【摘 要】隨著對鋼管混凝土受力性能研究的不斷深入，目前已形成多種關(guān)于鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的計算理論，本文將國內(nèi)外已有的幾種鋼管混凝土軸壓構(gòu)件的設(shè)計規(guī)范做了整理介紹，并且對三種軸心受壓承載力的計算理論進行了比較與分析，這三種理論分別為：統(tǒng)一理論、擬鋼理論和擬混凝土理論。

【關(guān)鍵詞】鋼管混凝土；軸心受壓承載力；計算理論

鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是指在鋼管內(nèi)充填素混凝土形成的組合結(jié)構(gòu)，它憑著高承載力、塑性和韌性好、耐火性能好、經(jīng)濟效益好和施工方便等優(yōu)點在實際工程中得到了廣泛的應(yīng)用，同時也引起了國內(nèi)外諸多學(xué)者的關(guān)注，通過長期深入的研究，取得了巨大的成果。目前，國外關(guān)于鋼管混凝土構(gòu)件的設(shè)計規(guī)程主要是歐洲EC4（1994）、德國DINI8800（1997）、美國SSLC（1979）、LRFD（1999）和ACI（1999）以及日本AIJ（1997）等，這些規(guī)程中都同時給出了圓形截面和方、矩形截面鋼管混凝土構(gòu)件的承載力設(shè)計計算有關(guān)條文，其中尤以歐洲EC4、美國LRFD和日本AIJ最具代表性。盡管國內(nèi)對鋼管混凝土的研究工作相對落后，但隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國學(xué)者在這一領(lǐng)域所取得的研究成果也令人矚目，制定的設(shè)計規(guī)程包括CECS28：90（1992）、DB29-57-2003和DL/T5085-1999（1999）等。本文對國內(nèi)外已有的幾種鋼管混凝土軸壓構(gòu)件的設(shè)計規(guī)范做了整理介紹，并對三種軸心受壓承載力的計算理論進行了比較與分析。

一、軸心受壓構(gòu)件

（1）EC4規(guī)范。歐洲EC4（1994）是CEN提出的關(guān)于鋼—混凝土混合結(jié)構(gòu)的設(shè)計規(guī)范，能同時適用于圓形和方、矩形截面鋼管混凝土設(shè)計計算。（2）LRFD規(guī)范。LRFD（1999）為美國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會制定的設(shè)計規(guī)程，它考慮了構(gòu)件的整體穩(wěn)定，先將混凝土強度折算到鋼材中，得到其名義抗壓強度，再用計算鋼管混凝土軸壓構(gòu)件的承載力。（3）AIJ規(guī)范。AIJ（1997）是日本建筑學(xué)會在大量試驗研究的基礎(chǔ)上提出的設(shè)計規(guī)范，它同時給出了極限狀態(tài)設(shè)計法和允許應(yīng)力設(shè)計法，其截面形式包括圓形和方、矩形。（4）DBJ13-51-2003?！朵摴芑炷两Y(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》為福建省工程建設(shè)標準，能同時適用于圓形和方、矩形鋼管混凝土設(shè)計計算。從上述各種規(guī)范給出的鋼管混凝土軸壓構(gòu)件承載力設(shè)計計算公式不難看出，因各種規(guī)范制定的思路和出發(fā)點不同，所得計算公式也各不相同。有的是建立在鋼結(jié)構(gòu)的計算方法基礎(chǔ)上，有的是建立在混凝土的計算方法基礎(chǔ)之上，還有的則是把兩者結(jié)合起來視為一個整體對其進行分析。

二、三種軸壓承載力計算理論及公式的比較研究

綜合以上各種規(guī)程所提到的計算方法，目前用于鋼管混凝土的計算理論主要有三種：統(tǒng)一理論、擬鋼理論和擬混凝土理論，現(xiàn)分別做簡要介紹。

1.統(tǒng)一理論?！敖y(tǒng)一理論”是鐘善桐1993年在總結(jié)以往研究成果的基礎(chǔ)之上提出的，該理論認為鋼管混凝土在承受各種荷載作用時的工作性能是隨材料的物理參數(shù)、統(tǒng)一體的幾何參數(shù)、截面形式和應(yīng)力狀態(tài)的改變發(fā)生改變的，變化是連續(xù)相關(guān)的，計算則是統(tǒng)一的。它將鋼管混凝土視為一個整體，按單一材料研究其組合性能，計算構(gòu)件的承載力時，不再區(qū)分鋼管與混凝土。這種基于組合理論的計算方法物理意義比較明確且計算簡單，適用于實際設(shè)計，但它沒考慮鋼管與混凝土之間的相互工作效應(yīng)，使其計算結(jié)果偏于安全，而且該計算公式是在回歸分析的基礎(chǔ)之上建立的，缺乏試驗驗證，還需進一步研究。

2.擬鋼理論。擬鋼理論是同濟大學(xué)基于鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范提出的一種計算理論，它將混凝土折算成為鋼，再按照鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范進行設(shè)計。這種方法是在不改變鋼管橫截面面積的條件下，將管內(nèi)填充的混凝土看成是對鋼管壁屈服強度和彈性模量的提高，以此換算得出等效鋼管的性質(zhì)，并以該等效鋼管的承載力作為原鋼管混凝土的承載力；在計算時，不考慮內(nèi)填混凝土對構(gòu)件的抗拉和抗彎承載力影響，只加入其對軸壓承載力提高的相關(guān)部分。擬鋼理論是采用換算模量，將混凝土折算成鋼進行計算，在對高層、超高層建筑進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，是忽略了剪切模量再采用換算模量對其進行內(nèi)力分析的，所以會出現(xiàn)分析結(jié)果和構(gòu)件設(shè)計不準確的情況；另外，將鋼管和混凝土統(tǒng)一成整體后，不易明確混凝土的分擔作用和結(jié)構(gòu)行為，所以具有一定的局限性。

3.擬混凝土理論。擬混凝土理論認為鋼管混凝土是由鋼管對核心混凝土實施套箍強化后的一種套箍混凝土或約束混凝土。在計算時，只考慮核心混凝土二向應(yīng)力狀態(tài)下的受力情況，將鋼管壁看成是處于核心混凝土周圍的等效縱向鋼筋，其面積按照鋼管的形狀和截面積而定。該理論從概念上要比較適合圓形鋼管混凝土，對于方、矩形鋼管混凝土，因鋼管對混凝土提供的約束能力比較小，其套箍混凝土的概念已不再適用。實際上，“約束效應(yīng)系數(shù)”對套箍作用的發(fā)揮至關(guān)重要，但這種理論不能擬合出一條具有代表性的曲線來例證它的有效性，因此不是十分可靠。目前，對鋼管混凝土構(gòu)件有著不同的研究方法，以上三種理論是研究者們從不同的角度對其進行分析而得出的，由于鋼管混凝土力學(xué)性能的復(fù)雜性，使得三種理論具有一定的缺陷和不足，因理解不同，導(dǎo)致估計的準確程度不同，所獲得的計算方法和計算結(jié)果也就有所出入。因此還有待做進一步的研究。

三、結(jié)語

鋼管混凝土這一組合結(jié)構(gòu)因其獨特的優(yōu)勢，在工程中已得到廣泛的應(yīng)用，并引起國內(nèi)外諸多學(xué)者的關(guān)注，通過長期深入的研究，編制出了相應(yīng)的設(shè)計規(guī)程，其成就令人矚目。本文就國內(nèi)外已有的幾種鋼管混凝土軸壓構(gòu)件承載力的設(shè)計規(guī)范做了整理介紹，且對目前適用于鋼管混凝土的三種計算理論進行了評述，指出其不足之處，并通過算例結(jié)果比較了三者的差別，說明對鋼管混凝土構(gòu)件還有待做進一步的研究。

參 考 文 獻

[1]鐘善桐，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2003：28～32

[2]韓林海，楊有福.現(xiàn)代鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004：5～6

[3]韓林海.鋼管混凝土結(jié)構(gòu)[M].北京：科學(xué)出版社，2000：3～8

[4]European Commitee for Standardization.Eurocode 4.Design of com

posite steel and concrete structures[S].London.British.1994

[5]American Institute of Steel Construction（AISC）.Load and resistance

factor design specification for structural steel buildings[S].Chicago.U.S.

A.1999

[6]Architecture Institute of Japan（AIJ）.AIJ Recommendation for design

and construction of concrete filled steel tubular structures[S].Tokyo.Japan.1997

[7]福建省工程建設(shè)標準《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（DBJl3-51-2003）[S].福州.2003

[8]鐘善桐.鋼管混凝土統(tǒng)一理論——研究與應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006

[9]中華人民共和國國家建筑材料工業(yè)局標準JCJ01-89-1989.鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程[S].上海：同濟大學(xué)出版社，1989

[10]徐迪.方鋼管混凝土短柱軸壓性能分析[D].武漢理工大學(xué).2007