留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

圆形Q690高强钢管混凝土轴压短柱试验研究

门朋飞 何浩祥 钟国辉

门朋飞, 何浩祥, 钟国辉. 圆形Q690高强钢管混凝土轴压短柱试验研究[J]. 钢结构(中英文), 2024, 39(5): 41-48. doi: 10.13206/j.gjgS24050106
引用本文: 门朋飞, 何浩祥, 钟国辉. 圆形Q690高强钢管混凝土轴压短柱试验研究[J]. 钢结构(中英文), 2024, 39(5): 41-48. doi: 10.13206/j.gjgS24050106
Pengfei Men, Ho-Cheung Ho, Kwok-Fai Chung. Experimental Investigation of Axial Compression Behaviour of Stub Circular Concrete-Filled Steel Tubes with Q690 High-Strength Steel[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2024, 39(5): 41-48. doi: 10.13206/j.gjgS24050106
Citation: Pengfei Men, Ho-Cheung Ho, Kwok-Fai Chung. Experimental Investigation of Axial Compression Behaviour of Stub Circular Concrete-Filled Steel Tubes with Q690 High-Strength Steel[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2024, 39(5): 41-48. doi: 10.13206/j.gjgS24050106

圆形Q690高强钢管混凝土轴压短柱试验研究

doi: 10.13206/j.gjgS24050106
基金项目: 

香港理工大学项目(BD6F)。

国家钢结构工程技术研究中心香港分中心项目(1-BBY3,BBT1)

详细信息
    作者简介:

    门朋飞,博士,博士后研究员,主要从事钢-混凝土组合结构研究。

    通讯作者:

    钟国辉,博士,教授,主要从事钢结构和钢-混凝土组合结构研究,kwok-fai.chung@polyu.edu.hk。

Experimental Investigation of Axial Compression Behaviour of Stub Circular Concrete-Filled Steel Tubes with Q690 High-Strength Steel

  • 摘要: 圆形钢管混凝土可以充分发挥钢管和混凝土的组合作用,使得钢管混凝土承载力和延性得到明显提升,因而广泛应用于工程结构中。将高强钢应用于钢管混凝土柱,可以减小构件尺寸和自重,使结构在节省材料用量的同时获得更大的可用空间,更加经济环保。然而,现行钢管混凝土设计规范主要是依据普通钢材强度等级的研究成果制定的,对采用高强钢的钢管混凝土的适用性尚未可知。此外,针对高强钢管混凝土短柱轴压性能,现有研究主要关注其在承载时的结构性能,而很少关注钢管和内填混凝土在不同变形阶段分别承担轴力的贡献。因此,基于试验对高强钢管混凝土短柱的轴压性能展开了研究。首先,对6个短柱进行了轴压试验,包括3个钢管混凝土试件和3个纯钢管试件。主要的试验参数为钢材强度等级,包括Q355,Q460和Q690。之后,基于试验结果,分析了试件的破坏形态、荷载-位移曲线、承载力以及钢管和内填混凝土的轴力贡献。最后,探讨了现行设计规范对圆形钢管混凝土轴压短柱承载力的适用性。试验结果表明:所有纯钢管和钢管混凝土试件均表现出了良好的延性;由于混凝土的存在,钢管混凝土的承载力比纯钢管的承载力提高了30%以上。基于纯钢管和钢管混凝土的应变分析结果,分离了钢管混凝土钢管和内填混凝土的轴力贡献。结果表明:钢管提供的约束作用使得混凝土所承担的轴力明显增加,且钢材强度等级越高,混凝土轴力提高效果越明显;尽管钢管提供了横向约束作用,但其轴力贡献与其屈服承载力相比未明显折减。试验结果和规范预测结果的对比分析表明:现行中国规范GB 50936—2014《钢管混凝土结构技术规范》可以有效预测采用普通强度钢材的钢管混凝土试件的承载力,但当钢管采用高强度钢材时,规范将给出过于保守或偏于危险的预测结果;现行欧洲规范(EN 1994-1-1)中的截面承载力计算方法对采用普通钢和高强钢的钢管混凝土试件均给出了合理且偏于安全的承载力预测值,仍可以适用于Q690高强钢管混凝土,但该规范低估了钢管的轴力贡献,高估了内填混凝土的轴力贡献。
  • [1] 韩林海. 钢管混凝土结构:理论与实践[M]. 3 版. 北京:科学 出版社, 2016.
    [2] 陈宝春, 李莉, 罗霞, 等. 超高强钢管混凝土研究综述[J]. 交通运输工程学报, 2020, 20(5):1-21.
    [3] Schneider S P. Axially loaded concrete-filled steel tubes[J]. Journal of Structural Engineering, 1998, 124(10):1125-1138.
    [4] Shanmugam N E, Lakshmi B. State of the art report on steel-concrete composite columns[J]. Journal of Constructional Steel Research, 2001, 57(10):1041-1080.
    [5] 钟善桐. 钢管混凝土结构[M]. 北京:清华大学出版社, 2003.
    [6] Tao Z, Wang Z B, Yu Q. Finite element modelling of concretefilled steel stub columns under axial compression[J]. Journal of Constructional Steel Research, 2013, 89:121-131.
    [7] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 钢管混凝土结构技术规 范:GB 50936-2014[S]. 北京:中国建筑工业出版社, 2014.
    [8] BSI. Eurocode 4:Design of composite steel and concrete structures- Part 1-1:General rules and rules for buildings:BS EN 1994-1-1:2004[S]. London (UK):British Standards Institution, 2004.
    [9] AISC. Specification for Structural Steel Buildings:ANSI/AISC 360-16[S]. Chicago:American Institute of Steel Construction, 2016.
    [10] Sakino K, Nakahara H, Morino S, et al. Behavior of centrally loaded concrete-filled steel-tube short columns[J]. Journal of Structural Engineering, 2004, 130(2):180-188.
    [11] Zhou S M, Sun Q, Wu X H. Impact of D/t ratio on circular concrete- filled high-strength steel tubular stub columns under axial compression[J]. Thin-Walled Structures, 2018, 132:461-474.
    [12] 马丽盟, 李书文, 祝磊, 等. 高强圆钢管混凝土短柱轴心受压 试验研究[J]. 工业建筑, 2016, 46(7):16-21.
    [13] 韦建刚, 罗霞, 欧智菁, 等. 圆高强钢管超高性能混凝土短柱 轴压性能试验研究[J]. 建筑结构学报, 2020, 41 (11):16-28.
    [14] 王彦博, 宋辞, 赵星源, 等. 高强圆钢管混凝土短柱轴压承载 力试验研究[J]. 建筑结构学报, 2022, 43(11):221-234.
    [15] BSI. Eurocode 3:Design of steel structures-part 1-1:general rules and rules for buildings:BS EN 1993-1-1:2005[S]. London (UK):British Standards Institution, 2005.
    [16] 钟善桐. 钢管混凝土统一理论[J]. 哈尔滨建筑工程学院学 报, 1994, 27(6):21-27.
    [17] 格沃兹杰夫. 极限平衡法的结构承载能力的计算[M]. 北京:建筑工程出版社, 1958.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  99
  • HTML全文浏览量:  13
  • PDF下载量:  7
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2024-05-01
  • 网络出版日期:  2024-06-22
  • 刊出日期:  2024-05-22

目录

    /

    返回文章
    返回