国内对于异形柱力学性能的研究成果综述.doc

国内对于异形柱力学性能的研究成果综述 罗海艳1赵丹2司德凯2 （1.宿迁学院，江苏宿迁223800；2.江苏正宏城建设计研究院有限公司，江苏宿迁223800） 【摘要】本文介绍了异形柱在建筑结构的发挥的作用，分析了国内对于异形柱的正截面承载力、斜截面承载力的研究方法和研究成果，得出异形柱虽然得到广泛使用，但是异形柱的使用局限性有待进一步加强。 关键词异形柱；正截面；斜截面；承载力 作者简介：司德凯（1985.02），男，江苏正宏城建设计研究院有限公司，助理工程师。 0引言 随着我国国民经济的发展以及人民生活水平的提高，住宅建筑的规模不断扩大，使用标准逐步提高。人们对住宅建筑的舒适度、环境、实用性等提出了更高的要求。传统的框架结构或框架剪力墙结构通常采用矩形截面柱，这种外形的柱子当宽度大于墙体厚度时，房间的柱角将凸出墙面，不但占去房间使用面积，同时给室内装修和家具布置带来不便，也影响到房屋有效面积的合理利用，建筑的“得房率”低，直接影响到建筑的销售以及开发商的经济效益。在房间边角露出楞角的做法，既影响美观又不利于使用。为了解决这一问题，工程界开始引入异形柱，异形柱是指截面几何形状分别为、十、字形等的柱。国内对于异形柱的试验研究比较多，天津大学、大连理工大学、华南理工大学、中国建筑科学院和西安建筑科技大学分别对异形柱做了大量研究工作。 1异形柱正截面承载力的研究 异形柱在竖向荷载及双向地震作用下，处于双向压弯受力状态。天津大学1分别于1993年和1994年对6根L形、14根T形、8根十字形及6根方形截面柱进行了双向偏压作用下正截面承载力的试验研究，在此基础上，根据平截面假定、混凝土和钢筋的本构模型、力的平衡条件，采用数值方法编制出异形截面柱正截面承载力计算程序，并用它对1024根L形、T形异形柱和288根十字形进行系统的正截面承载力计算，由此提出了L形、T形、十字形截面双向压弯柱的计算方法。 华南理工大学2也对11根等肢L形截面柱进行了双向偏心荷载作用下的试验研究，初步证实了L形截面柱在双向偏心荷载作用下，自开始加载到截面破坏的整个过程中，截面的平均应变仍然符合平截面假定规律，并根据试验研究结果，提出了L形截面双向偏心受压柱正截面承载力的计算公式及方法。 西安建筑科技大学3通过对9根钢筋砼不等肢L形截面构件在双向弯矩作用下的试验研究，揭示了钢筋砼不等肢L形截面构件在双向弯矩作用下的破坏形态，验证了平均应变的平截面假定，得出了钢筋砼不等肢L形截面构件破坏的一般规律。在试验研究的基础上，根据钢筋砼双向偏心受压构件的工作机理，编制了一套不等肢L形截面正截面分析的数值迭代法计算机程序，最后提出了确定钢筋砼不等肢L形截面构件正截面承载能力及配筋的实用设计方法。 大连理工大学的王丹等4对10根L形、4根T形和4根十形截面钢筋混凝土双向偏压构件进行了试验研究，在此基础上，编制了异形柱极限承载力电算程序进行理论计算，电算结果与试验结果符合较好。同时提出了无量纲形式的承载力相关曲线，是对目前有量纲相关曲线的一个改进，并介绍了用此曲线进行截面设计和承载力验算的步骤和算例。根据曹万林教授等的研究，轴压比与加载角对于异形柱的承载力有较大影响，应采用最不利荷载角方向的承载力作为控制因素，配置暗柱可以显著提高异形柱的正截面承载力。 2异形柱斜截面承载力的研究 天津大学5对11根T形、12根L形、4根矩形截面柱进行单调荷载和低周反复荷载作用下(21根单调荷载、6根低周反复荷载作用)的试验研究。试验结果表明：T形、L形截面柱的受剪承载力随荷载作用方向而变化，但由于翼缘的作用，其抗地震作用受剪破坏的能力较矩形截面强。根据试验研究结果，提出了实际设计时T形、L形、十形截面柱的受剪承载力计算公式。 大连理工大学的邹积麟6通过28根异形柱(11根L形柱、11根T形柱、6根十形柱)缩尺试件的破坏试验，对异形柱轻墙结构中异形柱的受剪承载力进行了研究，对试件的破坏状态进行了分析，而且针对异形柱构件破坏的特点，以传统的比拟桁架理论为基础，分析了异形柱构件的剪力传递机理，引进了截面特征参数，对每种截面异形柱分别进行讨论，分析截面特征参数对其受剪承载力的影响，并以截面特征参数为变量，用数理统计的方法回归出各自受剪承载力计算公式。 华南理工大学的冯建平等7根据L形截面柱的受剪试验情况，分析其破坏特点、剪跨比及轴压比等因素对抗剪承载力的影响，根据试验结果回归出受剪承载力公式，并进一步推导出适合工程设计使用的受剪承载力公式。 同济大学8对6根L形截面和6根Z形截面柱进行试验研究，研究纵筋配筋率、配箍率、轴压比、肢长肢厚比等因素对L形和Z形柱承载力、破坏形态及能量耗散能力的影响。并对试件的破坏过程进行描述，根据承载力结果和他人的试验结果对数据进行回归，拟合出承载力计算公式。 对于异形柱的双向受剪问题，天津大学、华南理工大学等单位进行了相关的试验研究，得到如下结论：T形、L形截面柱的受剪承载力随水平荷载作用方向而变化，其相关曲线呈外凸的梅花瓣形，这主要是由于翼缘的有利作用。因此，异形柱在斜向水平荷载作用下，即在两个主轴方向上同时作用水平剪力Vx、Vy时，设计中分别按Vx、Vy进行受剪承载力计算，满足要求后，则柱的斜向受剪承载力同样满足。可见，与矩形柱相比，异形柱抵抗斜向受剪破坏的能力将更有保障。 3结束语 目前，一些高校都进行了钢骨混凝土异形柱的正截面承载力、斜截面承载力的试验研究，并取得了一些成果。但是，对于钢骨混凝土异形柱的研究还处于起步阶段，试验研究相对较少，理论也不够成熟。 参考文献 王丹.钢筋混凝土框架异形柱设计理论研究D.大连:大连理工大学,xx. 冯建平，等.L形和T形截面柱正截面承载力的研究J.华南理工大学学报,1995,23(1):54-61. 周建中,陆春阳,苏益声,等.钢筋混凝土不等肢L形异形柱承载力的理论研究J.西安建筑科技大学学报,xx,33(2):116-120. 王丹,黄承逵,刘明等.异形柱双偏压构件正截面承载力试验及设计方法研究J.建筑结构学报,xx,22(5):37-42. 康谷贻,巩长江.单调及低周反复荷载作用下异形截面框架柱的受剪性能J.建筑结构学报,1997,18(5):22-31. 邹积麟.钢筋