土木工程学报CHIN A CIVIL ENGINEERING JOURNAL
第42卷第4期2009年4月
Vol.42No.4Apr .
2009
基金项目：国家自然科学青年基金（50308027）、海岸和近海工程国
家重点实验室基金（LP0504、LP0709）
作者简介：司炳君，博士，副教授收稿日期：2007-11-20
引言
现代土木工程结构向大跨、高耸、重载及承受恶
劣环境的方向发展，推动了高强混凝土在现代土木工程中的应用［1］。在建筑结构的框架柱或桥墩中，与普
通强度钢筋混凝土墩柱相比，高强混凝土柱的主要
优点在于［1-2］：①增大结构强度和刚度；②更易于实现“强柱弱梁”的设计思想；③由于高强混凝土早期强度较高，加快了施工进度；④减少了对钢筋锚固长度要求；⑤减少截面尺寸，增加下部净空；⑥提高耐久性，这一点对更易于遭受腐蚀的桥墩来说尤为重要。
高强混凝土的脆性对墩柱结构的延性和耗能能力产生较大影响，特别是当其承受较大轴压时，使用普通强度的约束箍筋，为满足延性抗震要求而需要的配
高强箍筋约束高强混凝土柱抗震性能研究综述
司炳君1孙治国2王东升2王清湘1
（1.大连理工大学，辽宁大连116024；2.大连海事大学，辽宁大连116026）
摘要：强烈地震作用下，高强箍筋对保证高强混凝土柱的抗震能力具有重要意义。为研究高强箍筋约束高强混凝土柱的抗震性能，对国内外进行的混凝土抗压强度在40~112MPa 、箍筋屈服强度在400~1569MPa 的混凝土柱的抗震拟静力试验结果进行广泛总结，发现基于普通强度混凝土得出的钢筋混凝土柱压弯构件的矩形应力图、抗剪承载力及塑性铰区约束箍筋用量计算公式并不适用于高强箍筋约束的高强混凝土柱，对此应进行修正。对高强混凝土柱的延性抗震能力，一个基本结论为，对于承受较高轴压的高强混凝土柱，通过合理配置高强箍筋，是可以充分保证其延性和耗能能力的；而对于承受较低轴压的高强混凝土柱，只要箍筋间距满足要求，使用高强箍筋一般能保证其延性抗震性能。
关键词：高强混凝土柱；高强箍筋；抗震性能；延性；综述中图分类号：TU224
文献标识码：A
文章编号：1000-131X （2009）04-0001-09
Review of studies on the seismic behavior of high strength concrete columns with high strength transverse reinforcement
Si Bingjun 1Sun Zhiguo 2Wang Dongsheng 2Wang Qingxiang 1
（1.Dalian University of Technology,Dalian 116024,China;2.Dalian Maritime University,Dalian 116026,China ）
Abstract:High strength transverse reinforcement plays a crucial role for the seismic performance of high strength concrete columns under severe earthquakes.A comprehensive study of the experimental results for reinforced concrete columns is undertaken to evaluate the seismic behavior of high strength concrete columns,with the concrete compression strength in the range of 40~112MPa and the transverse reinforcement yield strength in the range of 400~1569MPa.It is concluded that the design formulas for the rectangular stress block of concrete,the shear strength of the column and the confining reinforcement in the potential plastic hinge region developed for normal strength concrete are not applicable to high strength concrete columns confined by high strength transverse reinforcement.For the ductility behavior of high strength concrete columns under high levels of axial load,it is considered possible to obtain ductile behavior through proper use of high strength transverse reinforcement.It is easy to obtain ductile behavior for the columns under relatively low levels of axial load if the transverse spacing is properly designed.
Keywords:high strength concrete column;high strength transverse reinforcement;seismic behavior;ductility;review
E -mail:sibingjun@yahoo .com ．cn
箍率较高，造成箍筋配置太密以至于无法施工，大大限制了高强混凝土结构在强震区的使用。而采用高强箍筋以减少配箍率［3］，对柱形成有效约束并提高高强混凝土柱的延性抗震性能，为高强混凝土结构在强震区的推广应用提供了新的解决途径。
在美国，强度达113.9MPa 的超高强混凝土已经在西海岸震区使用［4］，高层建筑柱使用强度达100MPa 以上的混凝土已屡见不鲜。日本建设省在1988~1993年开展了题为“采用高强度混凝土和钢筋开发先进的钢筋混凝土建筑”的5年全国性研究项目，其目的在于生产出抗压强度在30~120MPa 的混凝土，以及屈服强度在400~1200MPa 的高强度钢筋，并在开发新的钢筋混凝土建筑时使用这些材料
［5］
。在我国，早
期如清华大学［6-7］、大连理工大学［8-9］，近期如沈阳建筑大学［10-11］等高校也对高强箍筋约束高强混凝土柱的抗震性能进行了研究。有所不同的是，清华大学和大连理工大学使用的高强箍筋主要为冷轧带肋钢筋，屈服强度约在550~750MPa ；而沈阳建筑大学阎石教授主要采用屈服强度为1300MPa 左右的高强预应力棒作为横向约束箍筋。我国台湾学者结合岛内“高速铁路计划”，对高强箍筋约束高强混凝土空心截面桥墩的抗震性能也进行了较多研究［12］。
通过国内外钢筋混凝土柱（桥墩）抗震性能的研究文献发现，即使对于普通强度的混凝土柱，国外也较多采用屈服强度在400MPa 以上的高强钢筋配箍［13-21］
，我国台湾学者在近期关于空心截面桥墩抗震性能
的研究中［22-25］
，使用的箍筋强度也多在400MPa 以
上。而目前我国大陆仍较多采用强度较低的HPB235级钢筋作为箍筋，总体上比国外低一个强度等级，难以有效保证高强混凝土墩柱在高轴压下的抗震安全，同时，低强钢筋也含有较多的不经济因素［3］。本文在总结国内外相关文献的基础上，对采用高强箍筋约束的高强混凝土柱（桥墩）的抗震性能进行介绍，以期促进这一技术在我国的应用和发展。
需要说明的，本文所讨论的高强箍筋约束高强混凝土柱，是指混凝土圆柱体抗压强度大于40MPa 、箍筋屈服强度大于400MPa 的高强混凝土柱，作者搜集了137根高强箍筋约束高强混凝土柱的抗震拟静力试验结果（混凝土圆柱体抗压强度范围为40~112MPa ，箍筋屈服强度范围为400~1569MPa ），并总结了高强混凝土柱（桥墩）矩形应力图、抗剪强度、约束箍筋用量及延性等抗震性能的研究结论。每个柱的混凝土强度与箍筋强度的关系如图1所示。本文中，如无特殊说明，混凝土强度均指圆柱体抗压强度，箍筋强度
均为屈服强度。
1高强箍筋约束高强混凝土柱压弯构件的矩形应力图
我国《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2002）［26］、美国ACI 318—05规范［27］以及新西兰规范NZS 3101—
1995［28］均采用等效矩形应力图计算混凝土结构在压
弯作用下的抗弯承载力。在矩形应力图中，主要有两个参数α1和β1，对混凝土柱抗弯承载力的计算起重要作用。
我国《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2002）中，矩形应力图的应力值为混凝土轴心抗压强度设计值乘以α1，当混凝土强度等级不超过C50时，α1取为1.0，当混凝土强度等级为C80时，α1取为0.94，其间按线性内插法确定；参数β1为矩形应力图高度与混凝土受压区高度的比值，当混凝土强度等级不超过C50时，β1取为0.8，当混凝土强度等级为C80时，
β1取为0.74，其间按线性内插法确定。
ACI 318—05规范的矩形应力图，参数α1为矩形
应力图中的应力与混凝土圆柱体抗压强度的比值，取为0.85，参数β1为矩形应力图高度与混凝土受压区高度的比值，当抗压强度f c ′在17~28MPa 时，取
0.85，当f c ′超过28MPa ，抗压强度每增加7MPa ，β1
减少0.05，但不小于0.65。
新西兰规范NZS 3101—1995适用的混凝土抗压强度范围最高为70~100MPa ：
f c ′>55MPa 时，
α1=0.85-0.004（f c ′-55）≥0.75
（1）
f c ′>30MPa 时，
β1=0.85-0.008（f c ′-30）≥0.65
（2）
各国规范规定的矩形应力图主要基于普通强度的混凝土柱压弯试验结果得到，随着高强及超高强混凝土的广泛应用，这些公式能否应用于高强混凝土柱的正截面承载力计算值得探讨。近期的研究结果表
图1混凝土强度与箍筋强度的关系
Fig.1Relationship between concrete strength and
transverse yield strength
2009年
土木工程学报
2··
明［29-30］，当混凝土强度较低时，按照ACI 318—05规范及新西兰NZS 3101—1995规范计算的柱抗弯强度偏于安全，但是对于承受较大轴压的高强混凝土柱，计算结果较大，偏于不安全。我国《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2002）及叶列平教授［31］对高强混凝土矩形应力图的规定也仅限于C80及以下强度的混凝土构件，对于C80以上混凝土压弯构件的矩形应力图则没有说明。
基于此，不少学者根据高强混凝土柱的压弯试验结果对矩形应力图进行修正，使其适用于高强混凝土压弯柱的正截面承载力计算。
Azizinamini 等人［32］通过对屈服强度在454~753MPa 之间的高强箍筋约束高强混凝土柱的拟静力试验
发现，当混凝土抗压强度小于55MPa 时，按ACI 318
规范计算的桥墩抗弯强度小于试验值，偏于安全；当混凝土强度大于97MPa 后，按ACI 318规范计算的桥墩抗弯强度偏大，可能不安全。并建议，当混凝土抗压强度大于69MPa 时，对α1值进行修正：
α1=0.85-0.05
f c
′-69
6.9
≥0.60（3）
Attard 等［33］基于概率分析结果，提出了适用于高
强混凝土柱的双参数矩形应力图，用于抗压强度在
20~100MPa 之间的混凝土：
α1=k 1k 3=1.2932（f c ′）-0.0998≥0.71
（4）β1=k 2=1.0948（f c ′）-0.091≥0.67
（5）Ozbakkaloglu 等［34］通过对高强混凝土柱的回归分析，提出了如下矩形应力图表达式，适用于混凝土强度最高达130MPa 的高强混凝土柱：
f c ′>30MPa 时，
α1=0.85-0.0014（f c ′-30）≥0.72（6）β1=0.85-0.0020（f c ′-30）≥0.67
（7）
2高强箍筋约束高强混凝土柱的抗剪承载力
强震作用下，钢筋混凝土柱的脆性剪切破坏将严
重削弱结构的整体抗震能力。近几十年来，对于钢筋混凝土柱或桥墩的抗剪承载力分析，已经发展了不少分析模型，但对于高强箍筋约束高强混凝土柱的适用性，尚值得探讨。且从目前所进行的试验研究来看，大量的试验集中针对于高强箍筋约束高强混凝土柱的弯曲破坏，专门针对其抗剪承载力进行的研究还较少。
美国ACI 318—05规范规定的压弯构件抗剪承载力计算公式：
V n =V c +V s
（8）V c =0.171+N
u 14A g
f c ′姨b w d
（9）
V s =
A v f yt d
s
（10）
式中：f c ′姨≤8.3MPa ，V c 、V s 分别为混凝土和箍筋提供的抗剪承载力；N u 为设计轴力大小；A g 为柱的截面积；b w 为柱截面宽度，对于圆形截面柱为截面直径；d 为受压区边缘至受拉纵筋中心之间的距离；
A v 为间距s 内的抗剪箍筋总面积；f yt 为箍筋屈服强度；s 为箍筋间距。
Priestley 等［35］建议的UCSD 模型：
V =V c +V s +V p
（11）V c =k f c ′姨A e
（12）
式中：k 为混凝土的抗剪承载力随柱位移延性增加而退化的系数；A e 为柱的有效抗剪面积，可取为0.8倍截面积；对于圆形截面柱，
V s =
π2A sh f yh D ′
s cot θ
（13）
对于方形截面柱：
V s =
A v f yh D ′
s
cot θ（14）
式中：D ′为柱加载方向上最外侧箍筋中心之间的距离；θ为剪切裂缝与柱轴线之间的夹角。
V p =
D -c
2a
P （15）
式中：V P 为轴力提供的抗剪承载力；D 为柱的宽度；
c 为混凝土受压区高度；a 为柱反弯点至柱底的高度。
Kowalsky 等在UCSD 模型的基础上，对箍筋和
混凝土对柱抗剪强度贡献的计算公式进行了修正，提出了改进的UCSD 模型［36］。
Martirossya 和肖岩［37-38］通过高强箍筋（449MPa ）约束的高强混凝土（86MPa ）柱的拟静力试验结果表
明，由于高强混凝土的脆性，其提供的抗剪承载力随位移的增加快速退化，ACI 318—05规范和Priestley 等的UCSD 模型［35］均过高地估计了高强混凝土墩柱的抗剪强度，偏于不安全，并且对UCSD 模型公式进行了局部修正，以考虑高强混凝土对柱抗剪承载力的贡献随位移增大而快速退化的特性。
Budek 等［39］进行的试验结果（箍筋强度高达1569MPa 、混凝土强度在40~47MPa ）表明，高强箍筋可有效提高柱的抗剪强度，但ACI 318规范规定的抗剪强度计算结果偏于不安全。而改进的UCSD 模型［36］
可较好地计算高强箍筋约束高强混凝土柱的抗剪能力。
3高强箍筋约束高强混凝土柱延性及耗能能力
3.1
高强箍筋约束高强混凝土柱的约束箍筋用量
为充分保证柱（桥墩）的抗震安全，各国规范均
司炳君等·高强箍筋约束高强混凝土柱抗震性能研究综述
第42卷第4期3··
对其塑性铰区最低约束箍筋用量进行了规定，保证在强烈地震下钢筋混凝土柱塑性铰的转动能力，形成有效耗能机制。
美国ACI318—05规范要求的约束箍筋用量为：
对圆形截面柱：
ρs=0.45
A g
A ch
- 1f c′
f yt
或ρs=0.12f c′
f yt
中的大值（16）对矩形截面柱：
A sh=0.3sb c f c′
f yt
A g
A ch
- 1
或A sh=0.09sb c f c′
f yt
中的大值（17）式中：A ch为箍筋外边缘包围的核心混凝土面积；b c为最外侧的箍筋中心之间的距离。
新西兰NZS3101—1995规范中，对约束箍筋用量的规定考虑了轴力作用对箍筋用量的影响：对于矩形截面柱：
A sh sb c =
A g
A ch
1.3-ρt m
3.3
f c′
f yt
P e
准f c′A g
-0.006（18）
对于圆形截面柱：
ρs=
A g
A ch
1.3-ρt m
2.4
f c′
f yt
P e
准f c′A g
-0.0084（19）
式中：ρt为柱的纵筋配筋率；m＝f y/0.85f c′；准为强度折减系数。
可以看出，ACI318—05规范没有考虑轴压因素对约束箍筋需求量的影响，在较高的轴力水平下，难以有效保证高强混凝土柱的抗震安全。文献［40-41］的研究结果表明，在低轴压下（轴压比小于0.2），ACI318—05规范规定的约束箍筋用量偏于保守，而对于承受较高轴压的高强混凝土柱，规定的约束箍筋用量偏少，难以有效保证柱的抗震安全。
新西兰NZS3101—1995规范中对约束箍筋的用量考虑了轴力的影响，Li等人［41］通过研究发现，对于箍筋强度小于500MPa的高强混凝土柱，NZS3101—1995规范规定的矩形截面柱约束箍筋用量计算公式较为合理，但对于螺旋箍筋约束的柱，规定的约束箍筋用量偏于保守；对于使用屈服强度在500MPa以上的箍筋约束的矩形截面柱，特别是在承受较高轴压的情况下，NZS3101规范规定的箍筋用量不安全。通过回归分析，他们得出了专门针对于高强箍筋约束高强混凝土柱的约束箍筋用量计算公式：
对矩形截面高强混凝土柱：
A sh sb c =A g
A ch
准u/准y-30ρt m+22
λ
f c′
f yh
P e
准f c′A g
（20）
对圆形截面高强混凝土柱：
A sh
sb c
=A g
A ch
准u/准y-55ρt m+25
79
f c′
f yh
P e
准f c′A g
（21）
张国军［42］收集了108根高强混凝土框架柱的拟
静力试验结果，混凝土立方体强度在50~144.75MPa，
箍筋强度在255~1424MPa，轴压比在0~1.47之间。
通过分析发现，高强混凝土柱的屈服位移角、最大位
移角、极限位移角及延性系数均随着配箍特征值的增
加而增加，随着配筋率的增加，柱的延性系数和极限
位移角亦相应增加，随轴压比的增加而减少，且柱的
截面积与核心混凝土面积之比越大，延性越低。并提
出了配箍特征值的实用计算公式：
λv=（0.18+0.25n）［1-1-R u/（0.062-0.033n）
姨］（22）
式中：n为轴压比；R u为柱的极限位移角。
3.2高强箍筋约束高强混凝土柱的延性
与普通强度钢筋混凝土柱的延性抗震性能相似，
当柱的轴压提高时，高强箍筋约束高强混凝土柱的承
载力提高，但延性降低，强度和刚度退化速度加快；
配箍率提高，延性和耗能能力增加；同时，采用复合
箍筋能取得更好的约束作用，进而提高柱的延性［43-44］。
下面分别针对不同轴压水平下高强混凝土柱的延性抗
震性能进行介绍。
3.2.1高强箍筋约束高强混凝土柱在高轴压下的延性
抗震性能
对于承受较大轴压的高强混凝土柱，为充分保证
其抗震延性，当采用普通强度的箍筋时，需要的配箍
率较高，甚至因配箍太密而无法施工。在这种情况
下，采用高强度箍筋可有效减少配箍率，保证了对核
心混凝土的有效约束。同时，高强箍筋能够对纵筋提
供更好的侧向约束，防止纵筋过早屈曲，大量的试验
结果已经证实，在力学含箍率ρs f yh/f c′相同，且箍筋满
足最小配箍要求，同时箍筋间距满足要求的情况下，
混凝土柱表现出相同的延性变形能力［45］，说明可以通
过使用高强箍筋保证高强混凝土柱的延性。
Sheikh等［4］对于强度为55.2MPa、轴压比为0.64
的方形截面高强混凝土柱，使用强度为464MPa约束
箍筋且菱形配箍，在配箍率为4.30％的情况下，柱的
曲率延性系数能够达到16，位移延性系数达到5.4，
基本满足延性抗震需求。
Razvi等［45］对高强箍筋约束高强混凝土柱在高轴
压下的抗震性能进行了拟静力试验研究，对于混凝土
强度达85MPa、轴压比达0.5的高强混凝土柱，使用
的箍筋强度为1362MPa，配箍率为2.4％。试验结果
表明，柱的位移延性系数可达到5，极限侧移角超过
2％。对混凝土强度在86~116MPa，配箍率为4.4％
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土木工程学报
4··
的高强桥墩，当箍筋强度由328MPa增加到792 MPa时，其延性能力可为原来的2.5倍，其位移延性系数超过7，侧移角超过3％，充分证实了在高轴压下高强箍筋对保证高强混凝土柱延性的有利作用。
Bayrak等［46-48］共进行了24个矩形或方形截面高强混凝土柱的拟静力试验，混凝土强度在56.2~112.1MPa 之间，箍筋强度在463~1402MPa之间。试验结果证实，对于混凝土强度为74.2MPa、轴压比为0.53的柱，当配置3.54％、强度为1402MPa的高强箍筋时，柱的位移延性系数可达6.3，表现出良好的延性和耗能能力。同时，试验结果证实，配置菱形箍筋可对所有的纵筋提供有效约束，防止了纵筋的屈曲，对提高柱的延性和耗能有利，而仅配置矩形方箍的柱，由于对纵筋的约束效应有限，延性较差。
我国清华大学［6-7］、大连理工大学［8-9］使用冷轧带肋箍筋约束高强混凝土柱的抗震性能试验研究，证实了高强冷轧带肋箍筋对提高高强混凝土柱延性的有效作用。沈阳建筑大学［10-11］研究了采用高强预应力钢棒（1275MPa）作为横向约束的高强混凝土柱（C60和C90混凝土）的抗震性能，研究发现，在高强混凝土构件中配置适当的高强箍筋，可有效增强其延性，从而满足抗震要求，特别是在高轴压下，高强箍筋的作用更为明显。
3.2.2高强箍筋约束高强混凝土柱在低轴压下的延性抗震性能
对于承受较低轴压的高强混凝土柱，不建议使用强度超过500MPa的高强约束箍筋，主要原因在于低轴压下高强混凝土柱的延性易于保证，使用强度在400~500MPa之间的约束箍筋即可得到较好的延性水平［30，49］，同时，约束箍筋强度太高但箍筋间距太大时，易引起纵筋的过早屈曲［29］，对柱的延性不利。Budek［39］和Bing等［50］的研究表明，为防止纵筋的过早屈曲而引起的延性降低，对普通强度的箍筋，建议箍筋最大间距为4倍纵筋直径，对超高强箍筋，最大间距为纵筋直径的5倍。
Hwang等人［30，49］对混凝土强度为68.6MPa、轴压比约为0.3、配箍强度在548.8~779.1MPa之间的8根方形截面高强混凝土柱进行了抗震性能的拟静力试验研究，结果表明，当配箍为1.42倍ACI318规范规定的配箍量时，高强混凝土柱表现出较好的延性，其位移延性系数在3.69~4.85之间，曲率延性系数均超过10，同时发现，高强箍筋虽然能够保证箍筋间距较大的情况下满足对混凝土的约束要求，但间距过大必然引起纵筋的过早屈曲，对延性不利，且对于轴压比在0.3以下的高强混凝土柱，使用强度过高的箍筋对柱的抗震延性几乎没有影响。
Thomsen等人［51］研究了高强箍筋（强度793~1276 MPa之间）约束高强混凝土（圆柱体抗压强度在71~ 103MPa之间）柱在低轴压（0~0.2比在之间），低配箍（小于或等于ACI318—89规范的50％）下的抗震性能，试验研究发现，所有柱均能达到2％的极限侧移角，且当轴压为0时，侧移角可达4％以上，在轴压较低的情况下，使用超高强箍筋对柱的延性影响不大。
肖岩等［52-53］进行的高强混凝土柱抗震性能的足尺试验结果表明，对于混凝土强度达64MPa，轴压比为0.2，配箍率仅为ACI318规范的82％的高强混凝土柱，采用强度为524MPa的高强箍筋，即能达到6.0％的最大侧移角。
Matamoros等［54］将高强与普通强度混凝土桥墩在同样轴力（不是轴压比）下的抗震性能进行对比，主要讨论轴力、混凝土强度等参数对桥墩抗震性能的影响，高强混凝土柱式构件中，混凝土抗压强度约为70MPa，箍筋强度在400~500MPa之间，轴压比在0~37％之间，主要结论为：①桥墩的轴力提高，极限侧移角降低，但是在轴力较小的情况下，影响并不明显；②尽管高强混凝土表现出更大的脆性，但在同样的轴力下，混凝土强度提高，桥墩的极限侧移角反而增大，且柱塑性铰区混凝土压碎脱落对应的延性增大，从而得出结论：在同样的轴力下，使用高强混凝土柱可有效避免地震中混凝土的压碎脱落，节约震后维护费用；③使用强度达70MPa的混凝土柱，当轴压比小于30％时，按照ACI318规范配置箍筋的混凝土柱，其极限侧移角可达4％。
Martirossyan和肖岩［37-38］对混凝土强度为76~86 MPa、轴压比在0.1~0.2之间、箍筋强度为510MPa 的6根方形截面高强混凝土柱进行的拟静力试验表明，对于配箍满足ACI318—95规范要求的高强混凝土柱，轴压比小于0.2时，柱的位移延性系数可达到6~8，对于配箍为ACI318规范的50％，但轴压比小于0.1的高强混凝土柱，仍能达到较好的延性；对于使用较粗纵筋的高强混凝土柱，由于纵筋抵抗屈曲的能力增加，柱的延性增加。
3.2.3高强箍筋约束高强混凝土柱在变轴力下的抗震性能
在地震或风荷载下，高层建筑柱或排架桥墩承受的轴力随侧向往复荷载而发生变化，其抗震延性与承受固定轴力的柱不同。Esmaeily和肖岩［55］进行了6根高强混凝土柱在固定轴力和变轴力下的拟静力试验，混凝土强度在49.3~50.3MPa之间，箍筋强度为469MPa。
司炳君等·高强箍筋约束高强混凝土柱抗震性能研究综述
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试验结果表明，在固定轴力下，柱的强度和延性与单调Pushover 加载得到柱的强度和延性相似，对于承受变轴力的柱，轴力的变化方式对柱的强度、延性和破坏形态影响很大。
Kuramoto 等［56］研究了高强箍筋（抗拉强度为1352.4MPa ）约束高强混凝土柱（混凝土抗压强度在59~64MPa 之间）在变轴力和双向弯矩下的抗震性能。
通过试验研究发现，变轴力下，当柱的初始轴力相同时，轴力变化情况、最大轴力值对柱的轴向变形影响不大；当柱的初始轴力较高或箍筋配置较少时，柱的轴向变形加快；随轴力增大，双向弯曲柱的延性降低。
3.2.4箍筋弯钩对柱延性的影响
强烈地震作用下，钢筋混凝土柱塑性铰区混凝土
保护层压碎脱落以后，箍筋应力急剧变大，并对核心混凝土和纵筋提供有效约束，箍筋不被拉断或弯钩不拉开是保证墩柱抗震延性的重要前提。Priestley 和
Park ［57］指出，在柱的塑性铰区，箍筋接头必须焊接牢
固或者弯成135°弯钩并深入核心混凝土长度超过8倍箍筋直径。
Saatcioglu 等人［58］进行的试验表明，在圆形截面
高强混凝土柱中，在保证箍筋90°弯钩且深入核心混凝土后，单根的环形箍筋可对高强混凝土柱起到与螺旋箍筋相同的约束效应，但在加载后期，螺旋箍筋更能有效保证纵筋的稳定性。
Ho 等［40］的试验结果表明，对于方形截面的高强
混凝土柱，在塑性铰区，当箍筋弯钩仅为90°时，试验过程中弯钩张开，纵筋过早屈曲，建议箍筋应弯成
135°弯钩且深入核心混凝土长度大于6倍箍筋直径。L égeron 和Paultre ［59-60］对方形截面混凝土柱进行的试
验证实了这种做法对保证高强混凝土柱延性的有效性。
3.2.5墩台对柱的约束作用
在钢筋混凝土柱或桥墩构件中，由于柱的基础或
桥墩的墩台对临近的柱中混凝土的有效约束（stub
effect ），在地震作用下，柱的破坏区域并不是发生在
弯矩最大的柱与墩台交汇处，而是上移一定距离（图
2）［4］，并造成墩柱的承载力提高。肖岩等发现墩台的
约束区域约呈45°夹角，即约束高度约为0.5倍柱的直径
［52-53］
。
3.2.6高强箍筋约束高强混凝土柱延性指标高强混凝土柱的轴压承载力P 0可表示为：P 0=0.85f c ′（A g -A c ）+A st f y
（23）Sheikh ［4］和Bayrak ［46-48］等的试验结果表明，对于
截面形状、配箍形式相同的高强混凝土柱，当以P 0
为指标的轴压水平相同且配箍率与混凝土强度比值相
同时，不同强度的混凝土柱延性及耗能能力相似。即对于配箍形式相同的混凝土柱，当延性指标R A/P 相同时，柱的延性相似。
R A/P =
A sh /A sh （ACI ）
P /P 0
（24）
式中：A sh 为柱的塑性铰区约束箍筋用量；A sh （ACI ）为满足ACI 规范需求的约束箍筋用量；P 为轴力。
L égeron 和Paultre ［59-60］的试验结果证实，在相同的轴压水平下，钢筋混凝土柱的有效约束系数I e 与柱
的位移延性系数成正比。
I e =
f le f c ′
（25）
式中：f le 为约束箍筋对核心混凝土提供的约束力，按下式计算：
f le =K e
A sh
cs
f h ′（26）
式中：K e 为箍筋的几何有效系数；c 为箍筋约束的核心混凝土宽度；f h ′为箍筋应力［61］。
4结论
大力推广高强钢筋高强混凝土结构在土木工程中的应用是提高我国建设水平的重要方向，高强箍筋约束高强混凝土柱抗震性能的研究打破了高轴压及高强混凝土柱在震区使用的禁区。目前我国在这方面的研究基础较为薄弱，大大限制了高强混凝土结构在我国的使用，本文力图对国内外所进行的高强箍筋约束高强混凝土抗震性能的研究成果进行较为全面的介绍，主要获得如下认识：
（1）由于高强混凝土的应力－应变关系曲线同普通强度混凝土不同，国内外应用较为广泛的钢筋混凝土柱矩形应力图及抗剪承载力计算公式在计算高强混凝土柱时结果可能不安全或过于保守，对其应进行修正，使其能够适用于高强箍筋约束高强混凝土柱的抗弯、抗剪承载力计算。
（2）ACI 318及NZS 3101规范为保证钢筋混凝土
图2墩台的约束作用
Fig.2Stub effect in the columns
2009年
土木工程学报
6··
柱延性而规定的最低约束箍筋用量计算公式，无法保证高强箍筋约束高强混凝土柱的抗震安全，甚至根本不适用于高强箍筋约束的高强混凝土柱，应针对其特点进行专门研究。
（3）即使在轴压比大于0.6的较高轴压下，高强箍筋对高强混凝土柱仍能够提供有效约束，充分保证了高强混凝土柱的延性和耗能能力。
（4）对于轴压较低的高强混凝土柱，因其延性抗震性能易于保证，不建议使用强度过高的约束箍筋，同时，对箍筋最小间距进行规定从而保证反复荷载下纵筋不过早屈曲，对提高高强混凝土柱的延性具有重要意义。
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（2）:241-252司炳君（1971-），男，博士，副教授。主要从事结构工程研究。孙治国（1980-），男，硕士。主要从事结构抗震研究。
王东升（1974-），男，博士，教授。主要从事结构及桥梁工程抗震研究。王清湘（1945-），男，教授。主要从事结构工程的科研和教学工作。
司炳君等·高强箍筋约束高强混凝土柱抗震性能研究综述第42卷第4期9··
答案 第七章 受压构件（共203分） 一 填空题（每空1分，共19分） 1. 通过约束核心混凝土从而提高混凝土的抗压强度和变形能力。 2．大偏破坏、小偏心破坏。 3. 把该方向当成轴心受压构件计算受压承载力。 4. 受拉、受压，受压、受拉。 5．增加，轴力N 最大取到A f c 3.0。 6．偏心方向截面尺寸的1/30和20mm 中的较大值。 7．0.6%，5%。 8．b x x ≤ 9．等于,小于。 10.减小、增大、界限破坏。 二 选择题（每空2分，共90分）： （1-20） CADCA DAAAB ABACB CADAD （21-40） DDDBC AACCA CDBBA CABCC （41-45） BACCA 三 简答题（共34分） 1． 试说明受压构件中箍筋和纵筋的作用？（6分） 答：箍筋作用 （1）防止纵筋压曲。 （2）固定纵筋的位置，起到骨架作用。 （3）约束混凝土，提高构件的延性。 （4）采用螺旋箍筋，能提高混凝土的强度，增大构件承载力。 纵筋作用 （1）参与承受压力。 （2）防止偶然偏心产生的破坏。 （3）改善构件的延性，并减小混凝土的徐变变形。 （4）与箍筋形成钢筋骨架。 2． 为什么对于轴心受压柱，全部纵筋的配筋率不宜大于5%？（6分） 答：轴心受压构件在加载后荷载维持不变的条件下，由于混凝土的徐变，随着时间的增加，混 凝土的压应力逐渐变小，钢筋的压力逐渐变大，经过一段时间后趋于稳定。如果突然卸载，构件回弹，但由于混凝土的徐变变形的大部分不可恢复，限制钢筋弹性回弹，使得混凝土受拉，钢筋受压，如果配筋率太大，混凝土的应力重分布程度大，可能使得混凝土拉裂。故要限制配筋率，一般不宜大于5%。 3． 偏心受压柱的破坏形态有哪两类？分类的依据是什么？简述各自的破坏特点？（6分） 答: （1）如果b ξξ≤，属于大偏心构件，破坏形态为受拉破坏。这种破坏属于延性破坏，其 特点是受拉钢筋先达到屈服强度，然后压区混凝土压碎。 （2）如果b ξξ>，属于小偏心构件，破坏形态为受压破坏。这种破坏属于脆性破坏，其 特点是构件破坏始于压区混凝土压碎，远端钢筋不管受拉，还是受压，一般达不到屈
第34卷第5期2012年9月沈阳工业大学学报Journal of Shenyang University of Technology V o l.34No.5Sep.2012 收稿日期：2011－09－08． 基金项目：住房和城乡建设部研究开发项目（2011－k3－23）；沈阳市国际合作项目（F10－240－6－00）．作者简介：李帼昌（1964－），女，辽宁昌图人，教授，博士，主要从事组合结构和钢结构等方面的研究．* 本文已于2012－09－12在中国知网优先数字出版，DOI 为CNKI ：21－1189/T．20120912．1708．021，http ：//www ．cnki．net /kcms /detail /21．1189．T．20120912．1708．021．html． 文章编号：1000－1646（2012）05－0591－05 BRB-钢管高强混凝土结构的抗震性能分析* 李帼昌1 ，张 迎1，高成富2 ，田 磊 1 （1.沈阳建筑大学土木工程学院，沈阳110168；2.北京城建道桥建设集团有限公司，北京100124） 摘要：为了研究屈曲约束支撑-钢管高强混凝土框架结构在多遇地震和罕遇地震作用下的抗震 性能，结合我国抗震规范，利用通用有限元分析软件SAP2000对设置了屈曲约束支撑的三层钢管高强混凝土框架结构进行静力弹塑性分析，得到了该结构在地震作用下的能力曲线、层间位移、顶点位移和塑性铰分布情况等相关参数，并对其抗震性能进行了分析．结果表明，框架中设置的屈曲约束支撑可有效提高钢管高强混凝土结构的抗震性能，满足结构抗震性能的要求．关 键 词：屈曲约束支撑；钢管高强混凝土结构；塑性铰；能力曲线；性能点；层间位移；静力 弹塑性分析；抗震性能 中图分类号：TU 352 文献标志码：A Seismic resistance analysis on BRB-high strength concrete-filled steel tube structure LI Guo-chang 1，ZHANG Ying 1，GAO Cheng-fu 2，TIAN Lei 1 （1．School of Civil Engineering ，Shenyang Jianzhu University ，Shenyang 110168，China ；2．Beijing Urban Construction Road ＆Bridge Group Co．Ltd．，Beijing 100124，China ） Abstract ：In order to investigate the seismic resistance of buckling-restrained brace （BRB ）-high strength concrete-filled steel tube frame structure under both frequent and rare seismic action ，the universal finite element analysis software SAP2000was used to perform the static elasto-plastic analysis on a 3-storey BRB-high strength concrete-filled steel tube frame structure in combination with Chinese code for seismic design．In addition ，such related parameters as the capacity curve ，storey drift ，vertex displacement and plastic hinge distribution of the proposed structure under seismic action were obtained．And the seismic resistance of the structure was analyzed．The results show that the BRB arranged in the frame can effectively improve the seismic resistance of high-strength concrete filled steel tube structure ，and meet the requirements of seismic resistance of the structure． Key words ：buckling-restrained brace ；high-strength concrete filled steel tube structure ；plastic hinge ； capacity curve ；performance point ；storey drift ；static elasto-plastic analysis ；seismic resistance 钢管高强混凝土框架结构是由钢管高强混凝 土柱和钢梁组成的结构，该结构利用钢管和高强混凝土两种材料在受力过程中相互之间的组合作用，充分发挥其优势，在克服高强混凝土脆性大、延性差缺点的同时，避免或延缓钢管发生局部屈 曲，从而使钢管高强混凝土结构整体承载力高、塑 性和韧性好［1－2］ ，有效地克服了彼此的缺点，发挥了各自的优点，使其在工程中得到了广泛的应用． 为了提高建筑物的结构抗震性能，在设计中改变传统结构，利用主体结构构件的延性产生塑性铰，
剪力墙水平分布筋替代部分边缘构件箍筋的应用实例 【摘要】本文依据设计要求，对剪力墙水平分布筋替代部分边缘构件箍筋设计图纸节点进行优化和阐述，结合工程实例，分别讨论替代方法的具体应用，为类似工程设计与施工提供参考。 【关键词】剪力墙水平分布筋；边缘构件箍筋；拉筋 1 “替代”依据 华夏第九园·兰亭项目总建筑面积241143.34m2，设计为多栋小高层和高层住宅，剪力墙结构，等级二级。结构设计明确要求部分边缘构件的箍筋用剪力墙水平钢筋替代，即设计时水平钢筋计入了箍筋体积配筋率，但替代的具体做法较为笼统，在经设计交底并充分理解设计意图后，对钢筋工程进行了优化施工并进行了总结，为类似工程设计与施工提供参考。 2 “替代”应用情况 边缘构件主要分为约束边构件和构造边缘构件，考虑洞口边缘构件（转角、翼缘短肢）受力复杂，在实际应用中分三种情况。 2.1 约束边缘构件 对于约束暗柱，采用“箍筋+水平筋”的处理方式，箍筋与水平筋间隔布置，水平分布筋从暗柱纵筋外侧锚入阴影区满足Lae，要伸至剪力墙尽头弯折15d，15d的弯折可以向内倾，此处必须设置拉筋，以补强对砼的约束和提高受压性能。见图一。 对于约束翼柱，同样采用箍筋与水平筋间隔布置，水平分布筋从翼柱纵筋外侧锚入阴影区满足Lae，阴影区边界处必须设置拉筋，水平分布筋在阴影区外搭接。见图一。 对于约束转角柱，处理方式同约束翼柱，水平筋在阴影区边界处必须设置拉筋，阴影之外部分（v/2区域）按设计要求配置箍筋或拉筋。见图一。 2.2 构造边缘构件 构造边缘构件处理方式同约束边缘构件，但布置确有较大不同。约束边缘构件主要是“间隔”布置，而构造边缘构件时“间隔重叠”布置，由于配筋率的不同和水平筋的“部分重叠效果”构造边缘构件的箍筋配筋率减小（剪力墙水平筋不变故边缘构件箍筋间距加大），另边界重叠处“省”去拉筋。见图二。 2.3 洞口边缘构件
第三章 轴心受力构件 本章的意义和内容：在设计以承受恒荷载为主的多层房屋的内柱及桁架的腹杆等构件时，可近似地按轴心受力构件计算。轴心受力构件有轴心受压构件和轴心受拉构件。本章主要讲述轴心受压构件的正截面受压承载力计算、构造要求，以及轴心受拉构件的受拉承载力计算等问题。 本章习题内容主要涉及： 轴心受压构件——荷载作用下混凝土和钢筋的应力变化规律；稳定系数?的确定；配有纵筋及普通箍筋柱的强度计算；配有纵筋及螺旋形箍筋柱的强度计算；构造要求。 轴心受拉构件——荷载作用下构件的破坏形态；构件的强度计算。 一、概 念 题 （一）填空题 1. 钢筋混凝土轴心受压构件计算中，?是 系数，它是用来考虑 对柱的承载力的影响。 2. 配普通箍筋的轴心受压构件的承载力为u N = 。 3. 一普通箍筋柱，若提高混凝土强度等级、增加纵筋数量都不足以承受轴心压力时，可采用 或 方法来提高其承载力。 4. 矩形截面柱的截面尺寸不宜小于 mm 。为了避免矩形截面轴心受压构件长细比过大，承载力降低过多，常取≤l 0 ，≤h l 0 （0l 为柱的计算长度，b 为矩形截面短边边长，h 为长边边长）。 5.《混凝土结构设计规范》规定，受压构件的全部纵筋的配筋率不应小于 ，且不宜超过 ；一侧纵筋的配筋率不应小于 。 6.配螺旋箍筋的钢筋混凝土轴心受压构件的正截面受压承载力为 sso y s y cor c u 2(9.0A f A f A f N α+''+=），其中，α是 系数。 （二）选择题 1. 一钢筋混凝土轴心受压短柱，由混凝土徐变引起的塑性应力重分布现象与纵筋配筋率ρ'的关系是：[ ] a 、ρ'越大，塑性应力重分布越不明显 b 、ρ'越大，塑性应力重分布越明显 c 、ρ'与塑性应力重分布无关 d 、开始，ρ'越大，塑性应力重分布越明显，但ρ'超过一定值后，塑性应力重分布反
第４３卷第１期２０１５年１月同济大学学报（自然科学版） ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＴＯＮＧＪ Ｉ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮＡＴＵＲＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥ）Ｖｏｌ．４３ Ｎｏ．１ Ｊ ａｎ．２０１５文章编号：０２５３－３７４Ｘ（２０１５）０１－０００１－０７ ＤＯＩ：１０．１１９０８／ｊ ．ｉｓｓｎ．０２５３－３７４ｘ．２０１５．０１．００１收稿日期：２０１４－０３－ ０４基金项目：国家自然科学基金重大国际合作项目（５１２６１１２０３７４）；国家自然科学基金集成项目（９１３１５３０１ ）第一作者：冯德成（１９８７—），男，博士生，主要研究方向为结构非线性分析．Ｅ－ｍａｉｌ：ａｕｆｄｃ＠１６３．ｃｏｍ通讯作者：李 杰（１９５７—） ，男，教授，博士生导师，工学博士，主要研究方向为混凝土随机损伤力学、随机动力系统分析与生命线工程抗灾．Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｊｉｅ＠ｔｏｎｇｊ ｉ．ｅｄｕ．ｃｎ非均匀受压下的箍筋约束混凝土本构模型 冯德成１，万增勇１，李 杰１，２ （１．同济大学土木工程学院，上海２０００９２；２．同济大学土木工程防灾国家重点实验室，上海２０００９２ ）摘要：以Ｍａｎｄｅｒ提出的箍筋约束混凝土模型为基础，考虑构件非均匀受压下截面应变梯度对箍筋约束效应的影响，引入偏心率系数反映非均匀受压下偏心率对箍筋有效约束力的影响，建立了一类新的箍筋约束混凝土模型．将这一模型与柔度法纤维梁柱单元相结合，实现了在计算过程中动态更新构件不同位置、 不同受力状态下的截面偏心率以及相应的约束混凝土应力－应变关系． 对钢筋混凝土柱的分析结果表明建立的模型物理意义明确、计算精度较高． 关键词：箍筋约束混凝土；非均匀受压；偏心率；柔度法梁柱单元 中图分类号：ＴＵ５２８．１ 文献标志码：Ａ Ｈｏｏｐ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ Ｃｏｎｆｉｎｅｄ ＣｏｎｃｒｅｔｅＣｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅ Ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ Ｎｏｎ－ｕｎｉｆｏｒｍｌｙＣｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ＦＥＮＧ Ｄｅｃｈｅｎｇ１ ，ＷＡＮ Ｚｅｎｇｙｏｎｇ１ ，ＬＩ Ｊ ｉｅ１，２ （１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｏｎｇｊｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９２，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｄｉｓａｓｔｅｒ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ，Ｔｏｎｇｊｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００９２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｎｆｉｎｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｍｏｄｅｌ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｂｙＭａｎｄｅｒ，ｔｏ ｃｏｎｓｉｄｅｒ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｃｔｉｏｎａｌ ｓｔｒａｉｎ ｇｒａｄｉｅｎｔｏｎ ｔｈｅ ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ ｅｆｆｅｃｔ ｕｎｄｅｒ ｎｏｎ－ｕｎｉｆｏｒｍｌｙ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ，ａｎｅｗ ｃｏｎｆｉｎｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｂｙｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｅｃｃｅｎｔｒｉｃｉｔｙ ｒａｔｉｏ ｆａｃｔｏｒ ｔｏ ｒｅｆｌｅｃｔ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆ ｔｈｅ ｅｃｃｅｎｔｒｉｃｉｔｙ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｎｆｉｎｉｎｇ ｆｏｒｃｅ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｂｙｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｆｉｂｅｒ ｆｏｒｃｅ－ｂａｓｅｄ ｂｅａｍ－ｃｏｌｕｍｎｅｌｅｍｅｎｔ，ｉｔ ｃａｎ ａｄｊｕｓｔ ｔｈｅ ｅｃｃｅｎｔｒｉｃｉｔｙ ｒａｔｉｏ ａｎｄ ｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｓｔｒｅｓｓ－ｓｔｒａｉｎ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｃｔｉｏｎ ａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｏｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｏａｄｉｎｇ ｓｔａｔｅｓ ｄｕｒｉｎｇｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｏｌｕｍｎｓｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｈａｓ ａ ｃｌｅａｒ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｍｅａｎｉｎｇ ａｎｄｓｈｏｗｎ ｔｏ ｂｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｏｏｐ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｃｏｎｆｉｎｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｎｏｎ－ｕｎｉｆｏｒｍｌｙ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ；ｅｃｃｅｎｔｒｉｃｉｔｙ ｒａｔｉｏ；ｆｏｒｃｅ－ｂａｓｅｄ ｂｅａｍ－ｃｏｌｕｍｎ ｅｌｅｍｅｎｔ 有关约束混凝土的研究已有近百年的历史． 一般认为，这一历史最早可以追溯到１９０３年 Ｃｏｎｓｉｄｅｒｅ［１］发现利用螺旋箍筋能有效提高轴心受压 柱的承载力．１９２８年，Ｒｉｃｈａｒｔ［２］ 首次定量地研究了 液体围压对混凝土圆柱体轴压性能的影响， 并提出了相应的约束混凝土抗压强度以及峰值应变的计算 公式；１９５５年，Ｃｈａｎ［３］ 在试验的基础上提出了箍筋 约束混凝土的应力－应变关系模型，并认为，箍筋的 约束作用仅仅体现在对峰值应变的提高方面，而对强度影响甚微．此后的发展，多沿着试验研究—理论解释的基本路线，试图根据试验结果提出相应的约束混凝土的应力－应变关系模型．１９７１年，Ｋｅｎｔ和 Ｐａｒｋ［４］ 总结了前人的研究结果， 提出了一个上升段为二次抛物线、下降段为直线且斜率由体积配箍率、 混凝土强度和箍筋间距等因素决定的应力－应变关系模型． 该模型是这一时期的集大成之作，应用最为广泛，其表达形式也多为后来的研究者所采纳． ２０世纪７ ０年代之前的研究也具明显的时代局限性．由于当时的结构设计思想主要停留在承载能力设计阶段， 因此，对于材料本构关系下降段的关注不多；并且，由于试验设备的限制，难以准确测定混凝土应力－应变曲线的下降段．这些因素使得基于试 验提出的本构关系模型的下降段十分粗糙［５］ ． 尽管如此， 这一时期对于箍筋约束效应的认识以及其基本影响因素的辨识仍然为后来的研究提供了框架和基础． １９８２年，Ｓｃｏｔｔ等［６］ 在Ｋｅｎｔ－ Ｐａｒｋ模型的基础上考虑了应变率的影响；同年，Ｓｈｅｉｋｈ和Ｕｚｕｍｅｒｉ［７］ 发 现了矩形截面中的约束“ 拱效应”，并提出了有效约
常见边缘暗柱详解 1、平法中的边缘构件 边缘构件分为约束边缘构件和构造边缘构件。高抗震等级时采用约束边缘构件，低抗震等级时采用构造边缘构件。因此我们常见的图纸楼层表中会用括号扩起注明（约束区）。而楼层高出位置一般是构造边缘。由于构造边缘简单，无毒无危害，在这大致讲一下约束边缘。 2、软件中的处理。 约束边缘构件根据设计单位，有不同的风格。如下： 案例一:
这种设计可以看到分为阴影区和非阴影区。一般会在说明中作如下说明： λv/2区域为阴影区，详见柱大样详图。边缘构件和框架柱内的拉筋植筋及间距同相应箍筋植筋及间距……… 这句话通俗来讲就是阴影区该怎么样怎么样，做成普通暗柱。非阴影的λv/2区域纵筋同剪力墙钢筋，而拉筋是同柱（暗柱）的箍筋规格。 那么在广联达中就存在两种画法： 第一种方法： 1、暗柱如图绘制轮廓,剪力墙照常布置，不同的拉筋输入在其他钢筋中。 但此种方法有个弊端，就是剪力墙本身在λv/2区域的拉筋不会扣除，这部分的拉筋会重复计算。 第二种方法：(如下绘制轮廓)
将λv/2区域画入暗柱，单独设置此部分的拉筋及纵筋规格。这样的话，由于暗柱和剪力墙重合部分是全部扣除剪力墙的，拉筋不会重复计算。 弊端是由于λv/2区域的拉筋间距是独立的，精确布置边筋不好设置（GGJ2013有所改善） 综合来看的话，方法二是目前比较稳妥的。 第二种约束边缘设计 这种设计是最让人抓狂的，也就是墙身水平筋形成封闭箍筋。并于暗柱自身箍筋一起构成完整短肢剪力墙后。再与附加钢筋隔一布一进行绘制。具体可以参照右边的图。 那这种的话，因为懒，我就不截图了，只写下来。大家凭空想想。 首先可以参考，附加箍筋和自身箍筋的规格。如果规格一样。如上图，那么间距缩小一倍处理。那么就是个人性化的设计。省事非常多。 第二种是两边箍筋规格不一样。 那么观察上图，右边附加箍筋区域一般是由完整暗柱箍筋构成的。那么就以附加箍筋作为暗柱的钢筋定义暗柱。剪力墙钢筋照常绘制，默认来说端部是封边15d，转角是外侧连续通过，内侧弯折15d。把节点改为墙后减两个保护层的宽度即为封闭。（当然也是因为懒，我一般也不改，出入不大）。那么只剩下左侧图的水平方向的大箍筋和拉筋没有处理，输入到其他钢筋处理。我曾经天方夜谭的教人在编辑钢筋中复制一份出来，然后改直径。现在想想真是折磨人的一种做法，在此忏悔。 其他钢筋无论是对量还是干嘛的都要方便很多，很强大。 以上，结束了。 By 喻工 2014.04.29 希望大家在群里多交流，空闲了问题统一做整理做成这样的文档。当然，空闲的时候不多。O(∩_∩)o 哈哈
用约束方程法模拟钢筋混凝土梁结构问题描述 建立钢筋线 对钢筋线划分网格后形成钢筋单元 b h P 位移载荷
建立混凝土单元 对钢筋线节点以及混凝土节点之间建立约束方程
后施加约束以及位移载荷 进入求解器进行求解；钢筋单元的受力云图 混凝土的应力云图
混凝土开裂
fini /clear,nostart /config,nres,5000 /filname,yue su fang cheng 5 jia mi hun nin tu /prep7 /title,rc-beam b=150 h=300 a=30 l=2000 displacement=5 !定义单元类型 et,1,solid65 et,2,beam188 et,3,plane42 !定义截面类型 sectype,1,beam,csolid,,0 secoffset,cent secdata,8,0,0,0,0,0,0,0,0,0 sectype,2,beam,csolid,,0 secoffset,cent secdata,4,0,0,0,0,0,0,0,0,0
!定义材料属性，混凝土材料属性mp,ex,1,24000 mp,prxy,1,0.2 tb,conc,1,1,9 tbdata,,0.4,1,3,-1 !纵向受拉钢筋 mp,ex,2,2e5 mp,prxy,2,0.3 tb,bkin,2,1,2,1 tbdata,,350 !横向箍筋，受压钢筋材料属性mp,ex,3,2e5 mp,prxy,3,0.25 tb,bkin,3,1,2,1 tbdata,,200 !生成钢筋线 k,, k,,b kgen,2,1,2,,,h k,,a,a k,,b-a,a kgen,2,5,6,,,h-2*a
4.2 矩形箍筋约束混凝土 1．约束作用机理 （1）受力破坏过程 小配箍率时（3.0≤t λ）的破坏过程及特征 ● 应力接近素混凝土单轴抗压强度前，应力——应变曲线和素混凝土的应 力——应变曲线基本相同。其中c c f 4.0<σ时，应力——应变关系为直线，c c f 4.0≥σ后，应力——应变曲线开始微凸。 ● 应力接近单轴抗压强度时（()6101700~1500,-?≈→p c c f εσ），箍筋应 变较小（()610600~400-?≈st ε），约束效果不明显，混凝土抗压强度提高不多。 ● 混凝土纵向应力达到峰值（p pc c εεε>=）时，箍筋应力有所增长但仍未 屈服（()6101200~900-?≈st ε）；混凝土应力较单轴抗压强度有所提高（c cc c f f >=σ），但增长不大。 ● 混凝土纵向应变在峰值应变前后（()pc c εε11.1~85.0=），试件出现沿纵 筋外缘的竖向裂缝，约束混凝土进入软化段。 ● 混凝土应变超过峰值应变后（pc c εε>），随着混凝土纵向压应变的增加， 裂缝不断出现、发展、贯通，混凝土膨胀急剧发展（泊松比增大），箍筋开始屈服，混凝土的应变达到()6104500~3000-?=c ε。此时箍筋的约束效应最大，混凝土尚未达到三轴抗压强度。 ● 接近破坏时，保护层混凝土开始剥落，钢筋全部外露。箍筋全部屈服甚 至个别拉断，约束区混凝土的破坏大多为斜剪破坏，由于箍筋未被全部拉断，混凝土存在残余抗压强度。此时混凝土的纵向压应变远远高于素混凝土的极限压应变，达到()6106000~4000-?=c ε。 较高配箍率时（85.0~36.0=t λ）的破坏过程及特征 ● 上升段应力——应变曲线的斜率（约束混凝土的弹性模量）可能小于素 混凝土的弹性模量，原因是箍筋较多，保护层混凝土密实度难以保证、且箍筋内外混凝土的整体性不好。 ● 混凝土纵向裂缝出现后，混凝土的膨胀加大，箍筋对混凝土的约束效应 出现且很大。 ● 约束混凝土的应力——应变曲线没有明显的峰值。 ● 混凝土出现第一条纵向裂缝和箍筋开始屈服时的纵向应变值接近小配
1 横向配筋的作用 混凝土结构中的配筋有两种：直接钢筋和间接钢筋。直接配筋即沿构件轴力或主应力方向设置的纵向钢筋，直接承担拉力或者压力，钢筋的应力与轴力方向一致；间接配筋又称横向配筋，沿与压应力与最大主压应力垂直的方向设置，通过约束混凝土的横向变形，提高轴向抗压承载力。 横向配筋有多种，比如螺旋（圆形）箍筋、矩形箍筋、钢管、焊接网片等。其主要作用是约束其内部混凝土的横向变形，使之处于三轴受压应力状态，从而提高了其强度和变形能力。 下面就箍筋对混凝土的约束作用做以简单分析。 箍筋的作用有许多种， ?抗剪。除了直接承受剪力外，还间接限制了斜裂缝的开展宽度，增强了腹部混凝土的骨料咬合力；还约束了纵筋对混凝土保护层的撕脱，增大了 钢筋的销栓力；同时，纵筋与腹筋形成的骨架使内部混凝土受到约束， 这也有利于抗剪； ?通过减小纵筋的自由长度，防止纵筋受力后压屈，充分发挥其抗压强度，同时也起到固定纵筋位置的作用； ?对于密排箍筋，通过约束核心区混凝土，提高了混凝土的抗压强度及延性（极限变形能力）； ?长期荷载作用下，可以承受因混凝土收缩和环境湿度变化等产生的横向应力，以防止或减少纵向裂缝； 其中，通过约束核心区混凝土，提高受压混凝土的抗压强度及延性，对于地震区的混凝土结构尤为重要。适当地增加箍筋和改进构造形式成为提高结构抗震性能的最简单、经济和有效的措施之一。 2 影响箍筋约束作用的因素 箍筋对约束混凝土的增强作用，除了受被约束混凝土自身强度的影响外，主要取决于它能够施加在核心区混凝土表面的约束力的大小。约束力越大，对混凝土的增强就越多。约束力主要受以下几个因素影响： ?体积配箍率。体积配箍率隐含反应了四个因素：箍筋强度、直径、间距及（计算配箍方向的）核心区宽度（对于螺旋或圆形配箍的圆形截面，指 核心区直径）。箍筋的强度和直径直接决定了箍筋所能提供的约束力的 大小，箍筋间距及核心区宽度则影响约束力在相邻箍筋间的分布。对于 矩形截面，通常两个方向上的尺寸和配箍形式不一样，因此提供的约束 力也不一样，所以应分别计算两个方向的配箍率。
摘要：介绍了钢管混凝土结构的特点、研究现状及其工程应用，探讨了钢管混凝土结构研究方向。 关键词：钢管混凝土 近20年来，钢管混凝土结构逐渐被应用于建筑结构尤其是在高层建筑结构中，随着建筑物高度的增加，钢管高强混凝土和钢管超高强混凝土结构的应用也将会得到快速的发展。一般的，我们把混凝土强度等级在C50以下的钢管混凝土称为普通钢管混凝土；混凝土强度等级在C50以上的钢管混凝土称为钢管高强混凝土；混凝土强度等级在C100以上的钢管混凝土称为钢管超高强混凝土。 钢管混凝土结构是由混凝土填入钢管内而形成的一种新型组合结构。由于钢管混凝土结构能够更有效地发挥钢材和混凝土两种材料各自的优点，同时克服了钢管结构容易发生局部屈曲的缺点。近年来，随着理论研究的深入和新施工工艺的产生，工程应用日益广泛。钢管混凝土结构按照截面形式的不同可以分为矩形钢管混凝土结构、圆钢管混凝土结构和多边形钢管混凝土结构等，其中矩形钢管混凝土结构和圆钢管混凝土结构应用较广。 1．钢管混凝土结构的特点 众所周知，混凝土的抗压强度高。但抗弯能力很弱，而钢材，特别是型钢的抗弯能力强，具有良好的弹塑性，但在受压时容易失稳而丧失轴向抗压能力。而钢管混凝土在结构上能够将二者的优点结合在一起，可使混凝土处于侧向受压状态，其抗压强度可成倍提高.同时由于混凝土的存在，提高了钢管的刚度，两者共同发挥作用，从而大大地提高了承载能力。钢管混凝土作为一种新兴的组合结构，主要以轴心受压和作用力偏心较小的受压构件为主，被广泛使用于框架结构中(如厂房和高层)。钢管混凝土结构的迅速发展是由于它具有良好的受力性能和施工性能，具体表现为以下几个方面： 1.1 承载力高、延性好，抗震性能优越 钢管混凝土柱中，钢管对其内部混凝土的约束作用使混凝土处于三向受压状态，提高了混凝土的抗压强度；钢管内部的混凝土又可以有效地防止钢管发生局部屈曲。研究表明，钢管混凝土柱的承载力高于相应的钢管柱承载力和混凝土柱承载力之和。钢管和混凝土之间的相互作用使钢管内部混凝土的破坏由脆性破坏转变为塑性破坏，构件的延性性能明显改善，耗能能力大大提高，具有优越的抗震性能。
精心整理边缘构件选筋规则 纵筋的选筋规则 1）按照纵筋的最大间距和最小间距计算确定边缘构件纵筋的允许根数范围； 2）按照纵筋的优选间距计算出优选纵筋根数（在根数范围内），根据该边缘构件需要的纵筋面积计算出纵筋直径规格，如果该规格在纵筋直径优选序列中且不小于最小构造直径要求则纵筋选配成功； 3）如果按优选间距未成功选配，则按纵筋直径优选序列进行选配。先对排在最前面的满足最小构 4）如果仍未配出，程序自动逐次增加两根纵筋并重选纵筋直径，直至能选配出箍筋或者纵筋根数达到构造最多根数。所以一般情况下，很少会有选配不出来箍筋的情况。 5）如果有选配失败的情况，软件将标记为N/A(NotAvailable，不可用)。 约束边缘构件非阴影区箍筋的选筋规则
约束边缘构件非阴影区只对配箍提出了要求，非阴影区的箍筋需要墙身的竖向分布筋来固定，所以其位置需要尽量与墙身的竖向分布筋协调。同时为了尽量利用墙身的水平分布筋替代非阴影区的封闭箍，还需要考虑非阴影区的箍筋间距与墙身水平分布筋的直径、间距协调问题。 所以本软件在约束边缘构件非阴影区箍筋的选筋中执行的是协调优选原则，具体来说： 1）非阴影区拉筋的水平间距（肢距）取200mm和相应墙身竖向分布筋间距的较小者，非阴影区长度200和竖向分布筋间距的较小者的整数倍且不小于计算值（参见04SG330P4）； 2）如果墙身配筋强度等级和直径不小于边缘构件箍筋等级情况下，可以考虑用墙身水平分布筋替代封闭箍筋。 3 注意：（优先级低） 4 显大于2 尽量是 5 6 条件， 的钢筋， 箍钢筋条件，则完全标记为等级直径@竖向间距。如下右图中的Ф8@100表示：非阴影区长度为600mm，采用一级直径为8mm的钢筋，竖向间距同阴影区箍筋的间距为100mm，水平间距同墙竖向分布筋间距为150mm。这种情况下，是否还可以由墙身水平筋替代非阴影区封闭箍钢筋，由设计方和施工单位判断，比如右图示意情况下还可以部分利用墙身水平筋替代非阴影区封闭箍钢筋。 边缘构件箍筋计入墙水平分布筋原则 约束边缘构件和构造边缘构件均可以选择考虑墙水平分布筋。 《高规》第7．2．15明确提出约束边缘构件可以考虑墙水平分布筋的。 图集11G101-1给出了剪力墙水平分布筋计入约束边缘构件体积配箍率的做法。
螺旋箍筋总长度 =n×{√b＾2+[π×(D-2×15)]＾2}+2×π×(D-2×15)+2×6.25×d L: 螺旋筋的高度 n：螺旋筋的圈数 n=L/b b：螺旋筋之间的距离，螺距 D：混凝土柱的直径 d：螺旋筋的直径 螺旋筋混凝土保护层15，螺旋筋当中，上下各有一个水平圈，此量必计算在内。再加两个弯钩长度，就为螺旋筋总的钢筋用量。还有搭接长度根据现场施工情况增加。 其实就是螺旋展开是一个三角形的道理。 可采用勾股弦定理简化算式: L=H平方+(πDn)平方,算出得式后，再进行开平方。 式中： L—为螺旋箍筋的长度 H—为螺旋箍筋起点到终点的垂直高度 π——为圆周率 D—为螺旋箍筋的直径 n—为螺旋箍盘的缠绕圈数 1、螺旋箍筋计算方法：在圆柱形构件（如图形柱、管柱、灌注桩等）中，螺旋箍筋沿主筋圆周表面缠绕，其每米钢筋骨架长的螺旋箍筋长度，可按下式计算：l=2000лa/p×[1-e^2/4-3/64(e^2)^2 –5/256(e^2)^3] 其中 a=√（p^2+4D^2）/4 e2=(4a^2-D^2)/( 4a^2) 式中 l——每1m钢筋骨架长的螺旋箍筋长度（㎜）； p——螺距（㎜）； л——圆周率，取3.1416； D——螺旋线的缠绕直径；采用箍筋的中心距，即主筋外皮距离加上一个箍筋直径（㎜）。 公式中括号内最后一项5/256(e^2)^3数值很小，一般在计算时略去。
2、螺旋箍筋简易计算方法 方法一，螺旋箍筋长度亦可按以下简化公式计算： l=1000/p×√（лD）^2+p^2+лd/2 式中 d——螺旋箍筋的直径； 其他符号意义同前。 方法二，对于箍筋间距要求不大严格的构件，或当p与D的比值较小（p/d﹤0.5）时，箍筋长度也可以按下面近似公式计算： l=n√p^2+（лD）^2 式中 n——螺旋圈数； 其他符号意义同前。“ ^ ”表示次方的意识。 螺旋箍筋计算方法螺旋箍筋长度亦可按以下简化公式计算： l=1000/p×√（лD）^2+p^2+лd/2 式中 d——螺旋箍筋的直径； 螺旋箍筋计算方法：在圆柱形构件（如图形柱、管柱、灌注桩等）中，螺旋箍筋沿主筋圆周表面缠绕，其每米钢筋骨架长的螺旋箍筋长度，可按下式计算： l=2000лa/p×[1-e^2/4-3/64(e^2)^2 –5/256(e^2)^3] 其中 a=√（p^2+4D^2）/4 e2=(4a^2-D^2)/( 4a^2) 圆型箍筋重＝（圆箍周长+钩长）*根数*单位重 螺旋箍筋重＝螺旋筋长*单位重 ＝√[（螺距）的平方+（2*3.14*螺旋半径）的平方]/螺距*单位重 注螺距和单位重在根号外面 1、螺旋箍筋计算方法：在圆柱形构件（如图形柱、管柱、灌注桩等）中，螺旋箍筋沿主筋圆周表面缠绕，其每米钢筋骨架长的螺旋箍筋长度，可按下式计算：l=2000лa/p×[1-e^2/4-3/64(e^2)^2 –5/256(e^2)^3] 其中 a=√（p^2+4D^2）/4 e2=(4a^2-D^2)/( 4a^2) 式中 l——每1m钢筋骨架长的螺旋箍筋长度（㎜）； p——螺距（㎜）； л——圆周率，取3.1416； D——螺旋线的缠绕直径；采用箍筋的中心距，即主筋外皮距离加上一个箍筋直径（㎜）。 公式中括号内最后一项5/256(e^2)^3数值很小，一般在计算时略去。 2、螺旋箍筋简易计算方法 方法一，螺旋箍筋长度亦可按以下简化公式计算： l=1000/p×√（лD）^2+p^2+лd/2 式中 d——螺旋箍筋的直径； 其他符号意义同前。 方法二，对于箍筋间距要求不大严格的构件，或当p与D的比值较小（p/d﹤0.5）时，箍筋长度也可以按下面近似公式计算： l=n√p^2+（лD）^2
Mander 约束混凝土模型（1988） (J.B. Mander, M.J.N. Priestly, R. Park. Theoretical Stress-Strain Model for Confined Concrete[J]. Journal of Structural Division, ASCE, V ol.114, No.8, pp.1804~1826,August,1988) 基本参数： 应力——应变曲线： 单一曲线描述， 当cu c εε≤≤0时，r cc c x r xr f +-=1σ 约束混凝土相对应变：cc c x εε= 约束混凝土应力——应变曲线系数：sec E E E r c c -= 素混凝土弹性模量（MPa ）：c c f E 5000= 约束混凝土峰值割线模量：cc cc f E ε= sec 约束混凝土抗压强度： ????????-++-=c l c l c cc f f f f f f 294.71254.2254.1（圆形截面） 约束混凝土极限应变： cc hu yh s cu f f ερε4.1004.0+= 约束混凝土峰值应变：????? ????? ??-+=151c cc pc cc f f εε 有效约束应力： 圆形截面径向约束应力l f （Mpa ）：yh s e l f k f ρ2 1= 矩形截面x 方向约束混凝土有效约束应力（Mpa ）：yh x e lx f k f ρ= 矩形截面y 方向约束混凝土有效约束应力（Mpa ）：yh y e lx f k f ρ=（矩形截面） 圆形截面体积配箍率：s d dA sh s 42 ππρ=
桩体螺旋箍筋长度的计算公式 公式列表： 桩螺旋箍筋长度计算公式 L= S2+[π（R-2C+d）]2 √S2 L=每米桩螺旋箍筋长度（m） S=螺旋箍筋螺距（m） R=桩直径（m） C=保护层厚度（m） d=螺旋箍筋直径（m） 保护层厚度为纵向钢筋（非箍筋）外缘至混凝土表面的最小距离。 桩螺旋箍筋长度计算公式 L= S2+[π（R-2C+d）]2 √S2
L=每米桩螺旋箍筋长度（m） S=螺旋箍筋螺距（m） R=桩直径（m） C=保护层厚度（m） d=螺旋箍筋直径（m） 保护层厚度为纵向钢筋（非箍筋）外缘至混凝土表面的最小距离。 桩螺旋箍筋长度计算公式 L= S2+[π（R-2C+d）]2 √S2 L=每米桩螺旋箍筋长度（m） S=螺旋箍筋螺距（m） R=桩直径（m） C=保护层厚度（m） d=螺旋箍筋直径（m） 保护层厚度为纵向钢筋（非箍筋）外缘至混凝土表面的最小距离。 问题应用
螺旋箍筋总长度 =n×{√b＾2+[π×(D-2×15)]＾2}+2×π×(D-2×15)+2×6.25×d L: 螺旋筋的高度 n：螺旋筋的圈数 n=L/b b：螺旋筋之间的距离，螺距 D：混凝土柱的直径 d：螺旋筋的直径 螺旋筋混凝土保护层15，螺旋筋当中，上下各有一个水平圈，此量必计算在内。再加两个弯钩长度，就为螺旋筋总的钢筋用量。还有搭接长度根据现场施工情况增加。 其实就是螺旋展开是一个三角形的道理。 解答： 可采用勾股弦定理简化算式: L=H平方+(πDn)平方,算出得式后，再进行开平方。 式中： L—为螺旋箍筋的长度 H—为螺旋箍筋起点到终点的垂直高度 π——为圆周率 D—为螺旋箍筋的直径 n—为螺旋箍盘的缠绕圈数 1、螺旋箍筋计算方法：在圆柱形构件（如图形柱、管柱、灌注
南昌大学研究生2015～2016学年第二学期期末 读书报告 课程名称：混凝结构理论与应用专业：建筑与土木工程 学生姓名：李海学号：4160146150 学院：建筑工程学院得分： 任课教师：熊进刚时间：2016年6月
钢管混凝土结构抗震性能研究 摘要: 介绍了钢管混凝土组合结构的特点，综述了国内外钢管混凝土结构的抗震性能的研究现状; 分析了其存在的问题和实用价值，展望了钢管混凝土结构发展趋势和应用前景; 指出了进一步研究的方向。 关键词: 组合结构; 钢管混凝土结构; 抗震性能; 工程应用 Abstract:This paper presents the characteristics of steel concrete composite structures, review the status of research on seismic behavior of domestic and foreign steel concrete structure; analyzes the problems and practical value, the prospect of the development trend of steel and concrete structures prospects; points out further research direction. Keywords:composite structure; steel concrete structure; seismic performance; engineering applications 钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土而形成、且钢管及其核心混凝土能共同承受外荷载作用的结构构件，按截面形式不同，可分为圆钢管混凝土，方、矩形钢管混凝土和多边形钢管混凝土等。钢管混凝土是在劲性钢筋混凝土、螺旋配筋混凝土和钢管结构的基础上演变和发展起来的，利用钢管和混凝土两种材料在受力过程中的相互作用，即钢管对混凝土的约束作用使混凝土处于复杂应力状态之下，从而使混凝土的强度得以提高，塑性和韧性性能大为改善。同时，由于混凝土的存在可以避免或延缓钢管发生局部屈曲，保证其材料性能的充分发挥。钢管混凝土组合结构的优势主要表现在: 承载力高、塑性和韧性好、经济效果好、施工方便、耐火性能较好。 钢管混凝土结构早在19 世纪80 年代就出现了，到目前为止，钢管混凝土结构在土木工程中的应用已经有百年历史。由于钢管混凝土具有优越的力学性能和良好的经济效益，一开始便受到世界各国土木工程界的重视，并争先恐后开发利用。1879年，英国最早将钢管混凝土杆件用于Severn 铁路桥的桥墩，在钢管内填混凝土以承受轴向压力，并防止钢管内部锈蚀。1897 年，美国人JOHN LALLY 提出在钢管中填充混凝土作为房屋建筑的承重柱，并获得专利【1】。我国从1959 年开始研究钢管混凝土的基本性能和应用，1963 年成功地将钢管混凝土柱用于北京地铁车站工程。改革开放后，随着国家经济的迅猛发展，钢管混凝土结构技术在我国的高层建筑、地铁车站和大跨度桥梁等工程中得到了广泛应用，有力地推动了上述领域营造技术的发展，取得了令人瞩目的成就【2】。2008 年汶川地震中，钢管混凝土建筑显示了优越的抗震性能，钢管混凝土的研究成为热门课题之一。 1 钢管混凝土的特点 混凝土的抗压强度高，但抗弯能力差，而钢材，特别是型钢的抗弯能力强，具有良好的弹塑性，但在受压时容易失稳而丧失轴向抗压能力。而钢管混凝土在结构上能够将二者的优点结合在一起，可使混凝土处于侧向受压状态，其抗压强度可成倍提高，同时由于混凝土的存在，提高了钢管的刚度，两者共同发挥作用，从而大大地提高了承载能力。钢管混凝土作为一种新兴的组合结构，主要以轴心受压和作用力偏心较小的受压构件为主，被广泛使用于框架结构中( 如厂房和高层) 。钢管混凝土结构的迅速发展是由于它具有良好的受力性能和施工性能，具体表现为以下几个方面: 1)承载力高、延性好，抗震性能优越。钢管混凝土柱中，钢管对其内部混凝土的约束作用使混凝土处于三向受压状态，提高了混凝土的抗压强度; 钢管内部的混凝土又可以有效地防止钢管发生局部屈曲。研究表明，钢管混凝土柱的承载力高于相应的钢管柱承载力和混凝土柱承载力之和。钢管和混凝土之间的相互作用使钢管内部混凝土的破坏由脆性破坏转变为塑性破坏，构件的延性性能明显改善，耗能能力大大提高，具有优越的抗震性能。
构造边缘构件与约束边缘构件的区别 1.从编号上看，构造边缘构件在编号时以字母G打头，如GAZ、GDZ、GYZ、GJZ等，约束边缘构件以Y打头，如YAZ、YDZ、YYZ、YJZ等。见03G101-1中的第3页 2.约束边缘构件的抗震性能要高于构造边缘构件。从03G101-1的18、49、50页可以看出，如构造边缘构件的端柱仅在矩形柱范围内布置纵筋和箍筋，类似于框架柱，而约束边缘构件除端部有一个阴影部分外，在阴影部分和墙身之间还有一个“虚线区域”，该区域的特点是加密拉筋或同时加密竖向分布筋。 3. 构造边缘暗柱是按构造配置，而约束边缘暗柱是按计算配置。 4. 对于抗震等级一、二级的剪力墙底部加强部位及其上一层的剪力墙肢，应设置约束边缘构件。其他的部位和三级抗震的剪力墙应设置构造边缘构件。 约束边缘构件对体积配箍率等要求更严，用在比较重要的受力较大结构部位；构造边缘构件要求松一些。 约束边缘暗柱。 定义 约束边缘暗柱是指用箍筋约束的柱，其混凝土用箍筋约束，有比较大的变形能力。在剪力墙两端和洞口两侧应设置边缘暗柱。 构造边缘暗柱和约束边缘暗柱区别 剪力墙柱编号 剪力墙柱类型代号序号 约束边缘暗柱 约束边缘端柱 约束边缘翼墙（柱）约束边缘转角墙（柱）构造边缘暗柱 构造边缘端柱YAZ YDZ YYZ YJZ GAZ GDZ XX XX XX XX XX XX
构造边缘翼墙（柱）构造边缘转角墙（柱）非边缘暗柱 扶壁柱GYZ GJZ AZ FBZ XX XX XX XX 1、从编号上看，构造边缘构件在编号时以字母G打头，如GAZ、GDZ、GYZ、GJZ 等，约束边缘构件以Y打头，如YAZ、YDZ、YYZ、YJZ等。 2、从图集上体会，可以看出，约束边缘构件比构造边缘构件要“强”一些，主要体现在抗震作用上。所以，约束边缘构件应用在抗震等级较高(如一级)的建筑，构造边缘构件应用在抗震等级较低的建筑。 3、从图集中的配筋情况也可以看出构造边缘构件(如端柱)仅在矩形柱范围内布置纵筋和箍筋，类似于框架柱，当然也不能说构造边缘端柱一定没有翼缘。约束边缘构件除端部或角部有一个阴影部分外，在阴影部分和墙身之间还有一个“虚线区域”，该区域的特点是加密拉筋或同时加密竖向分布筋。 4、图集引用了GB50011-2001建筑抗震设计规范中关于抗震墙的抗震构造措施，可参考该规范加深理解。 约束构件是根据抗震等级要求来设计的，截面和墙长墙高有关系，配筋是要进行受力计算的。构造构件是根据规范做的剪力墙增强构件，根据构造要求设计截面和配筋； “边缘构件”位于剪力墙墙肢的两端。在水平地震力到来的时候，“边缘构件”（比起中间的墙身来说）是首当其冲抵抗水平地震力的。约束边缘暗柱是承重结构了，配筋有具体要求的，构造边缘暗柱不是承重结构，没有特殊用处时，只要满足相应规范中最小配筋率即可； 约束边缘暗柱是指用箍筋约束的柱,其混凝土用箍筋约束,有比较大的变形能力. 在剪力墙两端和洞口两侧应设置边缘暗柱. ； 构造边缘暗柱是构造边缘暗柱相对约束边缘暗柱,其对混凝土的约束较差。 抗震墙边缘构件的箍筋应采用何种形式，阴影部分是否可以用拉筋代替箍筋？ 答：抗震墙墙肢两端应设置边缘构件，边缘构件分为约束边缘构件和构造边缘构件两类。抗震墙墙肢的延性与受压区混凝土的变形能力即箍筋的约束有关，抗震墙设置边缘构件是避免墙肢在轴压力和弯矩共同作用下，受压区混凝土压碎破坏。约束边