矩形钢管混凝土柱及梁柱节点关键技术研究

项目年度编号：1001380577

完成单位：天津大学 

省　　市：天津

公布年份：2009年

成果类别：应用技术

关 键 词：矩形钢管混凝土结构 住宅钢结构 稳定计算理论 

摘      要：矩形钢管混凝土结构已成为住宅钢结构发展的一个重要方向，而矩形钢管混凝土柱计算理论还不完善。天津市建委下达了方矩管混凝土柱强度和稳定计算理论研究和天津市矩形钢管混凝土节点技术矩形规程科研项目。钢管混凝土结构中，梁柱节点性能至关重要，在矩形钢管混凝土结构中应用较广泛的节点如内隔板节点，出现了强构件弱节点现象，柱壁板的厚度方向性能及梁屈服强度高导致的塑性不出现在梁上等现象，因此有待研究新型节点对其改进。该课题提出了叠加理论，并应用于天津市住宅钢结构规程中。进行了方矩管混凝土柱的超声波检测试验、剖切试验和钢管与混凝土粘结状态的有限元分析，修正了现有计算理论中未能考虑到的钢管与混凝土存在缝隙的脱离工作状态方面的不足，并设计编制了可用于工程实际的可视化计算程序。针对内隔板节点等的不足之处，该课题提出外肋环板节点与隔板贯通式节点的构造形式，分析了外肋环板节点与隔板贯通式节点受力机理及承载力计算理论，进行了这两种节点的有限元分析、静力试验与拟静力试验，分析研究了这两种节点的破坏形态和特点以及延性、耗能能力等抗震性能，并提出了外肋环板节点与隔板贯通式节点梁翼缘受拉模型的节点承载力计算公式。该课题研究成果矩形钢管混凝土柱叠加计算理论、外肋环板节点与隔板贯通式节点具有创新性、科学性，处于国际先进行列。该项目的成果获得六项专利。该课题研究成果适用于工业与民用房屋和一般构筑物的矩形钢管混凝土组合结构的设计与施工。该课题研究成果均已稳定应用于多项工程实践中，并取得了经济效益和很好的社会效益。其中，“方矩管混凝土柱强度和稳定计算理论研究已通过天津市建委科技项目验收，叠加理论已被《天津市钢结构住宅设计规程》采用。外肋环板节点与隔板贯通式节点已被《天津市矩形钢管混凝土节点技术规程》采用，该规程已通过天津市建设管理委员会的评审。随着相应研究成果的推广，可以进一步推进钢管混凝土结构的发展和应用。