壁通过连接板采用摩擦型高强度螺栓连接，矩形钢管混凝土柱内设隔板，钢梁翼缘与柱钢管壁焊接；外隔板式连接为钢梁腹板与柱外预设的连接件采用摩擦型高强度螺栓连接，柱外设水平外隔板，钢梁翼缘与外隔板焊接。这些钢管混凝土柱－钢梁的节点形式构造简单、整体性好、传力明确、安全可靠、节约材料和施工方便。
参考文献:
[1]谢晓栋, 杨娜, 杨庆山. 钢结构翼缘削弱型节点的参数分析[J]. 钢结构，2004，19(4)：50-64.
[2]周天华. 方钢管混凝土柱－钢梁框架节点抗震性能及承载力研究[D].西安: 西安建筑科技大学博士学位论文, 2004.
钢管混凝土柱论文范文第4篇
[关键词]钢管混凝土柱抗火分析防火措施
钢管混凝土柱在工程中的应用日益广泛,其耐火性能和防火措施问题受到了人们的关注。在火灾作用下,钢管混凝土柱构件截面会形成不均匀的温度场,同时材料性能在高温下会不断恶化,其温度效应和结构效应是同时存在的。因此热力耦合分析是比较接近实际的方法,但是处理难度较大。在一般情况下,结构构件的温度分布主要受到外界火焰温度、材料热工性能、构件形状和尺寸等的影响,而结构内力状态和变形等的影响非常小[1],因此可以先求出构件温度场,然后将温度场结果用于受力性能的计算,这在以往的理论研究中采用较多,例如韩林海[2]、Lie和Denham[3]、郑永乾[4]、王卫华[5]等。
纤维模型法、分段积分法和有限元法在常温下钢管混凝土构件的分析中已得到较为广泛的应用,通过考虑热工参数和力-热本构关系等,可以将上述方法用于高温分析中。作者通过在以往福州大学组合结构课题组中的学习研究以及现在的探索,对上述分析方法及其特点进行了介绍,并对钢管混凝土柱的防火措施进行了探讨,以期为有关理论研究和工程实践提供参考。
1温度场分析方法
1.1 自编截面温度场有限元程序
钢管混凝土构件在四面受火时可近似地认为温度沿着构件长度方向不变化,因此可简化为沿截面的二维温度场问题。根据孔祥谦[6]描述的方法编制了分析钢管混凝土构件在高温下截面温度场的非线性有限元程序。材料热工参数暂取用Lie和Denham[3]建议的钢材和混凝土热工参数表达式,并考虑了混凝土中水分的影响,对混凝土热工参数进行了修正[7]。在受火面同时存在着对流和辐射两种换热,采用第三类边界条件求解,对流传热系数取25W/m2K;综合辐射系数取0.5[8]。计算时暂不考虑钢材与混凝土之间的接触热阻,假设完全传热,截面划分采用三角形单元。采用上述方法编制了计算火灾下构件截面温度场的MATLAB程序,该程序适用性强,计算速度快,改变截面等重要参数亦能迅速得到温度结果,程序计算结果可在后文纤维模型法和分段积分法计算耐火极限中采用。
1.2 有限元软件ABAQUS分析
图1温度-时间关系计算结果与实验结果对比
采用有限元软件ABAQUS在进行结构分析时必须调节各节点温度,因此建立的三维温度场分析模型和结构分析模型一致。混凝土和刚性垫块采用八节点三维实体单元DCC3D8D,钢管采用四节点壳单元DS4。钢管内壁与混凝土采用束缚(Tie)约束。
为验证程序的正确性,本文对方钢管混凝土柱截面温度实验曲线[9]进行计算,如图1所示,可见,采用MATLAB和ABAQUS的计算结果与实验结果吻合良好。其中,构件截面尺寸为B×ts=203×6.35mm,B为方钢管外边长,ts为钢管壁厚,d为测点距钢管面的距离。实验按照加拿大设计规程CAN4-S101规定的升温曲线进行。
2火灾下受力性能分析方法
2.1 纤维模型法
钢材在温度和应力共同作用下的总应变(s)由三部分组成,即应力作用产生的应变(s)、自由膨胀应变(sth)和高温瞬时蠕变(scr)。混凝土在温度和应力共同作用下的总应变(c)由四部分组成[7],即应力作用产生的应变(c)、自由膨胀应变(cth)、高温徐变(ccr)和瞬态热应变(tr)。钢材和混凝土的自由膨胀应变、高温下钢材的应力-应变关系均采用Lie和Denham[3]给出的表达式,高温下受压区混凝土的应力-应变关系采用韩林海[2]提供的约束混凝土模型,受拉区混凝土采用Rots等[10]提出的模型,具体表达式参考Cai等[11]。
计算时采用如下基本假设:(1)构件在变形过程中始终保持为平截面;(2)钢材和混凝土之间无相对滑移;(3)忽略剪力对构件变形的影响;(4)构件两端为铰接,挠曲线为正弦半波曲线。由于对称性,取一半截面计算,单元划分如图2所示。
根据截面上任一点的应变i,可确定对应的钢管应力si和混凝土应力ci,则可得截面内弯矩Min和内轴力Nin为
(1)
(2)
其中,Asi和Aci分别为钢管单元面积和混凝土单元面积,yi为计算单元形心坐标。
火灾下,具有初始缺陷uo和荷载偏心距eo钢管混凝土柱的荷载-变形关系及耐火极限的计算步骤如下:①计算截面参数,进行截面单元划分,确定钢管混凝土横截面的温度场分布;②给定中截面挠度um,计算中截面曲率,并假设截面形心处应变o;③计算单元形心处的应变i,计算钢管应力si和混凝土应力ci;④计算内弯矩Min和内轴力Nin;⑤判断是否满足Min/Nin=eo+uo+um的条件,如果不满足,则调整截面形心处的应变o并重复步骤③～④,直至满足;⑥判断是否满足作用在构件上荷载=Nmax(t)的条件,Nmax(t)为t时刻温度场情况下,钢管混凝土柱荷载-变形关系曲线上峰值点对应的轴力,如果不满足,则给定下一时刻的截面温度场,并重复步骤③～⑤,直至满足,则此时刻t即为构件的耐火极限。
采用纤维模型法对火灾下钢管混凝土构件的荷载-变形关系和耐火极限进行计算,概念明确,计算方便,但是纤维模型法是一种简化的数值分析方法,在进行力学性能分析时,不能准确分析高温作用下钢与混凝土的应力状态、应变发展和相互作用等,同时,采用纤维模型法时难以获得构件在整个受火过程中的变形,而且计算时只能取计算长度。
2.2 分段积分法
高温下材料应力-应变关系与纤维模型法相同,钢材的高温蠕变较为明显,可采用AIJ[12]给出的表达式及系数。混凝土瞬态热应变数值较大,在高温分析中应合理考虑,本文选取Anderberg和Thelandersson提出的模型[13]。对于混凝土的高温徐变,可选择应用较多的Anderberg和Thelandersson模型[13]。
分析时采用的基本假设去掉纤维模型法基本假设中的(4),其余相同。为了反映材料在构件长度和截面两个方向上性能的变化,在对钢管混凝土柱进行单元划分时,考虑两个层次的划分。在构件长度方向上划分若干个梁-柱单元,将构件视为通过结点相连的梁-柱单元的集合。截面采用切线刚度法,类似于纤维模型法中的直接迭代法。将截面分割为若干微单元,确定微单元形心的几何特性和相应的材料切线模量,然后利用合成法求得的材料切线模量和相应的单元几何特性确定各个单元的贡献,最后将各单元的贡献叠加,从而获得截面切线刚度距阵。由于对称性取半个截面进行计算。钢管混凝土构件截面单元划分与纤维模型法截面划分一致,沿长度方向单元划分如图3所示,其中N为作用在构件上的荷载,e为荷载偏心距。
本文采用近似的UL表述(即AUL表述),利用虚功原理可得AUL表述的局部坐标系下非线性梁-柱单元增量平衡方程为[14]:
(3)
其中,代表单元在直线位形的体积;和分别为应力和应力增量;eL和eNL分别为轴向应变的线性分量和非线性分量;{d}为单元的结点位移增量向量;{r}和{r}分别为单元结点力向量和结点力增量向量;结点力和位移向量定义详见郑永乾[4]。
参考Jetteur等[14]可得局部坐标系下改进的AUL表述的单元增量平衡方程为:
(4)
式中,为梁-柱单元的切线刚度矩阵,可分为两部分:,其中,为材料非线性的小位移刚度矩阵,为反映大位移效应的几何刚度矩阵;{f}为梁-柱单元的结点力向量,具体表达式详见郑永乾[14]。
在进行程序编制中,采用了两个级别的积分策略。在截面上采用合成法,即在截面上划分足够数目的微单元,将每个单元的贡献采用直接迭加的办法来实现积分的运算;在长度上采用六点Gauss积分法。温度流动路径可参考过镇海和时旭东[1]推导确定。
采用分段积分法能够获得受火全过程的变形曲线及其耐火极限,能够考虑钢材高温蠕变、混凝土瞬态热应变和高温徐变,能够直接利用杆长和边界条件计算。与纤维模型法一样,分段积分法也难以准确分析高温下钢与混凝土相互作用等受力特性。
2.3 有限元软件ABAQUS
以往不少学者已采用有限元软件ABAQUS对钢管混凝土柱在常温下的受力性能进行了系统的分析[2],但对于高温下的ABAQUS分析比较少,王卫华[5]对圆钢管混凝土柱的耐火性能进行计算分析,计算结果与实验结果比较总体偏于安全,计算时未考虑钢材高温蠕变和混凝土瞬态热应变。
有限元模型中,钢材采用ABAQUS软件中提供的等向弹塑性模型,满足Von Mises屈服准则。高温下钢管的应力-应变关系、蠕变表达式同分段积分法。混凝土采用ABAQUS软件中提供的塑性损伤模型,模型中基本参数取值根据HKS[15]确定。高温下受压区混凝土的应力-应变关系采用韩林海[2]ABAQUS分析的常温表达式,并参考韩林海[2]的高温模型进行了修正。受拉区混凝土模型、瞬态热应变关系同分段积分法,参考Li和Purkiss[13]将混凝土瞬态热应变考虑到应力-总应变关系曲线中。需要说明的是,采用塑性损伤模型较难考虑混凝土高温徐变,ABAQUS分析中暂不考虑其影响。
以Lie和Chabot [16]中构件C21为例,截面尺寸B×ts=273.1×5.56mm,钢材屈服强度350MPa,混凝土圆柱体强度29MPa,硅质骨料,构件两端固结,作用在构件上的荷载525kN。图4所示为1/4构件的有限元分析模型,其中,钢管采用四节点减缩积分格式的壳单元S4R,混凝土采用八节点减缩积分格式的三维实体单元C3D8R。端部设置刚性很大的垫块施加轴向荷载,垫块采用三维实体单元C3D8R模拟。刚性垫块与钢管采用Shell to Solid Coupling进行约束,与混凝土之间采用法向硬接触约束。根据构件实际受力情况,设置两个分析步骤,首先在构件加载位置施加荷载N,保持外荷载不变,调用温度场分析结果计算。初始弯曲取1/1000杆长。
图4有限元模型
利用上述方法,可以得到该钢管混凝土柱的计算轴线变形()-受火时间(t)关系曲线,如图5所示,其中向上轴向变形为正,构件压缩为负。可见,计算结果与实验结果总体趋势接近,计算的耐火极限偏于安全。在轴压比不大的情况下,升温初期,由于钢管温度较高,热膨胀也比核心混凝土大的多,构件膨胀大于外荷载引起的轴向压缩,变形曲线上升,荷载主要由钢管承担,随着钢管温度的提高,钢材强度和弹性模量将大大退化,轴向变形曲线下降。当变形值下降到一定程度,核心混凝土继续承受外荷载,随着高温下混凝土材料属性的降低,轴向变形曲线逐渐下降直至构件破坏[17]。在轴压比较大的情况下,前期上升的轴向变形则不明显或不出现。
图5轴线变形-时间关系曲线
图6给出构件的破坏形态以及最终的应力状态,其中变形放大了10倍。可见,构件跨中有较大的弯曲变形,左侧与右上受火部位的钢管与混凝土之间明显脱开。跨中左侧钢管温度达到931℃,Mises应力19.44MPa。端部未受火,承受较大外荷载,Mises应力最大为52.33MPa。混凝土纵向压应力最大为14.69MPa,在顶部,对于跨中和离顶部约1/6杆长位置,混凝土纵向应力也较大,约达到13.85MPa。
(a) 破坏形态 (b) 钢管Mises应力 (c) 混凝土纵向应力
图6破坏时形态及应力分布
图7所示为不同时间下构件跨中截面混凝土纵向应力的分布情况,为便于分析,在图5中定出A~E点。可见,在常温加载后,即0min时,跨中截面混凝土应力基本呈现带状分布,混凝土全截面受压,由于初始弯曲,在外荷载作用下一侧压应力较高,如图7(a)所示。升温初期,荷载主要由外部钢管承担,截面混凝土温度外高内低,高温区的热膨胀变形受到低温区的约束,因此高温区混凝土为压应力,内部低温区混凝土为拉应力,截面应力分布云图与温度分布类似,如图7(b)所示。随着截面内外温差的减小,混凝土压应力和内部拉应力有所减小,在C点位置,核心混凝土又开始承受外荷载,如图7(c)所示。混凝土在温度和外荷载作用下,压应力增加,在D点位置,混凝土中心点压应力6.96MPa,右边缘点压应力6.07MPa,如图7(d)所示。随着混凝土温度的进一步升高,材料属性恶化较为严重,跨中挠度增加较快,破坏时压应力最大区域在截面中心偏下,即偏向构件弯曲内侧,压应力为13.85MPa,此时整个截面混凝土为受压状态,如图7(e)所示。
(a) A点(0min) (b) B点(23min) (c) C点(33min)
(d) D点(68min) (e) E点(100min)
图7不同时间下跨中截面混凝土纵向应力
采用ABAQUS软件结果后处理形象直观,能够进行火灾全过程的应力、应变、相互作用等受力特性分析。采用ABAQUS的建模、参数分析及计算的速度不如前面两种,目前ABAQUS研究钢管混凝土耐火性能尚不完善,例如适合于ABAQUS分析的混凝土高温本构模型、混凝土高温徐变、接触热阻取值、高温下钢与混凝土的粘结滑移等还需要进一步研究。
3防火措施
(1)根据韩林海[2]的研究结果,火灾荷载比、截面尺寸、长细比和防火保护层厚度是影响钢管混凝土柱耐火极限的主要因素。因此,为提高耐火极限,可在设计中降低荷载比、增大截面尺寸、改变长细比或采取防火保护措施。在钢管混凝土外部采用防火保护是非常有效的方法,在不少工程中应用,例如深圳赛格广场大厦、杭州瑞丰国际商务大厦、武汉国际证券大厦等[2]。防火保护可采用厚涂型钢结构防火涂料、金属网抹水泥砂浆、外包混凝土和采用防火板。
厚涂型钢结构防火涂料效果明显,在工程中应用较多。喷涂前,首先应将钢管表面处理干净,然后打底,底层材料由干料(图8(a))、专用胶黏剂和水按一定比例搅拌均匀,如图8(b)所示。接着利用空压机(图8(c))和喷枪在钢管表面打底,一次搅拌的混合料宜在2小时内用完,图8(d)所示为打底后的情况。待底层材料完全凝固硬化后可开始采用手工涂抹。取袋装干料和水按一定比例搅拌均匀,在钢管表面分层涂抹,如图8(e)和(f)所示。
(2)配钢筋。以往已有一些学者对钢管配筋混凝土柱的耐火性能进行研究,取得了部分研究成果[2]。本文作者采用分段积分法计算了火灾下钢管配筋混凝土柱的变形和耐火极限,结果表明,对于专门考虑抗火作用钢筋的构件,配筋率1～5%可比钢管素混凝土柱耐火极限提高约10%～60%,配筋率每增加1%约增加11%。随着钢筋屈服强度的增加,构件的耐火极限稍有增加。对于火灾荷载比包含钢筋受力作用的构件,配筋率和钢筋屈服强度对耐火极限的影响很小,该内容将另文发表。
(3)为保证火灾时核心混凝土中水蒸气能够及时散发,确保结构安全工作,需在钢管混凝土柱上设置排气孔,直径一般为20mm[2]。
(a)袋装干料 (b) 搅拌均匀 (c) 空压机
(d) 喷底层材料后 (e) 圆钢管混凝土涂抹 (f) 方钢管混凝土涂抹
图8防火涂料施工
4结语
4.1 采用自编有限元程序和有限元软件ABAQUS计算钢管混凝土柱在火灾下的温度场,均可以取得较好的结果,同时为火灾下构件受力性能的计算分析提供基础。
4.2 纤维模型法、分段积分法和有限元法是火灾下钢管混凝土柱受力性能分析的常用方法。纤维模型法概念明确,计算方便,但它是一种简化的数值分析方法,难以准确考虑钢材的高温蠕变、混凝土的瞬态热应变和高温徐变。分段积分法将构件沿着长度方向分为若干单元,将数值积分点处的截面分为若干面积单元,在单元分析中采用改进的AUL 表述推导得到梁柱单元刚度矩阵方程,程序中可合理考虑钢材高温蠕变、混凝土瞬态热应变和高温徐变。采用纤维模型法和分段积分法均难以准确分析高温作用下钢与混凝土的应力状态、应变发展和相互作用等受力特性,采用有限元法可以很好地解决这些问题,但是有限元方法建模和计算速度较慢,适合有限元软件分析的材料高温本构、参数取值等研究尚不完善。
4.3 为提高钢管混凝土柱的耐火极限,可在采用厚涂型钢结构防火涂料、金属网抹水泥砂浆、外包混凝土、防火板或配置专门考虑防火的钢筋,其中在钢管混凝土表面涂抹防火涂料是非常有效的保护措施。
随着科学技术的发展,新型钢管混凝土结构逐渐得到人们的重视,例如带肋薄壁钢管混凝土、中空夹层钢管混凝土、钢管高性能混凝土等,他们的耐火性能及其抗火设计、施工等问题还需要进一步探讨。
参考文献:
[1] 过镇海,时旭东.钢筋混凝土的高温性能及其计算[M].北京:清华大学出版社,2003.
[2] 韩林海.钢管混凝土结构-理论与实践(第二版)[M].北京:科学出版社,2007.
[3] Lie T T,Denham E M A. Factors Affecting the Fire Resistance of Square Hollow Steel Columns Filled With Bar-Reinforced Concrete [R].Internal Report, No.650, Ottawa, Canada: National Research Council Canada,1993.
[4] 郑永乾.方钢管混凝土柱耐火极限的计算[C].中国钢结构协会钢-混凝土组合结构分会第十二次学术会议论文集,2009.10, 中国厦门,217-220.
[5] 王卫华.钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁平面框架结构耐火性能研究[D].福州:福州大学博士学位论文,2009.
[6] 孔祥谦. 有限单元法在传热学中的应用(第三版)[M].北京:科学出版社,1998.
[7] Harmathy T Z. Fire safety design and concrete [M]. Harlow, Essex, England: Longman Scientific & Technical, 1993.
[8] ECCS-Technical Committee 3. Fire safety of steel structures, technical note, Calculation of the fire resistance of centrally loaded composite steel-concrete columns exposed to the standard fire [R], European Convention for Constructional Steelwork, Brussels, Belgium, 1988.
[9] Lie T T, Irwin R J. Fire Resistance of Rectangular Hollow Steel Sections Filled with Bar-Reinforced Concrete [R]. NRC-CNRC Internal Report, No.631, Ottawa, Canada, 1992.
[10] Rots J G, Kuster G M A, Blaauwendraad J. The need for fracture mechanics options in finite element models for concrete structures [C]. Proceedings of the International Conference on Computer Aided Analysis and Design of Concrete Structures, Split, 1984: 19-32.
[11] Cai J, Burgess I, Plank R. A generalised steel/reinforced concrete beam-column element model for fire conditions [J]. Engineering Structures, 2003, 25(6): 817-833.
[12] AIJ. Recommendations for design and construction of concrete filled steel tubular structures [S].Architectural Institute of Japan (AIJ), Tokyo, Japan: Architectural Institute of Japan, 1997.
[13] Li L Y, Purkiss J. Stress-strain constitutive equations of concrete material at elevated temperatures [J]. Fire Safety Journal, 2005, 40(7): 669-686.
[14] Jetteur P H, Cescotto S, de Ville de Goyet. Improved Nonlinear Finite Element for Oriented Bodies Using an Extension of Margurre’s Theory [J]. Computer & Structure, 1982, 1(17): 99-104.
[15] Hibbitt, Karlsson, Sorensen. ABAQUS Version 6.5: Theory manual, users' manual, verification manual and example problems manual [M]. Hibbitt, Karlsson and Sorensen Inc., 2005.
[16] Lie T T, Chabot M. Experimental studies on the fire resistance of hollow steel columns filled with plain concrete [R]. Internal Report, No.611, Ottawa, Canada: National Research Council Canada, 1992.
钢管混凝土柱论文范文第5篇
2.信息动态
3.预应力灌浆套管连接的结构性能研究王震，蒋首超，张洁，WANGZhen，JIANGShou-chao，ZHANGJie
4.高铁虹桥站钢桁架-钢管混凝土柱节点性能试验研究楼瑜杰，童乐为，谢恩，侯刚，陈以一，殷真铭，LOUYu-jie，TONGLe-wei，XIEEn，HOUGang，CHENYi-yi，YINZhen-ming
5.钢管混凝土梁柱长圆孔变型性高强螺栓节点抗震性能试验研究马人乐，李渊，梁峰，周小华，刘传平，MARen-le，LIYuan，LIANGFeng，ZHOUXiao-hua，LIUChuan-ping
6.某地铁站台膜结构平均风压分布系数数值模拟研究周颖，张其林，ZHOUYing，ZHANGQi-lin
7.有限元模拟膜张力计的平面内张力-平面外位移关系邓长根，于华南，DENGChang-gen，YUHua-nan
8.六边形孔蜂窝梁腹板的屈曲性能分析罗烈，于合勇，LUOLie，YUHe-yong
9.框架梁转动约束刚度研究汤文科，李国强，王开强，TANGWen-ke，LIGu-qiang，WANGKai-qiang
1.轴心压杆板件宽厚比限值的统一分析陈绍蕃，CHENShao-fan
2.防屈曲支撑、普通和特殊中心支撑钢框架结构抗震性能分析张耀春，丁玉坤，ZHANGYao-chun，DINGYu-kun
3.建筑抗震用低屈服点钢的生产与应用温东辉，宋凤明，刘自成，李国强，孙飞飞，陈素文，WENDong-hui，SONGFeng-ming，LIUZi-cheng，LIGuo-qiang，SUNFei-fei，CHENSu-wen
4.宝钢低屈服点钢BLY225的焊接性能屈朝霞，许磊，温东辉，QUZhao-xia，XULei，WENDong-hui
5.腹板开洞钢-混凝土组合梁的抗弯和抗剪设计张伟，胡夏闽，ZHANGWei，HUXia-min
6.变内力杆件平面外计算长度系数的研究栗增欣，郭成喜，赵振佳，付占明，LIZeng-xin，GUOCheng-xi，ZHAOZhen-jia，FUZhan-ming
7.双向张弦梁结构的分析刘开国，LIUKai-guo
8.有色冶炼厂故坑附近工字型钢柱在炉料热作用下的耐火稳定性验算屈立军，刘红雅，刘效铎，高帅，QULi-jun，LIUHong-ya，LIUXiao-duo，GAOShuai
9.广州歌剧院复杂钢结构综合施工技术何啸伟，余运波，HEXiao-wei，YUYun-bo
10.新建昆明国际机场航站楼屋顶网架结构的抗火研究与设计建筑钢结构进展 张超，殷颖智，罗明纯，ZHANGChao，YINYing-zhi，LUOMing-chun
11.国外期刊论文简介
1.从汶川地震灾害看钢结构在地震区的应用李国强，陈素文，LIGuo-qiang，CHENSu-wen
2.加侧板法梁柱连接节点用于D型偏心支撑结构的抗震性能分析张营营，郝际平，潘秀珍，陈小峰，负航，高杰，ZHANGYing-ying，HAOJi-ping，PANXiu-zhen，CHENXiao-feng，YUNHang，GAOJie
3.大跨度空间钢管桁架的卸载过程模拟及控制周建民，陈顺，常建新，ZHOUJian-min，CHENShun，CHANGJian-xin
4.钢框架梁柱T型钢连接滞回性能的研究宋晓光，申成军，郭兵，SONGXiao-guang，SHENCheng-jun，GUOBing
5.爆炸荷载作用下钢-混凝土组合梁的动力响应及破坏形态分析杨涛春，李国强，YANGTao-chun，LIGuo-qiang
6.超高强度钢材钢结构的工程应用施刚，石永久，王元清，SHIGang，SHIYong-jiu，WANGYuan-qing
7.信息
8.交错桁架体系中桁架与柱的连接节点设计方法研究李启才，何若全，顾强，申林，LIQi-cai，HERuo-quan，GUQiang，SHENLin
9.方钢管混凝土柱-焊接腹板削弱钢梁节点选型及设计郭彦利，姚行友，GUOYan-li，YAOXing-you
10.轴心受拉柱脚节点受力性能有限元分析刘沈如，张其林，LIUShen-ru，ZHANGQi-lin
11.T、L形钢管混凝土柱的本构模型及非线性分析研究李学平，吕西林，LIXue-ping，LVXi-lin
1.考虑单侧翼缘受载腹板屈曲的不锈钢钢管设计周锋，杨立伟，ZHOUFeng，YOUNGBen
2.信息
3.G550高强钢构件的受压稳定杨德茂，GregoryJ.HANCOCK，YANGDe-mao，HANCOCKGregory-J
4.冷成型钢截面残余应力的有限元分析郭伟明，滕锦光，钟国辉，QUACHWai-meng，TENGJin-guang，CHUNGKwok-fai
5.柱脚连接对柔性框架结构稳定性的影响刘贤豪，BEALE,R.G.，GODLEY,M.H.R.，LAU,H.H.，BEALE,R.G.，GODLEY,M.H.R.
6.美国国家标准建筑钢结构规范中轴心受压柱、受弯和压弯构件的稳定设计陈骥，CHENJi
7.双层纵向柱列支撑的设计要求童根树，饶芝英，TONGGen-shu，RAOZhi-ying
8.全加劲两侧开缝钢板剪力墙弹性屈曲研究郭彦林，缪友武，董全利，GUOYan-lin，MIAOYou-wu，DONGQuan-li
9.国外期刊论文简介刘玉姝
1.苏州国际博览中心金属屋面系统设计徐国军，华孙炬，沈利江，钟秋云，XUGuo-jun，HUASun-ju，SHENLi-jiang，ZHONGQiu-yun
2.钢结构高强度螺栓端板连接研究现状(Ⅰ)楼国彪，李国强，雷青，LOUGuo-biao，LIGuo-qiang，LEIQing
3.钢骨混凝土柱的耐火性能和抗火设计方法(Ⅰ)郑永乾，韩林海，ZHENGYong-qian，HANLin-hai
4.索膜结构风振响应中的气弹耦合效应研究武岳，沈世钊，WUYue，SHENShi-zhao
5.冷弯薄壁多孔货架立柱的稳定性分析与研究张卫国，ZHANGWei-guo
6.预应力钢结构学科的发展与深化陆赐麟，张爱林，张国军，LUCi-lin，ZHANGAi-lin，ZHANGGuo-jun
7.梁柱连接计算方法的演变蔡益燕，CAIYi-yan
8.钢骨混凝土偏压柱抗火极限承载力分析研究蒋东红，李国强，张彬，JIANGDong-hong，LIGuo-qiang，ZHANGBin
9.国外期刊论文简介刘玉姝，LIUYu-shu
1.屈曲约束支撑体系的应用与研究进展(Ⅰ)汪家铭，中岛正爱，陆烨
2.使用低降伏(屈服)强度阻尼装置之耐震结构设计苏晴茂，林昆德
3.钢柱脚锚栓的设计方法童根树，吴光美
4.钢骨高强混凝土框架边节点骨架曲线的有限元分析徐亚丰，王连广，白首晏，梁力
5.考虑墙板约束影响的轴心受压钢柱抗火设计方法李国强，李明菲，王银志
6.打黑渡怒江大桥拱架及拱肋施工过程计算吴高峰，徐鸿
7.美国AISC《建筑和桥梁钢结构应用标准法规》介绍(Ⅱ)王小杰，石成晓
8.建筑钢结构进展 国外期刊论文简介方明霁
9.香港国际金融中心二期
1.预制星形螺箍SRC柱的轴压与反复荷载抗震性能翁正强，尹衍梁，王瑞祯，施祖涵，吕承儒，WENGCheng-chiang，YINYen-liang，WANGJui-chen，SHITsu-han，LUCheng-ru
2.香港2005钢结构规范-钢结构材料的应用彭达材，陈伟泰，PaulPANG，CHANWai-tai
3.钢结构梁柱梁翼内侧加劲板补强接头耐震试验及有限元素分析周中哲，饶智凯，CHOUChung-che，JAOChih-kai
4.蜂窝状钢骨混凝土L形柱正截面承载力的试验研究郑廷银，苏明，陈志军，ZHENGTing-yin，SUMing，CHENZhi-jun
5.蜂窝状钢骨混凝土L形柱正截面承载力的非线性分析郑廷银，吴杏花，陈志军，ZHENGTing-yin，WUXing-hua，CHENZhi-jun
6.错层用组合"王"字形截面钢梁整体稳定性试验研究王经龙，于江，WANGJing-long，YUJiang
7.预应力双向网格单层网壳结构整体稳定性分析宋同，吴明儿，SONGTong，WUMing-er
8.信息HttP://
9.肋板加强型管节点静力强度研究李涛，邵永波，张季超，LITao，SHAOYong-bo，ZHANGJi-chao
10.钢结构抗火设计在"上海水立方"中的应用施碧波，殷颖智，SHIBi-bo，YINYing-zhi
1.关于多高层钢结构柱计算长度(Ⅰ):理论解释李国强，LIGuo-qiang
2.关于多高层钢结构柱计算长度(Ⅱ):数例说明王翼，李国强，WANGYi，LIGuo-qiang
3.反复荷载作用下L形钢管混凝土柱滞回性能研究林震宇，沈祖炎，罗金辉，LINZhen-yu，SHENZu-yan，LUOJin-hui
4.信息
5.大高宽比屈曲约束组合钢板剪力墙的试验研究陆烨，李国强，孙飞飞，LUYe，LIGuo-qiang，SUNFei-fei
6.高温下钢管混凝土结构节点的简化计算方法王静峰，韩林海，WANGJing-feng，HANLin-hai
7.公路钢桥疲劳车辆荷载研究进展岳峰，任晓崧，赵金城，温学钧，郝志刚，YUEFeng，RENXiao-song，ZHAOJin-cheng，WENXue-jun，HAOZhi-gang
8.弧形钢管桁架平面钢闸门的制作华玉武，江舸，李新武，汪志强，HUAYu-wu，JIANGGe，LIXin-wu，WANGZhi-qiang
9.深圳卓越·皇岗世纪中心项目二号塔楼结构设计与研究黄用军，宋宝东，尧国皇，郑竹，李建新，彭肇才，王传甲，HUANGYong-jun，SONGBao-dong，YAOGuo-huang，ZHENGZhu，LIJian-xin，PENGZhao-cai，WANGChuan-jia
10.大跨度体育场馆钢结构施工技术张瑾屏，ZHANGJin-ping
11.国外期刊论文简介刘玉姝
1.东京太平洋世纪广场丸之内大厦的结构设计小堀徹，KOBORIToru
2.信息
3.日建设计东京总部大楼结构制振体系动力性能研究原田公明，石井正人，山野佑司，小崛徹，HARADAHiroaki，ISHIIMasato，YAMANETakashi，KOBORIToru
4.东京晴海岛海神广场的结构制振设计浅野美次，山野佑司，吉江庆佑，ASANOMitsugu，YAMANETakashi，YOIHEKeisuke
5.名古屋丰田每日大厦的制振设计杉浦盛基，向野聪彦，SUVIURAShigeki，KOHNOToshihiko
6.日本POLA艺术博物馆的隔震结构和玻璃天窗浅野美次，山本裕，ASANOMitsugu，YAMAMOTOHiroshi
7.东京汐留住友大厦的中间层隔震结构设计末冈利之，鸟井信吾，常木康弘，SUEOKAToshiyuki，TORIIShingo，TSUNEKIYasuhiro
8.日本结构抗震加固的工程实例山本裕，常木康弘，向野聪彦，YAMAMOTOHiroshi，TSUNEKIYasuhiro，KOHNOToshihiko
9.日本琦玉超级体育馆的结构设计建筑钢结构进展 小堀徹，KOBORIToru
10.日本地震简介和日建设计的抗震设计山根尚志，YAMANETakasi
1.钢结构用厚壁钢管柴昶，何文汇，CHAIChang，HEWen-hui
2.725MPa高强度不锈钢拉杆的研制与应用祁海珅，王永正，张垣，卢川，苑军峰，QIHai-shen，WANGYong-zheng，ZHANGYuan，LUChuan，YUANJun-feng
3.半刚性梁柱组合节点的研究现状李国强，石文龙，肖勇，LIGuo-qiang，SHIWen-long，XIAOYong
4.轻钢住宅墙柱体系轴压性能的理论和试验研究张其林，秦雅菲，ZHANGQi-lin，QINYa-fei
5.国家体育场大型柱脚-混凝土承台设计研究范重，王春光，曹万林，薛素铎，聂建国，樊健生，尤天直，许庆，郝清，FANZhong，WANGChun-guang，CAOWan-lin，XUESu-duo，NIEJian-guo，FANJian-sheng，YOUTian-zhi，XUQing，HAOQing
6.信息
7.郑州新郑国际机场候机楼改扩建工程钢屋盖的创新设计介绍隋庆海，吴一红，申豫斌，肖静，王敬忠，赵雪铮，SUIQing-hai，WUYi-hong，SHENYu-bin，XIAOJing，WANGJing-zhong，ZHAOXue-zheng
8.某大型空间网架载荷试验与理论分析张小鹏，王子堂，邢怀念，刘增利，ZHANGXiao-peng，WANGZi-tang，XINGHuai-nian，LIUZeng-li
9.美国、欧盟及中国钢结构设计规范中柱子曲线的对比刘大林，LIUDa-lin
10.彩色涂层钢板及钢带国家标准GB/T12754-2006的理解与实施徐宏伟，XUHong-wei
11.国外期刊论文简介刘玉姝，LIUYu-shu
1.中国国际贸易中心三期主塔楼结构设计郭家耀，郭伟邦，徐卫国，刘鹏，，何伟明，KWOKMichael，GIBBONSCraig，TSUIJoey，LIUPeng，WANGYang，HOGoman
2.中国航海博物馆中央帆体新型杂交结构设计李亚明，周晓峰，吴景松，焦瑜，宋剑波，张月楼，LIYa-ming，ZHOUXiao-feng，WUJing-song，JIAOYu，SONGJian-bo，ZHANGYue-lou
3.信息
4.高层建筑钢结构基于风振响应和动力特性的优化设计陈俊文，黄铭枫，CHANChun-man，HUANGMing-feng
5.钢板剪力墙抗震行为与设计蔡克铨，林盈成，林志翰，TSAIKeh-chyuan，LINYin-cheng，LINChih-han
6.台湾钢骨住宅大楼含制震组件之案例探讨苏晴茂，黄立宗，SUChyng-maw，HUANGStephen
7.钢构造梁扩翼接头之耐震行为陈诚直，李智民，CHENCheng-chih，LEEChih-ming
8.一个奇特的除尘器钢支架的屈曲问题童根树，饶芝英，TONGGen-shu，RAOZhi-ying
9.建筑钢结构进展 矩形钢管混凝土的局部屈曲性能研究尧国皇，黄用军，谭伟，YAOGuo-huang，HUANGYong-jun，TANWei
10.大跨空间拱支索膜屋盖结构体系分析童丽萍，司瑞娟，曹延波，TONGLi-ping，SIRui-juan，CAOYan-bo
11.香港2005钢结构规范不需要假定有效长度的二阶分析和设计法彭达材，关建祺，陈绍礼，PANGPaulTat-choi，KWANKin-kei，CHANSiu-lai
钢管混凝土柱论文范文第6篇
矩形钢管混凝土结构的优越性已逐渐得到工程人员的认可，而且越来越多地被应用到实际工程中。从已有的实例看，钢管混凝土结构一般用于承受较大荷载的结构，如高层建筑和桥梁结构。钢管混凝土结构在我国已得到较为广泛的应用，并取得了较好的技术和经济效果。一、钢管混凝土在实际工程应用中的优点
钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土而形成的构件。它利用钢管和混凝土两种材料在受力过程中相互的组合作用，发挥了两种材料的优点，不仅使得混凝土的抗压强度提高、变形性能改善，而且避免或延缓了钢管发生局部屈曲。这决定了它在实际工程应用中的一些优点：
（一）承载力高。如果仅仅对于薄壁钢管而言，其临界承载力很不稳定。试验表明，它的实际承载力只有理论计算值的四分之一。但在钢管中填充混凝土以后，可以延缓或避免钢管过早地发生局部屈曲。钢管中的混凝土受到钢管的约束，可延缓其受压时的纵向开裂。两种材料相互弥补了彼此的弱点，可以充分发挥各自的长处，从而使钢管混凝土具有很高的承载能力，一般高于组成钢管混凝土的钢管及核心混凝土单独承载力之和。
（二）抗震和变形能力。对于钢管混凝土构件而言，其中的混凝土材料脆性很大，构件开裂后承载力和变形能力迅速降低。如果将混凝土灌入钢管中形成钢管混凝土，核心混凝土在钢管的约束下，不但在使用阶段它的弹性模量得以改善，在破坏时也具有较大的塑性变形。此外，若与钢结构相比，钢管混凝土结构由于混凝土的存在而提高了刚度，外力作用下的变形相对较小，在风荷载和地震荷载作用下，结构的水平位移可以严格控制。
（三）制作和施工方便。与钢筋混凝土柱相比，钢管可以兼作柱的外模和临时支撑，免去了绑扎钢筋、支模和拆模等工序；而且柱内无钢筋，混凝土浇灌也相对简单的多，可以做到多层一次施工，并能更好的配合施工中的泵送混凝土、高位抛落免振捣混凝土和自密实混凝土等技术。与钢结构构件相比，钢管混凝土的构造通常更为简单，焊缝少，更易于制作。
（四）耐火性能较好。众所周知，钢结构的耐火性能较差，构件温度升至600°C时结构完全丧失承载力，变形迅速增加，导致结构倒塌。因此，钢结构中构件要采用防火涂料进行保护。
（五）经济效果好。对于钢筋混凝土结构，由于轴压比的限制常常令柱截面尺寸很大，若改用钢管混凝土，柱截面将大大减小，建筑结构所占的面积也将大大减小，这对投资方而言会产生不小的经济效益。
二、矩形钢管混凝土节点的类型与性能
（一）钢管混凝土柱―钢筋混凝土梁节点
1.加强环肋板式节点
加强环肋板式节点由上下加强环和垂直肋板组成，垂直肋板和钢管及下环板焊接，钢筋混凝土预制梁端留一竖向糟，槽口顺肋板将梁放在下环上，用角焊缝将梁端预埋件与肋板及下环板相焊接，然后盖上上加强环，再将上环板与梁端预埋件焊接，如图1.1所示，这种刚性节点通过上下加强环传递梁端弯矩，垂直肋板传递剪力。这种节点型式的特点是传力可靠，在满足“强柱弱梁”的条件下设计好加强环，同时注意焊接质量，使塑性铰出现在梁端的情况下有良好的抗震性能。这种节点适用于多层工业与民用建筑。
图1.1 加强环肋板式节点
2.加强环承重销式节点
加强环承重销式节点是在梁顶用加强环分别和钢管及梁顶预埋件钢板焊接，预制梁端部做成下短、上长的变形截面形状搁在承重销上，如图1.2所示。加强环的作用是传递梁端弯矩所产生的拉力，承重销的作用是传递梁端传来的剪力，承重销多采用工字梁，它的腹板穿过钢管柱，上下翼缘则焊在钢管壁上。这种节点的优点是受力明确，刚度大，承载力高；缺点是构造较复杂，用钢量大，这种节点适用于重型工业厂房中。
图1.2加强环承重销式节点 图1.3 环梁节点
3.环梁节点
钢筋混凝土梁与圆钢管混凝土柱连接时，采用钢筋混凝土环梁节点。这种节点是围绕钢管柱设置现浇钢筋混凝土环梁，与钢管柱紧密箍抱，楼盖的纵筋锚固于环梁内，借环梁传递梁端弯矩；在钢管外侧位于环梁中部或靠近底部贴焊一或两根环形钢筋作为抗剪环传递梁端剪力，如图1.3所示。这种节点的传力方式是:梁的剪力传至环梁后，通过环梁和钢管间的粘结力、摩擦力和抗剪环传给钢管柱；梁的弯矩则由环梁承担并自行平衡或传至钢管柱。
（二）钢管混凝土柱―钢筋混凝土梁节点
1.内、外加强环节点
如图1.4所示为钢管混凝土外加强环节点。梁端剪力的传递采用焊接于钢管上的连接腹板实现，梁端弯矩的传递采用环绕钢管柱的加强环与钢梁上下翼缘焊接的办法实现。外加强环式节点是迄今为止实际工程中应用较多的一种节点型式，其传力路径简洁明确、节点刚度大、承载力高，在适当的截面设计下能较好地实现“强柱、弱梁、节点更强”的原则。
图1.4钢管混凝土外加强环式节点
内加强环式节点，即将钢梁翼缘板与腹板直接焊接在管柱外边，内环与梁的翼缘在同一水平面内，节点仍然能够满足刚性节点的要求。这种节点型式比外环节省钢材，但当管柱直径较大时才能采用，因为当管径较小时焊接困难，而且将妨碍管内混凝土的浇灌，我国1997年开始修建的深圳赛格广场大厦中重要的节点都采用了内加强环。
2.锚定板式节点
如图1.5所示为锚定板式节点，即在钢管内正对钢梁上、下翼缘处各焊一个T形锚定板，埋于柱核心混凝土内，以承受梁翼缘传来的力偶，剪力的传递则依靠梁腹板的竖直焊缝。其特点是构造简单、省钢材，但节点的整体刚度较小，适用于节点内力不大的情况，目前已在深圳赛格广场工程中应用。
图1.5锚定板式节点
参考文献：
[1]《高层钢管混凝土结构》 黑龙江科学出版社1999
[2]《新型方钢管混凝土柱―梁节点实验研究》 同济大学硕士学位论文 2000
[3]《高层建筑钢管混凝土柱节点设计及构筑研究》 建筑结构1999
钢管混凝土柱论文范文第7篇
【关键词】区域约束混凝土 抗震性能 延性 结构 应用
中图分类号： TU37 文献标识码： A 文章编号：
1.引言
钢筋混凝土是在19世纪中叶开始得到应用的，由于水泥和混凝土刚刚问世，同时设计计算理论尚未建立,所以发展比较缓慢。19世纪末,随着生产的发展,以及试验工作的开展、计算理论的研究、材料及施工技术的改进，钢筋混凝土在以后的两百年得到了飞速发展，各种形式的约束混凝土结构随之出现。人们对约束混凝土的研究始于20世纪30年代，并逐渐形成了钢管混凝土、碳纤维约束混凝土、钢筋约束混凝土三大体系。其中，钢筋约束混凝土的应用和研究最为广泛。曹新明教授提出了区域约束的概念[1]，以往的研究均是将构件截面作为整体进行约束，而且强调横向箍筋对混凝土的约束作用，其实约束混凝土中纵向钢筋与横向箍筋有着同等重要的作用；再者，尽管约束可以提高混凝土的强度和延性，但是构件在受力时并非所有的地方都需要有强约束，有效而经济的做法应该是在需要的地方施加有效约束。区域约束混凝土概念的提出，突破了传统思维模式，以一个全新的视角考察钢筋混凝土结构中各个组成成分的功能，通过调整纵向钢筋及横向箍筋的布置方式，改变了混凝土、纵向钢筋及箍筋的受力机理，并将区域约束与整体约束有机地结合，使钢筋与混凝土的结合更为紧密，充分发挥了各个组成部分的性能。
2.关于约束混凝土
（1）约束混凝土结构约束机理[1]
对于约束混凝土构件，在混凝土受压时,由于侧向压力的约束，限制内部微裂缝的发展，能极大地提高混凝土的抗压强度。工程上运用这一现象，把以受轴心压力为主的柱子做成钢管混凝土柱（钢板焊接成为筒状或直接用大直径钢管，内浇注混凝土）、侧向密排配置螺旋形或者环形箍筋柱。在混凝土构件受到轴心压力过程中，混凝土发生与轴压力相互垂直的横向变形，内部产生裂缝，此时的钢管或者密排环状箍筋就发生作用，向混凝土提供径向反作用力，紧紧地约束了混凝土的横向变形，从而限制内部微裂缝的发展，以达到提高混凝土的抗压强度和延性（发挥混凝土的塑性性能，得到良好的变形效果），我们通常称钢筋对混凝土的这种约束效果为有效约束：如矩形截面柱，普通配筋情况下的钢筋对混凝土的约束机理如图1所示。把箍筋与纵筋的连接点视为不动点，则虚线范围内为有效约束区域（拱作用）
图1矩形截面柱约束机理示意图
纵筋则可视为同时受轴向压力及弯矩的连续梁，共同为核心混凝土提供约束。当钢筋（纵筋及箍筋）配置达到一定水平后，可以有效提高核芯混凝土的强度及延性。
（2）区域约束混凝土结构特点
传统约束与区域约束：
传统矩形截面钢筋约束混凝土柱的箍筋形式主要有螺旋箍、井字箍、复合箍（图2）等，它们都是将整个截面进行约束，并在截面中心形成约束最强的约束核心。其纵筋主要分布在柱截面四边，当然这对柱体抗弯是很有效的。
图2 传统箍筋形式
区域约束混凝土旨在在最需要的地方设置约束钢筋。将约束钢筋集中布置在受压或剪压区，以便更有效提高该区域混凝土的强度及延性；并且以合理的方式布置约束钢筋。有效的约束是由混凝土、纵向钢筋及横向箍筋共同实现的，纵向钢筋的配置、横向箍筋的形态及配箍率、钢筋的强度与混凝土强度的比值都影响到约束的效果，因此，需要有合理的配置（图3）。
图3 区域约束箍筋形式
区域约束混凝土受力特点：
a.区域约束混凝土结构承载能力、强度比普通混凝土均有所提高，提高的幅度根据约束程度而定（图4）；
b.同等强度下，可以减小构件截面尺寸，减轻结构自重，从而获得更多的使用空间；由于截面减小，结构耗能略有降低，但是延性性能大幅度提高，更有利于结构抗震；
图4混凝土抗压强度与应变关系图
c.随着轴压比的提高，区域约束混凝土试件的刚度的提高略低于普通约束混凝土试件，这就使得区域约束混凝土构件在地震中耗能有所降低，安全储备相应提高；
d.在工程设计中，区域约束轴压比限值在满足配箍率的前提下，对于矩形截面柱可以比规范取值提高1.1倍，对于圆形截面柱可以比规范取值提高1.2倍[2] [3]。
3.区域约束混凝土结构的应用
区域约束混凝土定性描述了混凝土结构中各个组成成分的工作性能，箍筋的强度、混凝土的延性都得到了充分发挥，钢筋与混凝土的粘滞性及混凝土间的咬合力得到了实质改善，提高结构的承载力的同时不降低安全度。区域约束混凝土有了很强的耗能能力，可以大幅度地提高结构的抗震性能。因此当它用作多层及高层建筑中的柱子时，不仅可以减小柱子的截面尺寸，还可以扩大建筑的使用空间。并且在建筑上一改“肥梁、肥柱”的旧结构形式，使建筑更加美观，由于柱子截面的减小，必然会增加建筑的使用空间，减轻柱子自重，减少混凝土用量。这样将带来很大的经济效益与综合效益。此外，区域约束混凝土结构构造简单、施工方便，与传统混凝土结构相比，区域约束混凝土有着同样简单的构造形式，采用同样的施工方法，因此极易为施工单位所接受，便于推广使用。
当前建筑业已成为国民经济的支柱产业，约束混凝土结构在我国的发展十分迅速。合理地利用约束混凝土结构，可明显提高混凝土的承载能力，充分发挥材料的使用效率，在技术和经济上都具有很大的优越性。基于上述优势，区域约束混凝土构件可以应用于桥梁工程、高层与超高层建筑，工程中应用于受拉、受压、受弯、受扭等梁柱构件，以及一些大体积钢筋混凝土构件，如大坝、桥墩、承台等，可以充分减轻结构自重，增加使用空间。
约束混凝土结构是现代建筑最重要的结构形式之一，具有节约材料和劳动力，提高施工工效，加快施工进度，提高建筑工程的产品质量等优势。从环保和节能的角度讲，应用区域约束混凝土技术，可以减少环境污染，取得较大的经济效益。在当前狠抓工程质量，加强设计施工管理的情况下，应用区域约束混凝土技术，不仅改善了构件的受力性能，降低结构的总体造价，能够满足现代工程施工质量和效率的要求。相信在本世纪的初，我国工程建设必将出现崭新的气象。
4.结语
区域约束混凝土结构是针对工程结构设计高层、超高层钢筋混凝土以及大跨结构中遇到的轴压比超限问题，在约束混凝土基础上发展起来的，能有效实现满足建筑、结构、经济、安全之间合理协调的新型结构。
钢筋混凝土抗震设计中，经济而有效的方法是提高结构及构件吸收地震能量的能力，利用结构或构件的变形能力来耗散地震能量。对区域约束混凝土结构抗震性能和设计方法的研究还有待于进一步深入。
参考文献
【1】曹新明，杨力列，陈宗强，曹鹏程，朱国良.约束混凝土与区域约束混凝土[D].2005-09
【2】庞新宾，区域约束混凝土柱往复荷载作用下轴压比限值研究[D]. 硕士学位论文, 2011-06
【3】陆秋旋，叶国祥，邬晓. 复合矩形螺旋箍筋对短柱轴压比限值的影响[J].广东土木与建筑.2003(2): P29-30.
【4】曹新明、柏洁. Confined Concrete in Moment Element, [ISCC] Changsha China.2004.
钢管混凝土柱论文范文第8篇
关键词：叠合柱 组合柱 理论与试验研究 工程应用及成果推广
1、钢管混凝土叠合柱概念的提出
一九九五年初，沈阳日报社大厦地下室工程施工中出现了问题。由于该工程与相邻的住宅相距为零，前者为高层建筑，地下室2.5层，埋深14m，后者为多层砖混结构，基础为浅基础，若地下室土方开挖必然影响后者的安全。基坑只有采取极为有效的内支护措施才能确保后者的安全。两个楼分属两个单位，关系十分紧张，后者不允许前者往其屋下打入锚杆，施工工期又很急。在此情况下，建设单位找我院进行技术咨询。辽宁省建筑设计研究院当时的总工程师林立岩设计大师率先提出采用半逆作自支护工法施工的创新理念。方案是在每个柱网的位置下沉钢管混凝土柱子，这种钢管混凝土柱子既是主体结构的垂直承重构件的核心部件，还在施工期间利用核心钢管混凝土作为深基坑内支护体系的竖向支撑构件。原来各层楼盖中的混凝土梁由上往下随土方开挖逐层先做出来作为内支护体系的水平支撑构件。待地下各层土方都完工后，再由下而上浇筑筏板基础和各层楼盖，这时在钢管再浇筑柱子的后期混凝土，无意之中形成“叠合柱”。后来果然按这一想法进行施工，整个过程非常顺利。上部结构建到10层后，建设单位要求原设计16层的大厦接建到24层，柱子也用叠合柱的计算原理进行加固设计。“叠合柱”的概念终于在1995年下半年产生了。
沈阳日报社基础工程的成功，鼓舞我们进一步完善“叠合柱”的概念，发现这种做法也可以在上部结构中应用。遂在1996年创造性地在辽宁省邮政枢纽大楼（23层，高96.9m）工程上作为试点工程加以应用，也很成功，当时提出一些构造措施，节点做法，施工方法和相应的计算方法以及与高性能混凝土的组合等[2]。继之在1997年又开展沈阳和泰大厦及沈阳市和平区地税局办公楼等两个高层建筑的试点工程，在1999年完成沈阳电力花园双塔高层住宅、沈阳方圆大厦、京沈高速公路兴城服务区跨线服务楼等试点工程。
这些试点工程的柱子均采用钢管内外的混凝土分期浇筑的叠合柱，采用高性能、高弹性模量混凝土，管内强度等级C80～C100，管外强度等级C50～C60，由于刚度分配合理，一般采用占截面1/3左右的核心钢管混凝土，承担约2/3左右的总轴力和绝大部分剪力与型钢混凝土柱比较截面混凝土的轴压比和剪压比明显减小从而整个柱子截面尺寸明显减少，剪跨比增大，柱子的延性和抗震性能显著提高，一般一个20层左右的高层柱子，断面可控制在600×600左右，从“材料强化”+“约束”+“组合”+“叠合”的全新成柱理念出发，终于产生革命性、颠覆性的技术突破。
我们感到对这种新的结构逐渐有了信心。为了稳妥起见，于1997和1998年请国内一些著名专家在大连和沈阳两地举行技术论证会，先后参加的专家有赵国藩、容柏生、钱稼茹、胡庆昌、蔡绍怀、方鄂华、吴学敏、吴波、李惠等。在大连的论证会着重研讨现代高性能砼在高层柱子中的应用；在沈阳的论证会着重研讨叠合柱概念的可行性和应用前景。该课题（钢管高强混凝土叠合柱结构）研究成果荣获1998年建设部科技进步二等奖。
专家的研讨论证，对钢管混凝土叠合柱这一课题给予充分的肯定，认为它符合我国国情，准确把握组合结构这一大方向，以超前的战略思维，顽强的科研钻劲，在短短的两三年内就搞出多幢叠合柱试点工程，每项工程起点都很高，均有所创新，结果都很成功；从概念的提出到原理的探讨，再到设计施工方案的制订都很令人满意。
专家还认为，钢管混凝土组合柱在国际上虽偶有应用，但理论研究深度不够，在高层中应用也不够成熟，在国内仍停留在SRC水平上应用；将“组合柱”概念延伸到“叠合柱”国际上还没有，是我国的自主创新，极有发展前景。专家学者鼓励我们继续以世界的眼光、超前的意识、全面策划，联合高校（主要有清华大学、大连理工大学、哈尔滨工业大学）、设计单位、研究部门、施工及商品混凝土供应生产单位共同协作，进一步把这一课题做大做强。当时就确定以我院进行结构设计的沈阳富林广场工程作为进一步深入研究的试点工程。该工程的柱子和节点构造，均在清华大学进行结构试验，并以此为基础资料编制了《钢管混凝土叠合柱结构技术规程》（CECS188：2005）。由于该课题既符合抗震、安全的性能目标，又能减少混凝土墙、柱的尺寸，节约水泥和钢材，满足环保、低碳的要求，各类建筑工程都能适用，其研究成果将进一步提升我国建筑业的科技创新水平。
2、项目实施的几个阶段
2.1 1995年―2000年 从概念形成到原理探讨阶段
这阶段将本课题的许多理论问题分成专题，请高等院校进行专题研究，有钢管高强混凝土叠合柱的受力特点、抗震性能、受力变形特点、压弯构件的全过程分析以及构件（含节点）的设计方法等。期间各高等学校的许多著名专家都参加本课题研究并带出水平很高的博士研究生，如赵国藩院士及王清湘教授培养出陈周煜、张德娟等博士；王光远院士与李惠教授培养出王震宇、刘克敏等博士；钱稼茹教授培养出多名硕士后又培养出康洪震、江枣等博士。他们的研究成果和论文都取得了很高的水平。
这期间我国的钢管混凝土研究也进入总结成熟阶段，如蔡绍怀的极限平衡理论和钟善铜的统一理论都在这期间出版总结性专著，为本课题的基础核心构件的研究打下坚实的理论基础。
这期间，我省的现代混凝土研究也取得突破性进展。1995年我院与大连理工大学合作的“高强混凝土柱延性的试验研究”获省部级科技进步二等奖；我院与沈阳北方建设集团的“高强混凝土配制及应用”获部科技进步二等奖。C100级混凝土已开始在沈阳应用，至今已在七个工程中应用成功。特别是2002年建成的由我院设计的沈阳富林广场大厦，是我国第一个在钢管中采用C100级高强、高性能混凝土的超百米高层建筑工程，具有里程碑意义。这些都为进一步探讨钢管与混凝土的组合和叠合奠定了基础。
2.2 2001年―2005年 理论和方法逐渐成熟，形成《规程》[1]阶段
在前一阶段试验研究和试点工程的基础上，已具备了编制国家设计施工技术规程的条件，在此之前我院和部分高校为了试点工程设计和施工技术措施，现在到了应加以综合总结和提高的时候。加上2000年开始，全国有许多地方都希望采用钢管混凝土叠合柱，迫切希望能编制出一本全国通用的技术标准。于是我们在2000年开始着手筹建编制组，由在这一领域研究和应用处于领先地位的清华大学和辽宁省建筑设计研究院担任主编单位，呈报中国工程建设标准化协会申请立项，2002年在中国工程建设标准化协会（2002）建标协字第12号文《关于印发中国工程建设标准化协会2002年第一批标准制、修订项目计划的通知》中正式批准。
在编制规范有丰富经验的钱稼茹教授的领导下，在编制过程中又进行了许多理论研究，明确证明了钢管混凝土叠合柱较钢筋混凝土和钢骨混凝土（也称型钢混凝土）柱具有更优良的抗压性能和抗震性能。同时进行了设计方法研究；补充了轴向受压试验，在轴压力和反复水平力作用下的试验、梁柱节点核芯区抗剪性能试验和钢管混凝土剪力墙试验等。
本规程于2005年审查通过并发行，编号为CECS188：2005，至今已发行一万余册，广受设计人员的欢迎。
2.3 2006年―2010年 从辽宁走向全国，成果推广阶段
《规程》发行后，设计、施工都有了依据，“钢管混凝土叠合柱”迅速风行全国。《规程》是2005年11月发行第一版，共5千册，三个月后即售完，遂于2006年3月第二次印刷，增印5千册，不久就发行了一万多册。可见市场对这本《规程》是很欢迎的。
随着《规程》的普及，叠合柱迅速从辽宁走向全国。目前粗略的统计，我国各大中城市中这期间已建了不少这种结构，有代表性的如上海陆家嘴的保利广场（30层，高134m）、重庆朝天门的滨江广场（53层，高205m）、广州珠江新城的A-1写字楼（35层，高151m）、深圳市中心的诺德金融中心大厦（40层，高183m）、南京鼓楼区的新世纪广场（51层，高186m）、成都国金中心办公大楼（50层，高236.6m）、沈阳金廊上的东北传媒大厦（43层，高184m）等。至于中小城市也有推广，辽宁省除沈阳外，大连、丹东、营口、鞍山、葫芦岛等市皆有实例，县级市大石桥也建设一幢16层的立德大厦。
2.4 2011年―今 成果扩展阶段
进入“十二五”，本课题研究的前期工作告一段落，将进入新的阶段，展望今后更美好的明天，有以下几项工作需要做：
2.4.1 近20年的研究和推广，取得了巨大成绩，也取得许多经验，特别是各地科研设计施工人员的创造性，提出许多改进意见，值得我们认真加以分析总结，使“钢管混凝土叠合柱”更加充实多彩。
2.4.2钢管混凝土叠合柱已被认定为“我国自主创新的一种结构体系”。在此基础上继续深入研究，发展创新结构理论，完善设计方法，扩大应用范围，创造更先进的性能指标，争取达到国际领先水平。
2.4.3进一步探讨在超高层建筑的重载柱中应用钢管混凝土叠合柱来替代“组合巨型柱”。建筑的高度不断提高，近来出现一些高度超过400m的超高层建筑，对超大承载力和超大刚度柱的性能要求很高，希望利用现代混凝土的卓越性能和与高性能钢管的组合、约束、叠合作用，做到柱子断面合理缩小，技术经济指标更加先进。
2.4.4随着国家新《抗震规范》的颁布，加上18年来叠合柱发展过程中总结起来的经验，为更好地发展这一新结构，急需修订新《规程》。各地涌现出一批有强烈开拓创新精神，能克服困难有顽强干劲的新人，应吸收其中造诣卓越者参加本规程的修订。
据文献记载，目前我国部分老专家已开始对叠合柱结构感兴趣，如陈肇元院士、魏琏研究员、容伯生院士、程文教授、江欢成院士、汪大绥设计大师、傅学怡设计大师、李国胜教授等都曾经在其主持或参与审查的工程项目中积极支持叠合柱方案。
3、主要研究成果
研究成果包括试验研究报告、钢管混凝土叠合柱结构技术规程、发表的论文，以及各地采用本《规程》设计的工程。这两大部分，详见“钢管混凝土叠合柱结构工程实录及论文摘引[2]”，这里仅对工程应用部分略作介绍。
叠合柱结构分两种，钢管内、外混凝土同期施工的也可简称为组合柱，不同期施工的则简称为叠合柱，本文分别介绍这两种柱的应用情况。
叠合柱诞生于沈阳，先后有15个塔楼采用混凝土不同期施工的叠合柱，沈阳以外后期有两个工程（分别在广州和大连）也采用叠合柱，其中超过100m高度的塔楼有四座，都是采用框架核心筒结构，分别是：
3.1沈阳富林广场大厦（34层，118m高），是我国第一个采用钢管混凝土不同期施工叠合柱体系的超百米高层结构，也是我国第一个采用C100级高性能混凝土的高层建筑。原方案为混凝土结构，柱截面最大为1300×1300mm，改用叠合柱后截面减为最大1000×1000mm，减小69%，2002年12月主体建成。
3.2沈阳皇朝万鑫大厦主塔楼（46层，177m高），是目前我国最高的不同期施工的叠合柱，最大柱断面仅1200×1200mm，管内用C100混凝土，管外用C60混凝土，2006年主体建成，2008年全部完工。
3.3 广州珠江新城A-1写字楼（35层，151.4m高），2008年完成设计，现已建成。
3.4 大连奥泰中心（42层，152m高），最大柱断面仅1100×1100mm，管内用C80混凝土，管外用C60混凝土，柱每延长米的总用钢量（包括钢管、纵向钢筋、箍筋）为554kg。与同期送审的营口某大酒店（40层，171.6m高，框架核心筒结构）比较，后者采用型钢混凝土柱，最大柱断面为1600×1600mm，为前者的2.12倍，柱每延长米的总用钢量（包括型钢、纵向钢筋、箍筋）为1261.4kg，为前者的2.28倍。施工难度也比前者大。充分说明按本《规程》正确设计的叠合柱比型钢混凝土组合柱用钢量和用混凝土量都可以少一倍多。
在辽宁省采用组合柱建造的最高的建筑物为东北传媒大厦（43层，184.3m高）、大连海事大学双子星大厦（双塔楼，34层，149.9m高）、沈阳奥体万达广场（三个塔楼均为43层，129m高）。断面为原来的36%，东北大学科技楼工程原来混凝土柱断面为1000×1000mm，改用钢管混凝土组合柱后，柱子尺寸仅600×600mm，轴压比由0.7减少至0.5 ，结构的抗震性能大大提高，这说明组合柱不仅用之于超高层，在高层混凝土结构建筑中也同样经济适用。东北大学科技楼工程获全国建筑结构优秀设计奖。
3.5 我国高层建筑发展快的城市也开始采用钢管混凝土组合柱。除辽宁省外，比较有代表性的工程如下（均由各地设计院设计，截至2011年资料）：
3.5.1重庆环球金融中心大厦 框筒结构，地上70层，地下6层，高338.9m。
3.5.2重庆重宾保利国际广场 框筒结构，地上59层，地下6层，高259.5m。
3.5.3重庆联合国际 框筒结构，地上70层，地下5层，高270m。
3.5.4重庆天成大厦 框筒结构，地上60层，地下5层，高280m。
3.5.5重庆朝天门滨江广场 框支剪力墙结构，地上53层，高204.8m，获2006年全国建筑结构优秀设计一等奖。
3.5.6成都国金中心办公大楼 框筒结构，地上50层，地下5层，高236.6m。
3.5.7深圳诺德金融中心 框筒结构，地上40层，地下4层，高193.2m，获2008年全国建筑结构优秀设计奖。
3.5.8深圳卓越皇岗世纪中心
1、2、4号塔 框筒结构，地上57层，地下3层，最高塔楼280m，其次为268m和185.5m。均已建成。曾与型钢混凝土结构进行了详细的技术经济比较，最终选用钢管混凝土叠合柱。获2012年全国建筑结构优秀设计二等奖。
3.5.9上海保利广场 框筒结构，地上30层，高134m，已建成。获2012年全国建筑结构优秀设计奖。
3.5.10南京新世纪广场 筒中筒结构，地上51层，地下3层，高186m，已建成。
3.5.11深圳绿景纪元大厦 框筒结构，地上61层，地下3层，高272m，柱最大截面1400×1400 mm，已建成。
3.5.12天津富力中心双塔 框筒结构，地上54层，地下4层，高200m，柱最大截面1200×1200mm，已建成。
3.5.13上海新发展亚太万豪大酒店 框筒结构，地上32层，地下2层，高134m，已建成。获2012年全国建筑结构优秀设计奖。
3.5.14大连海创国际大厦 框筒结构，地上35层（不包括突出屋面的2层设备用房），地下3层，高149.95m，已建成。获2012年全国建筑结构优秀设计奖。
3.5.15重庆中国银行大厦 框筒结构，地上38层，地下2层，高192.1m。柱最大截面1500×1500mm，
3.5.16山东寿光凯宝皇都国际商会中心 地上40层，地下2层，总高192.1m。
3.5.17营口银行新总部大楼 框筒结构，地上46层，地下2层，高188.6m。
3.5.18深圳迈瑞总部大楼 框筒结构，地上38层，地下3层，高163.8m，最大截面1200×1500mm，已建成。
3.5.19重庆国际大厦 筒中筒结构，地上67层，地下5层，高273.1m。柱最大截面1500×1500mm，
4、 “十二五”期间，钢管混凝土叠合柱的应用发展趋势
4.1现代混凝土将向高强、高弹性模量、高性能方向发展。如何与钢材组合，形成更高效的结构，应是今后继续研究的方向；
4.2引导设计和施工人员将柱截面由“组合”向“叠合”提升，能充分发挥核心钢管混凝土的承载能力和轴向刚度；
4.3核心筒和剪力墙中也开始应用钢管混凝土叠合柱，可提高筒和墙的延性和抗剪性能；
4.4由于叠合柱具有竖向刚度大、轴压比小、延性大、长细比合格和截面小、自重轻的优点，非常适用于框筒或筒中筒混合结构中。最近重庆、天津、沈阳和上海等地又有一批超高层建筑采用叠合柱。这些工程，都在积极研究探索更有效的组合、叠合方式和节点构造做法，叠合柱的应用将登上新高峰；
4.5叠合柱不仅用于超高层，用于中高层甚至低层（如6层的装配式住宅工程，也可用预制250×250mm柱，内设Φ150钢管）也能显示其优越性。辽宁省的沈阳方圆大厦、和泰大厦、营口立德大厦、鞍山移动通讯大厦等工程都是一般高层，同样有效益；最近，我国交通部门在超高混凝土桥墩设计中采用钢管混凝土叠合柱，以提高桥梁结构的抗震性能；在超大跨度的拱桥设计中采用钢管混凝土叠合拱，分期施工拱肋和拱架，最后施工包混凝土，大大提高桥梁的刚度和承载性能。
4.6当前我国各地建筑业空前繁荣，各种结构体系、构件和做法呈现出激烈竞争的态势。“钢管混凝土叠合柱”作为自主创新的新兴结构体系，要不断完善自我，勇于面临竞争，迎接新的挑战。
我国现行的各种混凝土结构和钢与混凝土的组合结构体系，自己创新的东西不多，大都在国外的研究成果上作些修修改改加以应用。钢管混凝土叠合柱”既然已被认为“是我国自主开拓的结构体系”，近二十年的研究及应用也证明它有广阔的发展前景，就应当继续搞下去。我们曾在一些国际会议上宣读介绍了我们的研究成果，现在日本、台湾、新加坡、香港等地也已经开始关注我们的经验。沈阳市曾经是叠合柱结构的发祥地，曾在上世纪末热衷于设计叠合柱的单位而今已经很少搞叠合柱设计了，诞生于100年前的型钢混凝土结构，自上世纪80年代末期起欧美日等西方发达国家已经很少设计了，然而，型钢混凝土结构目前在辽宁省尤其是沈阳市作为新技术大量推广应用，这与国际先进设计理念形成很大反差。然而，在我国国内其他地方（如重庆、深圳、天津、大连等地），叠合柱结构设计正在不断创新和取得突破，获得了显著的经技术济效益。这一我们应抓住机遇，不断开拓进取，使我国钢管混凝土叠合柱结构体系的研究和应用继续保持国际领先水平。
本文撰写过程中，承蒙清华大学钱家茹教授提供技术信息及指导，在此表示衷心感谢。
参考文献
[1]国家标准化协会标准，钢管混凝土叠合柱结构技术规程（CECS：2005）.
[2]钢管混凝土叠合柱结构工程实录及论文摘引.北京：中国建筑工业出版社，2011.
钢管混凝土柱论文范文第9篇
关键词：钢管混凝土；抗火；设计方法；国外新趋势
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
随着我们进入21世纪以来，钢管混凝土已被大家熟知。这种具有良好性能的新技术颇受广大学者以及工程师们的喜爱。
1 钢管混凝土柱的优点：
⑴承载能力高钢管混凝土柱轴心受压时，混凝土外层钢管对其产生紧箍效应，其内部核心混凝土的强度有很大提高，钢管也发挥了自身的强度作用，所以柱的抗压承载力高。
⑵良好的塑性及韧性如采用单一的混凝土柱进行受压，常属于脆性破坏，而钢管混凝土的管内混凝土受钢管的约束作用，使混凝土的弹性工作段增大，且破坏时有很大的塑性变形，而且这种构件在水平荷载的反复作用下显示出良好的延性。
⑶工程耐腐蚀性优于纯钢结构钢管中浇注混凝土使钢管的外露面积减少，受外界气体腐蚀面积比钢结构少得多，抗腐和防腐所需费用也比钢结构节省。
⑷工程造价降低，建筑物的使用面积增大由于钢管砼柱自重减少，减轻了地基承受的荷载，同时用于防腐的费用减少，因此相应降低地基基础、 主体等多项分部的工程造价。除此之外,因为钢管砼柱截面比钢筋混凝土柱要减少 60 %以上，截面尺寸也比钢柱小，所以扩大了建筑物的使用空间和面积。
2抗火研究内容
在我国从20世纪80年代后期，钢管混凝土的应用就进入了高层领域，在实际的应用中更是发现了上述的优点，所以发展十分迅速。高层建筑中采用钢管混凝土结构已为广大工程技术界所重视，越来越显示出它在高层和超高层建筑中的优势。由于高层结构的抗火问题一直是受到关注的，所以高层建筑钢管混凝土的抗火问题就值得研究。以下介绍抗火研究的内容。
2.1材料特性的研究
钢管混凝土所用材料无非是钢与混凝土这两类材料，与抗火有关的材料特性主要包括弹性模量、强度（屈服强度、极限强度）、应力—应变本构关系及热传导系数、热膨胀系数、密度和比热等热工参数。因此确定钢和混凝土的高温性能（物理特性和力学性能）是解决火灾下钢结构的结构性能问题的必要条件。
2.2单个构件抗火性能研究
由于钢结构抗火较混凝土结构差，所以主要对钢结构抗火性能进行理论和试验研究，早期主要是以单个构件为研究对象。钢柱分析主要基于常温下的受力、变形性能分析，采用高温下的结构材料特性进行，研究对象包括钢梁、钢柱、节点等。目前国内外研究者基本都采用数值模拟分析钢构件在火灾中的反应，结果表明：热膨胀是影响钢构件抗火性能的一个重要因素之一，其影响的大小与构件两端的约束条件有关系，对应钢梁，梁端铰接的梁耐火时间最长。
2.3结构整体抗火性能研究
钢结构的材料性能随火灾升温发生非线性变化，另外在温度内力，材料几何非线性，应力非线性等的影响下，使得火灾下整体钢结构的全过程分析很困难。但是要进行整体结构的抗火设计，就必须进行结构整体火灾反应分析，近期主要利用成熟的商业有限元软件包（ANSYS、ABAQUS等）进行数值模拟。
3结构抗火设计的方法
目前通常采用的结构抗火设计方法主要有三种：
3.1 基于试验的结构抗火设计方法
这种方法以试验为设计依据，通过进行不同类型构件在标准升温条件和规定荷载分布下的耐火试验，确定在采取不同的防火措施后构件的耐火极限。建筑物的耐火等级大小、构件在建筑物中所处的位置以及构件的重要性决定了构件所需的耐火极限大小。最后设计构件的截面尺寸，根据试验所确定的构件实际耐火极限大小来校核，若不满足耐火极限要求，则需重新设计构件，直至满足耐火极限要求。我国现行的《高层民用建筑设计防火规范》和《建筑设计防火规范》采用的就是这种设计方法。这种抗火设计方法的优点是简单直观，便于应用。但试验费用昂贵，且缺乏理论性和合理性，不能从根本上考虑材料性能随温度的劣化过程，不能模拟结构的端部约束情况和各种荷载形式。
3.2 基于计算的结构抗火设计方法
随着理论基础和计算机技术的高速发展，己有可能实现结构抗火的数值计算。采用数值计算方法进行结构抗火研究可以更真实地模拟实际情况中结构的火灾力学性能。从20世纪70年代，国际上开始研究基于计算的结构抗火设计方法，这些方法可以考虑结构的真实受力和约束情况。目前，很多学者都开始采用基于计算的构件抗火设计方法，主要是经典算法和有限元计算方法。考虑构件的截面尺寸、受力形式与受力大小、构件的约束形式对构件抗火能力的影响，利用热传导理论和结构理论通过分析确定构件的抗火能力，更符合客观实际，是对传统方法中结构抗火能力确定进行的改进方法。
3.3 性能化结构抗火设计方法
由于性能化方法以结构抗火需求为目标，最大程度地模拟结构的实际抗火能力，因此是一种科学先进的抗火设计方法。对结构抗火需求进行改进，根据具体结构对象，直接以人员安全和火灾经济损失最小为目标，确定结构抗火需求；同时考虑实际火灾升温及结构整体性能对结构抗火能力的影响。
以上3种方法中基于试验的抗火设计方法基本上已不再使用，现在的试验一般用来检验理论研究的结果。基于计算的结构抗火设计
方法是以高温下钢结构整体反应为目标的设计方法，是目前抗火设计的整体发展趋势。性能化结构抗火设计方法考虑火灾随机性，目前研究和工程实践还很少，是新的研究课题。
4国外钢—混凝土结构抗火设计的新方法
国外抗火设计的一种趋势是以设计火灾的温度－时间曲线为基础的抗火设计。这种方法的关键是找出导致结构破坏的火灾效应的极限值，对于给定的受外荷载作用的构件，其火灾效应随不同火灾密度而变化。
国际标准化组织(ISO-834)建议的建筑构件抗火试验曲线，表达式如下：
式中：t为时间(min)； Tg为t时刻的温度；Tg（0）为初始温度。
加拿大国家标准曲线CAN4-S101如下：
式中t以小时计。
美国和加拿大采用的为ASTM-E119标准升温曲线，可近似地用下式表示：
欧洲规范采用的建筑室内火灾标准升温曲线为ISO-834标准升温曲线，同时欧洲规范对烃类可燃物火灾另建议了一条升温曲线为：
式中t以秒计。
下图为ISO-834、CAN4-S101、烃类可燃物火灾、ASTM-E119火灾升温曲线的对比示意图。
图一 四种标准升温曲线
5结语
该文简要介绍了一些钢管混凝土抗火研究所遇到的一些问题，希望以此可以为后来作进一步的抗火研究奠定一些基础。管内核心混凝土相对钢材具有较大的热容量, 能吸收大量的热量。所以在遭受火灾时, 外部钢管虽然升温较快, 但内部混凝土升温滞后, 仍具有一定的承载力, 因而增加了钢管的耐火时间,相对传统钢结构可以大量节约防火涂料。所以说由于组成钢管混凝土的钢管和其核心混凝土之间相互贡献、协同互补、共同工作的优势，使这种结构还是具有较好的耐火性能。
参考文献
[1] 韩林海.钢管混凝土结构.北京:科学出版社,2000
[2] 赵鸿铁.钢与混凝土组合结构.北京: 科学出版社,2001
[3] 钟善桐.钢管混凝土结构.清华大学出版社,2003
[4] 过镇海、李卫.混凝土耐热力学性能的试验研究总结.清华大学土木工程系，1991
[5] 钟善桐.高层钢管混凝土结构.黑龙江科学技术出版社,1999
[6] 李国强、蒋首超.钢结构抗火计算与设计.中国建筑工业出版社，1999
[7] 徐蕾.方钢管混凝土柱耐火性能及抗火设计方法研究.哈尔滨工业大学博士学位论文.2002
[8] A.H.Varma,J.Srisa-Ard,S.Hong.Analytical Investigations of the Fire
钢管混凝土柱论文范文第10篇
关键词：抗冲击性能；钢管混凝土；动态力学性能；钢管再生骨料混凝土；落锤
中图分类号：TU398文献标志码：A
Abstract： The general research situations of the impacts of concretefilled steel tube （CFST） and recycled aggregate concretefilled steel tube （RACFST） were introduced. The relevant research results of the impact property of CFST under different factors， such as strain rate， high temperature， constraint coefficient， material strength， impact energy and outsourcing constraints， were summarized. The current research results were summarized and the shortage of the current research were listed. According to the impact of CFST and the related properties of recycled aggregate concrete， the impact resistance of recycled aggregate concrete were speculated. The results show that RACFST has good impact resistance. The relevant conclusions indicate the direction of the further research on the impact property of RACFST.
Key words： impact resistance； concretefilled steel tube； dynamic mechanical property； recycled aggregate concretefilled steel tube； drop hammer
0引言
钢管混凝土是指在钢管内填充普通混凝土而制成的构件，钢管混凝土将钢材和混凝土优势互补，既能借助内填混凝土提高钢管壁受压时的稳定性，又因钢管的套箍约束使内部混凝土处于三向受压而提高了抗压强度，同时也提高了延性。钢管混凝土因其优越的力学性能和良好的抗震性能在高层和超高层建筑中被广泛应用。另外，人们将废弃的混凝土块经过破碎、清洗、分级后，按一定比例与级配混合，部分或全部代替砂石等天然骨料（主要是粗骨料），再加入水泥、水等配成新的混凝土，这就是再生骨料混凝土。然而再生骨料混凝土因为骨料表面附有旧砂浆，破碎过程容易导致微裂纹产生等使其性能与普通混凝土有所区别。为了更好地利用再生骨料混凝土，一些学者将再生骨料混凝土填入钢管构成钢管再生骨料混凝土，期望它能充分发挥两者的优势，获得更加优越的工作性能。
针对汽车撞击房屋结构、高架桥墩、轮船撞击桥墩和恐怖袭击等时有发生的冲击现象，为了更好地了解和推广钢管混凝土，学者对其抗冲击性能进行了应变率、高温、约束系数、材料强度、冲击能量、外包约束、边界条件和冲击部位等不同因素影响的研究[1]，得到了一些重要结论。然而钢管再生骨料混凝土抗冲击性能的研究则相对较少，同时由于再生骨料混凝土力学性能的变异性，时常得到不一致的结论，使得需要进行大量试验研究才能获知钢管再生骨料混凝土的抗冲击性能。
本文通过梳理相关文献，着重介绍和分析了近些年来钢管混凝土和钢管再生骨料混凝土的重要研究成果。按照钢管混凝土轴向冲击、侧向冲击顺序进行了综述和分析，并依据这些结论结合再生骨料混凝土的特性，对钢管再生骨料混凝土受冲击性能进行了推测。
1钢管混凝土受冲击性能
钢管混凝土所受冲击从不同的冲击方向可以分为轴向冲击和侧向冲击，其中轴向冲击从应变率水平由低到高常采用液压装置、落锤、霍普金森杆（SHPB）、轻气泡冲击等进行试验。
1.1轴向冲击
1.1.1液压试验系统
陈肇元等[2]采用42根具有不同配筋率以及长径比的钢管混凝土柱进行了静载和快速加载对比试验，并进行了爆炸曲线加载试验。结果表明，钢管混凝土柱有较好的延性，快速加载与静载无本质区别，但强度和刚度有所增加。
1.1.2落锤冲击
Prichard等[3]用落锤进行了钢管混凝土的冲击试验，发现相比素混凝土，钢管混凝土的承载力显著提高，随着加载速度以及钢管壁厚的增加，接触力都有提高；同时对破坏形式、冲击力、钢管表面应变与素混凝土柱、铝管和外包塑料管柱进行了比较分析。
李静[4]对16根钢管混凝土短柱进行落锤冲击试验，结果表明钢管壁厚对冲击荷载有一定影响。在钢管壁厚超过限值后，冲击承载力随着钢管壁厚增加而增大，但趋势逐渐减缓。李珠等[5]对16根钢管混凝土短柱进行了轴向冲击试验以及仿真分析，得到了与文献[4]一致的结论，试验结果还表明，纵向变形和冲击速度呈线性关系，径向变形和速度呈二次曲线关系，且试件上点的纵向应变大于其环向应变。
任够平等[6]对具有3种不同套箍系数的15根钢管混凝土短柱进行了轴向落锤冲击试验，结果表明随着冲击速度的增加变形增大，屈服后变形显著增大，属于延性破坏。同一冲击速度下，随套箍系数增加，试件的变形减小。郑秋[7]利用落锤对钢管壁厚分别为4 mm和6 mm的钢管混凝土短柱进行了轴向冲击试验和有限元分析，试验发现2种壁厚的钢管混凝土均以斜向剪切破坏为主。
沈亚丽等[89]采用落锤对2种壁厚的钢管混凝土和2种碳纤维层数的钢管约束混凝土短柱进行了不同高度的轴向冲击试验。发现外包碳纤维将改变钢管混凝土的破坏形态且能较好地改善其性能。
任晓虎等[10]利用落锤进行了高温后钢管混凝土短柱动态冲击试验研究，高温后钢管混凝土在冲击作用下产生了较大的压缩变形，延性有所下降，但仍能够保持很好的完整性，钢管混凝土在高温作用后有良好的抗冲击能力，试验中采用的最高温度等级为800 ℃。霍静思等[11]进行了更高温度等级的试验，在试验中发现，降低含钢率和延长受火时间将明显加剧试件的斜向剪切破坏程度，即使钢管处于塑性流动状态，强度很低，但是仍能给混凝土提供很好的约束，保证其截面完整性。对有抗火灾倒塌和抗冲击要求的结构需要合理的含钢率。
1.1.3霍普金森杆冲击
田志敏等[12]采用霍普金森杆进行了钢管超高强混凝土（RPC）在冲击荷载下的试验研究。结果表明，钢管RPC试件比无钢管约束的RPC承载能力大得多，且承载能力的提高一部分是因为钢管对混凝土的约束作用，当其他条件一定时随混凝土强度等级提高，钢管和混凝土复合构件的承载力将提高，随钢管壁厚的增加亦有类似现象。同时发现钢管和混凝土的轴向刚度比值是影响钢管超高强混凝土构件抗冲击荷载能力的控制因素。
Xiao等[13]采用分离式霍普金森杆进行高应变率下的钢管混凝土轴向冲击试验，结果表明，应变率越大，动态强度增大系数越大，钢管混凝土对应变率的敏感性不如普通混凝土。
郑秋等[14]利用分离式霍普金森杆进行了高温下钢管混凝土试件的抗冲击研究。按照文献[15]分析了高温下屈服强度变化，试验结果表明，随温度提高，试件的强度下降明显，但是仍然具有良好的变形能力和后期承载力，钢管混凝土在高温下仍具有优越性能。何远明等[16]以温度和冲击速度为主要试验参数进行了钢管混凝土抗冲击研究，相对于文献[14]的试验研究，试件尺寸更大且更与实际接近，最高温度升至800 ℃，研究发现常温和高温下钢管混凝土均有显著的应变率效应，而高温下钢管混凝土强度和耗能能力均受高温劣化影响显著。钢管混凝土进入塑性之后仍能保持良好的抗冲击能力。在文献[14]的试验基础上，Huo等[17]进一步进行了研究，发现高温下钢材与混凝土的冲击动态响应与常温下不同，且动力增大系数不如常温下的大。
Huo等[18]采用霍普金森杆进行了800 ℃高温下钢管混凝土的轴向冲击试验，试验发现：温度、冲击速度以及含钢率对钢管混凝土高温下受冲击性能有显著的影响，但在参数范围内高温、长径比、含钢率的变化并不会引起破坏模式的改变；高温下内填普通混凝土的钢管混凝土比内填微型混凝土的钢管混凝土有更优越的抗冲击性能。
霍静思等[19]采用霍普金森杆进行了高温后钢管混凝土多次冲击后的性能研究，结果表明，钢管混凝土的耗能能力随温度升高有所增加，高温后钢管混凝土具有良好的耗能能力。常温和高温下多次冲击后钢管混凝土强度降低幅度并不显著，钢管混凝土可以用于有抗火灾倒塌与高温抗爆和抗冲击要求的结构。
1.1.4轻气泡冲击
张望喜等[20]等利用57轻气泡试验装置进行了钢管混凝土柱的冲击试验，结果表明，冲击速度越大残余变形越大，外包碳纤维能改善试件的抗冲击性能，钢管混凝土在如此高应变率的冲击行为下仍有较好的性能。
Xiao等[21]采用轻气泡以外包约束和冲击速度为试验参数研究了钢管混凝土与约束钢管混凝土的性能，结果表明提供的侧向约束能有效改善钢管混凝土的抗冲击性能。单建华[22]采用霍普金森杆进行了钢管混凝土和素混凝土抗冲击性能的对比，结果表明，钢管混凝土受力之后形状保持良好，属于塑性破坏；同时采用一级轻气泡进行了钢管混凝土和约束钢管混凝土的冲击试验，并结合有限元软件探索了钢管壁厚以及外包碳纤维的增加对抗冲击性能的影响。
1.2侧向冲击
在钢管混凝土抗侧向冲击方面，一般是采用落锤试验和有限元模拟分析来进行研究。
贾电波[23]进行了钢管混凝土抗侧向冲击的研究，结果表明，试件破坏过程属于塑性破坏，经历弹性变形、弹塑性变形、极限状态3个阶段，变形主要集中在冲击处很小范围内，这个范围外的钢管混凝土试件变形基本呈直线。钢管混凝土具有较好的抵抗侧向冲击的能力。试验结果还表明，混凝土强度越高，试件受到的约束越强，耐冲性能就越好，其中提高含钢率是提高冲击性能的最佳方式。
王蕊等[24]对3种不同套箍系数的两端简支钢管混凝土梁侧向冲击荷载作用下的动力响应进行了试验，结果表明，冲击力时程曲线可划分为振荡阶段、稳定阶段和衰减阶段3个阶段，文献[23]也有这一结论。同时试验结果表明，套箍系数对冲击力的影响要比对挠度的影响小得多。Wang等[25]对约束系数分别为1.23和0.44的钢管混凝土试件进行了落锤冲击和仿真模拟，结果表明，约束系数为1.23的试件呈延性破坏且冲击力时程曲线有峰值阶段、平台值阶段和卸载阶段，而约束系数为0.44的试件呈脆性破坏且不出现平台值阶段。
王蕊等[24]通过理论分析建立了局部变形和整体变形的关系，并推导出低速冲击下整体变形的计算公式，结果吻合良好。涂劲松等[26]通过落锤以及仿真模拟对钢管混凝土跨中挠度进行了分析，得出了跨中挠度与冲击能量及约束效应系数间的关系，并通过回归分析得出了挠度的近似计算公式。任够平等[27]采用落锤试验与有限元模拟对钢管混凝土柱侧向冲击作用下的横向挠度和挠度曲线进行了研究，并分析了测得的跨中最终挠度随套箍系数、约束类型及冲击能量变化的变化规律。
李珠等[28]对固简支的8根钢管混凝土构件进行了落锤侧向冲击试验研究，结果表明，钢管壁厚大的试件冲击力峰值和平台值均较大，破坏所需临界能量也较大，这是因为弯曲、拉伸和剪切的联合作用破坏开始于跨中底部以及固支端顶部。王瑞峰[29]采用落锤对两端固支、两端铰支和一端固支、一端铰支3种不同约束情况下的冲击性能展开了研究，结果表明，钢管混凝土构件有较好的延性，抗冲击性能良好，且约束越强，耐冲性能越好。
Bambach等[30]进行了方空心钢管梁和方钢管混凝土梁2种试件完全固支低速高质量下的冲击对比研究；同时还做了静力荷载与动力冲击的对比分析，发现由于内置混凝土能够很大程度减小局部变形，钢管混凝土梁能够承受更大的荷载，文献[31]也有类似结论。文献[30]按照弹塑性理论建立了空心钢管梁和钢管混凝土梁力位移与能量吸收等关系，在试验基础上提出了空心钢管梁以及钢管混凝土梁受横向冲击的设计公式。
Bambach等[32]还进行了与文献[30]类似的试验，研究了轴向力、转动约束、轴向约束、钢管材料性能和混凝土填充等因素对吸收能量的影响，进一步提出了设计方法。结果表明，内置的混凝土对钢管混凝土吸收能量的能力提升基本没有什么帮助，但是外钢管以及两端的约束对耗能能力有很大帮助，提供轴向约束会引起薄膜张力作用，是提高耗能能力的最显著方式。Remennikov等[33]进行了钢管混凝土、钢管硬质聚氨酯泡沫和空心钢管在落锤横向冲击下的试验。结果表明，钢管混凝土抗冲击性能和耗能能力最好，钢管硬质聚氨酯泡沫次之，硬质聚氨酯泡沫可以作为钢管内的填充物，构成组合结构用以提高构件耗能能力。
在实际情况中，当柱受到撞击时，柱两端是受轴力作用的。王蕊[34]在钢管混凝土受侧向冲击时考虑了轴力的影响，结果表明，钢管壁厚为1.7 mm的构件跨中挠度会在轴压力作用下变小，而钢管壁厚为3.5 mm和4.5 mm的构件跨中挠度都会增大，并且当钢管壁厚为3.5 mm的构件轴压力为0.3 N0（N0为钢管再生骨料混凝土轴心受压短柱的承载力设计值）时，出现了瞬间失稳的现象，文献[35]获得了相一致的结论。Yousuf等[36]通过试验和有限元分析进行了预压轴力和横向静力荷载综合作用下空心钢管柱及钢管混凝土柱的冲击性能研究，讨论了低碳钢以及不锈钢2种材料的影响，并且得出了不锈钢试件比低碳钢试件具有更高的强度及耗能能力的结论。
任晓虎等[37]利用落锤冲击试验机和高温试验炉研究了冲击能量和受火时间对钢管混凝土梁抗冲击性能的影响。结果表明，随着受火时间的延长，构件的弯曲程度和塑性区长度将增大，最大冲击力减小，抗弯刚度减小。随冲击能量的增大，最大冲击力将增大，构件的弯曲程度和塑性区长度减小。相比钢管混凝土短柱，钢管混凝土梁的动态承载力增大系数要小，在火灾高温之后仍有良好的抗冲击性能。此外还发现钢管混凝土梁通过弯曲变形耗散了大部分冲击能量，这与文献[23]的结论一致。
侯川川等[38]建立有限元模型进行分析，发现钢材屈服强度对构件抗冲击能力影响较为显著，但是对混凝土强度变化的影响则相对较小。章琪等[39]通过有限元分析研究了钢管混凝土跨中遭受侧向冲击后受压承载力的变化，发现冲击后受压试件的性能将会降低，将提前进入屈服阶段，屈服强度降低，屈服应变减小，延性有很大程度降低。试验中发现，约束效应系数对钢管混凝土柱抗冲击性能起主要影响作用。
章琪等[40]采用ABAQUS软件分析了不同截面的钢管混凝土抗冲击性能，发现对于外径相同的实心钢管混凝土，增大钢管壁厚可显著减小跨中挠度。在一定范围内若适当减少核心混凝土，以空心钢管代替，能够提高构件的抗冲击性能。相同混凝土用量和钢材用量时实心钢管混凝土抗冲击性能最好，内插双H型钢钢管混凝土次之，空心钢管混凝土较差。王洪欣等[41]进行了空心钢管受侧向冲击的研究，结果表明，随空心率变大，挠度变大。于璐等[4244]采用ABAQUS对不同约束情况下的十字形钢管混凝土柱、不同长细比的T形钢管混凝土柱，以及L形钢骨混凝土异形柱的冲击性能进行了研究。
另外，还有不少学者对钢管混凝土的侧向冲击进行了其他方面的研究，瞿海雁等[4547]通过分析构件支座和跨中塑性铰形成的特征，提出了钢管混凝土侧向冲击时的简化分析模型，有效估算了跨中和支座的动态截面极限弯矩和跨中截面最大挠度，并采用模型和试验数据结合的方式进行了一系列侧向冲击下的研究。余敏等[48]采用有限元方法首先对钢管混凝土柱侧向落锤结果进行模拟和验证，然后进行了实心钢管混凝土柱和空心钢管混凝土柱侧向遭受汽车撞击的研究，陈忱等[49]通过仿真分析考察了不同FRP种类、包裹层数、包裹形式以及钢管壁厚等情形下钢管混凝土的抗冲击特性。鞠翱天等[50]采用有限元模拟软件分析了钢管混凝土铁路桥限高防护架在汽车碰撞作用下的动力响应。Han等[51]采用落锤及仿真模拟对钢管高强混凝土横向冲击性能进行了研究，并对静力荷载和冲击作用下的受力状态、内力分布、受弯承载力进行了比较分析。Deng等[52]进行了9个简支钢管混凝土试件、2个后张拉钢管混凝土以及1个纤维增强钢管混凝土的冲击试验，结果表明，后张拉钢管混凝土以及纤维增强钢管混凝土的受冲击性能比普通钢管混凝土要优越。
总之，学者对钢管混凝土抗冲击方面进行了充分的研究，获得了很多较为一致的结论。在轴向方面，动态荷载下钢管混凝土构件承载能力有所提高，并在一定范围内随冲击速度增加而提高；随钢管壁厚增加以及混凝土强度提高，钢管混凝土构件承载能力有所提高，钢管壁厚超过一定范围时承载能力提高幅度有所减小，试件一般呈斜向剪切破坏；高温下随温度升高钢管混凝土承载能力有所下降，高温下钢管混凝土仍具有应变率效应以及良好的抗冲击性能；外包碳纤维可以改善钢管混凝土构件的抗冲击性能。
在侧向方面，一些研究结果均表明，冲击力时程曲线可划分为振荡阶段、稳定阶段、衰减阶段3个阶段。试件经历弹性变形、弹塑性变形、极限状态3个阶段，变形主要集中在冲击处及两端处很小范围内。在高温下因为混凝土以及钢材材料性能劣化，随着受火时间延长，构件的弯曲程度和塑性区长度将增大，最大冲击力则减小；同时随受火时间延长，钢管混凝柱的抗弯刚度减小。随冲击能量的增大，最大冲击力将增大。相比钢管混凝土短柱，钢管混凝土梁的动态承载力增大系数要小。此外，钢材屈服强度对构件抗冲击能力影响较为显著，混凝土强度变化的影响则相对较小。增大钢管壁厚可显著减小跨中挠度，同时也是改善钢管混凝土侧向冲击性能的最有效方式之一，钢管混凝土具有较好的抵抗侧向撞击的能力。
当前研究也有一些不完善的地方，比如所进行的都是轴向中心冲击，没有偏心冲击的研究，而后者在现实生活中是常见的。因为没有统一的标准以及研究的实际情况不同，各学者分析时采用的指标不一样，有的用屈服强度研究，有的用极限强度，同时在屈服强度、极限强度等取值上采用的方式也不同，这对研究结果会产生影响。部分有代表性的取值如表1，2所示。
另外，各因素的影响多属于定性研究，尚未形成科学的定量关系。冲击荷载下动态承载力增大系数、挠度等关键指标虽然有学者提出计算公式，但是理论与实际方面均存在不足，应用范围也有很大限制，需要进一步完善。动态强度公式及其与实际值的符合情况统计如表3所示。
张智成[53]采用6根钢管混凝土和16根钢管再生骨料混凝土构件，对钢管再生骨料混凝土构件的抗冲击性能进行了研究，其试验主要涉及再生骨料混凝土粗骨料取代率、轴压荷载、落锤高度等影响因素。结果表明，在受到侧向冲击荷载作用下，钢管再生骨料混凝土具有良好的塑性变形能力，轴向压力和侧向冲击荷载有耦合效应，再生骨料混凝土粗骨料取代率、落锤高度和轴向荷载对试件抗冲击承载力的影响总体不明显。3钢管再生骨料混凝土抗冲击性能的推测再生骨料混凝土与普通混凝土的显著差别在于再生骨料表面包有一层老砂浆，表面粗糙，棱角多，同时骨料含有微裂纹，随机性变异大，造成其与普通混凝土性能的差异。虽然目前研究较少，但是通过对钢管混凝土抗冲击性能的研究和再生骨料混凝土静态和动态的相关研究，可以对钢管再生骨料混凝土的抗冲击性能进行合理推测。
3.1轴向冲击性能
在轴向冲击方面，李杰等[55]所概括的普通混凝土应变率效应的因素同样对于再生骨料混凝土有作用。因此，高应变率下钢管再生骨料混凝土强度会有所提升，随着应变率的增大，强度提高。提高再生骨料混凝土强度，增加钢管壁厚和钢管强度均能提高钢管再生骨料混凝土抗冲击强度，其中在一定范围内增加钢管壁厚能显著增加约束效应，故其对抗冲击强度的提高作用相比其他几种方式更有效，但是钢管壁厚超过一定范围后增加幅度就相对降低。
再生骨料混凝土相比普通混凝土材料性能稍差，所以钢管再生骨料混凝土的性能应该比钢管普通混凝土要低，但是由于钢管和混凝同承受外力，其间还有钢管对混凝土的约束，所以混凝土对承载力贡献的比重有所降低，影响有所削弱，故钢管再生骨料混凝土相对钢管普通混凝土的强度差异要小于再生骨料混凝土相对普通混凝土的强度差异。陈杰[56]认为钢管再生骨料混凝土相对钢管普通混凝土的抗压强度降幅在10%以内，邱昌龙[57]则发现强度降幅在5%以内，王玉银等[58]的统计结果表明抗压强度变化幅度在-14.3%～9%范围。Hansen[59]统计得到再生骨料混凝土较普通混凝土抗压强度降低幅度在5%～40%之间。在冲击荷载作用下，裂缝来不及发展，因此再生骨料的2层界面及微裂缝等不利因素对抗压强度的影响进一步减小，这种现象在高应变率下将更为明显，所以钢管再生骨料混凝土抗轴向冲击的能力与钢管混凝土的差异会很小，钢管再生骨料混凝土将具有良好的抗冲击性能。
在高温下由于核心混凝土材料劣化，将导致再生骨料混凝土自身多界面、多裂纹等差异的影响变得不那么显著。刘轶翔等[60]的研究表明，由于再生骨料混凝土的比热容高于普通混凝土，导热系数低于普通混凝土，所以再生骨料混凝土的升温慢于普通混凝土，具有更强的耐热性能。因此，高温下钢管再生骨料混凝土轴向抗冲击性能应该不会显著低于钢管普通混凝土，甚至可能会更好。
3.2侧向冲击性能
由于再生骨料混凝土性能劣于普通混凝土，所以钢管再生骨料混凝土侧向冲击能力可能会劣于钢管再生骨料混凝土，但从文献[53]的落锤试验可以看出，核心混凝土除了跨中和两端支座混凝土有明显局部损伤外，其余区域混凝土并没有明显损伤。梁跨中下方有大范围拉裂缝，一些情况下钢管会发生断裂，大多数侧向冲击的研究均是这一破坏形态[2324]。这表明冲击荷载作用下外钢管要承受相当一部分力而很大区域的混凝土并没有对承载能力做出较大贡献，同时破坏严重区域的混凝土有一部分承受拉力，而且出现裂缝退出工作，并没有充分发挥其承载力。因此，核心混凝土对承载能力的贡献有限，使内置再生骨料混凝土还是普通混凝土引起的构件强度差别不大。文献[38]的研究表明混凝土强度变化对钢管混凝土侧向冲击性能的影响较小也证明了这一点。虽然再生骨料混凝土多了集料与老砂浆界面这一薄弱层，但是冲击速度较快的情况下很多裂缝没有足够时间很好地发展，而主裂缝因为高速冲击有沿着较短路径发展而不是沿着界面破坏的倾向，所以再生骨料混凝土与普通混凝土间的差异被进一步缩小。因此，可能会有粗骨料取代率对钢管再生骨料混凝土抗侧向冲击承载力的影响总体不明显这一结论，文献[53]的试验结果符合这一点。
按照钢管普通混凝土的相关研究结论可以推知，由于钢管对承载能力有较大贡献，所以增加钢管强度和钢管壁厚可以有效提高钢管再生骨料混凝土抗侧向冲击的能力，增加两端约束也可以一定程度上提高抗侧向冲击的能力。受到高温作用后钢管再生骨料混凝土的强度将降低，相比钢管再生骨料混凝土短柱，梁的动态承载力增大系数要小。综合以上分析可以认为钢管再生骨料混凝土与钢管普通混凝土在抵抗侧向冲击方面无太大差异，具有良好的抗侧向冲击性能。4结语
（1）钢管再生骨料混凝土是有效运用再生骨料混凝土这一经济、环保材料的重要方式，具有广阔的应用前景。建筑结构面临着汽车撞击、恐怖袭击等日益增多的冲击问题，对钢管再生骨料混凝土进行抗冲击研究具有重要的工程意义。
（2）对于钢管混凝土抗冲击性能已经有大量研究，本文按照应变率由低到高分别对钢管混凝土轴向冲击以及侧向冲击进行了综述，列举了钢管混凝土在应变率、高温、约束系数、材料强度、冲击能量和外包约束等不同因素影响下冲击性能方面的研究结论，并列举出当前研究的不足。
（3）对钢管再生骨料混凝土受冲击的研究很少，本文基于钢管混凝土抗冲击的研究以及再生骨料混凝土的相关性能，从轴向和纵向2个角度出发推测了钢管再生骨料混凝土的抗冲击性能，得出了钢管再生骨料混凝土具有良好的抗冲击性能，适用于工程实践的结论，但是尚需要试验研究的跟进用以验证理论的正确性，弥补理论推导的不足。
（4）钢管再生骨料混凝土抗冲击性能方面需要进行大量的研究，其研究工作大体与钢管普通混凝土类似。不同的是，在既定的研究下应该考虑骨料取代率、骨料来源和水灰比等再生骨料混凝土的相关属性，了解其影响并通过调整这些属性来改善钢管再生骨料混凝土的抗冲击性能。
参考文献：
References：
[1]卢锦钟.钢管混凝土构件冲击力学性能研究综述[J].房地产导刊，2013（10）：108，54.
LU Jinzhong.Review of Impact Mechanical Properties of Concrete Filled Steel Tubular Members[J].Real Estate Biweekly，2013（10）：108，54.
[2]陈肇元，罗家谦.钢筋混凝土轴压和偏压构件在静载和快速变形下的性能[R].北京：清华大学，1986.
CHEN Zhaoyuan，LUO Jiaqian.The Performance of Reinforced Concrete Axial Compression and Bias Compression Member Under Static Load and Rapid Deformation[R].Beijing：Tsinghua University，1986.
[3]PRICHARD S J，PERRY S H.The Impact Behaviour of Sleeved Concrete Cylinders[J].Structural Engineer，2000，78（17）：2327.
[4]李静.钢管混凝土短柱轴向冲击的试验研究与仿真分析[D].太原：太原理工大学，2005.
LI Jing.Test Research and Simulation Analysis of Steel Tubeconfined Concrete Short Column Under Axial Impact[D].Taiyuan：Taiyuan University of Technology，2005.
[5]李珠，李宝成，李永刚，等.钢管混凝土短柱轴向冲击动力特性的探讨[J].太原理工大学学报，2006，37（4）：383385.
LI Zhu，LI Baocheng，LI Yonggang，et al.The Research of the Dynamic Property of Steel Tubeconfined Concrete Short Column Under Axial Impact[J].Journal of Taiyuan University of Technology，2006，37（4）：383385.
[6]任够平，李珠，王蕊.轴向冲击下钢管混凝土短柱的变形研究[C]//《工程力学》杂志社.第17届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅲ册）.北京：《工程力学》杂志社，2008：153156.
REN Gouping，LI Zhu，WANG Rui.Deformation Study of the Concrete Filled Steel Tubular Short Column Under Axial Impact[C]//Engineering Mechanics Periodical Office.Proceedings of the 17th National Conference on Structure Engineering （Vol Ⅲ）.Beijing：Engineering Mechanics Periodical Office，2008：153156.
[7]郑秋.钢管混凝土短柱抗冲击性能试验研究及有限元分析[D].长沙：湖南大学，2008.
ZHENG Qiu.Experimental Research and Finite Element Analysis of Concrete Filled Steel Tube Short Columns Under Impact Load[D].Changsha：Hunan University，2008.
[8]沈亚丽.钢管及约束钢管混凝土短柱抗冲击性能研究[D].长沙：湖南大学，2010.
SHEN Yali.Research on Impact Resistant Behavior of Concrete Filled Steel Tube and Confined Concrete Filled Steel Tube Short Columns[D].Changsha：Hunan University，2010.
[9]XIAO Y，SHEN Y L.Impact Behaviors of CFT and CFRP Confined CFT Stub Columns[J].Journal of Composites for Construction，2012，16（6）：662670.
[10]任晓虎，霍静思，陈柏生.高温后钢管混凝土短柱落锤动态冲击试验研究[J].振动与冲击，2011，30（11）：6773，84.
REN Xiaohu，HUO Jingsi，CHEN Baisheng.Dynamic Behaviors of Concretefilled Steel Tubular Stub Columns After Exposure to High Temperature[J].Journal of Vibration and Shock，2011，30（11）：6773，84.
[11]霍静思，任晓虎，肖岩.标准火灾作用下钢管混凝土短柱落锤动态冲击试验研究[J].土木工程学报，2012，45（4）：920.
HUO Jingsi，REN Xiaohu，XIAO Yan.Impact Behavior of Concretefilled Steel Tubular Stub Columns Under ISO834 Standard Fire[J].China Civil Engineering Journal，2012，45（4）：920.
[12]田志敏，吴平安.冲击荷载作用下钢管超高强混凝土（简称钢管RPC） 轴压构件的性能[C]//《工程力学》杂志社.第17届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅲ册）.北京：《工程力学》杂志社，2008：170177.
TIAN Zhimin，WU Pingan.Dynamic Response of RPCfilled Steel Tubular Columns with High Load Carrying Capacity Under Axial Impact Loading[C]//Engineering Mechanics Periodical Office.Proceedings of the 17th National Conference on Structure Engineering （Vol Ⅲ）.Beijing：Engineering Mechanics Periodical Office，2008：170177.
[13]XIAO Y，SHAN J，ZHENG Q，et al.Experimental Studies on Concrete Filled Steel Tubes Under High Strain Rate Loading[J].Journal of Materials in Civil Engineering，2009，21（10）：569577.
[14]郑秋，霍静思，陈柏生，等.高温下钢管混凝土抗冲击承载力试验研究[J].哈尔滨工业大学学报，2007，39（增2）：519522.
ZHENG Qiu，HUO Jingsi，CHEN Baisheng，et al.Experimental Research on Impactresistant Capacity of Concrete Filled Steel Tube Under High Temperature[J].Journal of Harbin Institute of Technology，2007，39（S2）：519522.
[15]吕彤光.高温下钢筋的强度和变形试验研究[D].北京：清华大学，1996.
LU Tongguang.Strength and Deformation Test Research of Steel Under High Temperature[D].Beijing：Tsinghua University，1996.
[16]何远明，霍静思，陈柏生.高温下钢管混凝土SHPB动态力学性能试验研究[J].工程力学，2013，30（1）：5258.
HE Yuanming，HUO Jingsi，CHEN Baisheng.Impact Tests on Dynamic Behavior of Concretefilled Steel Tube at Elevated Temperatures[J].Engineering Mechanics，2013，30（1）：5258.
[17]HUO J S，ZHENG Q，CHEN B S，et al.Tests on Impact Behaviour of Microconcretefilled Steel Tubes at Elevated Temperatures Up to 400 ℃[J].Materials and Structures，2009，42（10）：13251334.
[18]HUO J S，HE Y M，CHEN B S.Experimental Study on Impact Behaviour of Concretefilled Steel Tubes at Elevated Temperatures Up to 800 ℃[J].Materials and Structures，2014，47（1/2）：263283.
[19]霍静思，何远明，肖莉平，等.高温后钢管混凝土抗多次冲击力学性能试验研究[J].湖南大学学报：自然科学版，2012，39（9）：610，86.
HUO Jingsi，HE Yuanming，XIAO Liping，et al.Experimental Study on the Dynamic Behavior of Concretefilled Steel Tube After Exposure to High Temperatures Under Multiple Impact Loadings[J].Journal of Hunan University：Natural Sciences，2012，39（9）：610，86.
[20]张望喜，单建华，陈荣，等.冲击荷载下钢管混凝土柱模型力学性能试验研究[J].振动与冲击，2006，25（5）：96101，195.
ZHANG Wangxi，SHAN Jianhua，CHEN Rong，et al.Experimental Research on Mechanical Behavior of Concrete Filled Steel Tubes Model Under Impact Load[J].Journal of Vibration and Shock，2006，25（5）：96101，195.
[21]XIAO Y，ZHANG W X，SHAN J H.Behavior of CFT and CCFT Columns Under Impact Loads[C]//HAN L H，RU J P，TAO Z.Proceedings of the Ninth International Symposium on Structural Engineering for Young Experts （Vol 1）.Beijing：Science Press，2006：5661.
[22]单建华.钢管混凝土在冲击荷载作用下实验研究和有限元分析[D].长沙：湖南大学，2007.
SHAN Jianhua.Experimental Research and Finite Element Analysis of Concrete Filled Steel Tubes Under Impact Load[D].Changsha：Hunan University，2007.
[23]贾电波.钢管混凝土构件在侧向冲击载荷作用下的初步研究[D].太原：太原理工大学，2005.
JIA Dianbo.The Accidence Research of Steel Tubeconfined Concrete in the Lateral Impact[D].Taiyuan：Taiyuan University of Technology，2005.
[24]王蕊，李珠，任够平，等.侧向冲击载荷作用下钢管混凝土梁动力响应的实验和理论研究[J].工程力学，2008，25（6）：7580，93.
WANG Rui，LI Zhu，REN Gouping，et al.Studies on Dynamic Response of Concrete Filled Steel Tube Under Lateral Impact Loading[J].Engineering Mechanics，2008，25（6）：7580，93.
[25]WANG R，HAN L H，HOU C C.Behavior of Concrete Filled Steel Tubular （CFST） Members Under Lateral Impact：Experiment and FEA Model[J].Journal of Construction Steel Research，2013，80：188201.
[26]涂劲松，穆启华，李珠，等.钢管混凝土侧向冲击荷载下的变形分析及简化计算[J].太原理工大学学报，2007，38（2）：156159.
TU JinSong，MU Qihua，LI Zhu，et al.Deformation Analysis and Simplifying Computation of Concretefilled Steel Tube Under Lateral Impact Load[J].Journal of Taiyuan University of Technology，2007，38（2）：156159.
[27]任够平，李珠，王蕊.低速侧向冲击下钢管混凝土柱挠度研究[J].工程力学，2008，25（5）：170175.
REN Gouping，LI Zhu，WANG Rui.The Deflection of Concrete Filled Steel Tubular Column Under Lateral Impact at Low Speed[J].Engineering Mechanics，2008，25（5）：170175.
[28]李珠，王瑞峰.固简支钢管混凝土构件侧向冲击试验研究[J].工程力学，2008，25（增1）：193197.
LI Zhu，WANG RuiFeng.Experimental Study of Fixedfreely Supported Concrete Filled Steel Tubular Under Lateral Impact Load[J].Engineering Mechanics，2008，25（S1）：193197.
[29]王瑞峰.不同约束条件钢管混凝土构件的侧向冲击试验研究与数值分析[D].太原：太原理工大学，2008.
WANG RuiFeng.Test Research and Simulation Analysis of Steel Tubeconfined Concrete with Different Restrain Condition in the Lateral Impact[D].Taiyuan：Taiyuan University of Technology，2008.
[30]BAMBACH M R，JAMA H，ZHAO X L，et al.Hollow and Concrete Filled Steel Hollow Sections Under Transverse Impact Loads[J].Engineering Structures，2008，30（10）：28592870.
[31]YOUSUF M，UY B，TAO Z，et al.Transverse Impact Resistance of Hollow and Concrete Filled Stainless Steel Columns[J].Journal of Constructional Steel Research，2013，82：177189.
[32]BAMBACH M R.Design of Hollow and Concrete Filled Steel and Stainless Steel Tubular Columns for Transverse Impact Loads[J].Thinwalled Structures，2011，49（10）：12511260.
[33]REMENNIKOV A M，KONG S Y，UY B.Response of Foam and Concretefilled Square Steel Tubes Under Lowvelocity Impact Loading[J].Journal of Performance of Constructed Facilities，2011，25（5）：373381.
[34]王蕊.钢管混凝土结构构件在侧向撞击下动力响应及其损伤破坏的研究[D].太原：太原理工大学，2008.
WANG Rui.Study on the Dynamic Response and Damage Failure of Concrete Filled Steel Tube Under Lateral Impact[D].Taiyuan：Taiyuan University of Technology，2008.
[35]AGHDAMY S，THAMBIRATNAM D P，DHANASEKAR M，et al.Lateral Impact Response and Parametric Studies of Axially Loaded Square Concrete Filled Steel Tube Columns[C]//TOPPING B V H，IVANYI P.Proceedings of the 14th International Conference on Civil，Structural and Environmental Engineering Computing.Cagliari：Civilcomp Press，2013：2027.
[36]YOUSUF M，UY B，TAO Z，et al.Impact Behaviour of Precompressed Hollow and Concrete Filled Mild and Stainless Steel Columns[J].Journal of Constructional Steel Research，2014，96：5468.
[37]任晓虎，霍静思，陈柏生.火灾下钢管混凝土梁落锤冲击试验研究[J].振动与冲击，2012，31（20）：110115.
REN Xiaohu，HUO Jingsi，CHEN Baisheng.Antiimpact Behavior of Concretefilled Steel Tubular Beams in Fire[J].Journal of Vibration and Shock，2012，31（20）：110115.
[38]侯川川，王蕊，韩林海.低速横向冲击下钢管混凝土构件的力学性能研究[J].工程力学，2012，29（增1）：107110.
HOU Chuanchuan，WANG Rui，HAN Linhai.Performance of Concretefilled Steel Tubular （CFST） Members Under Low Velocity Transverse Impact[J].Engineering Mechanics，2012，29（S1）：107110.
[39]章琪，蒋庆，陆新征.侧向冲击对钢管混凝土受压承载力影响研究[J].结构工程师，2013，29（3）：5964.
ZHANG Qi，JIANG Qing，LU Xinzheng.Lateral Impact Effects on the Compressive Strength of Concrete Filled Steel Tubes[J].Structural Engineers，2013，29（3）：5964.
[40]章琪，蒋庆，陆新征.不同截面钢管混凝土结构抗冲击性能比较[J].工程力学，2013，30（增）：8993.
ZHANG Qi，JIANG Qing，LU parison of Impact Resistance of Different Concrete Filled Steel Tube Sections[J].Engineering Mechanics，2013，30（S）：8993.
[41]王洪欣，查晓雄，叶福相.空心钢管混凝土构件抗侧向冲击性能研究[J].华中科技大学学报：自然科学版，2010，38（8）：107110.
WANG Hongxin，ZHA Xiaoxiong，YE Fuxiang.Impact Resistance of Hollow Concrete Filledsteel Tubular Members Subjected to Lateral Impact Loading[J].Journal of Huazhong University of Science and Technology：Natural Science Edition，2010，38（8）：107110.
[42]于璐，徐亚丰.十字形钢管混凝土芯柱在不同约束条件下侧向冲击作用的动力响应分析[J].工程力学，2012，29（增2）：201204.
YU Lu，XU Yafeng.Dynamic Response Analysis of the Crossshaped Concretefilled Steel Tube Core Column with Different Boundary Restraints Under Lateral Impact[J].Engineering Mechanics，2012，29（S2）：201204.
[43]蒋晶，徐亚丰.长细比对T形截面钢骨混凝土芯柱侧向冲击性能分析[C]//沈阳市科学技术协会.第十届沈阳科学学术年会论文集（信息科学与工程技术分册）.北京：中国学术期刊（光盘版）电子杂志社，2013：14.
JIANG Jing，XU Yafeng.Analysis of Slenderness Ratio on Performance of Tshaped Steel Reinforced Concrete Core Column Under Lateral Impact[C]//Shenyang Association for Science and Technology.Proceedings of the Tenth Annual Conference on Science and Technology in Shenyang （Information science and Engineering Technology）.Beijing：China Academic Journals （CD Version） Electronic Magazine，2013：14.
[44]任林林，徐亚丰，张凤荣.L形钢骨混凝土异形柱在爆炸荷载作用下的抗爆性能分析[C]//沈阳市科学技术协会.第十届沈阳科学学术年会论文集（信息科学与工程技术分册）.北京：中国学术期刊（光盘版）电子杂志社，2013：1014.
REN Linlin，XU Yafeng，ZHANG Fengrong.Analysis of Blast Resistance of Lshaped Steel Reinforced Concrete Specialshaped Column Under Explosion Load[C]//Shenyang Association for Science and Technology.Proceedings of the Tenth Annual Conference on Science and Technology in Shenyang （Information science and Engineering Technology）.Beijing：China Academic Journals （CD Version） Electronic Magazine，2013：1014.
[45]瞿海雁，李国强，孙建运，等.侧向冲击作用下钢管混凝土构件的简化分析模型[J].同济大学学报：自然科学版，2011，39（1）：3541.
QU Haiyan，LI GuoQiang，SUN Jianyun，et al.Simplified Analysis Model of Circular Concretefilled Steel Tube Specimen Under Lateral Impact[J].Journal of Tongji University：Natural Science，2011，39（1）：3541.
[46]QU H Y，LI G Q，CHEN S W，et al.Analysis of Circular Concretefilled Steel Tube Specimen Under Lateral impact[J].Advances in Structural Engineering，2011，14（5）：941951.
[47]QU H Y，LI G Q，SUN J Y，et al.Numerical Simulation Analysis of Circular Concretefilled Steel Tube Specimen Under Lateral Impact[J].Journal of Architecture and Civil Engineering，2010，27（1）：8996.
[48]余敏，查晓雄.实空心钢管混凝土柱在汽车撞击下的性能研究[J].建筑钢结构进展，2011，13（1）：5764.
YU Min，ZHA Xiaoxiong.Behaviour of Solid and Hollow Concrete Filled Steel Tube Columns Under Vehicle Impact[J].Progress in Steel Building Structures，2011，13（1）：5764.
[49]陈忱，赵颖华.FRP钢管混凝土构件抗冲击性能仿真分析[J].振动与冲击，2013，32（19）：197201.
CHEN Chen，ZHAO Yinghua.Simulation for Antiimpact Performance of Concretefilled FRPsteel Tubes[J].Journal of Vibration and Shock，2013，32（19）：197201.
[50]鞠翱天，王金田，王国梁，等.冲击荷载下钢管混凝土限高防护架的动力响应[J].烟台大学学报：自然科学与工程版，2012，25（1）：5964.
JU Aotian，WANG Jintian，WANG Guoliang，et al.Dynamic Response of Concretefilled Steel Tube Height Limit Protective Frame Under Impact Loads[J].Journal of Yantai University：Natural Science and Engineering Edition，2012，25（1）：5964.
[51]HAN L H，HOU C C，ZHAO X L，et al.Behaviour of Highstrength Concrete Filled Steel Tubes Under Transverse Impact Loading[J].Journal of Constructional Steel Research，2014，92：2539.
[52]DENG Y，TUAN C Y，XIAO Y.Flexural Behavior of Concretefilled Circular Steel Tubes Under Highstrain Rate Impact Loading[J].Journal of Structural Engineering，2012，138（3）：449456.
[53]张智成.钢管再生混凝土构件抗冲击性能研究[D].大连：大连理工大学，2014.
ZHANG Zhicheng.Study on Impact Resistant Behavior of Recycled Aggregate Concretefilled Steel Tubular Members[D].Dalian：Dalian University of Technology，2014.
[54]杨君，李华林，周华，等.钢管再生混凝土的研究现状[J].四川建材，2014，40（2）：34，6.
YANG Jun，LI Hualin，ZHOU Hua，et al.The Current Research Status of Recycled Concrete Filled Steel Tube[J].Sichuan Building Materials，2014，40（2）：34，6.
[55]李杰，任晓丹.混凝土静力与动力损伤本构模型研究进展述评[J].力学进展，2010，40（3）：284297.
LI Jie，REN Xiaodan.A Review on the Constitutive Model for Static and Dynamic Damage of Concrete[J].Advances in Mechanics，2010，40（3）：284297.
[56]陈杰.钢管再生混凝土短柱轴压力学性能研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2011.
CHEN Jie.Static Behavior of Recycled Aggregate Concrete Filled Steel Tubular Stub Columns Under Axial Compressive Loading[D].Harbin：Harbin Institute of Technology，2011.
[57]邱昌龙.再生混凝土研究及钢管再生混凝土短柱力学性能分析[D].成都：西南交通大学，2009.
QIU Changlong.Study on Recycled Concrete and Analysis of Mechanical Properties of Steel Tube Recycled Concrete Short Column[D].Chengdu：Southwest Jiaotong University，2009.
[58]王玉银，陈杰.钢管再生混凝土构件力学性能研究综述[R].北京：中国工程院，2012.
WANG Yuyin，CHEN Jie.A Review of the Mechanical Properties of Recycled Aggregate Concrete Filled Steel Tubular Column[R].Beijing：Chinese Academy of Engineering，2012.
[59]HANSEN T C.Recycled Aggregates and Recycled Aggregate Concrete Second Stateoftheart Report Developments 19451985[J].Materials and Structures，1986，19（3）：201246.
[60]刘轶翔，查晓雄.钢管再生混凝土柱承载力及抗火性能研究[J].建筑钢结构进展，2012，14（3）：4852.