负载下外包钢筋混凝土加固轴压钢柱的承载性能研究

'ｐ硕±学位论文Ｉ负载下外包钢筋混凝±加固轴压钢柱的承载性能研究－ｅｒｔｆＳＳｔ；ｉｉｄｏｎＬｏａｄｂｅａｒｉｎｇＡｘｉｓＰｒｏｉｅｓｏｔ；ｅｅｌＣｏｈｉｍｎｙｐＥｎｃａｓｅｄｂｙｏｎｃｒｅ１；ｅＣｏｖｅｒＣＩ研究生：唐侧指导獅：贾连光觀王麻觀■少；違破建著等瞄二。－五年六月！心…？．？．４…． ：１０１５３分类号：学校代码ＵＤＣ：公开；密级硕±学位论文负载下外包钢筋漏凝主加固轴压钢柱的承载性能研究２０１２作者姓名：唐伟明入学年份：年９月：指导教师：贾连光教授学科领域结构工程王元清教授申请学位：工学硕±所在单位：上木工程学院论文提交日期：２０１５年４月论文答辩日期：２０１５年５月学位授予曰期：２０１５年６月答辩委员会主席：梁力、李答辩委员会组成：梁方栖昌、张延年、许峰、张壮南论文评阅人： 声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下独立完成的。论文中取得的研究成果除加１＾义标注和致谢的地方外，不包含其他人臣经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我共同工作过的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：曰期：２０１５年４月学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解沈阳建筑大学有关保留、使用学位论文的规定：印学校有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复巧件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权沈阳建筑大学（或其授权机构）可Ｌ义将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库并通过网络提供检索、浏览。（如作者和导师同意论文交流，请在下方签名；否则视为不同意。）作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：不限□半年—年□一年半□两年□作者签養：齡９巧导师签杂：曰期；２０１５年６月曰期：２０１５年６月 硕±研巧生学位论文ｍｍＩ摘要外包钢筋混凝±加固钢柱近年来得到越来越广泛的应用。这种加固方式解决了钢结构的防火、防腐问题，提离了纯钢柱的整体、局部稳定性，但我国钢结构加固规范并没有给出这种加固方式的计算方法和构造要求（打栓钉、加强挂脚）。世界各国（地区）规范中型钢混凝止正截面承载力的计算模式主要有四种：基于数值计算结果的经验公式、将型钢视为等效的钢筋，按照混凝±柱的承载为计算模式计算、将混凝±转化为等效型钢，按照纯钢柱的承载力计算模式计算Ｗ及采用强度叠加理论的型钢混凝±柱计算方法。强度叠加理论简单，安全，并且符合我国设计人员的习惯。比较了各国（各地区）规范中型钢保护层厚度、钢筋保护层厚度、型钢和钢筋间距、型钢含钢率、纵筋直径、间距、配筋率，湿筋直径、加密区间距、配筋率，翼缘宽厚比、腹板高厚比等构造要求，为我国新钢结构加固规范提供建议。开展轴也压力下的外包混凝±加固钢柱的试验研巧，根据试验数据，分析了叠合柱截面的应力分布，Ｗ及叠合柱的传力方式。后德混凝主与内部型钢共同工作机理研究，加固二一形成的型钢混凝±叠合柱是次受力结构，加固前次受力原结构未卸载的荷载为第；后姨钢筋混凝±在加固后并未立即产生应力重分布，而是共同分担第二次受力新増的荷载。第二次受力过程中，后擁钢筋混凝±中的应变滞后于原来钢柱的应变，钢柱的累计应变始。终高于后窺钢筋混凝止部分的应变钢柱达到极限状态时，后紹钢筋混凝±部分的应变还很低，材料强度没有得到充分发挥，应予Ｗ折减。叠合柱中原钢柱和后窺混凝±能否共同工作，取决于接触面的构造处理和施工做法，如加焊栓钉。运用Ａｂａｑｕｓ对加固后叠合柱进行模拟分析，混凝±材料采用塑性损伤本构，钢筋选择等向强化本构，钢筋內置区域植入混凝±之中，原钢柱与混凝主之间的钻结滑移采用型钢混凝±粘结滑移公式，为了准确模拟组合板的二阶段制造和二次受力，引入了生死单元。初应力使得外包钢筋混凝王加固的钢柱荷载－变形位移曲线后移，轴力集中于钢骨，初应力系数和型钢材料强度对其承载力折减影响显著。建立基于叠加原理的外包钢筋混凝±加固钢柱的承载力计算公式Ｗ及折减系数，与试验值吻合较好。关键词：钢柱；外包混凝±；加固！试验研究；有限元；折减系数；设计公式 硕±研究生学位论文ＡｂａｓｔｒａｃｔＩＩＩＡＪｂｓ化ａｃｔＷｉｔｈｔｉｔｌｅａｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｒｏｅｒｔｉｅｓｏｆＳｔｅｅｌｃｏｌｕｍｎｅｎｃａｓｅｄｂｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｖｅｒｈａｓｂｅｅ打ｍｏｒｅｐｐｐｐｙ＊ａｎｄｍｏｒｅｗｅｎｒｅｃｅｎｔｅａｒｓｗｈｉｃｈｖｅｓｒｏｆｉｒｅａｎｄｃｏｒｒｏｓｏｎｔｏｎｏｆｉｄｌｙｉｙ，ｓｏｌ化ｅｐｂｌｅｍｏｆｉｐｒｃｒｔｅｃｉｓ化ｅｔｔｔｈｅｏｖｅｌｔｔｔ．Ｈｌｓｒｕｃｕｒｅｓａｎｄｉｍｒｏｖｅｓｒａｌｌａｎｄｏｃａｌｓａｂｉｌｉｏｆｓ：ｅｅｌｃｏｌｕｍｎｓｏｗｅｖｅｒｔｈｅ，ｐｙ，ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ（ｓｕｃｈａｓｎａｉｌｉｎｇｓｔｕｄａｎｄｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇｃｏｌｕｍｎｂａｓｅｏｆｌ；ｈｉｓｒｅｉｎｆｂｒｃｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｉｓｎｏｔｉｎｖｏｌｖｅｄｉｎｔ；ｈｅＣｈｉｎｅｓｅｓｔｅｅｌｓｔｒｕｃＵｉｒｅ）ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｓｅｃｔ．ｐｉｆｉｃａｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅａｒｅｆｏｕｒｋｉｎｄｓｏｆｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｆｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｆｏｒｎｏｒｍａｌｓｅｃｔｉｏｎｏｆｓｔｅｅｌｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｋｉｎｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓａｒｏｕｎｄｔｈｅｗｏｒｌｄ：ｅｍｐｉｒｉｃａｌｆｏｒｍｕｌａｓｂａｓｅｄｏ打ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆ＊ｃａｌａｔｅｖａｌｕｅｓｅａｒｄｓ１；ｅｅｌａｓｒｅｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｃａｌｃｕｌａｔｅｄｉｎａｃｃｏｒｄａｎｃｅｗｉｔｈｂｅａｒｉｎｔｌｃｕｉｉ，ｃａａｃｉ，ｇｇｐｙｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｌｕｍｎｓｒｅａｒｄｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔａｓｓ１：ｅｅｌｃａｌｃｕｌａｔｅｄｉｎ，ｇ，ａｃｃｏｒｄａｎｃｅｗｉｔｈｔｈｅｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｕｒｅｓｔｅｅｌｃｏｌｕｍｎａｎｄｔｈｅｔｈｅｏｒｐｙｂａｓｅｄｏｎｓｕｅｒｏｓ．Ｉｐｐｉｔｉｏｎｔｈｅｏｒｙｎ１：ｅｎｓｉｔｙｓｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎｔｈｅｏｒｙｉｓｓｉｍｐｌｅａｎｄｓａｆｅｗｈｉｃｈｉｓｉｎ，ａｃｃｏｒｄａｎｃｅｗｉｔｈｓｉｎｒａｃｔｔｄｅｇｐｉｃｅｓｏｆＣｈｉｎｅｓｅｄｅｓｉｇｎｅｒｓ．Ｉｎａｄｄｉｉｏｎｔｈｉｓａｅｒｃｏｍａｒｅｄｔｈｅ，ｐｐｐｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｃｏｎｃｒｅｔ；ｅｃｏｖｅｒｆｏｒｓｔｅｅ］ｃｏｒｅａｎｄｂａｒｓｔｈｅｃｌｅａｒｓａｃｉｎｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓ化ｅ］ｃｏｒｅａｎｄ，ｐｇｂｌｏｎｇｉｔｕｄｉ打ａｌｒｅｉ打ｆｏｒｃｉｎｇ，ｍｉ打ｉｍｕｍｓｔｅｅｌｃｏｒｅｒａｔｉｏ，ｄｉａｍｅｔｅｒａｎｄｓｐａｃｉ打ｇｏｆｓｔｅｅｌｂａｒｓａｎｄｌａｔｅｒａｌｔｉｅｓ，ｔｈｅｍｉｎｉｍｕｍｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｒａｔｉｏｆｏｒｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇａｎｄｌａｔｅｒａｌｔｉｅｓ，－ｈ－ｈ－ｗｉｄｔｈｔｉｃｋｎｅｓｓｒａｔｉｏｏｆｆｌａｎｅｈｅｉｈｔｔｉｃｋｎｅｓｓｒａｔｉｏｏｆｗｅｂｌ；ｈｅｄｅｓｉｎｏｆｂｅａｍｃｏｌｕｍｎｏｉｎｔｓｇ，ｇ，ｇｊ－－－－－－ｉｎＥＣ４ＡＩＳＣ３６０１０ＡＣＩ１０ＣＨ３７８ＪＧＪ１３８２００１ａｎｄＡＩＪＹＢ９０８２９７ｒｏｖｗｈｉｃｈｃａｎｉｄｅ，，，，，ｐｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎｓｏｒｔｈｅｎｅｗＣｈｎｅｓｅｓｌ：ｅｅｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｓｅｃａｔｉｏｎ．ｉｆｉｐｄ巧Ｓｔｕｄ－ｏｎａｘｉｓｅａｒｎｒｔｓｏｆｓｔｅｅｎｅｎｃａｓｅｄｔｅｌｏａｄｂｉｇｒｏｅｉｅｌｃｏｌｕｍｂＣＯ打Ｃｒｅｃｏｖｅｒ也ｅｆｏｒｃｅｙｐｐｙ，＊ｔｌｔｔｔｒｅｓｓｔｔｏｎｏｆｓｅｃｔｉａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｏｆａｍｉｎａｅｄｃｏｌｕｍｎａｎｄｈｅｓｄｉｓｒｉｂｕｉｉｏｎｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｂａｓｅｄｏｎ－ｔｈｅｔｅｓｔｄａｔａ．ｔｔｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒＳｔｒｅｓｓｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｉｏｎｄｏｅｓｎｏｔｏｃｃｕｒｉｍｍｅｄｉａｅｌｙｃｍｐｏｓｔ：ｐｏｕｒｉｎｇｃｏｎｃｒｅｔｅｂｕｔｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎａｔｈｌｌｏａｄｓａｒｅｓｈａｒｅｄｂｅｗｈｏｌｅｓｔｅｅｌｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｌａｍｉｎａｔｅｄ，ｙ－ｃｏ．Ｉｔｏａｄｉｎｔｓｔｒａｉｎｏｆｏｓｔｏｕｒｉ打ｋｓｂｅｌｕｍｎｓｎｈｅｓｅｃｏｎｄｌｇｐｒｏｃｅｓｓｈｅｃｒｅｌａｈｉｎｄｏｒｉｉｎａｌ，ｐｇｃｏｎｐｇｇｓｔ；ｅｅｌｃｏｌｕｍ打，ｗｈｉｃｈａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄｓｔｒａｉｎｉｓａｌｗａｙｓｈｉｇｈｅｒ化ａｎ化ｅｓ１：ｅｅｌｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅ．Ｗｈｅｎ＇ｔｔｔｔｔｉｔ－ｔｈｅｌｔｔｒｌｉｍｉｓａｅｏｆｓｋｅｌｉｓａｃｈｉｅｖｅｄｈｅｓｒａｎｏｆｏｓｏｕｉｉｎｃｏｎｃｒｅ；ｅｉｓｓｉｌｌｌｏｗｗｈｉｃｈｓｅｎ化，，ｐｐｇｇ＇ｄｕ－ｓｈｏｕ．ｌｌｄｂｅｒｅｃｅｄＷｈｅ１：ｈｅｒｔｈｅｐｏｓｔｐｏｕｉｉｎｇｃｏｎｃｒｅｔｅａｎｄｉｎｔｅｒｎａｌｓ１：ｅｅｌｃｏｕｍｎｃａｎｗｏｒｋｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅｌｙｄｅｐｅ打ｄｓｏｎｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔａｎｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏ打ｍｅｔｈｏｄｓｏｆｉｎｔｅｒｆａｃｅ，ｓｕｃｈａｓｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｗｅｌｄｉｎｇｓｔｕｄｓ．．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｌａｍｉｎａｔｅｄｃｏｌｕｍｎａｆｔｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｗａｓｐｅｒｆｏｒｍｅｄｉｎ－ＡＢＡＵＳｕｓｌｉｎｇｔｈｅａｓｔｉｃｄａｍａｅｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅｏｆｃｏｎｃｒｅ化ａｎｄｉｓｏｔｒｏｉｃｈａｒｄｅｎｉｎｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅＱｐｇｐｇｓ化ｅＴｈｅｓ－ｏｆｔｅｅｓｗｅｒｅｅｍｂｃｏｎｃｒｅｔｅｈｅｂｏｎｄｓｌｉｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅｒｅｌａｔｅｅｅｎｌ．；ｌｂａｒｅｄｄｅｄｉｎ１；ｏ．ＴｐｉｏｎｂｔｗｓｈａｐｅｓｔｅｅｌａｎｄｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｒｏｏｓｅｄｂＺｈａｏａｎｄＹａｎｗａｓａｌｉｅｄｉ打ｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｐｐｙｇｐｐＴｈｗａｓｓｔ－ａｎａｌｓｉｓ．ｅｓｅｃｏｎｄａｒｌｏａｄｉｎｉｍｕｌａｅｄａｃｃｕｒａｔｅｌｂｕｓｉｎｂｉｒｔｈｄｅａｔｈｅｌｅｍｅｎｔｓｗｈｉｃｈｙｙｇｙｙｇ，ｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｉｎｇｏｏｄａｇｒｅｅｍｅｎｔｗｉｔｈｔ；ｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓ．Ｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｓｔｒｅｓｓ，ｗｈｉｃｈｈａｓａｂｉｇｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｂｅａｒｔｅｓｔｈｅｏａｄ－ｓａｃｅｍｅｎｔｃｕｍｏｖｅｂａｃｋｗａｔｅａｘｓａｒｅｉｎｇｃａａｃｉｍａｋｌｄｉｌｒｖｅｒｄａｎｄｈｉａｌｌｏａｄｐｙ，ｐ， ＩＶＡｂｓｔｒａｃｔ硕±研究生学位论文ｍａｉｎｌｂｏｒｎｅｂｉｎｔｅｒｎａｌｓｔｅｅｌｃｏｌｕｍｎ．．ｙｙＦｉｎａｌｌｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｍｕｌａｏｆｂｅａｒｉｎｃａａｃｉｔｏｆｓｔｅｅｌｃｏｌｕｍｎｓｗｉｔｈｅｎｃｌｏｓｅｄｙ，ｇｐｙｒｅｎｆｏＫｅｄＣＯ打Ｃｒｅｅｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｕｅｒｏｓｉｉｃｍｒｉｃｉｌｅｗａｓｒｗｈｉｃｈｉｒｅｓｕｓｍａｔｃｅｄｉｔｔｎｏｏｓｅｄｌｔｈｐｐｐｐｐｐ，ｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｈｓｗｅｌｌ．．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｓｔｅｅｌｃｏｌｕｍｎ；Ｅｎｃａｓｅｄｂｙｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｖｅｒ；Ｅｎｃａｓｅｄ；Ｅｘｅｒｉｍｅｎｔ；Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐａｎａｌｙｓｉｓ；Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎｆａｃｔｏｒ；Ｄｅｓｉｇｎｆｏｒｍｕｌａ 硕ｉ研巧生学位论文ＣｏｎｔｅｎｔｓＶ目录痛要ＩｔｔＩＡｂｓｒａｃｌｌ第一章绪论１Ｕ问题提出１１．２选题背景及意义１１．３钢结构加固的现有方法１１．４相关规范发展现状３１．５型钢混凝±柱的研究现状４１．６负载下加固研究现状５１．７叠合柱的研巧现状６１．８现有研巧和设计方法不足６１．９本文研究内容及方法８１．９．１研巧内容８１．９．２研巧方法８１．９．３创新点８第二章国内外型钢混凝±柱设计方法及构造要求９２．１引胃９２．２各国规范建议的实用计算方法９２．２．１基于数值计算结果的经验公式９２．２．２混凝王计算模式１０．．１２２３钢结构计算模式２２．２．４强度叠加理论１３２比１．３算例对５２．４构造要求１７２４１．．各国规范中的参数对比１７２．４．２关于圆柱头焊钉抗剪连接件１９２．４．３关于最小配箱率２０２４４．．其他规定２０２．４．５梁柱节点构造２１２－５抗裂规定２２２．６本章小结２４第Ｈ章轴压下外包混凝止加固形钢柱的试验研巧２５３．１试验概况２５３．２试＃设计２５３．３协性试验２６３．４试件制作２７３．５预应力施加２７ ＶＩＣｏｎｔｅｎｔｓ硕±研巧生学位论文３．６混凝止紹筑及养护２８３．７加载设备及量测方案２８３乂试验现象及分析巧．３８．１试验现象２９－．应变分布３８．２截面应力３２３－．８．３荷载位移曲线％３．８．４与理论值比较％３．９本章小结３６第四章负载下外包钢筋混凝止加固钢柱受为性能的有限元分析巧３．１０Ａｂａ贴简介３９ｑ３１０１Ａｕｓ３９．．ｂａｑ的单元类型３．２．１０Ａｂａｑｕｓ的强化类型４０．１．３混凝±破坏准则４０３０３．１１有限元建模４０１１１３．．几何模型４０３１１２４０．．单元选取３Ｈ．．３材料本构关系４０３．１１．４计算工况４２１４２３１５特殊处理．．３１４２．２计算结果及分析３１２１４２．．初始应力状态比较３１．２．２轴压破坏形态４２３－．１２．３加固时初应力比对承载力及应力应变关系的影响４４１３．２．４力学模型分析４５１３．３与试验对比４６３．１４参数分析４６３．１５本章小结４７第五章负载下外包混凝±加固钢柱设计方法建议４９４．１设计方法４９４丄１混凝王的加固强度折减系数４９４丄２钢筋的加固强度折减系数５０４２１．对比计算结果和试验结果５４．３本章小结５２第六章结论与展望５３．５１５３５．２展望５３参考誰５５７作＃龄５Ａ．作者在攻读硕±学位期间发表的论文目录５７Ｂ．作者在攻读硕±学位期间参与的科研项目５７致谢５８ 硕ｉ研巧生学位论文ＣｏｎｔｅｎｔｓＶＩＩＣｏｎｔｅｎ权ＡｂｓｔｒａｃｔＩＡｂｓｔｒａｃｔＩｌｌＣｈａｐｔｅｒ１Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ１１．１Ｒａｉｓｅｕｅｓｔｉｏｎｓ１ｑ１．２Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｕｒｏｓｅａｎｄｍｅａｎｉｎ１ｐｐｇ１．３Ｅｘｉｓｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｏｆｔｈｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｏｆｓｔｅｅｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ１１．４Ｄｅｖｅｌｏｍｅｎｔｓｔａｔｕｓｏｆｒｅｌｅｖａｎｔｃｏｄｅｓ３ｐ１．５ＲｅｓｅａｒｃｈｓｔａｔｕｓｏｆＳＲＣｃｏｌｕｍｎ４６－Ｒｅｓｅａｒｃｈｓａｕｓｏｆｌｏａｄｉｎｂｅａｒｉｎｒｅｒｉｅｓ１．ｔｔｇｇｏｔ６ｐｐ１．７Ｒｅｓｅａｒｃｈｓｔａｔｕｓｏｆｃｏｍｏｓｉｔｅｃｏｌｕｍｎ６ｐ１．８Ｉｎｓｕｆｉｃｉｅｎｔｏｆｅｘｉｓｔｉｎ化说ａｒｃｈａｎｄｄｅｓｉｎｍｅｔｈｏｄｓ６ｇｇ１．９Ｃｏｎｔｅｎｔｓａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｍｅｔｈｏｄｓｏｆｔｈｅｓｔｕｄｙ８１．９．１Ｒｅｓｅａｒｃｈｃｏｎｔｅｎｔ８１．９．２Ｒｅｓｅａｒｃｈｍｅｔｈｏｄ８１．９．３Ｔｈｅｉｎｎｏｖａｔｉｏ打ｏｉｎｔ８ｐＣｈａｐｔｅｒ２Ｄｅｓｉｇｎｍｅｈｏｄｓａｎｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｒｅｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｓｔｅｅｌｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｔｑｃｏｌｕｍｎｉｎｆｏｒｅｉｇｎｄｅｓｉｇｎｃｏｄｅｓ９２．１Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ９２．２Ｐｒａｃｔｉｃａｌｄｅｓｉｎｍｅｔｈｏｄｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄｉｎｆｏｒｅｉｎｄｅｓｉｎｃｏｄｅｓ９ｇｇｇ２．２．１Ｅｍｉｒｉｃａｌｆｏｒｍｕｌａｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｒｅｓｕｌｔｓ９ｐ２．２．２Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅ１０２．２．３Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｏｆｓｔｅｅｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ１２ｔｒｅｎｈｓｕｅｒｏｓｉｔｉｏｎｈｅｏｒ２．２．４Ｓｇｔｐｐｔｙ１３２．３Ａｎａｌｙｓｉｓｅｘａｍｌｅｓ１５ｐｔｓ２．４Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎ１７２．４．１Ｐａｒａｍｅｔｅｒｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ１７２ｌｉｎｄｅｒｅａｄｗｅｉｎｓｈｅａｒｃｏｎｎｅｃｔｏｒｓ．４．２Ｃｙｈｌｄｇ１９ｓｔｒｕｒａｏ２．４．３Ｍｉｎｉｍｕｍｉｒｐｔｉ２０２．４．４Ｏｔｈｅｒｒｏｖｉｓｉｏｎｓ２０ｐ２．４．５Ｃｏ打ｓｔｒｕｃｔｉｏ打ｒｅｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｂｅａｍｏｃｏｌｕｍｎｏｉｎｑｔｔｓ２１ｊ－２ｉｃｒａｃｋｉｎｒｏｖｉｓｉｏｎｓ．５Ａｎｔｇ２２ｐ２．６Ｓｕｍｍａｒｙ２４ＣｈａＥｘｔ－ｐｔｅｒ３ｐｅｒｉｍｅｎａｌｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｌｏａｄｂｅａｒｉｎｓｔｅｅｌｃｏｌｕｍｎｅｎｃａｓｅｄｂｙｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｖｅｒｇ２５３．１Ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．２５ ＶＩＩＩＣｏｎｔｅｎｔｓ硕±研究生学位论文３．２Ｔｅｓｉｎｇｏｆｔｈｅｓｅｃｉｍｅｎ２５ｐ３．３Ｍａｔｅｒｉａｌｔｅｓｔ．．．２６３．４Ｓｐｅｃｉｍｅｎｒｏｄｕｃｔｉｏｎ２７ｐ３．５Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｉｎｇ２７３．６Ｃａｓｔｉｎｇａｎｄｃｕｒｉｎｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅ２８ｇ３．７Ｌｏａｄｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｎｄｍｅａｓｕｒｉｎｇｒｏｒａｍ２８ｐｇ３．８Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｈｅｎｏｍｅｎａａｎｄａｎａｌｙｓｉｓ２９ｐ３．８．１Ｅｘｅｒｉｍｅｎｔａｌｈｅｎｏｍｅｎａ２９ｐｐ３－．８．２Ｓｔｒｅｓｓｓｔｒａｉｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｔｈｅｓｅｃｔｉｏｎｓ３２－３．８．３Ｌｏａｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｃｕｒｖｅ３６３．８．４Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｖａｌｕｅ３６３．９Ｓｕｍｍａｒｙ３６Ｃｈａｐｔｅｒｉｎｉｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｓｉｓｏｅｌｏａｄ－ｅａｒｃｏｎｃ４Ｆｔｙｆｔｈｂｉｎ呂ｓｔｅｅｌｃｏｌｕｍｎｅｎｃａｓｅｄｂｙｒｅｔｅｃｏｖｅｒ３９４．１ＩｎｔｒｏｄｕｃｅｏｆＡＢＡＱＵＳ．．．．．３９４．１．１ＴｙｐｅｏｆｅｌｅｍｅｎｔｓｉｎＡＢＡＱＵＳ３９４．１．２ＨａｒｄｉｎｇｍｏｄｅｌｓｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎＡＢＡＱＵＳ４０４．１．３Ｃｏｎｃｒｃｔｅｆａｉｌｕｒｅｃｒｉｔｅｒｉｏｎ４０４．２Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌ４０ｅｏｍｅｉｃｍｏｄｅｌ４．２．１Ｇｔｒ４０４．２．２Ｅｌｅｍｅｎｔ４０４ｒｅａｏｎ．２．３Ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅｌｔｉ４０４２Ｌｏａｄｉｎｃｏｎｔ４２．．４ｇｄｉｉｏｎ４．２．５Ｓｐｅｃｉａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔ４２４３Ｒｅｓｕｓａｎｔａｎａｓｓ４２．ｌｔｄｈｅｌｙｉ４．３．１Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｓｔｒｅｓｓｓｔａｔｅ４２４Ａｒｅｓｓａ４２．３．２ｘｉａｌｃｏｍｐｉｏ打ｆｉｌｕｒｅｍｏｄｅｓ４Ｉ－．３．３ｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｓｔｒｅ化ｒａｔｉｏｏ打ｔｈｅｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｓｔｒｅｓｓｓｔｒａｉｎＫｌａｔｉｏｎｓ４４４．３．４Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｍｏｄｅｌ４５４．４Ｃｏｍａｒｉｓｏｎｗｉｔｈｅｘｅｒｉｍｅｎｔ４６ｐｐ４．５Ｐａｒａｍｅｔｅｒａｎａｌｙｓｉｓ４６４．６Ｓｕｍｍａｒｙ４７ａｐｅｒ５ｅｓｏｎｏｆｎｍｅ－ＣｈｔＳｕｇｇｔｉ１：ｈｅｄｅｓｉｇｔｈｏｄｏｆｔｈｅｌｏａｄｂｅａｒｉ打ｇｓｔｅｅｌｃｏｌｕｍ打ｅｎｃａｓｅｄｂｙｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｖｅｒ４９５．１Ｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄ４９５．１．１Ｓｔｒｅｎｇ化ｒｅｄｕｃｔｉｏ打ｆａｃｔｏｒｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｉｎ化ｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ４９５．１．２Ｓｔｒｅ打ｇｔｈｒｅｄｕｃｔｉｏ打ｆａｃｔｏｒｏｆｓｔｅｅｌｉ打ｔｈｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ５０５．２Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇａｎｄｔｅｓｔ５１５．３Ｓｕｍｍａｒｙ５２ 硕±研究生学位论文ＣｏｎｔｅｎｔｓＩＸＣｈａｔｅｒ６Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ５３ｐ６．１Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ５３６．２Ｏｕｔｌｏｏｋ５３Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ５５ＡｕｔｈｏｒＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ５７Ａ＇．Ｐａｅｒｓｕｂｌｉｓｈｅｄｄｕｒｉｎｔｈｅｍａｓｔｅｒｓｄｅｒｅｅｆｔｈｅｗｒｉｔｅｒ５７ｏｐｐｇｇＢ．Ｒｅｓｅａｒｃｈａｒｔｉｃｉａｔｉｏｎｓｄｕｒｉｎｔｈｅｍａｓｔｅｒｓｄｅｒｅｅｏｆｔｈｅｗｒｉｔｅｒ５７ｐｐｇｇＴｈａｎｋｓ５８ 硕±研究生学位论文第一章绪论１第一章绪论＂＂一些建筑我国的建筑业经过建国初期的大规模建设后，建筑物逐步进入老龄期，己经不能满足安全性、适用性、耐久性的要求，但昂贵的拆迁费用使人们越来越重视对己有建筑的检测加固。但为了最小化对生产生活秩序的破坏，大多不能实现结构卸荷加固，加固后结构如按照新建结构进行计算会造成安全隐患，有必要对叠合柱的强度进行折减。１．１问题提出一些高应力比的钢柱己不适用焊接加固随着加固工程的工程实践越来越多，，可Ｗ采用外包混凝±加固的组合加固法，这种加固方式解决了钢结构的，形成钢骨絕凝±叠合柱Ｗ一防火、防腐问题提高了纯钢柱的整体、局部稳定性。但加固时些未能卸去的荷载导致一定的初应力叠合柱的钢骨上已经存在，如果不考虑初应为，直接按照新建的钢骨混凝±计算，会造成安全隐患。１２选题背景．及意义近年，钢结构被广泛应用于大跨、髙层及超高层等建筑结构中，其发展和应用突飞猛，进，伴随着钢结构建筑数量的増加，其安全问题也逐渐暴露出来安全事故频繁发生，给人民生命财产安全造成了巨大的损失。在积累诸多经验教训的同时，亟需对存在安全隐患的钢结构进行科学的评估和加固处理，这使我国钢结构在加固设计、建设经验和研究水平有了很大的提高，但在加固力学机理和加固设计方面也提出了很多急需解决的关键科学难一、题，负载下轴屯受压钢柱外包钢筋混凝王加固力学机理的研充就是其中之。从施工角度考虑，为了使加固过程尽量少的影响或中断生产活动，施工方便，保证经济效益，大多钢结构的加固是在负载下进行的，，因此负载下轴也受压钢柱加固后应力重分布规律及负载一个亟需解决的科学问题、条件对加固钢柱承载力的影响规律仍是。因此，研巧负载下轴屯受压钢柱外包钢筋混凝止加固设计方法及力学机理是本课题的研究目标。本课题具有Ｈ点重要的科学意义：（１）揭示负载下轴也受压钢柱外包钢筋混凝±加固后不同材料的应力重分布规律（２）掌握不同负载；作用对外包钢筋混凝±加固轴也受压钢柱极限承载力的影响机制；（３）获得负载作用下能够准确模巧计算加固钢柱受力性能的有限元数值模拟分析模型。从而为优化钢结构构件加固设计，为正在编制的国家标准《钢结构加固技术规范》（ＧＢ）提供理论依据，化会应用和推广前景十分广阔。１．３钢结构加固的现有方法从施工角度来分，钢结构单根构件的加固可分为完全巧荷加固（未负载加固）和负载Ｐ—３１加固。从加固手段来分，钢结构的加固可分为直接加固与间接加固两类，直接加固法包括增大截面加固法、粘贴钢板加固法、粘贴纤维复合材加固法和组合加固法等；间接加固 一２第章绪论硕±研究生学位论文包括改变结构体系加固法、预应力加固法等。増大截面加固法：轴也受拉Ｗ及轴也受压构件宜采用对称的或不改变形也位置的加固截面形式加固、、。轴屯受压构件还应最大限度的增大截面的回转半径，同时满足截面形屯的－偏移比较小。加固的截面姐合形式如图１．１２。，，１皆１。九ｉ主ｙ〇ｙ广ｉ於巧Ｃ（ｄ）ａｒ〇ａ化）（）（）（ｂ）（）（〇（ｈ）（ｅ）（ｓ）。＜０ｄ）ｒ〇ｒ（（ｃ）於（ｆ）ｙ；車杳－余Ａ車２（ｅ）ｙ。ｗｙ＂ｙ。）：二；ｃ＞－－－１原截面；２增加截面；３辅助板件－－１原截面；２脑麵１２目．受压构件的截酶麵式１图．１受拉构件的截面加麵式Ｆｉｇ１．２Ｏｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｆｏｒｍｏｆｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ？１．１ＣｒｏｓｓｓｅｃｉｏｎｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｆｏｒｍｏｆｅｎＦｉｇｔｔｔｓｉｌｅｍｅｍｂｅｒｃｏｍｐｏｎｅｎｔ粘贴钢板（或碳纤维）加固法：粘贴钢板（或碳纤维）加固钢结构构件时，应将钢板受力方式设计成仅承受轴向应力（碳纤维加固只能受拉应力）作用，并且其长期使用的环°组合形式如图境温度不应高于６０Ｃ，加固的截面１．３和图１．４。６｜ｂ！Ｓ１￣１ＩｒｚＺ７＾Ｉ々＿＼＾Ｃ＂＂＂叫古；ｙ，：出视ｔ■．Ｘ：ｒｎＳ义ｊｉ－甚＾玄６，，｜ＩＶ７／ＷＷ＾＾Ｗ／／？／Ｘ＾．？ｍｍｍｍ＂＾＾一＊乂乂乂乂＾二ｆｔ店々粘钢＾，ＩｐＵ＿＿＾…心—ＩＴ１１１图．３工字形截面构件受弯加固图１．４工字形截面构件抗剪加固计算－ｓｅｃ－Ｆｉ１．３ＩｔｉｏｎｓｅｃｉｏｎｆｌｅｘｕｒａｌＦｉ１．４ｓｅｃｉｏｎｃｒｏｓｉｏｎｏｃａｌｃｕｌａｅｇｔｇｔｓｓｅｃｔｔｔｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｃｏｍｏｎｅｎｔｓｓｈｅａｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｐ组合加固法是新型加固方法，主要包括外包钢筋混凝±加固法和内填混凝王加固法，。Ｗ其成本低，加固效果好得到了越来越广泛的应用Ｉ１ 硕±研究生学位论文第一章绪论３改变结构体系加固法：主要是采取改变传力途径、节点性质、边界条件、增设附加构工作等措施－１件或支撑、施加预应力、考虑空间协同，对原结构进行加固，加固形式如图．５６。Ｉ〇ＩＩＦ？〇〇〇；ａ）（ｂ）（屋ｒｈｒｌｉｒｈｉｔｒ１Ｉｔ．．Ｈ，，ｄ（ｃ）（）图１．５增设支柱或撑杆政改变体系图１．６加强排架边柱柱列刚度Ｆｉ１．５ＡｄｄｉｉｏｎａｌｉｌｌａｒｒｏｌｉｎｏｒｄｅｒＦｉ１．６Ｓｒｅｎｔｈ化ｌｆｌｕｍｎｇｔｐｏｐｅｓｇｔｇｅｎｅｓｈｅｅｄｇｅｃｏｈａｎｃｏｌｕｍｎｓｔｉｆｎ巧ｓ化ｃｅｔｈｅｓｓｔｅｍｇｙ采用预应力对钢结构进行整体加固时，可通过张拉加固索、调整支座位置及临时支撑－卸载等方法施加预应力，加固形式如图１．７８所示。图１．７预应力钢索加固法Ｆｉ１．７ＰｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄｃａｂｌｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｍｅｈｏｄｇｔＮ／＼／＼／＼／＼／＼／／ｉ＾．＾—．？—．、图１．８预应力钢索＋撑杆加固法１Ｐ＋Ｐｉ图．９ｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄｃａｂｌｅｏｌｅｓｒｅｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｍｅ化ｏｄ１．４相关规范发展现状本课题相关的规范包括，；钢骨混凝±设计规范钢结构加固技术规范。（１）钢骨混凝±组合结构设计规范发展现状本课题加固后的力学机理研究引入部分钢骨混凝±的计算方法，因此，首先介绍钢骨４＾１１家称之为外包钢筋絕凝±规范现状，钢骨混凝±简称ＳＲＣ结构，欧洲和美国等西方国６－８［］（）混凝止钢结构。１９８１年，欧洲共同体组织ＣＥＢ．Ｆ化ＥＣＣＳ．ＩＡＢ化出版了《组合结Ｗ纔凝±柱给出构规程及其说明》，对型钢了较详细的规定及计算方法；１９８９年美国钢筋 ４第一章绪论硕±研究生学位论文混凝±设计规范（ＡＣＩ）将型钢折算为等效的纵筋，按照钢筋混凝±结构的计算方法对钢骨混凝±构件进行设计３投Ｃ－ＬＲＦＤ。１９９年的美国的钢结构设计规范（Ａ）采用极限强度设计法。１９９４年美国的ＮＥＨＲＰ（ＮａｔｉｏｎａｌＥａｒｔｈｑｕａｋｅＨａｚａｒｄｓＲｅｄｕｃｔｉｏｎＰｒｏｇｒａｍ）建筑业抗震－ＬＲＦＤ规范和ＡＣ设计规则综合了ＡＩＳＣＩ规范。我国１９９０年国家建材工业局颁发《钢骨海－８９）凝±设计与施工规程》（ＪＣＪ１０１，１９９１年中国工程建设标准化协会制定《钢骨混凝止结构设计与施工规程》（ＣＥＣＳ２８－９０）１９９８，年冶金部建筑总院主编并颁发了行业标准《钢》ＹＢ９０８２－９７骨混凝±设计规程（）。２００１年中华人民共和国建设部又颁布了行业标准《型，钢混凝±组合结构技术规程》ＪＧＪ－。１％２００１（）（２）钢结构加固技术规范发展现状１９８７年，前苏联在《改建企业钢结构计算建议》中根据荷载形态和构件的极限塑性变值？形值，提出了Ｈ种不同的卢，其中片为原有构件中截面的应力〇和钢材的强度设计值／的比值，即片＝〇７／。规定如下：特重级动力荷载作用下的结构；片＜０．２；对承受动力荷载，其极限塑性变形值为０．００１的：／？＾０．４；对承受静力荷载，其极限塑性变形值为０．００２和０．００４的构件片＜化８。我国于１９９６年颁布了协会标准《钢结构加固技术规范》ｔＷＣＥＣＳ７７：９６，规定了钢结构加固原则并提出了相应的钢结构加固方法，然而，这本规（）范已近１９年未经修订，从技术层面和执行效力层面都无法适应当前钢结构快速发展、隐患较多的现状。首先在技术层面上，未包含新型钢结构加固方法；其次在效力层面上，由于原规范属于协会标准，未与地方法律法规绑定，约束力不足。四川建筑科学研究院、清华大学联合多家单位，新编国家标准《钢结构加固技术规范》（ＧＢ），已获得批准，本人在清华大学钢结构与建筑幕墙课题组进修，正在参与该规范的编制，本课题的研究成果也将为ＧＢ规范提供必要的计算分析模型，同时也为钢结构加固研巧中亟需解决的科学问题（）奠定理论基础。１．５型钢混凝±柱的研究现状工程建设国家标准规范重点科研项＂１９８７年，建设部标准定额司下达；目混凝±结构＂设计规范第四批科研课题，中国建筑科学研巧院混凝±结构设计规范国家标准管理姐织实施。其中涉及劲性钢筋混凝±构件的有：劲性钢筋混凝±受压构件的受为性能及设计方法ｗ２ｕ］，劲性钢筋混凝±受弯构件性能及设计方法研究，劲性钢筋混凝±短柱受力性能及计算方法，这是我国首次系统研究劲性钢筋混凝止的受为性能。武汉工业大学进行了８组轴也受压构件试验，给出稳定系数Ｐ的表格方便工程应用，并给出轴也承载力计算公式，结果较准确。中国建筑科学研巧院、冶金部建筑研究总院、武汉工业大学、西南交通大学的试验表面，Ｗ压区混凝±破碎作为劲性钢筋混凝±破碎丧失其承载力的标志，峰值过后型钢翼缘一Ｗ内的混凝±仍保持个完好的核也。引入平截面假定，建立轴力和弯矩的平衡方程，并给出了劲性钢筋混凝±中长柱偏也距增大系数和折算刚度的计算公式。 硕±研巧生学位论文第一章绪论５１９９５年，叶列平等人验证了在最大荷载前，型钢与外包混凝止可Ｗ较好地共同工作，截面应变分布基本符合平截面假定。达到峰值应力后，混凝±保护层压碎剥落，但型钢翼一定承载力缘及受逾筋和型钢翼缘约束的混凝止仍具有，表明型钢混凝王构件在经历严重的破坏之后，并具有很好的变形能力。提出偏也距増大系数的计算公式，与试验结果吻合较好。－ｗｉｓｆｉ１９９７年，叶列平、方鄂华等人研究了钢骨混凝止柱的轴压力限值和设计方法。得出结论ｉＶ／ｊＶ越大，滞回环包围的面积越小，耗能能力越差，衰减严重，延性系数减小，。＾＾＝＋且容易出现粘性破坏。提出钢骨混凝±柱的轴力分配系数乂４吃／。破坏阶段，＆。４混凝±部分的轴压力在不断减少，钢胥部分的轴压力在不断增加，表现出两种材輯的应力＝重分布。并推导出公式ｉＶＡＯ．４５／ｄ４＋〇．５７／０ｉ４＞一１９９９年，叶列平等人从正截面理论计算出发，对《钢骨混凝±结构设计规程》中般叠加方法、简单叠加方法和改进叠加方法进行了对比，并介绍了钢骨混凝±偏也距增大系数和轴压力限值的计算。１９９９年叶列平的试验表明，斜裂缝出现时，钢骨、猫筋和混凝上各自所分担的剪力约为５２％２％和４６％；当接近极限剪为时，钢骨、湿筋和混凝±＾部分的剪力分配率约为，３６％，１８％和３６％，在斜裂缝发生区段产生较大的应力重分布。为避免出现剪切粘结破坏，配猫率不应小于化２５％。２０００叶列平的试验表明，在外包混凝止中配置猫氣后，型钢混凝主构件在破坏阶段的承载力衰减很小，较大地提高延性和耗能能力。Ｐ０２００２年］、，赵鸿铁杨勇的研究表面钢与混凝±粘结强度与混凝王的强度、钢骨表面状况、横向配湿率、混凝止保护层厚度有关。Ｐ１２００７年，顾样林，赵曾等给出了各国规范中折算刚度法、极限平衡理论法、叠加法的应用实例。ＰｑＷａｎｇＣｈｅｎｇＱｕａｎ的研究表明，型钢混凝±的含钢骨率和轴压比对其延性和极限承载力有重要影响。Ｐ３化Ｘｉｌｉｎ耐８根不同含钢率及轴压比型钢混凝±柱进行低周往复试验，研究了力学性能、破坏模式和变形性能，，８根柱的滞回曲线相似抗震、耗能能力相近。ＰＡｌＬ－１ｉＪｕｎＨｕａ等人对８根型钢混凝±短柱进行试验，得到结论温度对型钢和混凝±的粘结滑移有重要影响，并得出高温下型钢混凝±粘结淆移的计算方法。２５［］ＺｈｏｕＸｕｈｏｎ、、ｇ等人对偏屯受压的型钢混凝王柱进行试验和有限元研究，研究了偏也率，宽厚比和抗剪连接件对承载力的影响，提出了基于欧洲规范４的设计方法。１．６负载下加固研究现状２６＇２７张绍武［］等人通过试验和有限元研究了既有框架结构的抗侧力性能。Ｐ８国外Ｍｏｈａｎ和Ｍａｒｚｏｕｋ惭研究成果表明，相对非负载下加固，负载下加固钢柱更复 一６第章绪论硕±研究生学位论文杂，不同的焊接施工工艺，对焊接残余应力的影响很大，从而影响极限承载力。Ｐ９ｌｉｉ等人的研充成果表明ＷｕＺｑ，材料本构关系、截面的几何特性、残余应力的分布、巧始几何缺陷、加固时的初应力比、加固板位置等对负载下焊接加固的效果有很大影响。ＰＷ运用一Ｂｒｏｗｎ个简化模型并采用理论分析方法来计算负载下焊接加固钢柱的承载能力。其假设的模型是由通过刚性杆连接的加固件和被加固柱组合而成。该分析还表明了加固柱截面的组合形式和加固时的负载大小会影响加固后柱的承载能力。为了理论分析的简便，该分析中并没有考虑截面残余应力的影响。１．７叠合柱的研究现状一直先于型钢混凝±钢管混凝±的研究，２００５年颁发的《钢管混凝±叠合柱结构技术＝》，Ｎ／Ｎ，规程是最早的叠合柱规程其中给出叠合比的概念，ｍｕ即预压轴向力与叠合柱，轴向力设计值的比值，目前还没有型钢混凝±叠合柱的规范规程。ＰＩ在试验研究方面Ｉ：李惠等人对五根型钢高强混凝±叠合柱进行了拟静力试验，得到叠合比有利于叠合柱的抗震性能，并影响破坏形态、变形能力等。徐亚丰等人对Ｈ根－钢骨钢管混凝±组合柱进行短柱试验，钢骨的屈服载荷约为试件的极限载荷８０％左右，钢一筋的屈服载荷约为试件的极限载荷９５％左右，定含钢率范围内，钢、混凝±共同工作。ＰＳ１一在数值模拟方面，：刘克敏、吴波等人通过截面弯矩曲率非线性分析建立了钢ｓ一曲率关系的Ｈ折线模型Ｐｉ骨高强混凝主预压柱截面弯矩，确定了相应模型参数。李国芳对型钢混凝±叠合柱的抗震性能进行了有限元分析，与普通型钢混凝王柱相比，叠合柱降低了混凝±部分的轴压比，由钢骨承担了更多轴力，可提高柱的轴压比限值，充分发挥－０１，钢骨的作用。得出叠合比０．５时可按普通型钢混凝±计算轴压比计算，叠合比低于０．４０．４的可Ｗ提高预压型钢混凝王柱的抗震性能，叠合比高于时叠合柱抗震性能未加强。余３７１１俊使用有限元软件ａｎｓｙｓ对型钢混凝±叠合柱的轴压比、预压比、含钢率等参数进行了参数分析，分析了对各影响因素的对延性的影响。欧美关Ｐ型钢堀凝止叠合柱的研究很少，。日本是多地震灾害国家型钢混凝±结构应用最广泛，但型钢混凝止叠合柱研究工作启动也较晚，研究成果非常少。１．８现有研究和设计方法不足国内外新的加固技术总结如图１．９所示：—？摇钢加菌技术－？枯貼巧维复合４料加国技术Ｉ（１本项目基于负載下縣面■＾巧Ａｗａ巧未Ｉ一＊质应力加面巧￥１］？应力重分布规律ＩＩ？－＞负載下构件与审点的挥接加困技术巧值模型Ｉ！含裂纹构件巧安全评定１？设计方法Ｉ图１．１０新加固技术Ｆｉｇ１．８Ａｎｅｗｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｔｅｃｈｎｉｑｕｅ 硕±研巧生学位论文第一章绪论７目前，钢结构构件加固的研究，较多的集中在粘钢加固和粘贴纤维复合材料加固上，而对于负载下外包钢筋混凝±加固钢柱的相关研究甚少。，尤其国内尚处于起步阶段现有新加固技术现状分析如下：（１）现有的粘钢加固法和粘贴纤维复合材料加固法的主要缺点在于粘贴所使用的结构一胶，其耐久性直受到质疑。尤其是在高温状态下，结构胶的性能不稳定，从而导一系列问题致了加固后构件抗疲劳性能不稳定等。（２）栓焊并用连接加固法的应用主要受制于对栓焊并用连接节点承载性能的研巧不完ＪＧＪ８２－２０Ｈ善，，规程中规定的对于栓焊并用连接的设计方法仍有未考虑的因素尤其是对于螺栓和焊缝的荷载分配考虑不足。一（３）预应为加固法概念清晰，效果明显，但施工过程中存在些亟需规范的细节问题，包括预应力筋张拉程度、在典型钢结构构件和节点中的错固方式等。（４）焊接钢板加固法，受焊接热影响存在残余应为，且焊接过程受人为因素，环境因素５５％－６５％时影响而复杂多变，难Ｗ进行模拟等。而且当名义应力达到承载力的，规范规定不能焊接。（５）目前对于负载下焊接加固法仍然研巧不足，各规范中的诸多规定存在较大差别，尤其是对于在静力荷载下的焊接加固规范允许的应力比的差异，而且缺乏研究基础和科学依据。一（６）对于含裂纹构件的安全评定方法仍需进步研巧，现有研巧思路适用于解决个别工。程实例，但如何通过规范，从有效的方式完成抗断评估还未解决Ｗ上分析可知，防，本，当钢柱受到如腐蚀环境火要求较高而进行加固时课题提出的负载下组合加固方法存在更多的优势。利用姐合结构的原理和方法对钢结构进行加固的Ｓ一Ｐ些桥梁工程中十分常见１方法己经成功应用于许多实际工程之中，尤其在，清华大学憂、建国等对组合加固形式的原理和方法进行了较充分的研究，改善后的构件均为强度高稳ＰＳｌ定性好、延性好的优势构件。周玲等对外包混凝止加固，能够弥补钢结构构件的不足轴也受压钢桂进行了有限元模拟，认为外包混凝±由于在柱中的受力相对于型钢存在滞后一现象，则应对源凝±和钢柱的强度进行折减，提出了强度折，若按次性整紹柱进行计算Ｐｙ减系数并分析了影响承载力折减主要原因是原柱的轴压比化及材料的弹模和强度。但关于负载作用对外包钢筋混凝±加固轴也受压钢柱力学机理及试验破坏过程影响的研究还未见报道。综上所述，但，对于钢结构加固新方法的为学机理及数值模拟方法己呈现多样他趋势是这些方法在与负载下采用组合结构进行加固的结合研究相对薄弱，在负载加固后不同材、料不同应力状态的应力重分布规律的研巧明显不足，在钢结构加固领域缺乏必要的指导具体的负载下加固设计的理论工具与技术方法。 一８第章绪论硕±研巧生学位论文１．９本文研巧内容及方法１．９．１研究内容、（１）负载下轴屯受压钢柱外包钢筋混凝±加固后不同材料的应力重分布规律；２、（）不同负载作用对外包钢筋混凝±加固轴屯受压钢柱极限承载力的影响机制；（３）获得负载下外包钢筋混凝±加固钢柱承载力的计算公式和折减系数。１．９．２研巧方法首先通过对比各国各地区规范的计算方法的异同，选出合适的计算机理；通过试验分析得到真实的承载力和应力应变关系，Ｗ及加载过程中各种材料的应力分布变化，采用张拉预应力的方法施加加固时未卸载的荷载；通过Ａｂａｑｕｓ有限元模拟二次受力的过程，通过参数分析得到折减系数的影响因素；结合试验、有限元结果，推导加固折减系数的计算公式，给出外包钢筋混凝±加固钢柱的计算方法。一？￣Ｊ一？—一＞？巧验分折了厂加工巧钢张拉邸应力？试巧载力＾一—＾「建■ａｂ有＇？一一——一研究思巧＼－１度空ｒ靡．＊觀分析妄限苗苗；測试承栽力化巧型巧礙丄单化Ｖ顶加戳ｊ—ｔｂ吝Ｗ规Ｓ！对比试验与模巧的结］Ｉ巧職别广＇站堪化化巧一Ｉ＾１？中钢巧很凝上？果，修正折减系数，賴巧计算乂法得到计算方法ＩＩ１１０图．技术路线图Ｆｉ．１．１０Ｔｅｃｈｎｏｌｏｏａｄｍａｇｇｙ民ｐ１．９．３创新点对负载下外包钢筋混凝上加固钢柱形成的叠合柱的承载性能和内力分布进行试验研究和数值分析，进而提出该加固方式的设计方法，其技术创新点主要体现在；（），１在试验和模拟中分别采用张拉预应力和生死单元来制造加固时未卸载的初应力。（２）提出了符合我国国情和设计习惯的负载Ｋ外包钢筋混凝止加固钢柱的承载力计算方法。为工程实际和规范制度提供参考。 硕±研巧生学位论文第二章国内外型钢混凝±柱设计方法及构造要求９第二章国内外型钢混凝±柱设计方法及构造要求２．１引言随着钢结构加固的工程实践越来越多，加固的方式也层出不穷，外包混凝±加固钢柱Ｗ其加固时的巧应力比更高，提高了纯钢结构柱的整体稳定和局部稳定性，解决了钢结构的防火与防腐问题等优点得到了越来越广泛的应用。与新建的型钢源凝±柱相比，外包源凝主加固的钢柱在紹筑漏凝±时一，型钢中存在定的初应力，容易造成型钢的应为超前Ｗ及外包钢筋混凝±的应变滞后。由于该加固方法是新方法，外国加固规范的参考较少，本章比较了各国组合结构规范的构造要求和抗裂措施，为新版钢结构加固规范新增章提供建议。钢骨混凝±结构就是把型钢植入钢筋混凝止中，使型钢、钢筋、混凝王Ｈ种材料协同＂一±结构ＳｔｅｌＲｉｅｄ工作抵抗各种外部效应的种结构形式，又称型钢混凝，英译名ｅｅｎｆｏｒｃ＂Ｃｏｎｃｒｅｔｅ简称ＳＲＣ结构。，各国规范建议的设计方法主要有四种，Ｗ欧洲规范４压弯构件为代表的是使用基于数值计算结果的经验公式；Ｗ美国漏凝主规范ＡＣＩ、我国建设部《型钢混凝主组合结构技术规程》、苏联规范ＣＨ３为代表的是将型钢视为等效的钢筋，按照钢筋混凝主柱的承载力计算的模式，；Ｗ美国钢结构规范ＡＩＳＣ、ＥＣ４轴压构件为代表是将混凝止转化为等效型钢修正型钢的屈服强度和弹性模量，按照纯钢柱的承载为计算模式计算；Ｗ日本组合结构规范ＡＩＪ、我国台湾地区台湾规范＾１及我国冶金部《钢骨混凝±结构设计规程》为代表的使（＾用强度叠加理论进行计算。２．２各国规范建议的实用计算方法２．２．１基于数值计算结果的经验公式基于数值计算结果的经验公式有Ｂａｓｕ公式、欧洲规范４压弯构件的计算。ｔＷＢａｓｕ和Ｓｏｍｍｅｖ根据数值计算结果提出的Ｍ－ｉｌｌｅＮ相关经验公式曲线为基础，并由ＷｓｉＶｉｒｄｉ和Ｄｏｗｌｉｎｇ进行修正。这种方法证明了钢骨溜凝止柱与钢柱的内在联系，并成为欧洲现行规范的基础。该方法虽然计算简单，但是精度不高。１９８５年欧洲经济共同体（ＥＥＣ）建筑与王木工程部制定了标准规范《钢与混凝±组合４３１》，结构，即欧洲规范心，采用极限强度设计方法设计假定型钢与源凝止完全交互作用，一构件截面仅有个对称轴，将型钢与混凝主均符合矩形应为块理论。与其他规范不同的是，在计算惯性矩的时候，欧规采用截面塑性抵抗矩，设计时考虑塑性，在计算结构稳定性Ｐ时考虑二阶效应，忽略混凝±抗拉，考虑絕凝±受拉裂缝对抗弯刚度的现象。ＥＣ４中压弯构件的计算思路 １０第二章国内外型钢混凝±柱设计方法及构造要求硕±研究生学位论文Ｎ／Ｎｕ．＞０－５．Ｗ０１白而２１图．良ａｓｕ曲线计算Ｆｉ２．１Ｂａｓｕｃｕｒｖｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｇ（２－。计算抗力；非对称构件采用通用设计法，对称构件采用简化设计法如图．２３）计算局部屈曲：全包式姐合构件，即混凝主保护层厚度不小于４０ｍｍ，且不小于１化翼缘宽度时，局部屈曲的影响应该被忽略，需要计算局部屈曲时，工字型截面形式的宽厚比不超过４４验算混凝±构件的纵向剪力。０，８５ｆ、。伞ＷＷ．ＺＪＺ—Ｌｐｌ．ＲｄＷ￣Ｊ…Ｕ……片—…ｐ．Ｐｃ＾ｏ．ａ；皂＾＿如年ａｍ＿量ＩＶ軍ｊ叫；Ｎ卵Ｍ匿議串ｆｅ＇／ＺＡｏｐ’Ｍ⑩０＂肌Ａ。Ｍ，化。。．．ｉ二—？ｙｉ、Ｉ—１ｎＲＭ—Ｅｚｊｒｊｐｗ［＾２２２３图．欧洲规范简化曲线图．欧洲规范计算简图Ｆｉｇ２．２目ｕｒｏｐｅａｎＳ化ｎｄａｒｄｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄＦｉｇ２．３Ｅｕｒｏｐｅａｎｓ化ｎｄａｒｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｄｉａｇｒａｍ２．２．２混凝止计算模式将型钢视为等效的钢筋，按照混凝±柱的承载力计算模式计算的有：苏联规范ＣＨ３、Ｃ－美国混凝±规范ＡＩ、我国建设部《型钢混凝王组合结构技术规程》（ＪＧＪ１３８２００１）。ｔＷＨ３－７８》采用极限强度设计法《苏联劲性钢筋混凝±结构设计指南Ｃ，在计算钢骨，将位于拉混凝±构件的正截面承载力计算时、压区的钢骨用重也处的钢筋代替，然后用钢筋混凝主构件正截面承载力计算方法进行计算，强调设置柔性钢筋（纵筋）和缠筋。在使用ＣＨ３－７８的方法Ｈ次方程。计算时，需解，过程较繁琐 硕±研究生学位论文第二章国内外型钢混凝±柱设计方法及构造要求１１Ｗｓ±设计规范ｉ２０１１年美国钢筋混凝（ＡＣＩ）将型钢视为等效的钢筋，Ｗ钢筋混凝±结构的设计方法进行钢骨混凝±构件设计。４６王组合结构技术规程－【】２００２年我国建设部颁布《型钢混凝》（ＪＧＪ１３８２００１）基于钢筋一混凝±结构设计理论，采用极限状态设计法，将型钢翼缘视为纵向钢筋的部分，并对腹板应力分布进行积分运算，得出简化公式，并考虑加载后期粗结滑移的客观存在，取混凝±的极限压应变为化００３，建立型钢混凝止柱正截面计算公式。．Ｃ：ｚ这１矿｜《攀口Ｐ１＊Ｊ聋￣￣？＊Ｔ《＊＊Ｃ－９—．／＊＇＊＇＂―，＊－．Ｔ一＾诗２４图．钢骨规程计算简图Ｆｉ２．４Ｓ化ｅｌｂｏｎｅｒｏｃｅｄｕｒｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｄｉａｇｒａｍｇｐ轴力和弯矩的平衡方程：ｂｘ＋Ａ＋Ａ一ｄＡ－口Ａ＋ＮＮ（２＾ｃｆ．１）！。ｓｓ。〇ｗｙ—－乂－＋＋Ａ＋Ｎｅ＜ＡａＭ（２ｆ．２）＇）ｆＡ巧抓奇ｙ＇、斯、胖。斯）（Ｍ０８＝—片Ｘ（２．３）ｈ厂巧０ｌ＋２ｘ０３￡．００、Ｍａｗ型钢腹板承受的轴向合力设计值；Ｎａｗ型钢腹板承受的轴向合力设计值；并给出了劲性钢筋混凝±中长柱偏必距增大系数的计算公式＝＋—－—（２巧、知乂引（．４）２ＭＯＯｅ／片片〇０Ｓ巾＝別（（２１聲二－１１５００１．．（２（２．６）子ｈ这种考虑型钢应力分布的影响，按照钢筋混凝±规范设计的优点是考虑了构件的变形协调和内力平衡，但没有考虑型钢材料本身的残余应力和初始位移，在用钢量较小情况下使用比较合理。 １２第二章国内外型钢混凝止柱设计方法及构造要求硕：ｔ研究生学位论文２．２．３钢结构计算模式将混凝±转化为等效型钢，按照纯钢柱的承载力计算模式计算的有美国钢结构规范ＡＩＳＣ、欧洲规范ＥＣ４对轴压构件的汁算方法。美国２００５年钢结构设计规范－ＬＲＦＤ混凝止（ＡＩＳＣ）采用极限强度设计法，把钢筋和纵筋转化成等效的型钢，修正型钢的屈服强度和弹性模量，再Ｗ纯钢结构的设计方法设。计组合结构，同时考虑了残余应力和初始位移此方法最突出的优点是很容易得到构件的，但由于它是Ｗ考虑初始位移和残余应力的纯钢结构为理论基础弯矩与轴力，对混凝止的承载力和刚度考虑不够。＝０．８５Ｆ（２．７）巧，巧临界压应力年。，知－ＭｉＷｅｆ当义含１．術ｍｙ。巧（２．８）气ｙ当本之１．５时乂ＩＣ修正后的钢骨屈服强度ｆ＋ＷＫ！Ｋ）心人Ｋ！（２．９）ｙ修正后钢骨弹性模量Ｅ二Ｅ＋ＣＡＡ（２．１０）ｍＪ：）ｙ，朵（＝些也２（１１长细比ＡＪ．）巧丘＼…＝＝＝其中：截面转换系数Ｃ０．７，Ｃ化６，Ｃ０．２。型钢、钢筋屈服强度分别是、，，３＿／；／ｙ，Ａ／＝￡＋０５怎美国ＩＳＣ规范针对轴压构件．＋Ｃ／，采用修正￡乂４的方式，其中。＾，，＆，＝０１－４＿＜〇混凝±弹性模量取２３钢骨组合受压构件的有效刚度系数＾．＋．；（）４＋Ａ１５＝３似是泡凝±的容重＆．０．０４似＾；。＾戶戶Ｇ－＾＜０，２２５时．６５８当．。。Ｃ＝，Ｌ」（２ｆ．１２）＂０．８７７，当＞２．２５巧＾时＇２二２戶护＋＋０．８５＝．紅其中：Ａ，弹性屈曲荷载巧／Ｗ乂４（）／ｉ巧ｓＣ巧Ｊ）（ｂ欧洲规范ＥＣ４对轴压构件的计算也采用钢结构的汁算机理，轴力ｉＶ的设计值应满）ｗ足 硕±研巧生学位论文第二章国内外型钢混凝王柱设计方法及构造要求１３Ｎｅｄ＜１．０（２．１３）ＮＸｐｉＲｄ’组合截面的塑性抵抗力Ｎ＝＋Ａ＋Ｑ．Ｓ５Ａ（２．１４）ｐ，ＲｄｆｗＡｆｗｓｆｃｄｃ．相关屈曲模式折减系数＝—（２义．１５）＿￣ｒ參＼＾护又＾＾－（２＞＝０ｌ．１６）．５＋ａＩ０．２＋ＩＺ＜（）１＝（局部屈曲先于界面屈服，Ａ取＾）（２．１７）Ｎ、＂考虑巧始缺陷的抗弯刚度＝＋Ｅ＋ＫＥ馬巧（２．１８）。４ｓｅｔｊｇ其中：ａ是初始缺略影响因素。ＴＶ由净截面性质得到的相关屈曲模式的弹性临界力。。，Ｋｅ是修正因子取０．５，校准因子馬取０．９。这种考虑混凝±折算刚度，按钢结构设计的方法在用钢量较大的情况下使用比较合理。２．２．４强度叠加理论使用强度臺加理论的有日本ＡＩＪ规范、我国台湾地区规范化及我国冶金部《钢骨混凝－±结构设计规程》（ＹＢ９０８２９７）。日本１９５８年制定了《钢骨混凝±结构设计标准》，采用强度叠加理论计算承载力。此Ｗ标准从－ＳＲＣ１９５８年公布至１９８７年共经历了兰次重要的修巧。１９８７第；次修订后即为ＡＩＪ，除了保留Ｗ往的容许应力设计法外，増加了水平承载力验算条款，并给出梁柱节点、连接、柱脚及剪力墙等的计算公式该规范レッ强度叠加法为理论基础，遵从平截面假定，不考虑型４８［１钢和混凝±之间的粘结为。同时采用强剪弱弯的设计方法。日本建筑中短柱应用较为广泛，很少研究长柱，当长细比超过短柱范围时，柱子挽曲将引起承载力降低，与同截面钢筋混凝止柱相比，承载力较钢筋混凝±柱大，因而对钢骨混凝±柱可Ｗ采用较小的强度折减系数或者加大长细比上限。设计指南中对柱子长细比超过５０时，将弯矩和轴力乘Ｗ增。大系数，最大容许长细比可达１００，计算长柱强度同样采用叠加强度理论ＡＩＪ规范为了消－Ｎ相关曲线较保守除不安全区域，对混凝±强度做折减，相对整个Ｍ。Ａ．简单叠加法１（绕强轴弯曲时应用）：轴力优先分配给混凝±，弯矩优先分配给钢骨。（ａ）轴力小于混凝主抗压承载力，弯矩大于型钢抗弯承载力，轴力完全由混凝±承担，型钢只承担弯矩。Ｎ含Ｎ含Ｎ，之巧ｒｃ：ｒｃ。 二１４第章国内外型钢混凝止柱设计方法及构造要求硕±研究生学位论文＝＝ＮＮ〇ｒｃｐ＼’■Ｕ剔ｍＭ）如ｕ（ｂ）轴为大于混凝±抗压承载力，弯矩小于型钢抗弯承载力，混凝王只承担轴压力，型钢承担全部弯矩。且时＿＝—ＮＮＮ－ＮＮｃｒｃｓｓｋｃ、到、＝ＭＵ＼ｓＭ（ｃ）轴向拉力大于混凝±抗拉承载力，弯矩小于钢骨抗弯承载力，混凝±只承担轴拉力，型钢承担全部弯矩。，且轴力为拉力，时Ｎ＝ＮＮ－＝ＮＮ｛ｋｋ，｛ｓｓｋ，，。．２１）＝Ｕ０Ｕ省Ｂ．或者应用简单叠加法２（绕弱轴弯曲时应用）：轴力优先分配给钢骨，弯矩优先分配给混凝止。４９［我国台湾地区规范１采用极限强度设计《台湾鋼骨鋼筋混凝±構造設計規範與解說》法－ＬＲＦＤ，Ｗ日本建筑学会的强度叠加法为构架，钢骨部分参考美国钢结构设计规范ＡＩＳＣ－１９９９混凝±部分参考美国钢筋混凝王结构设计规范ＡＣＩ３１８２００。（）；钢筋（巧刚度分配法是Ｃ一台湾ＳＲ设计规范的特色之，对于压弯构件，将作用在组合柱的轴力和弯矩，依照柱中钢骨与钢筋混凝±部分的相对刚度比例分配给钢骨与钢筋混凝±去承担。然后，再依据钢骨与钢筋混凝止各自所分配到的轴力与弯矩，分别检验组合柱中的钢骨与钢筋海凝±部分是否满足设计需求，如符合则设计完成，如不符合则重新设计截面。台湾规范还采用有效回转半径反映ＳＲＣ柱中钢骨受到混凝止约束的积极影响，有效回转半径与ＳＲＣ柱断面形式有关，不同形式断面靠修正系数ａ改变。由于台湾地区规范制定较晩日本规，结合了范和美国规范的优点，对于细节考虑得也更加详细，借鉴意义更强，但是对混凝±受为裂缝未设专章讨论。钢骨承载力巧，计算ｅｘ－０ｐ．４ｌ９巧当韦时［（二。２２尸．）＂｜０．８７７／乂／当４＾１．５时（侣，Ａ｛其中＝：钢骨的屈服应力，４钢骨的截面积，钢骨截面有效回转半径皆二ＲＣ部分巧。？轴压强度取轴压强度和欧拉力的较小值 硕±研巧生学位论文第二章国内外型钢混凝主柱设计方法及构造要求１５．＇〇８５＋．＾Ｕ／ｅ４４／，ｒ）Ｐ＝ＭＩＮ２１乐￡７（２．２３）ｎｒｃ＼「（）門脚」＝、距与持久载重效应的影响０．８屯。挺，配置横向输筋时，考虑最小偏刚度分配法根据钢骨与混凝±的相对轴向刚度比例分配轴力钢骨部分分配到的轴力戶＝Ｘ＾４巧（２．２４）怎＋化５５￡ＬＡｃ４」混凝止部分分配到的轴为〇．Ｅ戶＝ｆｘＬ（２．２５）ｗｃ＂ｆ法］根据钢骨与混凝±的相对弯曲刚度比例分配弯矩钢骨部分分配到的弯矩＝ＭＸ些２６）（２．混凝±部分分配到的弯矩〇？巧＝—与名—＾ｋ４１（２．２７）ｕｓ怎＋化３５马／Ｌ，人」》（ＹＢ９０８２－９７）采用叠加法我国冶金部《钢骨混凝±结构设计规程，分别按照钢结构设计方法设计Ｓ部分，按照混凝止结构设计方法设计ＲＣ部分，最后采用简单叠加法叠加，±之间认为型钢混凝±承载力是型钢和混凝止两者承载力的羣加，忽略了型钢和混凝。的粘结作用，计算简单，但是偏于保守２．３算例对比为了更直观的观察各规范在不同条件下的结果，截面形式如图２．５所示，混凝王为Ｃ３０，２３４５Ｂ＝、混凝钢骨为Ｑ，钢筋屈服强度／４２０ｉＶ／ｗ？，控制变量，分别改变钢骨含钢率，ｉ止标号，其他条件如表２，．１所示分别按美国钢结构规范ＡＩＳＣ、欧洲规范ＥＣ４轴压构件、《》－我国建设部型钢混凝止组合结构技术规程（ＪＧＪＤ８２００１）、台湾地区规范求得承载力，２描点得到图．６和图２．７。 １６第二章国内外型钢混凝±柱设计方法及构造要求硕±研究生学位论文４８Ｑ表２．１算例尺寸（ｍｍ）－Ｔａｂｌｅ２１ｍｍ！＊．Ｓｉｚｅｏｆｔｈｅｃａｓｅ（）＾？荀ｉ刀—、＾占＜，；：．Ｈ。磨＾么ｂｆｔｗｔ长费ｆ：呈ｉｆ＾ｉ‘。３０００３３４０２５６５％４８０一＝＋＝Ｍ１８０１０８２，尺寸４！．＇．Ｕ１」图２．５截面形式Ｆｉｇ２．５Ｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎｆｏｒｍ８０００＇＇－＇■■——Ｉ１１ｎｏｎ＋ＡＩＳＣ．眉：＼美圈４００００－１：欧规７０００＼—＊一广朗００＾台達规范；＿＼＼９０００．＊？＇＊＇＼ｆｃ８０００－．＼ｘ＼Ｖ．－？６５００－＼＊．－－＾．－５０００、．．７０００＼ｖ－〇＼－？４—４－？—ｉ：：ｉ＝ｉＥｒｉｒｉ＼■＇？ｎ■＊、斗、：ｆｔ鸿规范３０００＊—————－我瞧规范？勺ｔＩ：．：Ｚ０００胃：：，０００５００－■■■■■■■．■Ｉ．．－■■■■■．．■．■０ＩＩＩＩＩＩＩ＊ＩＩ０ＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩｃｃｃｃｃ亡ｃｃＣｃ１．０１．５２．０２．５３．０３．５４．０４．５５．０５．５２０２５３０３５４０ｃ４５５０５５巧０色５７０７５／％含巧率混凝十．标号２．６２７图改变钢骨含钢率各规范承载力图．改变混凝±标号各规范承载力Ｆｉ２．６Ｃｈａｎｅ化ｅｂｅａｒｉｎ呂ｃａａｃｉｏｆｓｅｅｌＦｉ２．７Ｃｈａｎｅ：ｅｂｅａｒｎｃａａｃｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｒａｇｇｐｔｙｔｇｇ１ｈｉｇｐｉｔｙｄｅｇｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｓ化ｅｌｃｏｎ化ｎｔｓｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｐ由于我国规范在材料设计值上还采用分项系数折减，所ｗ相同截面直接计算的承载力偏高，；台湾，美国规范计算结果相似；欧洲规范偏于安全因为它考虑了各种工况下造成的折减，尤其考虑施工荷载混凝止的应力滞后，乘Ｗ了化８５的折减系数。此外，欧美规范，也使计算承载力更低不考虑纵向钢筋对承载力的贡献。 触ｉＬ型娜滅肚柱ｇ求恥±碱学織文ｌ章国内夕ｒ獅ｇ紙２．４构造要求２－＂各泪规紳＾判婉化－Ａ．ｒＸｆ．余如表＾Ｓ§舰削＾＾Ｋ购，＾一数ｉ刖Ｉ感鑛雲髮ｐｓ？另．客。．寶ｓ！硬＿一囊粗芝．至樹鬚Ｏ鬚御ｉＳ果肖兵兵ｉ１襄爱悼ｒｌ含Ｓ３９运戰巧费５ｉ－疆至宝￡妄，ｃ翻烟冷香５苗，ｋ辖冷（靈ｉ》１ｐｊ爱ｆ备换超ｊＥ３Ｓ游Ｈｉ議縷．）寒Ｉ！ｗ综—畜ｓａ養ｕｍｉｓ黨。Ｕ＇给逛＜Ｓｐ雲馈巧．？資！１等巧一ｆ２／巧湛Ｓ宝宝游Ｉ巧樹鐵真４江潑誦兵｜ｉ輯鬟囊．ｚ夺廣覇退Ｉ浸囊３義诚義窝兵ｒ疫运堂ｚ８—Ｓ齡名護誦叢１韩至４霞１！兵ｒ置爸ｒ？ｏＮ进定＇请Ｈ滅。１窝８巧．爾—Ｉ，Ｓ聖．Ｉ＾资ＩＳ：！４焉學ｉ’ｉ麽猶靈－－髮－－裝－狮摩靈經２０誦歲歲ｉ１Ｉ ８＾舅章ｍ型解瓶凝止巧设计斯賊构造剪求硕±研巧生学位论文续表裝難堅發—潑顯霞３莖激轉班簿鍊盛蜜發顯１竭琼《瓣離巧。芝声．／ｉ／＊、２句２Ｉ令心ＫＴ‘／；＇個嘴ｔ＞奇望，１＾￥争：Ｓｆ咕重３１Ｓ００％．５１１哺＇變今含泛Ｓ＞？、妾５４３４這呈巧５５乙４Ｔ’＂５；兰７ｌ１％？ｆ？ｆ這５０２ｆ。／。９２空６０。＾女户ｆ、Ｓ芬炉Ｓ．Ｋｆｆ．畫》Ｆｆ２ｌ０》５．５％％玄—令Ｊ０轻３毎豎度？Ｓ４３４香呈５５ｌ５延、芝二、：．Ａ‘ｌＭ今ｖｇ賴，ｆ．Ｔｒ４．‘這０１‘５８ｉ１５８％％１６９。０令含轻Ｑ女２乏第４３晝５１５二ｉ‘ｃ驾‘二１‘ｈ．乏．言０＇马１０曼５８２２凑１—０３寞 硕±研巧生学位论文第二章国内外型钢混凝±柱设计方法及构造要求１９欧洲规范４规定；纵筋和钢骨的距离可Ｗ小于ＥＮ２中的２规定，甚至０。因此，为了有效粘结，如图乂所示，钢筋周Ｐ一长Ｃ应该记作半或者１／４。手ＥＣ４规定猫筋直径小于６ｍｍ可采用直径４ｍｍ的焊接钢筋网。＾＾美国Ｎｏ￣．４０钢筋屈服强度３００ＭＰａ，Ｎｏ．如钢筋屈服强度＾７７７＾７Ｚ＾４９０１ＶｆＰｎ图２．８誦周长示意图台湾规范中规定，常用型钢的混凝止尺寸（纵筋直径ｉ２ｅｈｅＰｇ＞８Ｓｍ３ｔｉｃ２５ｍｍ２５ｍｍ上ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｃｅ，適筋直径１３ｍｍ）保护层厚度通常１Ｗ，才能保证握裹力。台湾规范规定猫筋与型钢净间距不小于２５ｍｍ。台湾规范规定，当纵筋间距大于３００ｍｍ时配直径１３ｍｍ的辅助筋。；＝＜苏联规范规定：劲性钢筋混凝±受压构件任意方向刚度ｌＺ／／８０，且湿筋要与与〇ｎ纵筋焊接。一二４％我国型钢规范的型钢含钢率级抗震不宜小于，Ｈ四级抗震、非抗震结构不小于２％。２．４．２关于圆柱头焊钉抗剪连接件圆柱头焊钉抗剪连接件保证型钢与混凝±的可靠连接，圆柱头焊钉可Ｗ产生滑移，产，产生强化效应偏于安全，生成滑移效应偏于危险，二者影响相近所Ｗ可Ｗ忽略。（１）１，我国型钢规程参照钢结构设计规范规定，圆柱头焊巧直径９ｍｍ或２２ｍｍ长度不小于４ｄ，间距不小于６ｄ。Ａ／＝０＜０．４３．７（２）：４＾／＾４ｒ／．２８其中：４为混凝±弹性模量。年为圆柱头焊钉杆截面积。／为圆柱头焊钉抗拉强度设计值。为圆柱头焊钉抗拉强度最小值与屈服强度之比。＝＝注．６，２１５Ｎ／ｍｍ２１．６７。：当圆柱头焊巧材料性能等级为４级时取／（，７实际上，）混凝±标号低于Ｃ３０，２４．６Ｍｐａ时，破坏由混凝王压碎控制，混凝±标号高于Ｃ３０，由圆柱头焊钉控制。＝（２）美国ＡＩＳＣ规范规定：护ＬＲＦＤ极限应力设计法设计；剪力在０Ｗ，其中？４。＝＝０．６５ＡＳＤ允许应为设计法设计剪力０／〇，其中Ａ２．３１）；ＡＷｃ其中；为圆柱头焊钉的名义剪力。為。。为圆柱头焊钉截面积 ２０第二章国内外型钢混凝王柱设计方法及构造要求硕±研究生学位论文Ｆ为圆柱头焊钉规定的最小抗拉强度。。注：圆柱头焊钉的直径不超过型钢厚度的２．５倍。圆柱头焊钉和混凝止外壳至少有２５ｍｍ净距离，中也距不小于４倍栓钉直径，不大于３２倍螺栓杆直径。２３）Ｐ二〇２９ａｄ（欧洲规范４规定：．巧志Ｊｙｍｖ〇．２ｈ／ｄ＋３＜ｈ／ｃ／＜４（，ｃ化当化具甲—＝Ｊ：ａ，１当１１／￡／＞４｝，化为局部因素影响因子．２５。，推荐值取１３考虑龄期的混凝主圆柱体试块的抗压强度。密度不小于１７５０ｋｇ／ｍ。ｈ，圆柱头焊钉的的总体标称高度。。２．４．３关于最小配缠率最小配筋率保证了构件的延性破坏和结构的安全，每个国家设计规范中的配筋率反映了当时的经济一、技术状况，并且带有定的社会性，由开裂和结构构造两个角度双重控制，一定的配筋率此外，混凝主徐变引起应力由混凝止向钢筋和型钢转移，也要保证。（１）－美国混凝±规范ＡＣＩ３１８１１中，规定矩形封闭缠筋柱最小缠筋量０．３Ｘ５Ｘ片＇ｘ左ｘ立■－１【（）（）ｆｙｈ心＝．４ｍｉｎ（２．２９）＊’心ｆ０．０９ｘ＾ｓｘ＆Ｘｃ（）ｆｈｙ其中；ｓ是猫筋间距；吃是核也区混凝±截面宽度；斗，是核也区混凝±截面积；下式是将上，式／４１．３。４ａ取（２）ＡＩＳＣ规范中规定４＊＝０．０９ｘ５ｘＡ＇ｘ（＾）ｘｙ－ｉ＾＾）（２．３０）［尸ｆｙｈｎ其中：是钢骨屈服强度；Ａ是钢骨截面积；ＳＲＣ柱标准轴压强度ＳＣ－巧是，根据ＡＩＬＲＦＤ计算。钢骨能约束翼缘板之间的混凝±，一使其具有定的轴压强度。猫筋所Ｗ采用折减系数／户。。）同时满足化４％的构造要求。２乂４其他规定（１）欧洲规范还对其他参数进行了规定： 硕±研究生学位论文第二章国内外型钢混凝±柱设计方法及构造耍求２１（ａ）如图２．９所示，混漢走±与钢骨的相对高度ｃ／＆不大于０．３，Ｃ／６不大于０．４。：ｙｂ参与计算的纵筋面积不超过混凝±面积６％，纵筋的截面抗力不小于混凝±横截面（）的０．３％。０。似组合截面高宽比在．２到５之间州型钢贡献比Ｓ？，０．２含Ｓ＜０．９。．Ｗ－－似连接装置符合ＥＮ１９９３１８中紧固件和焊接材料的要求。巧圆柱头焊钉的选取和布置满足ＥＮ１３９１８《电弧焊用螺柱和陶瓷套圈》的要求。（２）台湾规范规定：ａ组合梁柱节点中的纵向钢筋应尽量通过型钢接头，尽量避免用钢筋连接器将钢筋焊（）一，平面时在钢柱翼缘板上。如果不可避免焊于翼缘板上的钢筋与钢梁翼缘板不在同，应在钢柱内与钢筋同一水平面处加焊水平加劲肋传递纵向钢筋的水平力。＞＾ｙｂ如必须在钢骨上开孔，满足下面公式；ｚ／ｚ。（）？其中：Ｚ是钢骨全截面的塑性截面系数；Ｚ开孔后钢骨的塑性截面系数；Ｙ是钢材屈。。强比；Ｖ是硬化引起的应力提高的安全系数Ｃ）当钢梁腹板采用螺栓连接与钢柱连接时，猫筋在钢梁腹板的孔不宜与螺栓孔太近，（Ｗ免产生撕裂破坏。（如图２．１０）。ｈ丫？■—………－——…５背下吨芭：討扛姑气Ｉ．王－；！＾—１韻黯＆韻豁友：Ｉ‘扣ｈ站＊？；：ｖ；．＼Ｋ．．．１．！－．．三；巧醉其扣■记辛背；：‘．＞每相：Ａ话古苗＾谅：；；；＿一－．班±Ｖ：扛；马堂中？：－．八坡Ｖ片Ｖ：Ｔ２２．１０图．９钢骨混凝±截面图撕裂破坏Ｆ＊ｉ２．９ＳＲＣｓｅｃｔｉｏｎＦｉｇ２．１０Ｔｅａｒｉｎ估ｉｌｕｉｅｇｇ２．４．５梁柱节点构造我国建设部《型钢混凝±组合结构技术规程》在梁柱节点上叙述比较全面，但是在混凝±抗裂上没有明确的条文规定。１型钢柱沿高度方向，在对应于型钢梁的上下翼缘处设置加劲肋，如图２．１加劲肋形式１２ｍｍ。要便于混凝止綻筑，水平加劲肋应与梁端型钢翼缘等厚，且厚度不宜小于 ２２第二章国内外型钢海凝王柱设计方法及构造要求硕±研究生学位论文＞ｒ＾ｔ＇＇＇；／－＇－／Ｊ！图２．１１型钢规程梁柱节点（含加劲肋）图２．１２型钢规程梁柱节点Ｆｉ２ｌ－．１１民ｕｅｓｏｆＳｅｌｂｅａｍｃｏｌｕｍｎｏｉｎｔｓＦｉ２．１２民山ｅｓｏｆｓｔｅｅｌｂｅａｍ乂ｏｇ化ｌｕｍｎｊｇ（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ化ｅｓｔｉｆｆｅｎｉｎｇｒｉｂ）ｏｉｎｔｓｊ型钢混凝止柱与型钢混凝止梁或钢梁采用刚性连接，梁纵筋伸入节点，且满足钢筋错固要求，梁、柱翼缘采用全烙透焊缝连接，梁腹板与柱采用摩擦型高强螺栓与连接板连接，如图２．１２。减少梁纵筋穿过柱，当必须穿过时，型钢腹板截面损失率小于腹板面积２５％。类似前苏联规范的梁柱节点．７，也可在型钢上设置工字钢牛腿，钢牛腿高度不小于０一倍梁高，梁部分纵筋可与牛腿焊接或搭接，长度满足钢筋长度要求采用搭接时，牛；腿上下翼缘应设置两排螺栓，间距不小于１００ｍｍ，如图２．１３。＿■ＡＡ１—ｉ／ｉ，立山厂止＇￣￣广＇—＂＇１４」＂－！仁＿＿＿＿Ｓ＿＾Ｌ１核私钢骨，２钢垫板，３梁，４安装焊缝图２．１３苏联ＣＨ３中的梁柱节点化－Ｆｉｉｌｉｇ２．１３ＩｎｅＳｏｖｅｔｕｎｏｎＣＨ３ｂｅａｍｃｏｕｍｎｏｉｎｔｓｊ２．５抗裂规定一４设专章讨论组合结构２－－只有欧洲规范的抗裂。对裂缝宽度限制的般条款ＥＮ１９９１１， 硕±研究生学位论文第二章国内外型钢混凝±柱设计方法及构造要求２３７－．３．１条文１９适用于组合结构。作为简化、保守的选择，裂缝宽度的可Ｗ通过限制的最小配筋面积保证。裂缝宽度通常通过限制，纵筋间距，纵筋直径来实现。最大钢筋直径和最大钢筋间距如表２．３和表２．４所示。表２．２最大钢筋直径Ｔａｂｌｅ２．２Ｔｈｅｌａｒｇｅ巧Ｓｔｅｅｌｂａｒｄｉａｍｅｔｅｒ〇■满足裂缝宽度Ｗ的最大钢筋直径）钢屈服应力Ｚ（ｍｍ），ａ（（ＭＰａ）＝ＯＡｍｍ＝０３ｍｍ＝０．２ｍｍ４０＾＾２００３２２目１６２４０２０１６１２２８０１目１２８，３２０１２１０６３６０１０８５４００８６４４—５０６５表２．３最大钢筋间距Ｔａｂｌｅ２．３Ｔｈｅｌａｒｇｅ巧ｂ扣ｓａｃｉｎｐｇ钢屈服应力Ｃ７满足裂缝宽度Ｗ的最大钢筋间距Ｕｍ），ａ（Ｎ／ｍｍ）＝ｍｍ＝ｍ＝ｍｍＱＡ０．３ｍ０．２ｍｍ＾２００３００２５０１５０２４０２５０２００１００２８０２００１５０５０－３２０１５０１００—３６０１００５０最小配筋面积：（２．３１）（１）混凝上有效拉应为／。。６斯巧）考虑非线性自平衡内力影响的系数Ｋ，取０．８。巧）考虑由巧始裂纹和剪切连接的局部婿移作用的漉凝王板法向力降低的系数Ａ，取， ２４第二章国内外型钢混凝±柱设计方法及构造要求硕±研究生学位论文０．９。（４）考虑截面开裂前应为分布的系数ｋ＝＋０．３＜１（２．３２）１＋＆／２ｚＣ〇（５）有效宽度內的漏凝±面积年。，２．６本章小结欧洲规范、台湾规范、日本规范，对于轴压构件和压弯构件都使用两套计算思路，计算结果更合理。我国钢结构、溜凝王规范，与欧洲规范属于同种设计方式，所＞在组合结［＾１构的计算上，为了便于工程师理解，笔者认为应用Ｗ叠加法为构架，钢筋混凝±部分和钢结构部分分别应用我国絕凝主结构设计规范和钢结构设计规范并，同时参考欧规中各分项系数，同时补充抗裂条文。 硕±研巧生学位论文第Ｈ章轴压下外包混凝±加固形钢柱的试验研巧２５第Ｈ章轴压下外包混凝±加固形钢柱的试验研究３．１试验概况一外包钢筋混凝±加固是种新型的加固形式，目前国内外尚未对其承载性能进行试验研究。为研巧加固时不同初应力比对承载力的影响规律，本章对钢柱采用在短梁上施加预应力的方法等效加固时未卸载的荷载，然后采用外包钢筋混凝±加固，最后在清华大学结构工程实验室进行试验研究，分析其承载性能。３．２试件设计３ＳＱ。化Ｉ？３１，吊１０表．构造措施尺寸￣Ｐ巧—￣‘＾Ｈ厂ＩＩＴａｂ－Ｓｔｒｎｃｉｉｌｉｉｒ７。Ｗｌｅ、１ｔｒａｍｅａｓｅｓ引—下＇空Ｓ：＞５？———－：名称长度ｆ！，．，１，型钢保护层厚度１５０ｍｍ萬舊钢筋保护层厚度１５ｍｍ？＊４４４，，４，＇ｊ气；｜＂｜Ｉ；圆■■国Ｉ园Ｉ＂１６ｍｍ；。纵筋直径ｄ，！■Ｊ１＾＾…８ｍｍ一必飽筋直径３．１图钢柱截面尺寸加密区錦筋间距１５０ｍｍＦｉｇ３．１Ｓ化ｅｌｃｏｌｕｍｎｓｅｃｔｉｏｎｓｉｚｅ栓钉间距１００ｍｍ表３．２试件实际尺寸（ｍｍ）Ｔａｂｌｅ３．２Ｓｅｃｉｍｅｎｓａｃｔｕａｌｓｉｚｅｍｍｐ（）初应力加固后混加固后混ｂｔｔ试件编可ＬＨｆｗｆ、／化７ＰｋＮｃ±Ｉ长１凝止，＾宽〇（）凝名义尺３＾２５６ｍｉｏ８—４＾３＾Ｎ－０２９９９２５４１８０９７．５０４％３８０－．４５６Ｎ０．２２９９１２５６１７９９７５３６０３８０Ｎ－７２００．４２９９９２５６１７９９８４％３８０－Ｎ０．５０２９９９２５７１８１．５８９９０４５６３８０９．５－４５ＳＤ０２９９５２５９１７９．５．．５０９８５９９０６３８０ ２６第兰章轴压下外包混凝±加固形钢柱的试验研巧硕±研巧生学位论文５根截面尺寸为２５６Ｘ１８０Ｘ１０Ｘ８的外包混凝主加固的叠合柱，截面如图３．１所示，实际尺寸如表３．＾２所示，试验主要参数为加固时的钢柱的应力比，即加固的初应力系数，－－－－－Ｎ０．２０．２Ｎ０．４Ｎ０．５，ＳＤ０．５分别代表初应力系数为０００．４０．５，Ｎ，，，，，Ｗ及栓钉对比组。、型钢屈服强度３４５ＭＰａ，混凝±采用添加８％膨胀剂的Ｃ３０混凝±棱柱体轴屯抗压强度平均７Ｐｌ值２８．１ＭＰａ，纵筋为１６ｍｍ变形钢筋，屈服强度４００ＭＰａ，湿筋为８ｍｍ光圆钢筋，屈服强度４００Ｍ化。３．３材性试验，壓Ａ—□ｒ谨！」图３．２Ｑ３４５钢材性试验装置图３．３Ｃ３０混凝±材性试验Ｆｉｇ３．２ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｅｑｕｉｐｍｅｎｔｆｏｒＱ３４５ｓｔｅｅｌｔｅｎｓｉｌｅＦｉｇ３．３ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｆｏｒＣ３０ｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｕｐｏｎｔｅｓｔｃｏｍｐｒｅｓｓｃｏｕｐｏｎｔｅｓｔ对北京多维钢结构公司的８．０ｍｍ和１０．０ｍｍ两种板材厚度的３４５钢材进行材性试验Ｑ，ＢＴ２２８－２００２ＢＴ２９７５－试件尺寸符合Ｇ／及Ｇ／１９９８的规定，每种厚度的钢材制作３个材性试件，采用３化液压式万能试验机进行静力拉伸试验得到其常温下力学性能。应变采用应变片和５０ｍｍ引伸计分阶段共同测量得到，如图３．２所示。钢材弹性阶段的应变由贴在钢材表面的应变片测得，钢材屈服后按试件中部放置的标距５０ｍｍ的引伸计测得的伸长量换算得到。如表３．３为材性试验得到的主要力学性能指标，Ｅ为弹性模量，ｆ为屈服强度，ｆｕ为ｙ极限抗拉强度，为屈服平台末端应变，Ｓ为ｆ对应的极限应变。ｕ。表３．３材性试验结果Ｔａｂｌｅ３．３Ｔｅｎｓｉｏｎｃｏｕｐｏｎｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓ￣￣－－钢板类型左Ｍａ．Ｎ／ｍｍ？Ｎ／ｍｍ７＂（ｐ）／；（）ｆ（）＊ｘ２０９１３＾４＾０２３０．２２９８ｍｍ板．８０．０３２０９ｘ４２４６９．．５１〇１．５．７００２３０．２４２１０ｍｍ板３０微膨，２７７，水１７５１北点城建混凝王公司的Ｃ胀商用混凝上配比：水泥，石子０３２，沙子７４８，防冻剂８．１，矿粉３４，粉煤灰６４，膨胀剂３３，水胶比４２％，含微膨胀剂８％。制作３块１５０ｍｍＸｌ５０ｍｍＸｌ５０ｍｍ的混凝±试块，测得平均抗压强度ｆｅｕ为３７．１Ｍ化，．ｍ［Ｗ折算标准强度ｆｅｕ２９．８ｆｃｍ为２８．１ＭＰａ．。ｍ为Ｍ化与理论值接化折算棱柱体，如图３３．， 硕±研究生学位论文第Ｈ章轴压下外包混凝±加固形钢柱的试验研究２７３．４试件制作圓議图３．４加辉短梁图３．５加焊栓巧Ｆｉｇ３．４ＷｅｌｄｉｎｇｓｈｏｒｔｂｅａｍＦｉｇ３．５Ｗｅｌｄｉｎｓｔｕｄｇ为模拟加固时未卸载的荷载，在钢柱上加焊短梁，如图３．４，为防止短梁与钢柱连接２０ｍｍ处局部屈曲，在钢柱翼缘内测布置与短梁上下端板等厚的加劲肋，短梁上开洞，Ｗ便施加预应力时布置铺盘。在栓钉对比组的柱头柱脚加焊１０３．５于焊接翼缘厚度的根栓钉，如图，栓钉直径不大２，．５倍，长度不小于４倍栓钉直径实际栓钉直径１８ｍｍ，长６０ｍｍ，观察栓钉对截面的应为重分布的影响。３．５预应为施加采用张拉预应力的方法在型钢上施加初应力，，先在柱端加焊４根短梁短梁上开洞，Ｋ－４９００通电源可随时监控预应力及铅盘下放置振弦式铺索测力计Ｇ，其优点是不需保持连其损失，按照所需初应力张拉钢绞线，钢绞线外套钢管保护，如图３．６所示。试验采用巫１５．２２的预应力钢绞线，单根有效面积１４０ｍｍ，屈服强度１８６０ＭＰａ。为避免错具回缩造成的损失过大，采用支承式错具，并进行多次超张拉尝试，直至铺具回缩后残留的预应力达到预３）期值。测力计计算公式如式（．１所示，预应力张拉过程及持载过程中监测的预应力如表３。．４所示基康测力计测量箱如图３．７所示。Ｐ＝ｘ＿—Ｇ＋ＫＴＴ（３１（Ａ）（）．）巧，。Ｐ－其中：荷载（ＫＮ）Ｇ－仪器率定系数初始读数（４根线平均值）７－（４根线平均值当前读数）＾Ｋ－仪器温度率定系数Ｔ－初始温度。Ｔ－当前温度， ２８第Ｈ章轴压下外包混凝止加固形钢柱的试验研究硕±研究生学位论文！：＾ｍｉｍ图３．６张拉预应力图３．７测力计测量箱Ｆｉ３．６ＴｅｎｓｉｏｎｅｄｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄＦｉ３．７Ｄｎａｍｏｍｅｅｒｍｅａｓｕｎｇｇｙｔｒｉｇｂｏｘｐ表３．４单侧测力计读数（ｋＮ）Ｔａｂｌｅ３．４民ｅａｄｉｎｇｏｎｏｎｅｓｉｄｅｏｆ化ｅｄｎａｍｏｍｅ化ｒｙ第１次第１次第２次第２次第３次第３次ｌＡＭ张拉纖张拉臟张拉前Ｎ－０．２１８４．５１４４４１９８．２１６７．４２１１．８１８９＾．－Ｎ０．４３５０．２３００．３３６８．５３４４．１８０５８１３．２３２４．０３．６３．４６Ｎ－０．５４５０．３３８７．３５００．８４２０．４５３８４９０４８３．５４７３．５Ｄ－Ｓ０．５５００．２４２０．５５１０．１４３５．２５３８．８４５９．８４５０．４４２５．４３．６混凝止诱筑及养护加固采用Ｃ３０微膨胀溜凝止；纵筋、鞭筋采用Ｑ４００热乳带肋钢筋，纵筋ｚ＞１６，鞭筋抑。（钢骨、钢筋上布置的应变片，然后绑扎钢，应变片外先封蜡防水，再封环氧树脂作为保护撫鑛藏逆ｗ補巧繁鑛剩图３．８封环氧图３．９绑扎钢筋笼子图３．１０箱筑混凝±Ｆ＊ｉｇ３，８ＥｏｘｓｅａｌｉｎＦｉ３．９区ｉｎｄｉｎｒｅｍｆｏｒｃｅｍｅｎｔｃａｅＦｉ３，１０Ｃａｓｔｉｎｃｏｎｃｒｅ化ｐｙｇｇｇｇｇｇ－，．２８筋笼子箱筑混凝±，如图３８１０所示，混凝±养护天。３．７加载设备及量测方案试验在清华大学±木工程学院结构大厅进行，将试件放置在２０００吨液压千斤顶机上进 硕±研巧生学位论文第Ｈ章轴压下外包混凝±加固形钢柱的试验研巧２９一行次性轴压试验，试件上端采用球较约束，下端放置在底座上Ｗ模拟较接的边界条件，如图３．１１所示。试验过程中千斤顶的荷载通过球较和加载板传到试件上。’１圓Ｉ‘ｆＦ。。Ｐ担？ｉ＼１、ｗ件Ｉｆｌｌ．ＨＩｉｘ４曰：４巧＇＂５应巧拥問撤面巧隱ｉｌＨＢＩ８酬—？应励溫ａ试验装置实拍ｂ试验装置示意图及测点布置Ｃ截面应变片布置（）（）（）图３．Ｕ试验装置及测点布置Ｆｉ３１１ｓｅｖｃｅｒｒａｅｇ．ｔｅｔｄｉａｎｄｔｅｓｔｏｉｎｔａｎｇｅｍｎｔｐ在试件１／２，ｙ４截面的钢骨翼缘边缘和腹板中间ｗ及角部纵筋表面布置应变片，如图３．１１所示。在试件１／２高度处架设位移计测量试件侧向烧度，同时在柱端设置四个位移计监测试件的纵向总变形并保证没有初偏也，如图３．１３所示。对加固后的叠合柱施加轴力至破坏，并记录位移计和应变片数据。所有试验数据由电脑自动采集。首先对试件进行预加载，预加载荷载为５化，消除试验机内部的间隙，然后卸载，归零，重新开始试验。试验采用分级加载制度，弹性范围内每级荷载为５０ｔ，当钢胥纤维屈服后每－２分钟级荷载约为２５ｔ，每级荷载的持续时间约为１。当接近破坏时位移控制慢速连续加载，，直至试件最终破坏时停止试验同时连续记录各级荷载所对应的变形值。３．８试验现象及分析３．８．１试验现象匯；圓图３．１２未加预应力柱脚开裂图３．１３未加预应力柱Ｆｉｇ３．１２ＷｉｔｈｏｕｔｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄｐｅｄｅｓｔａｌｃｒａｚｅＦｉｇ３．１３Ｗｉｔｈｏｕｔ化６ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ３０第兰章轴压下外包混凝止加固形钢柱的试验研究硕±研究生学位论文ｃｏｌｕｍｎ麵〇图３．１４２０／〇预应力纵向开裂图３．１５２０％预应力柱Ｆｉｇ３．１４２０％ｏｆｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄｌｏｎｉｔｕｄｉｎａｌｃｒａｃｋｉｎＦｉ呂３．１５２０％ｏｆｒｅｓｔｒｅ巧ｅｄｐｇｇｐｃｏｌｕｍｎ際＼誦ｗｍ圆國ＱＱ图３Ｊ６４〇／〇预应力柱顶开裂图３．１７４〇／〇预应力柱Ｆ＊化ｉ呂３．１６４０％ｏｆｒｅｓｔｉｅｓｓｅｄｉｌｌａｒｓｃｒａｚｅＦｉ３．１７４０％ｓｔ化ｓｓｅｄｃｏｌｕｍｎｐｐｇｐＨｉ图３．１８５０％预应力柱脚开裂图３Ｊ９５０％预应力柱Ｆ〇〇＇ｉ３．１８５０／〇ｒｅｓｔｒｅ巧ｅｄｅｄｅｓｔａｌｃｒａｚｅＦｉ３，１９５０／〇ｉｅｓｔｒｅｓｓｅｄｃｏｌｕｍｎｇｐｐｇｐ 硕±研究生学位论文第Ｈ章轴压下外包混凝王加固形钢柱的试验研究３１１＾１關〇Ｄ－圓３．２０ＳＤ５０％预应力柱赋开裂图３．２１Ｓ５０／〇预应力柱Ｆｉ３．２０ＳＤ５０ｒｒｅｓｅｄｅｒＦｉ３．２１ｒｅｓｓｅｇ％ｐｅｓｔｓｐｅｄｓｔａｌｃａｚｅｇＳＤ５０％化ｓｔｄｐｃｏｎｌｕｍ未施加预应力的对比组加载到１２５０ｋＮ时，柱脚的涂料开始剥落；加载到３５００ｋＮ时，往脚开裂加载到５２５０ｋＮ时，，柱脚出现大量裂缝，如图３．１４柱子达到正常使用极限状；态；继续加载到７〇８３ｋＮ时，钢骨全截面屈服；在加载到７４２０ｋＮ时柱子达到峰值应力，混凝±退出工作，随后承载力迅速下降，，最后由于内部钢柱的存在，承载力稳定在３９１０ｋＮ如图３．１５。柱中点位移很小，未发生弯曲。施加２０％预应力的加固柱加载到３０００ｋＮ时，柱顶开裂；加载到４５００ｋＮ时，柱脚出，加载到６０００ｋＮ时，柱顶裂缝开始扩展，如图３．１６，柱子达到正常使用极限状态现裂缝；继续加载到７Ｈ６ｋＮ时，钢骨全截面屈服，几乎同时，柱子达到峰值应力，混凝止退出工作，，随后承载力迅速下降最后由于内部钢柱的存在，承载力稳定在４１％ｋＮ，如图３．１７。１４柱中点位移．３１ｍｍ，微微发生弯曲。施加４０％预应力的加固柱加载到１２５０ｋＮ时，柱脚的涂料开始剥落；加载到３０００ｋＮ时，柱脚开裂；加载到５０００ｋＮ时，柱顶裂缝开始扩展，如图３．１８，柱子达到正常使用极限状态；继续加载到６７０７ｋＮ时，钢骨全截面屈服；在加载到７１０４ｋＮ时柱子达到峰值应力，，随后承载力迅速下降，最后由于内部钢柱的存在，３９１０ｋＮ混凝止退出工作承载力稳定在，如图３．１９。柱中点位移１２．６ｍｍ，微微发生弯曲。施加５０％预应力的加固柱加载到２７５０ｋＮ时，柱顶开裂；加载到４０００ｋＮ时，柱侧面５２５０ｋＮ纵筋保护层出现多处裂缝，加载到时，柱顶缩筋保护层大量剥落，如图３．２０，柱子达到正常使用极限状态；继续加载到６８９０ｋＮ时，柱子法到峰值应力，混凝王退出工作，随后承载力迅速下降，３７６９ｋＮ．２１。，最后由于内部钢柱的存在承载力稳定在，如图３柱中点位移１４，．９ｍｍ柱子发生弯曲。施加５０％预应力并且打栓钉的对比沮加固柱加载到１５００ｋＮ时，柱脚出现裂纹；加载到３０００ｋＮ时，柱脚、柱顶开裂；加载到５７５０ｋＮ时，柱顶裂缝开始扩展，如图３．２２，柱子达到正常使用极限状态；继续加载到７１２４ｋＮ时，钢骨全截面屈服，几乎同时，柱子达到，混凝±退出工作，随后承载力迅速下降，最后由于内部钢往的存在峰值应为，承载为稳定在３８５５ｋＮ，如图３．２３。柱中点位移１４．０４ｍｍ，柱子发生弯曲。 ３２第三章轴压下外包混凝止加固形钢柱的试验研巧硕±研究生学位论文表３．５初应力０％加固的叠合柱Ｔａｂｌｅ３．５Ｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｓｔｒｅｓｓｏｆｃｏｍｏｓｉｔｅｃｏｌｕｍｎｓｔｒｅｎｔｈｅｎｅｄ０％ｐｇ加载点反力加载点位移混凝±中点位移ｋＮｍｍｍｍ正常使用极限状态５＾ｍ０％钢骨全截面屈服７０扮１１．９８０．８峰值应力７４４０１２．７２５０．巧残余强度３９１０１５．７８５０．９３表３．６初应力２０％加固的叠合柱Ｔａｂｌｅ３．６Ｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｓｔｒｅｓｓｏｆｃｏｍｏｓｉｔｅｃｏｌｕｍｎｓｔｒｅｎｔｈｅｎｅｄ２０％ｐｇ加载点反力加载点位移溜凝±中点位移ｋＮｍｍｍｍ正常使用极限状态＾＾ｉＴｅ钢骨全截面屈服７１６６９．８２９．９４峰值应力７１６６９．８２９．９４残余强度４１％１１１．８９１４．３表３．７初应力４０％加固的叠合柱Ｔａｂｌｅ３．７Ｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｓｔｒｅ巧ｏｆｃｏｍｐｏｓｉ化ｃｏｌｕｍｎＳｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ４０％加载点反力加载点位移漏凝±中点位移ｋＮｍｍｍｍ正常使用极限状态５２５０１０．３２１．０５钢骨全截面屈服６７０７１３．５２Ｌ８峰值应力７１０４１４．４．６７２５残余强度３９０１１７１．９１２．６表３．８初应力５０％加固的叠合柱Ｔａｂｌｅ３．８ＴｈｅｉｎｉｔｉａｌｓｔｒｅｓｓｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｏｌｕｍｎＳｔ巧ｎｇｔｈｅｎｅｄ５０％麻点反力加载点位移源凝±中点位移ｋＮｍｍｍｍ正常使用极限状态５２５０１Ｊ１１．８１钢骨全截面屈服６４２２１０．０９２．９４峰值应力６８９０１０．４２３．０２残余强度３７６９１８．０８１４．９１－３．８．２截面应力应变分布一截面的－＝ｘ￡对同１５号应变片读数取均值，得到钢骨的平均应变，由ｓ得．、，，，＝到截面应力，再由＆．Ｃ７Ｘ為，巧巧，得到上、中、下Ｈ个截面中钢骨应变，，，， 硕±研究生学位论文第Ｈ章轴压下外包混凝±加固形钢柱的试验研究３３３－．０１２。（４５钢１６７４７５１６７４．发展情况１３超过．７５ｉ十算，Ｑ４００钢超过，见表Ｑ微应变按１９４１．７５微应变按１９４１．７５计算。）由于在测量应变时采集器需要归零，忽略了归零前预应为在钢骨上产生的应变，２０％４０％－，５０％ＳＤ５０％８８１ｋＮ３２４０ｋＮ４７３５ｋＮ４２５４试验前测得，，预应力分别为１，，，／＝ｋＮｒ＝八－，由ｃ儿ｃ＜ｔ／怎，求得２０％，４０％，５０％，ＳＤ５０％组被忽略的应变分别为１７２．９、２９７．９、４３５．３、巧１．１微应变，要在实测应变上加上被忽略的应变，得到型钢应变。表３．９初应力ＳＤ５０％加固的叠合柱Ｔａｂｌｅ３．９ＴｈｅｉｎｉｔｉａｌｓｔｒｅｓｓＳＤ５０％ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｏｌｕｍｎ品香為長方加载点位移混凝止中点位移ｋＮｍｍｍｍ正常使用极限状态５＾１３．１２＾钢骨全截面屈服７１２４９乂６９．９８峰值应力７１２４９．８６９名８残余强度３８巧２２．７１４．０４表３．１０整紹柱与加固柱上层截面型钢应变比较了ａｂ＊ｌｅ３．１０Ｔｈｅｕｐｐｅｒｓｅｃ巧ｏｎｓｔｅｅ］ｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｌｕｎｉ打ａｎｄｉｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｌｕｍｎＳｔｒａｉｎ￣￣＂＂０〇／〇－〇所加荷载觀应力〇桂初应力２０％ｔ辆应力４０／〇柱顿应力５０％桂ＳＤ５０／〇柱的（ｋＮ）的应变的应变的应变的应变应变１０００２４２．４３４６．６６８１．７６％．９５７０．３２０００４６４．４５２９．６９０７．７８４４．３７４７．８５３０００６６０．２６化．９１０９９．５１０５２．７９１１．１４０００８５１乂８５９．１１３２２．３１２６３．１１０７７．３５０００１１０５１．６．４１０４２．６５４８１１４９．１１２６０乂６０００１％７１２４７．４１６７５１６７５１４７１．８７０００１５６８．６１６３０．１１６７５１６７５１６７５表３．１１整擁撞与加固桂中层截面型钢应变比较了ａｂｌｅ３．１１Ｔｈｅｍｉｄｄｌｅｓｅｃｔｉｏｎｓｔｅｅｌｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｌｕｍｎａｎｄｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｌｕｍｎｓｔｒａｉｎ￣￣＂＂〇－〇所加荷载韦刀应力０％柱祝应力２０／〇柱初应力４０％柱初应力５０％柱ＳＤ５０／〇柱的（ｋＮ）的应变的应变的应变的应变应变乂６１０００２２５乂３３２５９４．９４１，５５４９．８５２０００４４６．８５１５．９８；３６．４８５２．７７３４．１３０００６５１６７１１．４０５５乂１０９８７９２９６．１．．４０００８４１９２１．４１２６２．９１２７５．１１１３９，６５０００．４１１４６１５１４９８１５３９１１３６１０７２．．６．４．３６０００１３４３１３９２．９１６７５１６７５１６３６．１７０００１６２７乂１６７５１６７５１６７５１６７５ ３４第Ｓ章轴压下外包混凝±加固形钢柱的试验研究硕ｉ研究生学位论文表３．１２整總柱与加固柱下层截面型钢应变比较Ｔａｂｌｅ３．１２ＴｈｅｌｏｗｅｒｓｅｃｔｉｏｎｓｔｅｅｌｃｏｎｃｒｅｔｅＣ０山ｍｎａｎｄｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｌｕｍｎＳｔ阳ｉｎ＂＂＂￣￣￣＂＂＂＂〇Ｏ所加南義辛刀应力０／〇柱觀应力２０％柱韦刀应力４０％柱初应力５０％柱ＳＤ－５０／Ｏ柱的（ｋＮ）的应变的应变的应变的应变应变１１０００２２９．４３１７．１５９１．３６３．５５３５．１２０００４４１．４４６４．５７巧．５８２０．５６８２．７３０００６３２．６於６．３１０６４．５１０１８．１８４４．５４０００８１３８０２１１１１．９１２９６．７２２４．５０２．５０００１０６３．２１０１２．１１４６６．７１４４１．９１２３０．３６０００１３７１．２１％７．９１巧５１６７０．５１５０７．９１６７５７０００１的８．６１６６１．９１６７５１６７５由表可Ｗ看出，加固前荷载完全由型钢承担，新増荷载由型钢和加固的钢筋混凝王共。同承担，有初应为加固的叠合柱的型钢应变相对没有初应力的叠合柱型钢应变超前表３．１３整紹柱与加固柱混凝±承担荷载比较（ｋＮ）Ｔａｂｌｅ３．１３Ｔｈｅｗｈｏｌｅｗａｔｅｒｃｏｌｕｍｎｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｃｏｌｕｍｎｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｂｅａｒｔｈｅｌｏａｄ（ｋＮ）＂＂＂￣〇〇０％２０％面反方４０／〇在５０％ＳＤ－５０／所加荷载祝应力柱初应力柱拥应力柱〇柱艮ＣＲＣ承担荷载ＲＣ承担荷载ＲＣ承担荷载ＲＣ承担荷载承担荷载１０００６４７．５５６８．５３０５．４３２０．２４１６．６２０００１３２２．１１３１６．４９１４．８９４２．３１０６８．６３０００２０：３７．８２０５９．８１５８７．９１６３３．５１８０８．６４０００２７８５．３２７８７２５４０２７９１．８２．２２３４．９．６５０００３４３１．４３５０８．３２９７７．９３０１８．９３２巧．０６０００４０４５．５４１５７．８３７２７．５３７５１．０３９１６．６７０００４７０５．１４６３９４４６８０４６７７．８．４５６６．７．１混凝±承担的荷载等于施加的外力减去型钢承担的荷载和钢筋承担的荷载，计算得表３．１３，，可Ｗ看到随着初应为系数的提高，加固柱截面中混凝±承担的荷载比整窺柱中混凝±承担的荷载低，加固时未卸载的初应力导致混凝虫应变滞后，栓钉的存在可Ｗ明显减缓送种趋势。由图３．２４可见随着初应力系数的提高，型钢承担的截面应力占总应力的百分比ｎｓｓ明显提高，但栓钉的存在可Ｗ明显减缓这种趋势。 －上研究生学位论文第Ｈ章轴压下外包混凝±加固形钢柱的试验研究硕３５如００－？－ａ郎－！０％？Ｉ１＼－０－２０％０－一＊—％．５５入４０４－＼－Ａ－－－０００５０％０－－Ｈ－－．如＜５０＼｜ＳＤ％｜＼０－＼Ｖ３０－．４５００、。：象。３５＾、、円、。泌－、：三－三援＼．０００￣？Ｉ￣■￣￣？￣＞￣＇￣￣￣￣？￣￣Ｉ￣￣？￣￣Ｉ￣￣？￣￣Ｉ￣￣Ｉ￣？—Ｉ？ＩＩ＇０ＩＩ．０．２００１２３４５６７８０２４６８＇＊〇巧ｌ（ｆＮＦ）ｌＮ｛）＇图３．２２型钢承担的截面应力百分比变化趋势图３．２３混凝止承担的截面合力Ｆｉ３．２２ＳｅｅｒｉｒｅｓｓｆｅｒｃｅｎａｅＦｉ３．２３Ｃｏｎｃｒｅｔｅｂｅａｒｔｈｅｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｇｔｌｆｏｔｈｅｓｅｃｔｏｎｓｔｏｔｇｇｐｃｈａｎｇｅｔｒｅｎｄｒｅｓｕｈａｎｔｆｏｒｃｅ０ＯＢ．８．ＩＩ１＇？？■？—一參Ｉ－１？？－－－、？．＿－ｎＡ＿＊［１＼＊ｎ——？ｎ－＂０－．７０．７／＼．／＼０－６０－．６化５－０－．５ｃ■一—？Ｉ？Ｉ？Ｉ■Ｉ■Ｉ？？ＩＱ２＇１０Ｉ■１■１■１１１．２０２４６日１００２４６８１０１２ＵＵ图３．２４未加初应力柱截面内力分配图３．２５２０％初应为柱截面内力分配〇－／－Ｆｉｌｉ３．２４ＷｕｒｅｔｒｅｃｏｌｕｍｎｓｅｃｉｏｎｉｎｔｅｒｎａｌＦｉ３．２５２０〇ｒｅｓｔｒｅｓｓｃｏｌｕｍｎｓｅｃｔｉｏｎｎ化ｒｎａｇｉｔｈｏｔｓｓｓｔｐｐｇｆｏｒｃｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｆｏｒｃｅｄｉｓｔＨｂ山ｉｏｎ０．８江８ＩｊＩ－＊－。人巧’ＩＩ０７－＂＼－？＂＂０．７方－＊－ｎ－ＸＶ－ｒｃ、■＊＾＾＾＼、＇、、？：：。。乂乂Ｉ■？■■■２１１＇＜＇０。５２■．■■■．■■■■０．＇０２４６８１。〇２４６８１０ｕｕ图３．２６４０％初应力柱截面内力分配图３．２７５０％初应力柱截面内力分配〇＊＊＇〇－％－Ｆｉｉｉｒｎｌ．ｒｅｓｔｉｅｓｓｃｏｌｕｍｎｓｅｃｔｉｏｎｉｎ化ｒｎａ］ｉｇ３．２６４０／ｉｅｓｔｅｓｓｃｏｌｕｍｎ化ｃｔｏｎｒＵｅａＦｉ３２７５０ｐｇｐｆｏｒｃｅｄｉｓ１：ｒｉｂｕｔｉｏｎｆｂｒｃｅｄｉｓｔｒｉｂ山ｉｏｎ ３６第Ｈ章轴压下外包混凝±加固形钢柱的试验研巧硕±研究生学位论文０８０００．３ＩＩ１￣■－一＂、ｓｓ－，—气７０００，‘——■＊、方＾－＼：：＇＇…—？／＂－与＂－／。。＝Ｉ；／／／■誦－——０莊／１１预应力０４／Ｉ２００。．／與—‘－観巧应力／■■＊５０％０３－／－馈应力／，／誦‘‘ＳＤＳＷ苗应力产Ｉ０＇ＩＩ■０２１？Ｉ１１１１１１Ｆ１Ｉ１！１Ｉ１０１５２０２５０２４６８１００５ＵＵ（ｍｍ）图３２８－．ＳＤ５０％初应力柱截面内力分配图３．２９试验荷载位移曲线Ｆｉ３－－－．２８ＳＤ５０ｒｅｓｔｒｅｓｓｃｏＦｉ３２９Ｔｇ％ｌｕｍｎｓｅｃｔｉｏｎｉｎ化ｍａｌ．ｅｓｔｆｕｃｕｒｖｅｐｇｆｏｒｃｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ３－如图．２４２９为不同初应为比下加固柱二次受力的内力分配曲线。由图片可Ｗ看出初应力比越高，二，二次受力初期型钢承担的比例越高。说明加固的混凝±在斑筑初期次受一为之前，但在二次受力的过程中，，并未产生应力重分布产生了很大部分的应为重分布，尤其是高初应力比的试件，二次受力的荷载优先分配给应力较低的后斑混凝±，尤其是有栓钉构造的柱子，应力重分布更明显。－３．８．３荷载位移曲线由图３．３１可Ｗ看到初应力的施加导致了峰值承载力的下降；由于张拉预应力时钢柱的变形量不方便测量，所Ｗ在试验的荷载位移曲线中没有观察到初应力使荷载位移曲线右移的应变滞后现象。３？义４与理论值比较采用简单叠加法计算、，采用混凝王棱柱体轴屯受压平均值３８．２Ｍ化和材化试验得到的３６０．５Ｍ化，钢材屈服强度轴压承载力认为是钢骨、钢筋、混凝＿±承载力的简单加和＝＾、ｉＶ７ＶＩ＋Ａ＇＋ｙＶ，得至Ｊ轴屯受压承载力约７３００ｋＮ。与未施加预应力的对比组峰值应力、，＂（＂比较接近。３．９本章小结本章通过比较加固时初应力比为０％，２０％，４０％，５０％Ｗ及５０％初应力加焊栓钉的外１１包混凝王加固钢柱的轴压承载力试验的数据，得到＾＞下结论：，１加固前荷载完全由型钢承担新增荷载由型钢和加固的钢筋混凝±共同承担，有初（）应力加固的叠合柱的型钢应变相对没有初应力的叠合柱型钢应变超前。随着初应力系数的提高，型钢承担的截面应力占总应力的百分比ｎｓｓ明显提高（巧，但栓钉的存在可明显减缓这种趋势。 硕±研巧生学位论文第三章轴压下外包混凝王加固形钢柱的试验研巧巧３随着初应力系数的提高，加固柱截面中混凝±承担的荷载比整窺柱中混凝±承担的（）荷载低，加固时未卸载的初应力导致混凝止应变滞后，栓巧的存在可１＾明显减缓这种趋势。 ３８第Ｈ章轴压下外包混凝止加固形钢柱的试验研究硕±研巧生学位论文 硕±研究生学位论文第四章负载下婷接加固钢构件受力性能的有限元分析３９第四章负戴下外包钢筋混凝±加固钢柱受力性能的有限元分析近年来，，采用有限元进行数值模拟，然后与试验结果对照验证有限元模型的准确性最后进行參数分析。这种方法不仅结果可靠，并且节省时间、经费，还能考虑更多的影响因素。本文运用Ａｂａｑｕｓ有限元软件，建立可准确考虑不同初始负载的应力分布模式的数值计算模型，对不同初始负载下外包钢筋混凝±加固轴也受压钢柱的受为特性进行分析，考，并与试验值进行虑几种材料的协同工作，找出不同材料不同应力状态的应力重分布规律对比分析。通过加固后构件的数值模拟计算，分析不同负载状态、混凝±强度（Ｃ２０和Ｃ３０两种）、型钢强度（Ｑ２３５、Ｑ３４５）等相关力学参数对加固构件受力特性的影响，揭示各参数准确的影响规律及定量关系。分析内力在新截面的加固部分和被加固部分的分配情况，研究在截面上新旧部分的应变滞后效应。４．１Ａｂａｕｓｑ简介一作为款Ｗ非线性分析见长的通用有限元软件，ＡｂａｑｕｓＷ其强大的分析能力和可靠性。在非线性分析中，Ａｂａｕｓ能自动选择合适的荷载增量和收敛准则越来越收业内的推崇ｑ，ｂａ并在分析过程中不断调整这些参数，确保得到精确的解答。Ａｑｕｓ具有强大的单元库，在组合结构和复合材料领域更为方便。４１Ａ．１．ｂａｑｕｓ的单元类型线性单元（ｌｉｎｅａｒ）：只在角点处布置节点，其他个方向线性插值。二次单元（ｑｕａｄｒａｔｉｃ）；每条边上有中间节点，采用二次插值。修正二次单元：四面体Ｔｅｔ单元和六面体Ｈｅｘ单元，边上有中间节点，采用修正的二次插值。－ｉｎｔｅｒａｔｉｏｎ），完全积分（化１１ｇ：指当单元具有规则形状时所用的高斯积分点的数目足Ｗ对单元剛度矩阵中的多项式进行精确积分。一ｅｄｕｃｅｄ－缩减积分（ｒｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）：比完全积分在每个方向少用个积分点。钢筋采用巧架单元（ｔｒｕｓｓ）：直接内置区域在絕凝±中，采用分离式模型，可Ｗ查看有限元钢筋的应力应变，如果采用ｒｅｂａｒ只是通过改变混凝±的刚度矩阵来实现钢筋的作用不能查看钢筋应力应变。型钢和擺凝上采用８节点六面体线性完全积分单元（Ｃ３Ｄ８）；因为有接触分析，所Ｗ＂＂采用线性单元，为了应力求解更加精确，观察到型钢的应力超前现象Ｗ及后窺混凝主＂＂Ｐ２］的应变滞后现象，采用完全积分单元，要查看节点上的应力。 ４０第四章负戟下辉接加固钢构件受力性能的有限元分析硕±研究生学位论文４丄２Ａｂａｑｕｓ的强化类型Ａｂ一ａｕｓ的个特殊之处：与弹塑性力学定义的不同，随动强化ｋｉｎｅｍａｔｉｃｈａｒｄｅｎ本构ｑ，＂＂＂是由两个点定义的模型ｉｓｏｔｒｏｉｃｈａｒｄｅｎ，双折线；等向强化ｐ本构是由多个点定义的多＂＂＂折线模型；混合强化ｃｏｍｂｉｎｅｄｈａｒｄｅｎ本构，是由多个点拟合成的光滑曲线。４丄３混凝主破坏准则将混凝±的破坏包络曲面用数学函数加１＾处描述，最为判定混凝止是否达到破坏状态或极限强度的条件：ａｎｋｉｎｅ）、，称为破坏准则。著名的古典强度理论包括最大主拉应力理论（Ｒ最大主拉应变理论（Ｍａｒｉｏｔｏ）、最大剪应力理论（Ｔｒｅｓｃａ）、统计平均剪应力理论ＶｏｎＭｉｓｅｓ、（）－Ｃｏｕ－ＰＭｏｈｒｌｏｍｂ理论、Ｄｒｕｃｋｅｒｒａｇｅｒ理论。４．２有限元建模４．２．１几何模型五根型钢截面尺寸为２５６ｘ１８０ｘ１０ｘ８的外包混凝±加固的叠合柱，有效长度３米，加固采用纵筋、猫筋分别为直径１６ｍｍ、８ｍｍ的Ｈ级钢筋，混凝±标号为Ｃ３０，含钢率３％，叠合柱截面如图１所示，其他尺寸如表１所示。３ＳＱ化…．．．０４１，Ｐ．真１丫叫表．其他尺寸￣社立二三Ｊ｝Ｔａｂｌｅ４．１０化ｅｒｉｚｓｅ＾—－－１１ｒＭｑ受＾＾＇句ＩＩＩＩＩ１１１＂！１．．．，名称长度｜；：＇￣—？？？？－？１一５０ｍｍ；型钢保护层厚度Ｘ钢筋保护层巧度１５ｍｍ？曼？？‘？／多从筋尚径Ｉ６ｍｍ‘４＇－？滿筋巧径８ｍｍｄ？？．加密杉縮筋间距１５０ｍｍ１？？与？图４．２钢柱截面尺寸Ｆｉｇ４．２Ｓ化ｅｌｃｏｌｕｍｎｓｅｃｔｉｏｎｓｉｚｅ４．２．２单元选取本文采用有限元软件Ａｂａｑｕｓ建立Ｈ维模型，所有材料均采用符合ｖｏｎＭｉｓｅｓ屈服准则的等向强化弹塑性单元。型钢、混凝±采用８节点六面体线性缩减积分单元（Ｃ３Ｄ８民），Ｗ线性缩减积分单元对位移求解比较精确，并且可Ｗ进行接触分析和计算大变形问题。混凝止中的纵筋、遍筋采用立维析架（Ｔｒｕｓｓ）单元模拟。４．２．３材料本构关系本构关系是进行有限元分析的基础。型钢的本构关系采用ＡＢＡＱＵＳ软件中提供的各项同性等向强化材料，塑性定义为兰折线弹塑性模型，见公式４丄 硕壬研究生学位论文第四章负载下焊接加固钢构件受力性能的有限元分析＾ＥＳｓ＜ｓ，ｙｙ＼＼？＜〇＝如伞（４．１）与明ｓ｜Ｓ乂，Ｉ非５００－－混凝±选用（ＧＢ１０２０１０）《混凝±结构设计规范》建议的塑性损伤模型的应力应７ｔ３变曲线，具体如式（４．２）所示。混凝±单轴受压曲线方程：＝－＜ｒｌｄＥ￡：（４．２ａ）（Ｊｃ—＜１￡／ｓ＼＾＂－ｅ／ｌ＋（（４．２ｂ）户１＞１２ａｅ／ｆ－１ｃ（ｃ）＝２Ｐ（４．ｃ）ｃ备＝－互追—（４＂２ｄ）Ｅ声－ｃｆｌ为混凝主＇其中ａ。为下降段的参数值；／／的抗压强度；＆为与单轴抗压强度乂相应的混凝±峰值压应变。；式为混凝主单轴受压损伤演化系数；马为混凝±的弹性模量＝－混凝±单巧受拉曲线方程：ａｌｄｆ（４．２ｅ）（，）＆＇５－－ｓｌｓ＜＼１１．２０．２ｆ／ｃＡ（，），［］ｄ＝（４．２ｆ），＼ｐｉ’．？－＋ｃｅ！ｓ＞＼Ｏ／ｆ＾，二（４．２）Ｐｃ备ｇＥＳｃ，其中ａ为下降段的参数值；／为混凝±的抗拉强度；＆为与单轴抗拉强度／相应的，混凝±峰值拉应变；４为混凝止单轴受拉损伤演化系数。－根据己有研究，混凝王泊松比在应力较低时约为０．１５０．１８，高应力状态由于混凝王内部出现大量裂缝并发展，泊松比增加，峰值应力状态下泊松比约为化５。为方便计算，本０－文取混凝王的泊松比为０．２。．２５０．３，塑性阶段可达０．５钢材泊松比在弹性段约为，本文取ｑ３４５钢的泊松比为０．３。 ４２第四章负载下焊接加固钢构件受力性能的有限元分析硕±研究生学位论文４．２．４计算工况加固前型钢柱初荷威移除型钢状态Ｉ，位移加载位移加载ｉｉｌＭｉｔ３Ｓ巧ｐＧ踢艺；巧Ｓｅｐｓｗｐ２Ｓ巧１３图４．３生死单元示意图Ｆｉｇ４．３Ｍｏｄｅｌｃｈａｎｇｅｕｎｉｔｄｉａｇｒａｍ研巧参数主要为加固时的钢柱的轴压比，即加固ｉ合柱的初应力系数对承载力的影响，四种工况分别初应力系数为０％，２０％，４０％，５０％的外包混凝王加固的叠合柱，即叠合比３３６６分别为０，０．，０．，０．８３。４．２．５特殊处理型钢与混凝±的上表面与加载点ｌｏａｄｐｏｉｎｔ锅合，下表面与固定点賴合，钢筋Ｅｍｂｅｄｄｅｄ在混凝±之中，型钢和混凝±接触的界面法向定义为硬接触，切向定义为罚，极限粘结强５３－５４度采用赵鸿铁［］、杨勇的提出的型钢混凝止粘结滑移公式＝在－心；（０．２９２１＋０．４５９３０．００７８１）ｘ（４．３）ｄｄ乂ｏａｄｏｎｔ上分。计算时，在ｌｐｉ两次施加位移为了准确模拟负载下加固叠合柱的二阶段制造和二次受力，引入了生死单元，如图４．２，分析步奏使用ｍｏｄｅｌｃｈａｎｇｅ命令使后烧钢筋混凝±失效，然后在分析步二重激活后掩钢筋混凝±。４．３计算结果及分析４．３．１初始应力状态比较１４０％不考虑稳定系数，型钢的轴压承载力为８００ＫＮ，初应力系数０％２０％５０％，，，的加固叠合柱，分别施加初应力０ＫＮ、３６０ＫＮ２０ＫＮ，，７，９００ＫＮ得到预加载分析步的位移分别为０ｍｍ１ｍｍ，２ｍｍ，２．５ｍｍ。、４．３．２轴压破坏形态－图４．３４是有限元计算时典型构件的破坏形式，轴压构件破坏时，柱脚混凝±先剥落，低初应力系数的叠合柱柱脚混凝±先被压碎，然后力转移到型钢上型钢屈服；高应力比的，然后混凝±被压碎叠合柱型钢先进入屈服，柱子丧失承载能力。 硕ｉ研究生学位论文第四章负载下辉接加固钢构件受力性能的有限元分析４３ＩＩ（ａ）０％初应力比柱轴皮破坏模态（ｂ）２０％初应为比柱轴压破坏模态ＩＩ＇ｌｉ！ｅｆｔ？？ｉｎｔＳ０．４４ｋＡｂ４？Ｔ／Ｓｔｊｎｄ＊ｒ＜ｉＳ？０？＜３０１４：１３１９ｄＭＴ＊〇ｅ：００ｐｑｔ？ｉＳＵＴｉ—？■戊口０２＞ｉｌ．ｌ，＂ｌＭ（ｃ）４０％初应力比柱轴压破坏模态（ｄ）５０％初应力比柱轴压破坏模态４４国．典型加固叠合构件混凝王的破坏形式ｍ－Ｆｉｇ４．４Ｔｙｐｉｃａｌｄａａｇｅｆｏｒｍｏｆｉｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅ化ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓＳＭ？？ｉｉ．Ｍｓｅｓ，ｓ（＊ＶＪ：巧ＷＡ：（）（ｖ〇巧＾？４００７＊０８－８－１Ａｆｅ．、百＊４．６６４？的１１１ｍ？：ｉｌｉ满巧＇ｉｌｌｉ；ＨｍｌｉＩｌｉ議ｉＪｙｉｍｉｊ｜册Ｉ。Ｉ？？ＩＸＡｕ＂ｎｏｗｉｎ９历Ａ＊々》Ｗ１ｔｗ＞４？ｎｌＭｍ＞ＭＳ！ｇ？！ａｔｉＷ脚ＷｉＷ执〇０４＊化？？！ｆｌｆｔｔＭ巧＇？化ｆｔ？ｖ；／ＳｎｈｄＴｈｕＤ＊＜：Ｓｔ本３〇ｉ８？ＷＴ０￥＞０２０１４Ｗ？、Ｉａｉ＊，．？＊ｄ￥ｔ：ｌ，＊ｅｔ？＂ｌＪＬＣ．？巧ｌｉｍｉ。々？的＾ｌ＆ＳｉｐＴ？３４？如＊—化熱？＊＞Ｘ＜？ＵＦ＊ｍｉＳ（ａ）０％初应力柱破坏时钢骨、钢筋应（ｂ）２０％初应力柱破坏时钢骨、钢筋应力力 ４４第四章负载下挥接加固钢构件受力性能的有限元分析硕±研究生学位论文ＭＳｉｓｅｓＳ，Ｍｉｅｓ＇ｓ、Ａ八＇ＡＷ：）Ａ（巧Ａｖ梦（ｇ：巧）／；良＾、ＩＰ隹ｔｉｌｉｉ？Ｉ欄ｇ＼Ｉ４４４？１９０＊７‘８３ＭＴ，ＯＲ〇ａＺＯＩＯＰ６：巧０．？ＡＭ＊ｕＳＭ０＊ｃ２０１９！｝３：＂ｄＭＴ＊０８ｉ００Ｉ＊？於Ｉ．ｉ＂？ＹＳｔ＂：ｉ＂４｛Ｔ３３：ｕｉｍ＊？．２２ｉｐ００２９１：ＳｕＴｌＡＫ？０４＂３ｐ、＂＇＾＊ＺＸＵ４＂１，Ｆ＂，《，＂．ＯＭ＂＂Ｚｘｖ＞？ｕＣ＊＾ｒ？．．Ｕ？ｎＳｃ？ｌ？Ｆｉｎ＊？．０００■？００＞ｔｏ（ｃ）４０％初应力柱破坏时钢骨（ｄ）５０％、钢筋应力初应为柱破坏时钢骨、钢筋应力图４．５典型加固叠合构件钢骨、钢筋的破坏形式Ｆｉｇ４．５Ｔｙｐｉｃａｌｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｍｏｓｈｅｃｏｍｏｎｅｎｔｓｔｅｅｌｂｏｎｅａｎｄｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎｆｏｒｍｏｆｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｐｐ４－．３．３加固时初应为比对承载力及应力应变关系的影响表４．２初应力０％加固的叠合柱Ｔａｂｌｅ４．２Ｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｓｔｒｅｓｓｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｏｌｕｍｎｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ０％加载点反力ＫＮ加载点位移誦混凝±中点位移ｍｍ钢中点位移ｍｍ￣￣￣４１．７１钢骨屈服退出工作７７．８０１５２．７０７９６０８８８５１６７．峰值应力７２１８．６５．２０１６２．９８３７４０．９８４３５３混凝止大面积退出工作５９１０．２７．９１７９６５．９９１８７４．４９５３１４３２０表．初应力％加固的叠合柱Ｔ〇ａｂｌｅ４．３Ｔｈｅｉｎｉｔｉａｌ＾ｒｅｓｓｏｆｃｏｍｐｏｓｉ化ｃｏｌｕｍｎ訂ｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ２０／〇加载点反力ＫＮ加载点位移ｍｍ混凝±中点位移ｍｍ钢中点位移ｍｍ￣￣￣５．２９７４．．钢骨屈服退出工作７１１１５０９６１３２９２５１１８．１峰值应力７３５８．０６．６４６４３２．８７６９６１．７１９２６混凝±大而积退出工作５７５８．０１１．８８９２９．５加５９７．５４８４３表４．４初应力４０％加固的叠合柱〇Ｔａｂｌｅ４４Ｔｈｅｎｔｓｒｅｍｌｕｎｅｄ４０／．ｉｉｉａｌｔｓｓｏｆｃｏｐｏｓｉ化ｃｏｍｎｓｔｒｅｎｇｔｈｅ〇加载点反力ＫＮ加载点位移ｍｍ混凝±中点位移ｍｍ钢中点位移ｍｍ￣钢骨屈服退出工作５．２７５３９０１．６６３．６２４０９２０８５３７．１５７．．４峰值应力１０４４６．８７７２０．９１化妨２５４巧混凝止大面积退出工作５９７８．７９．７５７４２２．６９３３２４．７６６犯 硕±研究生学位论文第四章负载下焊接加固钢构件受力性能的有限元分析４５表４．５初应力５０％加固的叠合柱Ｔａｂｌｅ４．５Ｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｓｔｒｅｓｓｏｆｃｏｍｏｓｉｔｅｃｏｌｕｍｎｓｔｒｅｎｔｈｅｎｅｄ５０％ｐｇ加载点反力ＫＮ加载点位移ｍｍ混凝±中点位移ｍｍ钢中点位移ｍｍ￣．４５４４１０４７４钢骨屈服退出工作６３３０５．０３１２．６２２６９．６峰值应力６９００．９７．３９４０９０．３５０７７３３．２０２８６混凝止大面积退出工作巧７７．７９．５５６２７１．口２２９４．５２０７９－５表４．２为不同初应力比加固的钢柱在不同阶段的反力、位移，混凝王退出工作时，５．９９ｍｍ、９ｍｍ、２ｍｍ、ｍｍ，混凝±跨中位移分别为．５５．６９１．１２，加固时初应力比魅高混凝．００３３时±延性越差凝±达到极限压应变０，钢骨跨中位移分别为１．５８ｍｍ、２名６ｍｍ、；混３．１ｍｍ、３．５ｍ，有初应力的叠合柱型钢位移更大，型钢应变超前。初应力系数大于２０％时，初应力系数越大，峰值承载力越小，破坏时钢骨受力越大。４．３．４力学模型分析Ｊ、８０００＿（１１－６０００无巧应力－－－媚因，７阳。－＾二競｜巧游．／）户￣ｈ化ｆ－３０００＿２０００／ＩｊＩＩ；２０００－冬－／Ｉ１０００ＩＩｔ。。。１私｜？ＩＩＩ■Ｉ．＿—Ｕｎ０■」（ｍ）０１０２０３０４０Ｕｍｍ（）图４．６四种初应力比的＊合柱荷载位移曲线图４．７典型荷载变形曲线４－－－Ｆ．６ｒｋｉｄｉｆｒｔｒｌｆｕｕｖｅ．７ｉｃｌｆｕｃｕｒｖｅｉｇＦｏｕｎｄｓｏｆｅｅｎｅｏａｄｃｒＦｉ４Ｔｙｐａｐｇ－一图４．５６反映了初应力系数对加固叠合柱轴压荷４４载变形曲线的影响，图．为不同初应力比加固的叠合柱荷载一变形曲线４．５为其典型荷载变形曲线，实线代表无初应力；图一叠合柱，，虚线代表有初应力的叠合柱。对于有初应力作用的叠合柱其荷载变形曲线可５－－－－Ｄ－、ＤＥ５分为图４．中０Ａ、ＡＢ、ＢＣ、Ｃ等个阶段；０－Ａ１），段为初始弹性段：混凝±未被激活由型钢承担初应力荷载，发生变形ｆ，ｐ．６之间其发展程度由初应力系数ｎ决定。ｎ在０到０，型钢处于弹性阶段，柱刚度为型钢的轴压刚度必．，（Ａ点）直至轴力达到ｎｉＶ；．、ｉｕ２Ａ－Ｂ段为弹性段）：型钢外混凝±。此时，德筑后，由叠合柱整体受力柱仍处于弹性阶段，柱刚度为叠合柱的轴压刚度直至材料进入非线性（Ｂ点）；－Ｃ段为弹塑性段３Ｂ：柱整体受力，混凝止进入非线性阶段，在竖向压力作用下出现），混凝±在０点达到峰值应力时微裂缝，叠合柱也达到峰值承载为，此时，型钢和纵筋也基本屈服； ４６第四章负载下焊接加固钢构件受力性能的有限元分析硕±研巧生学位论文４Ｃ－Ｄ段为下降段）：承载力急剧下降。型钢与钢筋处于材料强化段止延性较差，混凝，达到峰值应力后，承载力迅速下降，叠合柱整体承载力下降；－延性取决于型钢延性５）ＤＥ段为稳定段：混凝±压碎，，柱承载力主要由型钢承担，承载力维持稳定。－Ａ段）一对于受初应力叠合柱，初始荷载由型钢承担（０，导致柱荷载变形曲线右移。４．４与试验对比表４．６不同初应力系数试验及有限元得峰值承载力比较Ｔｌ－ａｂｅ４．６Ｐｅａｋｒｃａｖｅｓｔｎｎｒｌｏａｄｏｆｎｕｍｅｉｌｉｎｔｉｇａｉｏｏｄｉｆｆｅｅｎｔｒｅｓｔｒｅｓｓｆａｃｔｏｒｐ０％２０％４０％５０％试验７４４０７１６６７１０４６８９０７２３４９００．０有限元．７１６６０３．０６１７７．０误差２．８３％０．９３％７．巧％１１．５４％￣山如表４．６，不同初应力系数试验妓有限元得吊借巧载力吻合较好。４．５参数分析８０００巧０〇１１！１＊￣＂？７０－（Ｘ）＾．＾……－‘＊００－？＂—■、■＊■５０００－＾似＂－－乏為１０Ｗ）－公：＊０００－：讓，Ｉ１Ｃ２０￣－—－７ＴＴ１Ｉ誦＂誦－Ｃ３０——＞ＱＩ２３５Ｉ－－１０（Ｋ）＇１■１１０Ｉ０１ＩＩＩ化況３，４０％５０％（化３＂４０％３化初应乃比初应力比４８＇混凝王标号图图．变换４．９变换型钢标号Ｆｉｇ４．８ＣｈａｎｇｅｔｈｅｓｔｒｅｎｔｈｏｆｔｈｅｃｏｎｃｒｅｔｅＦｉ４．９Ｃｈａｎｅｔｈｅｓｔｒｅｎｔｈｏｆｔｈｅｓｔｅｅｌｇｇｇｇ图４，．７是不同初应力比下，原钢柱同为Ｑ３４５钢分别采用Ｃ２０、Ｃ３０混凝±加固钢柱的Ａｂａｑｕｓ有限元峰值承载力的折线图；图４．８是不同巧应力比下，同样采用Ｃ２０混凝主加固钢柱，但原钢柱的强度分别为２３５和３４５钢的Ａｂａｕｓ有限元峰值承载力的折线图ＱＱｑ。〇由圈片＂文看出，２０％初应力Ｆ加固钢柱，强度折减非常小，甚至峰值承载力有所提高，计算上可Ｗ按照新建结构，，不予折减。混凝±强度低整体折减越多，但是实际上由试 硕古研究生学位论文第四章负载下焊接加固钢构件受力性能的有限元分析Ａ１，，并不需要进行折减验可知，截面中钢骨是率先屈服的强度已经得到了充分利用，可分别考虑钢筋、混凝±材料的折减，见第五章设计方法中的理论推导。表４．７不同初应力系数有限元得峰值承载力－Ｔａｂｌｅ４．７Ｐｅａｋａｌｏａｄｏｆｎｕｍｅｒｉｃａｌｉｎｖｅｓｔｉｇｔｉｏｎｏｎｄｉｆｅｒｅｎｔｒｅｓｔｒｅ巧ｆａｃｔｏｒｐ０％ｍｍ５０％５１０００４５３９４２３３０．．０．Ｑ２：３５，Ｃ２００２５２．０５９３６０５６０００５３４２４５０５６８Ｃ２０．．．．Ｑ３４５，７２３４．９７１００．０６６０３．０６１７７．０Ｑ３４５，Ｃ３０表４．８不同初应力系数有限元得折减系数－Ｔａｂｌｅ４ｉｆｆｉｉｆｆｆ．８Ｒｅｄｕｃｔｏｎｃｏｅｉｃｉｅｎｔｏｆｎｕｍｅｒｉｃａｌｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｎｄｅｒｅｎｔｒｅｓｔｒｅｓｓａｃｔｏｒｐ０％ｍｍ５０％９８０％８７．３％８１．４％３５．Ｑ２，Ｃ２０１０００％．１００．％８％３４５．０％９４３％９０．０５．２Ｑ，Ｃ２０１０００％９８１％９１３５４％５．．．％８．Ｑ３４，Ｃ３０４．６本章小结本文通过对外包钢筋混凝主加固钢柱的有限元分析，化及与实验的对比得到Ｗ下结论：（１）有限元结果与试验结果吻合较好０）初应力比小于２０％时，型钢与外包钢筋混凝±粘结良好，证明加固后组合柱具有良好的整体性能可按新建结构计算；初应力比大于２０％时，型钢与外包钢筋混凝止产生粘结淆移要对承载为进行折减，钢骨强度和初应力系数（即叠合比）对折减系数影响较大；，＂＂３应变超前现象－（）加固后叠合柱的型钢具有，加固后叠合柱的荷载变形曲线右移； ４８第四章负载下焊接加固钢构件受力性能的有限元分析硕：ｔ研究生学位论文 硕±研究生学位论文第五章负载下外包混凝止加固钢柱设计方法建议４９第五章负载下外包混凝±加固钢柱设计方法建议５．１设计方法外包钢筋混凝主加固钢柱，后澡泡凝±与内部型钢共同工作，有效的防止了钢柱的失稳，，钢材强度得到了充分发挥加固后形成的型钢混凝±柱，可按照平截面假定进行计算，但后紹混凝±存在应力滞后，应对混凝±强度进行折减。二一加固后形成的型钢混凝±叠合柱是次受力结构，加固前原结构未卸载的荷载为第次受力；后紹钢筋混凝±在加固后并未立即产生应力重分布，而是共同分担第二次受力新增的荷载。第二次受力过程中，后镜钢筋混凝主中的应变滞后于原来型钢的应变，型钢的累计应变始终窩于后诱钢筋混凝±部分的应变。型钢达到极限状态时，后掩钢筋絕凝±部分的应变还很低，材料强度没有得到充分发挥，应予Ｗ折减。叠合柱中型钢和后掩絕凝王。能否共同工作，取决于接触面的构造处理和施工做法，如加焊栓钉型钢混凝±叠合柱承受轴压为时，首先柱脚混凝主开裂，加固后的叠合柱达到正常使用极限状态，继续加载，内部型钢屈服，再加载，游凝±应力继续増大，但型钢由于其延一，般不考虑截面的塑性发展系数。因此性，应力基本保持不变。加固工程中，当型钢全截面屈服，即判定柱子达到了极限状态。因为外包钢筋混凝±加固钢柱后形成的會合柱中钢材强度得到了充分发挥，不需要折减，但是后掩钢筋混凝主存在应力滞后，需要进行折减，由叠加法基本原理和混凝±结构加固技术规范中材料折减系数的定义可得式５：．１Ｗ胞巧刀应力比０．２Ｗ下）二Ｗｊ（５？１）化２０．ＷＵ乂術应力上）＂＂５００－由ＧＢ１０２０１０中基于平截面假定、不考虑混凝王抗拉强度的正截面承载力入式设计曲线５．２开始推导，。ｘ－／６－ｌ知１如Ｕ。）（［＞＂。２）ＣＣ＞ＳＵ，ｃ其中；＂＝－－５０２ｎｎ取２。（７），计算的大于２时，＾：。，’６０Ｃ。为混凝王压应力达到／ｅ时的压应变，取０．００２。５丄１絕凝±的加固强度折减系数由于混凝王的压应变是钢骨应变与钢骨的预压应变的差值，由应力应变关系可得：１１Ｎ＂ｅ＝－＝口－＝—￣ＳＳＳ｛口口（５．３）ｃ化ｐ＂子ＳＳｐｒｅ）子ｉ泌＾） ５０第六章结论与展望硕±研巧生学位论文＂＂带入式曲线：入，可得ＣＴＥ￡（５．４）ｃ＾０叫ｅ＞Ｃ乂，ｃ由试验可知，钢骨先屈服，应为达到尼，而后混凝±才达到峰值应变ｓ退出工作；。而混凝±强度低于Ｃ５０时，ｎ取２，为，所Ｗ当钢骨应力巧，达到庙服应为；；时，混凝±应力〇达到峰值。；／／絕凝止的加固强度折减系数ａ：。＇ＪｓｓｆＡ＼ｆＮＴ＝＾＝－＾—ｌ（５ａ（．５）ｆ£Ｅｃ每。。ＬｆＪＫｓ馬＿—５ｓ＝００２５—０Ｘ１００．＋０．５〇（／如）－巧＝－—２５０（乂＂乂）其中：£是混凝止压应力达到／时的压应变，当混凝±强度低于Ｃ５０时取０．００２；。ｅｎ是系数，加固通常使用Ｃ５０Ｗ下混凝王，当混凝±强度低于Ｃ５０时，ｎ取２；乂。是原钢柱的屈服强度；４是原钢柱的截面积；应．是原钢柱的弹性模量；。ＴＶ是加固时没卸载的荷载。ｐｗ当柱脚有栓钉等构造措施时，初应力比７Ｖ／可减化１计算。Ｗ／？４、，／５丄２钢筋的加固强度折减系数由于钢筋的压应变是钢骨应变与钢骨的预压应变的差值：，由应为应变关系可得钢筋应力■－＊－－＝－－■—＝ＸＸ＝＇￡ＣＴＣＴ（£），５．６）巧＆戸，，六（＂＾）＾（，ＥＥ战ＫＡ＇＂ｆ人当柱脚有栓钉等构造措施时，初应力比ｉＶ／．可减０．１计算。ｐｒｅ／ｍ４，＇ＣＴ由试验可知，型钢比钢筋先达到屈服，所钢筋应力达到最大值巧时，型钢已经，。屈服，达到乂， 硕±研究生学位论文第五章负载下外包混凝止加固钢柱设计方法建议５１星＿莖：ｉ＿ｘ（ｙＷ／）口Ｎ钢筋的加固强度折减系数，ｆｓＡ！ｆｓｓｐ（５．７）ａｓｆｆｆｆｓＡｓｓｙｙｙ当柱脚有栓钉等构造措施时，初应力比ｉＶ／尤可减０．１计算。ｐ。５．２对比计算结果和试验结果试验型钢采用Ｑ３４５钢，材性试验测得屈服强度尤．约为３９９ＭＰａ，钢筋采用ＨＲＢ４００，屈服强度约为４２０Ｍ化，混凝±标号Ｃ３０，材性试验测得约为３７．１ＭＰａ，换算得棱ｙ；乂。？＾柱体尤为２８．１Ｍ化。。，一５二＝钢材弹性模量统取２．０６Ｘ１〇Ｍ化，将３７６２０（Ｗ，ＴＶ６４８００（Ｗ，４。％ｐ。＝＾＝９４７０００７Ｖ，Ａ８５０８００７Ｖ带入混凝±、钢筋的加固强度折减系数公式（５．５）ｐ？ｗ＿５。％，（５．７），再由简单叠加法公式计算得下表表５．１公式计算结果与试验结果对比Ｔａｂｌｅ５．１Ｃｏｍａｒｉｓｏｎｏｆｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓａｎｄ化Ｓｔ化５川１５ｐ无初应力２０％初应力４０％初应力５０％初应力栓钉对比组混凝±折减系数ａ。００．９５８０．８９１０．７８２０．８９４钢筋折减系数００．８１９０．６９１０．５４９０．６９４Ａ计算理论值（ｋＮ）７４３６７１２０６７２２６１１７６７３６试验结果（ｋＮ）７４４０７１６６７１０４６８９０７１２４由表５．１可Ｗ看出，试验值高于理论计算值，折减公式偏于安全。高叠合比的试验结果高于理论值较多是因为加载过程中发生少量的应力重分布，导致新增荷载在截面上优先分配给混凝±，栓钉组的试验结论偏高是因为栓钉的存在使型钢和混凝±更好的共同工作，应该重分布更明显。包络图见图８０００１７０００－６０００－５０００－ｇ４０００－乙－３０００—■—Ｃａｌｃｕｌａ化２０００圓—＊—Ｅｒｉｎｘｐｅｗｎｔ－１０００ＩＩＩＩＩ０１２３４５６试验巧图５．１公式计算结果与试验结果对比Ｆｉ５．１ＣｏｍａｒｉｓｏｎｏｆｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓａｎｃＨｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｇｐ ５２第六章结论与展望硕±研巧生学位论文５．３本章小结本章通过理论推导了海凝±和钢筋的加固强度折减系数，并与试验值对比，计算值可包络住试验结果，这种基于简单叠加法的强度折减方法偏于安全，并且简单可行。当初应力系数低于２０％时，折减系数接近于１，且有利于抗震，可Ｗ按照新建结构设计；高初应力比试验得到的的实际折减系数低于理论推导公式，原因是公式遵守平截面假定，而实际上高应力比的试件在二次加载时产生了部分应力重分布，二次加载的荷载优先分配给了混凝止，因此，当高应力比的加固叠合柱有可靠的构造措施（如加焊栓钉）时，初应力比Ｗｐｗ／／：乂可减０．１计算。 硕±研巧生学位论文第六章结论与展望５３第六章结论与展望本文通过对外包钢筋混凝±加固钢柱的试验和数值分析，研究了外包钢筋混凝±加固钢柱的二次受力过程中各种材料中的应力重分布规律，分析了加固时的初应力比（叠合比）、加固前原型钢强度、外包混凝±强度对承载力等因素的影响，对比世界各国各地区型钢混凝止柱承载力的计算方法，结合试验、模拟数据，推导出外包钢筋混凝王加固钢柱的承载力计算方法。为工程设计提供了依据，并为新钢结构加固规范的制定提供建议。６．１结论通过本文的分析，主要得到Ｗ下结论：（１）外包钢筋混凝主加固钢柱，后斑混凝王与内部型钢共同工作，有效的防止了钢柱的失稳，相较于传统加固方法，加固效果良好，解决了纯钢柱的防火、防腐能力，二次受为过程中，钢材强度得到了充分发挥，后窺钢筋混凝止中的应变滞后于型钢的应变，具＂＂有应变滞后现象，应对钢筋和混凝±的材料强度进行折减；（２）采用基于强度叠加理论分别考虑原钢柱、钢筋、混凝王材料强度的理论，计算负载下外包钢筋混凝±加固的钢柱承载力，并且对混凝±、钢筋的材料强度进行折减的方法偏于安全，且简单可行。６１－３计算方法如下式．：＋Ｗ０２Ｗ下）Ｘｇｃ曲应力比．Ｗ－＝Ｗ．。ｊ＋？＋比０．拟上）ＵｉＡ（／乂令脚应力—＂￣ｉ２ｃ三－互四￣－Ｃ＼＼（６．２）ｃ）Ｅ［，向ｆｓｓＡｓ．Ｎｆｎ，。ｘｌ－今（（ｆｆ６．３）ｙｓｓＡｓ（３）增加原钢柱和后窺混凝止的构造措施（如加焊栓钉）可Ｗ让钢和混凝±更好的共同工作，增强二次受力时的应力重分布，使材料强度得到更充分的利用。如有可靠的构造措施．。，在计算初应力比的时候减０１，増加材料的折减系数的取值（４）加固时的初应力比，原钢柱的材輯强度对负载加固混凝±的材料折减系数有很大影响，，此外钢筋强度对钢筋的负载加固材料折减系数也有很大影响。６．２展望本文通过对外包混凝±加固钢柱后的叠合柱的实验分析和有限元模拟，较为全面的解释了叠合柱的受力过程，通过对世界各国规范型钢源凝±计算方法和构造要求的对比，提出适合我国国情的计算机理和构造，并通过理论推导了材料强度折减系数的计算公式，对 ５４第六章结论与展望硕±研巧生学位论文新版钢结构加固规范的制定和实际工程的应用具有一定指导意义，但在Ｗ下两方面需要进一行进步研巧：（１）二公式推导基于平截面假定和次受力时型钢上初应力不产生应力重分布，相对试验结果，理论公式偏于安全。一（２）混凝止试验具有定的离散性，本文对５根外包钢筋混凝±加固的钢柱进行了一的试验，样本数量较少，需要更进步的试验和工程实际来修正。 ＞硕±研巧生学位论文第六章结论与展望？参考文献川唐伟耽王元清，贾连化周乐．各国规范中型钢絕凝±结构设计构造与抗裂措施比较分析网．—－钢结构工程研巧（十）中国钢结构协会结构稳定与疲劳分会第１４届ＩＳＳＦ２０１４学术交流会畳（）教学研讨会论文集２０－１４！７５１７５６，２邸小坛周燕．旧建筑物的检测加固与维护［Ｍ］．北京地震出版化１９９２［］－ｉＦ．ｌｍｏｄｕＲＰ３ＡｍｒＳｈａａｔＡｍｒＺ．ａｍＳｅｎｄｅｒｓｔｅｅｌｃｏｌｕｍｎｓｓｔｒｅｎｔｈｅｎｅｄｕｓｉｎｈｉｈｌｕｓＣＦｌａｔｅｓｆｏｒ［，ｇｇｇ］ｐｂｕｋ－ｃｌｉｎｃｏｎｔｒｏｌ口］？ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｏｍｏｓｉｔｅｓｆｏｒＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，２００９，１３：２１２．ｇｐ＾）［４］日本建筑学会冯乃谦等译，钢骨混凝±结构设计标准及解说［Ｍ］．能源出版社，１９９８５ＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＪａｐａｎ．ＡＵＳｔａｎｄａｒｄｓｆｏｒＳｔｒｕｃｔｕｒｅＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆＳｔｅｅｌＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＣｏｎｃｒｅｔｅ［］ＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓＳ，１９９１［］６目ｒｉｔｉｓｈＳｔａｎｄａｒｄＩ打ｓｔｉｔｕｔｉｏｎ．Ｓ化ｅｌＣｏｎｃｒｅｔｅａｎｄＣｏｍｐｏｓｉｔｅＢｒｉｄｇｅｓＰａｒｔｓ．ＣｏｄｅｏｆＰｒａｃｔｉｃｅｆｏｒＤｅｓｉｎ［］ｇｏｆＣｏｍｏｓｉｔｅＢｒｉｅ１９ｐｇ巧］，７９７Ｊｏｈｎｓｏｎ民ＰＣｏｍｏｓｉｔｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＳｔｅｅｌａｎｄＣｏ打ＣｒｅｔｅＢｅａｍｓｃｏｌｕｍｎｓＦｒａｍｅｓａｎｄＡｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎ［］，ｐ，，．ｐｐＢｕｉｌｄｉｎＭＨａｌｔｅｄＰｒｅｓｓ１９７５ｇ［］，，閒Ｊｏｈｎｓｏｎ民ＰＥｕｒｏｃｏｄｅＣｏｍｏｓｉｔｅＳｔｅｅｌａｎｄＣｏｎｃｒｅｔｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓＣ，ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｏｓｉｕｍｏｎ，ｐ［］ｙｍｐＣｏｍ－ｏｓｉｔｅＳ化ｅｌＣｏｎｃｒｅｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ１９８７：１４２１４３ｐ，脚ＣｏｍｏｓｉｔｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．ＥｕｒｏｅａｎＣｏｎｖｅｎｔｉｏｎ化ｒＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＳｔｅｅｌｗｏｒｋ？间，１９８１ｐｐ—１０ＣＥＣ巧７：９６钢结构加固技术规范间１９９６［，］３－１１劲性钢筋混凝±受压构件的受力性能及设计方法研究［Ｃ］混凝止结构研巧报告选集１９９４：４，５２［］４６９２－１劲性钢筋混凝止短柱受力性能及计算方法［Ｃ３１９９４：４８９５０１］混凝±结构研究报告选集，［］－叶列平１９９５化６４５５２［巧，劲性钢筋混凝±偏也受压中长柱的试验研究Ｗ谨筑结构学化，（），－Ｍ叶列平方鄂华１９９７１８５：４３５０［］，钢骨混凝±柱的轴也压力限值口］，建筑结构学报，，（）－叶列平９９７９１３［巧，钢骨混凝止柱的设计方法机，建筑结构，１（试王程力学－１１混凝±构件正截面承载力计算９９９１６２：２９３６［刮叶列平泡树红，钢骨［化，，（）７－１５９１叶列平鄂华钢骨混凝止梁、柱构件受剪承载力计算建筑结构１９９９１：６２［］，方，［化，（）－１华刘凤阁効性混凝止柱的轴压比限值化福州大学学报６（２４）：１巧１６３［糾叶列平方鄂［，１Ｗ，－１义鄂华领骨混凝±构件的受力性能研巧综述［化王木工程学报，２０００３３５：１１２［却叶列平，（）０杨勇鬼鸿铁型钢混凝止粘结滑移力学性能研巧综述化力学进展２００３７４－８６，別（１）：口］，口Ｕ赵曾，顾祥林，外包混凝±钢梁加固技术［Ｄ］，２００７，同济大学硕±学位论文ｈｅｎＧａｎｈｅｎＤｏｎ－２２ｕａｎＳｈｅｎｉａｎＮｏｎｌｉｎｅａｒｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｌｉｏＷａｎＹｏｎｇ，，ｕａｔｏｎｎ［］ｇ；ｇ；ＣｇＱｇＣｇＱ＊ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｅｒｉａｌｂｅｈａｖｉｏｕｒｏｆｓｔｅｅｌｉｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｕｍｎｓ．ＵｄｖａｎｃｅｄＭａｔｌｓ］Ａｅ－民ｓｅａｒｃｈ２０１４，９６８４：９２９５，（）２３ＬｕＸｉｌｉｎＹｉｎＸｉａｏｗｅｉＪｉａｎＨｕａｎｕｎＥｘｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｏｎｈｓｔｅｒｅｔｉｃｒｏｅｒｔｉｅｓｏｆＳＲＣｃｏｌｕｍｎｓ［］，；，；ｇ，ｊ，ｐｙｙｐｐｗ化－ｉｔｈｈｉｓｔｅｅｌｒａｔｉｏＳｅｌａｎｄＣｏｍｏｓｉｔｅＳｔｍｃｔｕｒｅｓ２０１４１７３：２８７３０３班［化ｐ，，（）。Ｊ－－－ｗｅｅｎｕｎＨｕａｉｕＤｏｎＬｉａｎＹｕＫａｉＳｕｎＢｉｎＳｔｕｄｏｎｂｏｎｄｓｌｉｂｅｈａｖｉｏｒｂｅｔｓａｅｄｓｔｅｅｌａｎｄ口句；Ｑｇｇ；；ｙｐｐｐｆｔＵｘｕ－ｃｏｎｃｒｅｔｅｉｎＳ民Ｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｅｒ化ｈｉｈ２０１５．３２：１ｅｘｏｓｅｄｇｔｅｍｅｒａｔｕｒｅＪＧｏｎｃｈｅｎｅｌ９０２０Ｇｐｐ［］ｇｇ，（）ｈａｖ－ｉｉｉｏｒｏｆｓｕａｒｅｔｕｂｅｄｓｔｅｅｌｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏ２５ＺｈｏｕＸｕｈｏｎＹａｎＢａｏＬｉｕＪｅｅｎ卫ｅｌｕｍ打ｓｕｎｄｅｒ［］ｇ；；ｐｇｑｒｅｓｓｎＪＴｈ－－ｅｃｃｅｎｔｒｉｃｃｏｍｉｏｉｎＷａｌｌｅｄＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ２０１５１１：１２９。８ｐ［］，冷（）２６张绍武王吴嫉．［］，冯宝，孙长征既有结构增设早屈型抗侧力分支体系的性能分析町工程抗震与加２０－固改造，１２，４：４７５１ ５６作者简介硕±研究生学位论文２７张绍武，许哲，陈英川，李妍．既有框架结构增设装配式翼墙及钢巧架的加固试验分析［Ｊ］．工程抗［］２０－１４２４２４７：震与加固改造，Ｍ－８ｏｈａｎＳ．ｎａｄＭａｒｚｏｕｋＨ．ＳｔｒｅｎｔｈｅｎｉｎｏｆｗｉｄｅｆｌａｎｅｃｏｌｕｍｎｓｕｎｄｅｒｌｏａｄＣａｉａｎＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｉｖ。口］，ｇｇｇ口］Ｅｎｎｅｅｒｉｎ１９９０１７５－：８３５８４３ｉｇｇ，，（）２９ＷｕＺＱ，ＧｒｏｎｄｉｎＧＹ．Ｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｓｔｅｅｌｃｏｌｕｍｎｓ化ｉｎｆｏｒｃｅｄｗｉ化ｗｅｌｄｅｄｓｔｅｅｌｌａｔｅｓ．Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ［］ｐＥｎｇｉ打ｅｅｒｉｎｇＲｅｐｏｒｔｎｏ．２５０．Ｅｄｍｏｎｔｏｎ（ＡＢ，Ｃａｎａｄａ）：ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｉｖｉｌａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｕｎｉｖｅ巧ｉｔｙｏｆＡ化ｅｒｔＯｊ２００２３０ＢｒｏｗｎＪ．ＡＩＪ１Ｊ．Ｈ…民ｅｉｎｆｏｒｃｉｎｌｏａｄｅｄｓｔｅｅｌｃｏｍｒｅｓｓｉｏｎｍｅｍｂｅｒｓＳＣＥ打ｉｎｅｅｒｉｎｏｕｒｎａｌ９８８２５４：［］ｇｐ［］ｇｇ，，（）－１６１１６８Ｊ－３１．±２００１３４（４）：５６６１李惠，钢骨高强混凝±叠合柱抗震性能试验研巧［］木工程学报，，［］兰、－向常艳赫芳陈兆才学东．轴屯钢管混凝±组合短柱承载的］徐亚丰羞桂，，，马受压下钢骨２００５２－力研巧叫．沈阳建筑大学学报（自然科学版）１（６）；６４０６４３，，－３徐亚丰．钢管钢骨混凝±组合柱试验研巧．的口］，姜桂兰，赫芳，向常艳，詹耀华，史文学王昕，２００１２２（２）－沈阳建筑大学学报（自然科学版）：２２８２３１，，２００５－３４徐亚丰３１８９１９０［］，钢骨混凝±结构在我国的应用与研巧［化西部探矿工程，，（）５－口高强混凝止叠合柱弯矩１９９９３２（５）：］吴波，钢骨曲率关系的非线性分析［化哈尔滨建筑大学学报，，－６１０口６］李国芳，预压型钢混凝±柱力学性能有限元分析［Ｄ］．长沙理工大学±木工程学院，２００８口７］余俊，预压型钢混凝止柱受力性能分析［Ｄ］．长沙理工大学止木工程学院，２０１０３－［．混凝±组合结构在桥梁加固改造中的应用研究町防灾减灾工程学別暴建国，陶慕轩梁键生，钢２０－１０报．３０：３３５３４４，（増刊）一Ｍ３則明叶列平；２００５．钢混凝止组合结构．［引景建国，［］北京中国建筑工业出版化、４０Ｊ．周玲，陈明中陈龙珠．外包混凝止加固轴屯，受压钢柱中强度折减系数分析［建筑技［］］００５０２１６－：１１１７术三，４ＡＢ＇１．Ｋ－ａｓｕＣｏｍｕｔａｔｉｏ打ｏｆＦａｎｕｉｅＬｏａｄｓｏｆＣｏｍｏｉ化ＣｌｎｓＰｒｏｃｅｅｄｉｎｓ．Ｊ化ｅＩｎｓｔｉｔｔｉＣｉｉｌ［］，ｐｐｓｏｕｍ，ｇ［］ｕｏｎｏｆｖｎｅＶｏ４２－Ｅｎｇ１１２４ｉｅｒｓｌ．９６９：，，４２Ｋ．Ｓ．Ｖｉｒ过ｉａｎｄＰ．Ｊ．Ｄｏｗｌｉｎｇ’ＴｈｅＵｌｔｉｍａｔｅＳｔｒｅｎｔｈｏｆＣｏｍｏｓｉ化ＣｏｍｌｕｍｎｓｉｎＢｉａｘｉａｌＢｅｎｄｉｎｓ，［］ｇｐｇＰｒｏｃｅ巧ｉｎｇＪ，ｔｈｅＩｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎｏｆＣｉｃｉｌＥｎｉｎｅｅｒｓ，Ｖｏｌ．４２，１９７３［］ｇ４３Ｅｕｒｏｃｏｄｅ４：ＤｅｓｉｎｏｆｃｏｍｏｓｈｅｓｔｅｅｌａｎｄｃｏｎｃｒｅｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓＳ［］ｇｐ［］Ｈ－７Ｓ４４３１９８３［］冶金工业部建筑研究总院技术情报室，苏联劲性钢筋混凝止结构设计指南Ｃ別］，＊４５Ａａ－３－ｌＡＣＩ１８ｌ：ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ３１８，ＢｕｉｌｄｉｎｇＣｏｄｅＲｅｕｉｉｅｍｅｎｔｓｆｂｒＲｅｉｒｒｆｂｒｃｅｄＣｏｎｃｒｅｔｅＡｍｅｒｉｃａ［］ｑ，ＣｏｎｃｒｅｔｅＩｎｓｔｈｕｅＳ２０１１［］，４６ＪＧＪ－１３８２００１型钢混凝±组合结构技术规程问，［］４７ＡＩＳＣ－－；？６００５：ＳｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｆｏｒＳ化ｕｃｔ：ｕｒａｌＳ化１１目山ＩｄｉｎｓＡｍｅｒｉｃａＩｎｓｔｉ化ｅｏｆｓｔｅｅｌＣｏｎｃｒｅｔｅＳ２００５［］ｐｇ，［］，４８贾金青，钢骨混凝止短柱及高强混凝±短柱力学性能的研究［Ｄ］，大连，大连理工大学止木工程［］系，２０００４，台湾銅骨鋼筋混凝±構造設計規範與解說问，１９９３［引台湾设计规范研究小组５０ＹＢ９０８２－９７Ｓ７混凝±结构设计规程１９９，钢骨，［］［］－５５００１０２０１０《混凝±结构设计规范２０１０，》间，［。ＧＢ［５２］石亦平，Ａｂ叫ＵＳ有限元分析实例详解［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００６［５３］杨勇，型钢混凝止粘结滑移基本理论及应用研巧［Ｄ］．西安！西安建筑科技大学止木系，２００３［５４］赵鸿铁；杨勇；薛建阳；王彦宏；林艺勇．型钢混凝止粘结滑移力学性能研究及基本问题［Ｊ］为学进２００３－：３３１７４展：８６，（） 硕±研究生学位论文第六章结论与展望５７作者简介－唐伟明，，男（１９８９）迁宁沈阳人。２００８年考入沈阳建筑大学，攻读物流工程专业，于２０１２年获得学±学位；２０１２年考入沈阳建筑大学±＂＞＂木工程学院结构工程专业的硕±研究生，师从主木工程学院贾连光教授，．１主要从事钢结构加固工程研究。硕±在读期间，到清华大学进修两年，参■与獅项目２恥公开線学术论文Ｈ篇。Ａ．作者在攻读硕±学位期间发表的论文目录１唐伟明，王元清，贾连光Ｉ周乐．各国规范中型钢混凝±柱设计构造与抗裂措施比较分析．钢结构工［］—－程研究，（十）中国钢结构协会结构稳定与疲劳分会第１３届（ＩＳＳＦ２０口学术交流会暨教学研讨会论文集）（论文已见刊）口，唐伟明，贾连光，周乐．各国规范中型钢混凝±柱设计方法比较分析，沈阳建筑大学学］王元清报（论文己录用）３唐伟明，贾连光，王元清，周乐．负载下外包钢筋混凝±加固钢柱的轴压性能有限元分析，建［］筑结构学报增刊（论文已录用）Ｂ．作者在攻读硕±学位期间参与的科研项目－１《Ｎｏ１［钢结构加固设计规范》国家标准管理科研专项课题（．２０３０４）］２国家自然科学基金：负载下轴也受压钢柱外包钢筋混凝主加固的力学机理及设计方法研巧［］ ５８作者简介硕±研巧生学位论文致谢本课题的研究工作是在我的两位导师贾连光教授、、王元清教授的精也指导和悉屯关怀下完成的。从论文的选题、文献的收集、到论文的撰写，无不凝聚了导师巨大的汗水和也血。在Ｈ年的研巧生学习期间，贾老师和王老师无论在学习上还是生活中都给予了我无微不至的关怀和指导。导师严谨的治学态度、渊博的学识、和无私的奉献精神也使我深受启迪。从尊敬的导师身上，我不仅学到了扎实、宽广的专业知识，也学到了做人的道理。值此论文完成之际，谨向我的导师贾连光教授和王元清教授致最衷也的感谢和深深的敬意。本课题研究得到了清华大学±木工程系憂建国院±、石永久教授、施刚教授和赵作周教授的大力帮助；在多年的学习生活中，得到了±木系王春刚教授、张曰果教授、许峰教、授的热情关屯和帮助，在此表示衷也的感谢。感谢清华大学±木工程安全与耐久教育部重点实验室的全体老师对试验的热情帮助，感谢北京市建筑工程研究院宋佳工程师、多维钢结构有限公司肖忠工程师对本课题试验工作的帮助。感谢沈阳大学周乐老师对本课题及试验的大力支持。感谢清华大学±木工程系，基地１１８的各位师兄弟、师姐妹们在课题上对我的帮助，特别感谢徐克龙一、陈学森、朱希、尹吴、令狐巧竹、吴然对我无私的帮助。感谢同口杨磊、司化、回峰、钟全、李明达在研究生期间无极帮助。特别感谢我的母亲，对我最真诚的关怀，让我在拥有爱的动力下勇往直前，不断进步。在此、，向所有关也和帮助过我的领导、老师、同学和朋友表示由衷的谢意。、地感谢各位专家衷屯、教授在百忙之中对论文的审阅和赐教。廣作明二０—五年四月于北京'