钢 管 混 凝 土 核 心 柱 极限 承 载 力 分析
周 笑 ， 阳 彭
（ 成都 医学 院基建 工程处 ， 四川 成都 ６０８ ） １０４
【 摘 要】 钢 管混凝土利用钢管和混凝土 两种材料 的相 互作 用 ， 充分发挥两种材料的力学性能｝ 管 而钢
混凝土柱则利 用外 包混凝土解决 了钢管裸露在外带来的种种 问题。文 中详细推 导了普 通箍筋约束钢 管混凝
【 中图分类号】 Ｔ ３３ １ Ｕ ２，
【 文献标识码 】 Ａ
研究还未见有关 报导 ， 缺乏设计所需 的合理计算公式 。本文 主要就这两类柱的极限承载力计算 进行 分析研究 。
１ 钢 管混 凝 土核心柱 的特 点
钢 管 混 凝 土 利 用 钢 管 和 混 凝 土 两 种 材 料 在 受 力 过 程 中
钢管 混凝 土柱 根据外包混凝 土箍 筋约束情 况 ， 以分 为 可 以下几种类型 ： 普通箍筋 约束钢管 混凝 土柱 （ 以下称 柱 Ａ） ；
分别为纵向受压钢筋的截面积和强度， ＝ｌ 。 Ａ ｝挚 ，
１ ｃ Ｊ
考虑到外包混凝 土与 钢管混 凝土核 心一般 不能 同时达 到极 限承载力 ， 需增加一个折减系数 ， 即：
防腐 及 防火 处 理 ， 此 ， 程 中常 采 用 对 其 外 包 混 凝 土 处 理 ， 为 工 即将 钢 管 混 凝 土 置 于 柱 截 面 核 心 ， 包 普 通 钢 筋 混 凝 土 ， 外 内
２ 柱 Ａ极 限承载 力分 析
目前 ， 内外介绍该类 组合柱极 限承载力 方法主要有 以 国
型及 配筋情况 而定 。而柱 Ａ外包混 凝土没有 普通 箍筋 的横 向约束作用 ， 钢管 内混凝土只受到钢管一层横 向约束作用。 对 于普通钢管混凝 土柱极 限承载 力性 能 ， 内外 已做 了 国 大量 的理论分析和试验研究 ， 提出 了相应 的计算公式 。而 并 钢管混凝 土柱 Ａ， 国内外 在这方 面 的研 究 刚刚起 步 ； Ｂ的 柱
设纵筋和箍筋 ， 称为 钢管混凝 土核 心柱 。外包混凝 土钢管混 凝土柱与钢管混凝 土柱相 比 ， 除了提 高防锈 、 防腐 及 防火 能 力外 ， 在节点处可 以让横 向构件从外包 钢筋 混凝土 中穿过或 直接锚固在其中 ， 施工简单方便 ； 与钢筋混凝 土柱相 比， 配置 钢管可以提高承载力 和延性 ， 缩小 截 面面积并 减轻 自重 ； 与 纯钢柱相 比， 外包混 凝土不 仅可 以提高 防锈 、 防腐及 防火 能
力 ， 有 助 于 提 高 整 体 稳 定 性 ， 免 钢 材 出 现 局 部 屈 曲 ， 分 更 避 充
压强度设计值 （ 考虑侧 压作 用 ） Ａ为钢管 混凝 土套 箍指 不 ；
４ ， ห้องสมุดไป่ตู้
标， ＝ 其中， 为钢管截面面积（ Ａ ｝ 。 Ａ Ａ 钢管壁厚为ｔ；。 ） Ａ
ｃ 。
螺旋箍筋约束钢管混凝土柱 （ 以下称柱 Ｂ ； ） 复合 箍筋约束 钢
管 混 凝 土 柱 （ 下称 柱 ｃ 。 以 ） 显 然 ， Ｂ及 柱 Ｃ与 柱 Ａ 的力 学 性 能 不 一 样 ， Ｂ外 包 柱 柱
Ｎ ＝’ Ａｌ ＋Ａ ｆ；＋ ｆ。 ， （ Ａ２ 。 ） （） ３ 折减系数 ＇ 与体积 配 箍率 、 面形式 等 因 素有关 。所 ， 截
为管内混凝 土截 面积 ； 为钢管屈服强度 。 因此 ， 构件的极限承载力为 ： Ⅳ ： ｌ ＋Ａ 厂：＋Ａ２ 曲 ： 厂
４ ，
（） ２
利用钢材强度 。因此 ， 钢管 混凝 土柱广泛 应用 于高层 、 高 超
层建 筑 中 。
式 中 ： 、 分别 为外层 和 里层 混凝 土截 面 积 ；： ｆ： Ａ： Ａ、
下 两种 方 法 。
（） １ 方法一 ： 考虑钢管对 管内混凝 土的约束作用 ， 将钢管 混凝 土承载力 与外包 部分钢 筋混 凝土 的承载力 进行简 单迭 加 。钢管混凝土柱轴 向极限承载力计算公式可以采用《 钢管 混凝土结构设计与施工规程》 推荐 的计算公式 ：
， ＝ ｏ １＋Ａ＋√ ｆ（ Ａ） （） １ 式 中： 为套箍 混凝 土抗 压强度设 计值 为混凝 土抗 ／
不一致 ， 力学性能亦存在 差异 。同样 ， ｃ外 包混 凝土也 存 柱
另外 ， 有学者根据试 验现象 ， 建议在 式 （ ） ２ 的基础 上 ， 不 考虑保护层混凝土 的承载力 ， 算外包 混凝 土强度 时 ， 计 仅考
虑外层 箍筋 范围内的混凝 土强度 ， 即：
在一定 的横向约束作用 ， 其所受约束程度要 根据复合箍 筋类
的相互作用 ， 充分发 挥两种 材料 的力学性 能 ， 即管 内混凝 土 受到钢管紧箍作用处 于三向受压状态 ， 强度 和延 性进 一步提 高。同时 ， 内混凝土的存在可以避免钢筋 过早发生局部 屈 管 曲， 保证其高强力学 性能 得到充 分发 挥。因此 ， 钢管 混凝 土 柱广泛应用 于实际工程 中 ， 特别是高层建筑底 层轴压 比较 大 的柱 。但 由于钢管 直接暴 露在 空气 中 ， 需要 对其 进行 防锈 、
以 ， 要 进 一 步 研 究 外 包 混 凝 土极 限承 载 力 的发 挥 程 度 。 需
混凝土受到外层螺旋箍筋的横向约束作用 ， 钢管 内混 凝土除
受到钢管横 向约束 外 ， 受到外 层 螺旋 箍筋 的横 向约束 作 还 用， 即受 到双层约束 ， 因此 ， 内外混凝 土所受套箍约 束程度 管
Ⅳ ： ＋Ａｆ： Ａ ， ＝ ： ＋ ２
土柱 和 螺 旋 箍 筋 约 束 钢 管 混 凝 土 柱 的 极 限 承 载 力 计 算 公 式 ， 为该 类 构 件 的 进 一 步 研 究做 了一 定 的基 础 工 作 同 时 ， 对该 类构 件 存 在 的 若 干 问题 进 行 了初 步探 讨 。 还
【 关键词 】 钢管混凝土核 心柱 ； 极限承载力 ； 外包混凝 土