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西安建筑科技大学
薛建阳
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1型钢混凝土异形柱的研究意义
异形柱结构柱肢宽度与隔墙等厚,具有避免室内柱楞凸出、美观适用、得房率高等优点,倍受欢迎。在中国异形柱结构得到了大量的应用.
异形柱在具有以上优点的同时,也存在着其截面特性带来的先天不足。
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承载能力不足。
轴压比限值过低。
抗震性能也不理想。
在梁柱节点处,钢筋较密集,施工困难。
因此,学者们研究改善RC异形柱的不足,提出了加暗柱RC异形柱、CFST异形柱、SRC异形柱、钢结构异形柱等新型异形柱结构。
工程实践表明,目前应用的钢筋混凝土(RC)异形柱存在着以下主要问题
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型钢混凝土(SRC)异形柱
SRC异形柱截面中主要配置型钢并配有适量的纵向钢筋和箍筋,然后浇筑混凝土把型钢包裹在里面的异形柱。
根据配钢形式的不同,SRC异形柱可以分为两种,实腹式配钢SRC异形柱和空腹式配钢SRC异形柱,空腹式配钢中又可分为配T型钢桁架和配槽钢桁架两种。
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SRC异形柱示意图
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2SRC异形柱保护层厚度及配钢分析
SRC异形柱与矩形柱相比:具有柱肢细长肢宽薄的特点,常采用200mm及240mm两种。
SRC结构与RC结构的一个显著区别是钢与混凝土的粘结性能差。
现有规范对SRC结构的保护层厚度要求高,宜采用150mm,最小不得小于50mm。
显然SRC异形柱没法满足规范要求,确定保护层厚度是研究的重要问题。
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保护层混凝土的作用
维持型钢与混凝土之间的握裹力,提供钢与混凝土之间的粘结力。
约束型钢,防止型钢屈曲失稳,提高防火、防腐、防锈能力,提高构件刚度。
影响构件受力的有效高度。混凝土保护层厚度越小、力臂越大、抗弯性能越好。
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混凝土保护层厚度的确定原则
不发生失稳的最小保护层厚度。
把混凝土保护层视为一块薄板,根据板的弹塑性屈曲理论,推导出混凝土在达到受压强度以前,不会发生失稳的最小保护层厚度。
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板的弹塑性屈曲理论推导公式
混凝土板的弹塑性屈曲应力为:
上式中,弹塑性系数的取值是核心问题。
不发生失稳破坏的最小保护层厚度计算式为:
(2-1)
(2-2)
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混凝土临界保护层厚度
力的平衡条件:
(2-3)
(2-4)
(2-5)
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