浅谈钢管混凝土结构抗震性能研究(2)

　　4钢管混凝土框架结构的抗震性能

　　广州大学工程结构抗震中心黄襄云[5]等分别将试验模型的钢管混凝土框架结构的钢管柱按等强度（EA相等）换算为钢筋混凝土结构，换算后的钢筋混凝土柱的直径为（164mm）；按等刚度（El相等）换算为钢筋混凝土结构，换算后的钢筋混凝土柱的直径为144mm；等直径换算后的直径仍为102mm。通过SAP2000程序，对钢管混凝土结构和上述3种换算的钢筋混凝土结构的抗震性能进行了比较研究，以综合评定钢管混凝土结构的抗震性能。

　　从理论上分析比较了两种结构的动力特性、多种地震波输入下的结构加速度反应和位移反应，得到如下的结论：当钢筋混凝上结构的抗弯刚度与钢管混凝土的相等时，此时钢管混凝上结构柱承担的轴向压力比钢筋混凝上结构的大，两种结构的地震反应剪力和位移基本相同，但钢管混凝土结构体系的反应加速度较小，层间位移也较小，钢管混凝上结构体系的抗震性能优于钢筋混凝土结构体系。

　　当钢筋混凝土结构的强度与钢管混凝上的相等时，钢筋混凝土结构承担的轴向压力与钢管混凝土结构的相同、直径却是后者1.61倍，钢管混凝土结构体系地震反应加速度和剪力均比钢筋混凝土结构减小许多，但钢管混凝上结构体系的位移和层间位移却有所增大、但小于等刚度换算时的层间位移值。

　　当钢筋混凝土结构柱的直径等于钢管混凝土结构的直径时，两者的地震反应加速度接近相等，钢管混凝上柱结构的剪力、位移和层间位移均比钢筋混凝土结构的小，钢管混凝土结构的抗震性能明显优于钢筋棍凝土结构。此时，钢筋混凝上结构的层间位移和结构顶点位移均达到或超过了限值。

　　5结论

　　综上所述，钢管和混凝土之间的相互作用使内填混凝土的破坏由脆性变为塑性，构件的延性明显改善，耗能能力显著提高。在压弯反复荷载作用下，钢管混凝土结构的吸能性能好，基本无刚度退化和强度衰减现象，与不发生局部失稳的钢构件基本相同，且无局部屈曲发生。与钢筋混凝土柱相比，钢管混凝土柱的自重大幅度减小，地震作用引起的地震反应也将减小。高层建筑中采用钢管混凝土柱和钢梁等结构体系比采用钢筋混凝土结构自重可以减少1/3-1/2，地震作用可以减小一半，相当于设防烈度下降一度。

　　有待解决的问题：

　　1）钢管混凝土柱节点力学性能的研究问题。至今仍没有一套完整的计算理论和设计方法，现有大多数是依靠经验和试验结果进行截面设计的，这不利于结构的可靠度控制。

　　2）环境温度对钢管混凝土性能的影响问题。如何确定钢管混凝土构件在火灾、均匀或非均匀升温下的力学性能的影响，并将这种影响引入其强度和温度挠度的量化公式中。

　　3）核心混凝土的徐变对钢管混凝土承载力的影响问题，各国学者对该问题的看法很不一致，至今仍处于试验阶段。为确保钢管混凝土结构的安全使用，有必要进行深入的研究。

　　参考文献：

　　[1]钟善桐，张文福，屠永清，等．钢管混凝土抗震性能的研究[J]．建筑钢结构进展，2002，4（2）：3-15．

　　[2]BeuteJ，ThambriatnamD，PereraN．Cyclicbehavioreofconcretefilledsteeltubularcolumntosteelbeamconnection[J]．EngineeringStructure，2002，24：29-38．

　　[3]周学军，曲慧．方钢管混凝土框架节点在低周往复荷载作用下的抗震性能研究[J]．土木工程学报，2006，39（1）：38-42．

　　[4]王先铁，郝际平，孙彤，等．新型方钢管混凝土梁柱节点抗震性能研究[J]．重庆建筑大学学报，2007，29（2）：73-77．

　　[5]黄襄云，周福霖，徐忠根，等．钢管混凝土结构抗震性能的比较研究[J]．世界地震工程，2001，17（2）：86-89．

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