蘇忍 劉光燁 楊遠(yuǎn)龍

異形柱框架結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)相比能有效地改善建筑內(nèi)部的使用空間，但其抗震性能的嚴(yán)格要求限制了在高設(shè)防烈度地區(qū)的推廣和應(yīng)用。近年來異形鋼管混凝土柱由于改善了抗震性能，逐漸得到重視。文章總結(jié)了異形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀，分析了異形鋼管混凝土柱構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)、體系的靜力性能和抗震性能的優(yōu)勢，揭示了異形鋼管混凝土柱力學(xué)性能主要因素的影響規(guī)律，對(duì)其力學(xué)性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。最后對(duì)異形鋼管混凝土柱在今后的研究方向和發(fā)展趨勢進(jìn)行了總結(jié)。

1、引言

隨著國內(nèi)高層建筑如雨后春筍般拔地而起，異形柱由于其在建筑功能方面的優(yōu)越性而被廣泛采用。異形柱結(jié)構(gòu)體系提高了房屋的實(shí)用性和美觀性，室內(nèi)分隔靈活多樣，避免了普通矩形框架結(jié)構(gòu)存在柱角外露的缺陷，便于家具布置，改善室內(nèi)觀瞻。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的改善，具有廣闊的發(fā)展前景。

然而，鋼筋混凝土異形柱在研究、推廣以及實(shí)際工程應(yīng)用中暴露出一些問題：對(duì)水平荷載的方向性非常敏感，荷載作用方向不同，構(gòu)件及體系的承載力存在較大差異，設(shè)計(jì)時(shí)需取最不利的荷載作用方向；為保證柱子延性要求，需較多的配置箍筋并嚴(yán)格限制軸壓比；異形柱現(xiàn)場澆筑復(fù)雜，梁柱節(jié)點(diǎn)配筋較多，混凝土澆筑質(zhì)量難以保證；節(jié)點(diǎn)截面較小，抗剪承載力有時(shí)難以滿足要求，在高層建筑及高烈度地震區(qū)的應(yīng)用受限，存在很大的局限性[1]。（《混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ149-2006》對(duì)異形柱結(jié)構(gòu)房屋使用最大高度給出了嚴(yán)格的限制，（見表1）明顯小于方、矩形柱的適用高度（見表2），比如7度（0.15g）情況下，異形柱框架結(jié)構(gòu)適用的房屋高度為18m，框架剪力墻結(jié)構(gòu)為35m，而方、矩形柱框架結(jié)構(gòu)的適用高度為50m，框架剪力墻結(jié)構(gòu)為120m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于異形柱結(jié)構(gòu)的房屋適用高度）因此要使異形柱結(jié)構(gòu)得到更為廣泛的應(yīng)用，在層數(shù)更多的建筑以及抗震烈度更高的地區(qū)得到推廣，必須研究如何在不顯著增大柱截面的情況下提高柱子承載力、剛度及抗震性能[2]。

由于鋼管混凝土柱抗震性能優(yōu)越，于是異形鋼管混凝土柱便應(yīng)運(yùn)而生。異形鋼管混凝土柱（截面形式如圖1所示）就是將混凝土灌入由鋼板焊接而成的異形鋼管中，使鋼管與核心混凝土共同承受荷載，同時(shí)鋼管對(duì)混凝土的套箍作用約束核心混凝土的橫向變形，提高了混凝土的抗壓強(qiáng)度，改善了混凝土的延性性能，進(jìn)而使得異形鋼管混凝土柱的抗震性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于普通異形鋼筋混凝土柱的抗震性能。本文基于國內(nèi)外專家學(xué)者對(duì)異形鋼管混凝土柱的前期研究工作，對(duì)其進(jìn)行分析匯總，多方面介紹了有關(guān)異形鋼管混凝土柱的力學(xué)性能和抗震性能及工程應(yīng)用現(xiàn)狀，總結(jié)了異形鋼管混凝土柱今后的研究方向和發(fā)展趨勢。

2、異形鋼管混凝土柱

研究現(xiàn)狀及分析

在我國，圓形、方形和矩形鋼管混凝土規(guī)程已出臺(tái)，但對(duì)異形鋼管混凝土研究較少。主要局限于哈爾濱工業(yè)大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、華南理工大學(xué)、西安建筑科技大學(xué)、天津大學(xué)等一些高校的專家學(xué)者關(guān)于異形鋼管混凝土柱的軸壓性能、偏壓性能、抗震性能、延性性能、滯回性能、節(jié)點(diǎn)的力學(xué)性能等方面的試驗(yàn)研究以及相當(dāng)?shù)睦碚摲治?，已?jīng)有了一定的研究成果，但目前的研究成果還不夠系統(tǒng)和成熟。

華南理工大學(xué)對(duì)帶約束拉桿的T形、L形鋼管混凝土柱的軸壓性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究，對(duì)構(gòu)件的受力過程進(jìn)行有限元分析，分析帶約束拉桿異形鋼管混凝土柱的受力機(jī)理，提出帶約束拉桿異形柱的軸心受壓承載力和偏心受壓承載力的計(jì)算方法[3-5]。得出以下幾點(diǎn)比較有意義的結(jié)論：沒有約束拉桿的異形鋼管混凝土柱，鋼管對(duì)核心混凝土盡管有約束作用，但并不十分明顯，在達(dá)到承載能力極限狀態(tài)時(shí)鋼管已經(jīng)發(fā)生外部鼓曲，鋼管的強(qiáng)度在未能充分發(fā)揮之前，試件即發(fā)生破壞，所以柱子的強(qiáng)度提高并不顯著；約束拉桿對(duì)鋼管有明顯的約束作用，延緩鋼管局部屈曲，改善內(nèi)部混凝土的受力狀態(tài)，提高混凝土的承載力，延性也得到很大提高，且約束拉桿布置的越緊密，對(duì)異形鋼管混凝土柱的有利作用越明顯。異形鋼管混凝土柱受力不均勻，因而剛度要小于普通方、矩形截面柱。

除此之外，同濟(jì)大學(xué)的沈祖炎等，同濟(jì)大學(xué)的呂西林，王丹及哈爾濱工業(yè)大學(xué)的楊遠(yuǎn)龍等，分別就異形鋼管混凝土柱的軸壓承載力和構(gòu)件與節(jié)點(diǎn)的抗震性能進(jìn)行了研究。他們?cè)诋愋武摴芑炷林矫娴难芯?，為我們進(jìn)一步了解和研究異形鋼管混凝土柱提供了寶貴的資料。

3、異形鋼管混凝土柱應(yīng)用現(xiàn)狀

關(guān)于異形鋼管混凝土柱在我國的應(yīng)用，這里必須提及一種高層建筑施工的方法—逆作法，它是高層建筑施工中比較先進(jìn)的施工技術(shù)，可以明顯縮短施工工期。其施工工序如下：首先開挖基坑，以地下建筑物軸線或其他支撐墻體為基礎(chǔ)，設(shè)置支護(hù)結(jié)構(gòu)，然后打樁并澆筑承壓柱，完成地面一層樓板面的施工之后，以地面一層樓板面作為支撐地下和地面以上同時(shí)開始施工。地下施工是從樓板面兩側(cè)向下開挖土方，并逐層澆筑混凝土，直至封底。與此同時(shí)，地上部分也逐層向上施工，直至工程結(jié)束。正是因?yàn)檫@樣地下地上同時(shí)反方向施工，所以大大縮短了施工工期，有利于提高工程的綜合經(jīng)濟(jì)效益[6]。

1998年，廣州新中國大廈首次采用了異形鋼管混凝土柱（圖2）。該工程地下室占地7340m2，地下5層，地上51層。為做到全方位逆作法施工，地下室的核心筒剪力墻先不施工澆筑，設(shè)計(jì)中利用布置在核心筒剪力墻相交和轉(zhuǎn)角等位置處的帶約束拉桿異形（矩形、L形及T形）鋼管混凝土柱作為臨時(shí)支撐，地下室施工時(shí)再補(bǔ)上所缺的墻段就成為完整的筒體。由于設(shè)有橫向約束拉桿，顯著提高了異形鋼管混凝土柱的延性和承載力，解決了其鋼管壁側(cè)向變形大的問題，同時(shí)增加了建筑的使用面積；帶約束拉桿異形鋼管混凝土柱與梁的節(jié)點(diǎn)連接進(jìn)行了改進(jìn)，使之構(gòu)造更簡單、受力更明確、施工更方便并且造價(jià)相對(duì)較低[7-10]。

此外，異形鋼管混凝土柱也在江門中旅大廈、廣州名匯商城、廣州百貨大廈新樓和廣州名勵(lì)大廈等高層建筑的建設(shè)過程中得到了成功應(yīng)用。在我國5.12大地震災(zāi)后的重建工程中，方鋼管混凝土異形柱結(jié)構(gòu)作為一種新型結(jié)構(gòu)在映秀鎮(zhèn)漁子溪村的建設(shè)中得到了應(yīng)用。方鋼管混凝土異形柱是通過綴條或綴板連接單根鋼管混凝土柱構(gòu)成的，其截面形式如圖3所示[11]。

4、異形截面鋼管混凝土柱

靜力性能的研究

目前對(duì)異形截面鋼管混凝土柱靜力性能的研究尚不充分，主要集中在以下幾個(gè)方面：軸壓偏壓承載力研究，穩(wěn)定性研究等。同濟(jì)大學(xué)的呂西林，王丹[12]對(duì)T形和L形鋼管混凝土柱進(jìn)行了低周反復(fù)荷載下的擬靜力試驗(yàn)。試驗(yàn)中考慮了軸壓比、鋼管壁厚、混凝土強(qiáng)度等級(jí)對(duì)T形、L形鋼管混凝土柱延性和極限承載力的影響。得出以下結(jié)論：L形、T形柱由于腹板受壓造成鋼板外鼓明顯以致開裂，鋼板屈曲部位出現(xiàn)混凝土壓碎現(xiàn)象，造成鋼管混凝土異形柱承載力下降；T形鋼管混凝土柱隨軸壓比增加，極限荷載提高的幅度減??；L形柱極限承載力隨軸壓比增加而下降；鋼管壁厚增加導(dǎo)致構(gòu)件極限荷載和延性性能隨之提高；兩柱的延性都與軸壓比負(fù)相關(guān)，即軸壓比越大，構(gòu)件的延性越差；混凝土強(qiáng)度等級(jí)提高對(duì)極限荷載增加很明顯，而內(nèi)部混凝土強(qiáng)度等級(jí)的變化對(duì)延性的作用效果不是十分顯著。

同濟(jì)大學(xué)的陳之毅、沈祖炎進(jìn)行了軸壓承載力L形鋼管混凝土短柱的試驗(yàn)研究，分別制作了1根L形空鋼管短柱作為對(duì)比試件，對(duì)6根L形鋼管混凝土柱進(jìn)行了軸壓試驗(yàn)。影響試件的參數(shù)因素主要是寬厚比、肢長和有無加勁肋；最后分析和計(jì)算了鋼管混凝土柱L形截面極限承載力，主要得出如下結(jié)論：短肢L形鋼管混凝土柱屬于壓皺破壞，破壞時(shí)在柱高中部形成多個(gè)峰波；而長肢L形鋼管混凝土柱破壞多發(fā)生在端部，變形發(fā)展不充分；加勁肋可提高短肢柱的延性，對(duì)長肢柱軸壓承載力和延性無明顯作用；L形截面鋼管混凝土柱繼承了鋼管混凝土柱的特性，提高了試件的承載力和穩(wěn)定性；鋼管對(duì)提高短肢L形鋼管混凝土柱的承載力作用顯著，但對(duì)長肢柱沒有明顯影響。

武漢大學(xué)的杜國鋒[14]等在考慮肢寬、肢厚、腹板寬度和管壁厚度等參數(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)組合T形鋼管混凝土柱軸心受壓性能進(jìn)行研究，通過軸心受壓試驗(yàn)，考察試件的破壞形態(tài)，測得試件的荷載―變形曲線，分析各參數(shù)對(duì)鋼管混凝土T形短柱軸心受壓力學(xué)性能的影響。界定了長柱和短柱的長細(xì)比范圍，得到短柱和長柱的破壞形態(tài)，探討了鋼管壁厚、鋼材和混凝土的強(qiáng)度對(duì)柱的極限承載力影響。參考國內(nèi)外有關(guān)矩形鋼管混凝土柱承載力的計(jì)算理論和計(jì)算方法，在分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，建立了鋼管混凝土T形短柱軸心抗壓極限承載力計(jì)算公式，公式可供實(shí)際工程設(shè)計(jì)參考。

武漢大學(xué)的徐禮華[15]等對(duì)T形鋼管混凝土組合柱的抗剪和抗彎性能進(jìn)行了研究，考慮剪跨比、軸壓比、套箍指標(biāo)等參數(shù)對(duì)試件性能的影響，對(duì)試件進(jìn)行靜力加載試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明：試件的抗彎承載能力極限隨鋼筋強(qiáng)度的提高和鋼管壁厚的增大而增大，混凝土強(qiáng)度等級(jí)和剪跨比對(duì)其影響并不顯著，以結(jié)構(gòu)塑性極限理論和經(jīng)典力學(xué)為基礎(chǔ)，建立T形鋼管混凝土組合柱純彎極限承載力的計(jì)算公式，試件的抗剪承載力隨軸壓比和套箍指標(biāo)的提高而增大，隨剪跨比的提高而減小，建立了組合T形鋼管混凝土試件抗剪承載力的計(jì)算公式。

廈門理工學(xué)院的陳惠滿[16]等基于平截面假定和鋼筋與混凝土的本構(gòu)關(guān)系，利用截面內(nèi)力平衡，推導(dǎo)出包含任意截面形狀的異形鋼管混凝土柱剛度矩陣簡便表達(dá)式。柱截面剛度為鋼管和混凝土兩部分剛度的疊加，該表達(dá)式清晰、簡便，適用于任意材料本構(gòu)關(guān)系。他們將文中公式分析結(jié)果與其它文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較，公式分析結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果正好吻合。由他們推導(dǎo)出的計(jì)算方法可用于異形鋼管混凝土柱正截面承載力分析。

內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)的曹玉生[17]采用逐級(jí)增加曲率的方法，使用C++程序設(shè)計(jì)語言編制計(jì)算程序，對(duì)異形鋼管混凝土柱進(jìn)行非線性全過程分析。研究表明，影響異形鋼管混凝土截面延性的因素有：荷載角，軸壓比，含鋼率，鋼管等級(jí)，混凝土強(qiáng)度和截面大小。分析所得數(shù)據(jù)得：隨著鋼管強(qiáng)度等級(jí)的增加，截面的承載能力、曲率和延性均有所提高；隨混凝土強(qiáng)度等級(jí)的增加，截面的承載能力增強(qiáng)，但是曲率延性降低。同時(shí)，對(duì)于異形柱截面，隨著截面尺寸的增加，截面的曲率延性降低，承載力提高。在所有的截面曲率影響因素中，軸壓比的影響最大。在同等情況下，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。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)的趙毅[18]對(duì)T形和十字形鋼管混凝土軸壓短柱的力學(xué)性能進(jìn)行了研究，分析了設(shè)置鋼筋加勁肋對(duì)普通鋼管混凝柱力學(xué)性能的影響；利用有限元分析軟件ABAQUS模擬分析異形鋼管混凝土軸壓短柱的力學(xué)性能，并通過試驗(yàn)驗(yàn)證了理論分析結(jié)果的正確性，得出結(jié)論：鋼筋加勁肋使鋼板的力學(xué)性能得以改善；改變鋼筋加勁肋焊點(diǎn)間距可以提高鋼板的屈曲承載力；T形鋼管混凝土中鋼板對(duì)核心混凝土約束效果不顯著，鋼管在破壞時(shí)呈現(xiàn)明顯的多波屈曲；鋼筋加勁肋可有效延緩鋼板屈曲的發(fā)生，改善柱子的延性；混凝土澆注質(zhì)量對(duì)異形鋼管混凝土柱比較重要；鋼板屈服強(qiáng)度越高、截面含鋼率越大、混凝土強(qiáng)度越低，異形鋼管混凝土柱的延性越好（圖4）。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)的楊遠(yuǎn)龍[19]對(duì)T形截面鋼管混凝土柱的抗震性能展開試驗(yàn)研究，試件為一根不加勁混凝土柱，一根加勁鋼管混凝土柱和一根鋼筋混凝土柱對(duì)比試件（如圖5所示），對(duì)它們進(jìn)行壓彎滯回性能試驗(yàn)，探討試件的破壞模式和滯回性能，分析了鋼筋加勁肋的作用機(jī)理及鋼管的約束作用。得出結(jié)論：鋼管混凝土T形柱相比鋼筋混凝土T形柱破壞程度小，初始剛度、屈服荷載大，耗能性能好，但延性相比鋼筋混凝土弱；帶加勁肋的鋼管混凝土T形柱相比無加勁肋的力學(xué)性能有所改善，屈服荷載和極限承載力提高顯著，延性改善不大；加勁肋的設(shè)置可能導(dǎo)致鋼管過早發(fā)生變形，但不會(huì)對(duì)后期力學(xué)性能產(chǎn)生不利影響。

目前，對(duì)異形截面鋼管混凝土柱的靜力性能的研究以單一荷載作用為主，而彎剪扭復(fù)合受力方面的研究比較少，可以作為以后研究的重點(diǎn)。

5、異形截面鋼管混凝土柱

節(jié)點(diǎn)研究

異形截面鋼筋混凝土具有受力截面小，抗剪承載力低，是制約異形柱結(jié)構(gòu)推廣和應(yīng)用的關(guān)鍵因素。有關(guān)異形截面鋼管混凝土柱的節(jié)點(diǎn)可以借鑒方鋼管混凝土柱的節(jié)點(diǎn)形式。目前，方鋼管混凝土柱的節(jié)點(diǎn)形式主要有內(nèi)加強(qiáng)板式節(jié)點(diǎn)、外加強(qiáng)板式節(jié)點(diǎn)、貫穿加強(qiáng)板式節(jié)點(diǎn)、內(nèi)隔板式節(jié)點(diǎn)、外隔板式節(jié)點(diǎn)。針對(duì)目前異形截面鋼管混凝土柱的實(shí)際情況，采用內(nèi)隔板式節(jié)點(diǎn)比較好。（如圖5）此為T形鋼管混凝土柱與H形鋼梁節(jié)點(diǎn)，主要由內(nèi)錨固板、鋼筋加勁肋通過焊接而成。其傳力機(jī)理是：梁的翼緣傳遞彎矩，剪力由梁的腹板傳遞到柱，其中內(nèi)錨固板主要是在鋼梁受彎時(shí)，限制陰角的變化，防止鋼管外部鼓曲。鋼筋加勁肋主要增大腹板的抗剪能力，防止腹板受壓區(qū)的屈曲，解決局部有較大壓力的腹板穩(wěn)定問題[20]。

西安建筑科技大學(xué)的葛廣全[21] 對(duì)異形截面鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了試驗(yàn)研究，節(jié)點(diǎn)為貫通式，主要進(jìn)行低周反復(fù)加載試驗(yàn)，分析比較肢高肢厚比不同的情況下節(jié)點(diǎn)的滯回性能、強(qiáng)度及延性、破壞特征，得出結(jié)論：T 形鋼管混凝土柱-鋼梁框架節(jié)點(diǎn)和普通鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)一樣，具有較好的延性和相同的破壞特征，滯回環(huán)飽滿，耗能性能良好，具有較好的抗震性能；對(duì)于 T 形鋼管混凝土異形柱與鋼梁框架節(jié)點(diǎn)，在肢高肢厚比不大于 3 的情況下，節(jié)點(diǎn)的承載能力與肢高肢厚比是正相關(guān)的關(guān)系看，即隨著肢高肢厚比的增加，節(jié)點(diǎn)的承載能力也會(huì)相應(yīng)提高；焊縫質(zhì)量是影響T形鋼管混凝土異形柱與鋼梁框架節(jié)點(diǎn)抗震性能的關(guān)鍵。焊接不均勻產(chǎn)生的應(yīng)力重分布會(huì)嚴(yán)重影響節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定性。

北京工業(yè)大學(xué)的陳靜、張玉敏[22] 主要進(jìn)行的研究工作是低周反復(fù)水平荷載試驗(yàn)和節(jié)點(diǎn)沖切試驗(yàn)，試件分為2組10個(gè)模型相似比為1/2的異形鋼管混凝土柱-板，試驗(yàn)內(nèi)容主要包括節(jié)點(diǎn)的沖切受力特性、極限荷載、受力過程、開裂荷載、破壞荷載以及破壞形態(tài)等，利用試驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)畫出試件的滯回環(huán)曲線、托板應(yīng)變曲線、骨架曲線以及鋼筋應(yīng)變曲線。結(jié)果表明：我國《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010-2002》中公式7.7.1-1可用于異形板柱節(jié)點(diǎn)抗沖切設(shè)計(jì)，異形鋼管混凝土柱-板鉸接節(jié)點(diǎn)沖切承載力只比普通混凝土板柱節(jié)點(diǎn)高一點(diǎn)，不是十分明顯；滯回曲線狹長，構(gòu)件的延性比較好，鉸接性能好，抗側(cè)移能力強(qiáng)，符合《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011-2001》的要求，保證結(jié)構(gòu)在大震中的安全。節(jié)點(diǎn)處托板應(yīng)變可以近似看做彈性階段，變形能力較好，節(jié)點(diǎn)承受的局部彎矩小，可有結(jié)構(gòu)自身的內(nèi)力與之平衡。異形鋼管混凝土柱-板節(jié)點(diǎn)的性能與矩形鋼管混凝土柱-板節(jié)點(diǎn)在滯回曲線、沖切承載力以及抗側(cè)移等性能上相差不大，可用于大空間鋼管混凝土柱板高層節(jié)能住宅結(jié)構(gòu)體系。

西安建筑科技大學(xué)的侯文龍[23]等利用ABAQUS 有限元軟件對(duì)鋼管混凝土異形柱框架節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了非線性有限元分析，并且著重對(duì)影響節(jié)點(diǎn)受力性能的因素諸如肢高肢厚比，軸壓比，鋼管壁厚等進(jìn)行了定性分析，通過計(jì)算得到了鋼管混凝土異形柱框架節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力云圖。將計(jì)算所得的結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較，兩者結(jié)果吻合。結(jié)果表明：異形柱框架節(jié)點(diǎn)受力明確，傳力途徑清晰，肢高肢厚比和軸壓比對(duì)節(jié)點(diǎn)受力性能的影響較大。試驗(yàn)結(jié)果還表明，方鋼管混凝土異形柱破壞時(shí)方鋼管與混凝土均已達(dá)到極限強(qiáng)度，其整體變形和單肢變形都不明顯，各肢變形相對(duì)比較協(xié)調(diào)。

異形截面鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的推廣和應(yīng)用過程中，首先需要解決的是框架的節(jié)點(diǎn)問題。沒有框架節(jié)點(diǎn)就不能形成完整的框架結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定性十分重要，在承受突加荷載、永久荷載及水平風(fēng)荷載的組合作用下能使剪力和彎矩得到有效的傳遞，在施工中會(huì)更容易設(shè)置節(jié)點(diǎn)。所以，當(dāng)前我們需要對(duì)梁-柱節(jié)點(diǎn)形式、力學(xué)性能、抗震性能等進(jìn)行深入研究，這是鋼管混凝土結(jié)構(gòu)未來發(fā)展和應(yīng)用的重中之重 [24-25]。

梁與鋼管混凝土異形柱節(jié)點(diǎn)在承受地震荷載作用時(shí)，柱和框架梁傳來的剪力、彎矩和軸力作用于節(jié)點(diǎn)部位，因?yàn)殇摴艿奶坠孔饔檬箖?nèi)部混凝土處于三向受力狀態(tài)，大大增加了混凝土的抗壓強(qiáng)度和承載能力，此時(shí)節(jié)點(diǎn)的受力情況不是單一荷載作用，而是更多處于剪力和彎矩的作用下。1980年以來，國內(nèi)高校關(guān)于普通截面鋼管混凝土柱和梁柱節(jié)點(diǎn)的抗震性能做了很多試驗(yàn)研究，積累了不少寶貴經(jīng)驗(yàn)。國內(nèi)外專家在新型節(jié)點(diǎn)研究工作中，一般都要考慮柱軸壓比等對(duì)節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能的影響，更合理地研究異形柱與梁之間節(jié)點(diǎn)的各種性能，他們利用靜力、擬靜力和振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)在節(jié)點(diǎn)模型的基礎(chǔ)上得到節(jié)點(diǎn)的σ-ω曲線、承載能力標(biāo)準(zhǔn)值、設(shè)計(jì)值等數(shù)據(jù)， 然后比較節(jié)點(diǎn)在控制軸壓比變化的情況下滯回性能、延性、耗能性能、破壞機(jī)理及破壞特征是如何變化的，以此作為評(píng)價(jià)節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能的標(biāo)準(zhǔn)。

6、結(jié)語和展望

（1）異形截面鋼管混凝土柱較之傳統(tǒng)鋼筋混凝土柱具有極限承載力高、延性好、抗震性能好、施工簡便、經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點(diǎn)，適用于抗震設(shè)防烈度更高的區(qū)域，在滿足承載力和剛度要求，又不顯著增大柱截面面積的基礎(chǔ)上，可以做到內(nèi)墻不外凸，增大了室內(nèi)使用面積，較好地滿足了建筑使用功能，是現(xiàn)代工程應(yīng)用重要的結(jié)構(gòu)體系，其應(yīng)用前景十分廣泛。

（2）對(duì)異形截面鋼管混凝土柱的研究才剛剛起步，研究手段、試驗(yàn)方法很多還不是很成熟，沒有形成系統(tǒng)的異形柱設(shè)計(jì)規(guī)范，有關(guān)異形柱承載力的計(jì)算方法較少，只是借助于試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，得出承載力計(jì)算公式。

（3）對(duì)異形截面鋼管混凝土柱在動(dòng)力荷載作用下的動(dòng)力性能研究較少，可以作為以后研究的重要方向。關(guān)于異形截面鋼管混凝土柱節(jié)點(diǎn)尚不夠成熟，節(jié)點(diǎn)的計(jì)算模型尚不明確，還沒有一套完整的計(jì)算理論和設(shè)計(jì)方法，因此以后有關(guān)節(jié)點(diǎn)的研究工作可緊密圍繞在這些方面，出臺(tái)系統(tǒng)的全面的異形鋼管混凝土柱的設(shè)計(jì)規(guī)程。

作者：蘇忍，劉光燁，楊遠(yuǎn)龍，工作單位：蘭州大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院

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