·1038· 北京科技大学学报 第33卷 柱延性系数的数值及其影响因素，但实验与震害现 和《钢管混凝土结构设计与施工规程CECS28: 象表明，结构抗震性能与其所经历的受力历程有关. 90》的规定，在Ⅱ类场地上按7度设防标准设计 在持时较长、往复振动次数较多的强震作用下，结构 试件.柱高分别为2100mm和1700mm,钢管截面 构件的承载力可能因累积损伤效应而降低，进而导 外包尺寸为300mm×300mm(见图2)，厚度根据不 致构件破坏，因此应充分考虑构件累积滞回耗能产 同宽厚比取5mm、7.5mm和10mm三种，钢材选用 生的损伤对钢管混凝土柱性能的影响. Q235,钢管采用两块宽为600mm的钢板折90对接 针对钢管混凝土柱框架结构，笔者等提出了允 焊接.底板采用700mm×500mm×20mm,中心对 许部分柱屈服的整体型屈服机制)，见图1.通过 称的焊接在钢管底部.各试件的具体参数见表1，其 设置承载力较大的边柱来避免层屈服破坏机制，并 中CT代表钢管混凝土构件；轴压比设定为0.2、 允许中柱柱端屈服，从而使得中柱的强柱弱梁条件 0.4和0.6分别用A、B和C表示：5、7.5、10分别表 得以放松，以充分发挥钢管混凝土柱良好的塑性变 示钢管臂厚为5mm、7.5mm和10mm,代表了含钢 形能力及耗能能力.为保证部分柱铰屈服机制的抗 率的不同：L和M分别代表长度为2100mm和 震安全性，要求允许屈服柱在屈服后承载力无显著 1700mm的试件，体现了长细比的变化，试件均为中 降低，且累积耗能不应超过构件的耗能能力，以避免 长柱.在一定轴压下进行低周反复荷载实验，实验 发生层破坏.为此，本文通过六根方钢管混凝土柱 装置如图3所示. 在一定轴力下的低周反复水平荷载下的实验，分析研 B=-300 究了轴压比、含钢率和长细比对钢管混凝土柱的累积 耗能的影响，为基于部分柱铰屈服机制设计的框架结 构中允许屈服的钢管混凝土柱提供设计依据 300 23 1-1靓面 50 500 500 12@150 重12@200 700 1400 图1部分柱铰屈服机制 图2试件尺寸（单位：mm) Fig.1 Yield mechanism of partial column hinges Fig.2 Specimen size (unit:mm) 1实验概况 钢材的屈服强度人是通过对低碳钢标准试件 进行受拉实验所得，混凝土的抗压强度标准值f是 1.1试件参数 通过标准试块实验所得.钢材和混凝土各力学性能 根据《建筑抗震设计规范GB50011一2001》☒ 列于表2. 表1试件参数表 Table 1 Specimen parameters 序号 试样编号 B×tXL/(mm×mm×mm) A MPa fe/MPa N/kN 1 CFT-M7.5A 300×7.5×1700 0.2 19.6 299.2 35 0.108 757 CFT-M7.5B 300×7.5×1700 0.4 19.6 299.2 35 0.108 1515 3 CFT-7.5C 300×7.5×1700 0.6 19.6 299.2 35 0.108 2272 4 CFT-M5 300×5×1700 0.4 19.6 299.2 35 0.070 1187 5 CFT-I0 300×10×1700 0.4 19.6 299.2 35 0.148 1837 6 CFT47.5 300×7.5×2100 0.4 24.2 299.2 0.108 1515 注：B为方钢管的外包边长：t为钢管的厚度：L为试件的加载长度：长细比为入=2√5/B:N为试验时施加的竖向荷载：试件的轴压比为n= N/No,其中N。=A,f+Af:a为试件的含钢率，其中a=B2-(B-2)]/B2.北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 柱延性系数的数值及其影响因素，但实验与震害现 象表明，结构抗震性能与其所经历的受力历程有关． 在持时较长、往复振动次数较多的强震作用下，结构 构件的承载力可能因累积损伤效应而降低，进而导 致构件破坏，因此应充分考虑构件累积滞回耗能产 生的损伤对钢管混凝土柱性能的影响． 针对钢管混凝土柱框架结构，笔者等提出了允 许部分柱屈服的整体型屈服机制［11］，见图 1． 通过 设置承载力较大的边柱来避免层屈服破坏机制，并 允许中柱柱端屈服，从而使得中柱的强柱弱梁条件 得以放松，以充分发挥钢管混凝土柱良好的塑性变 形能力及耗能能力． 为保证部分柱铰屈服机制的抗 震安全性，要求允许屈服柱在屈服后承载力无显著 降低，且累积耗能不应超过构件的耗能能力，以避免 发生层破坏． 为此，本文通过六根方钢管混凝土柱 在一定轴力下的低周反复水平荷载下的实验，分析研 究了轴压比、含钢率和长细比对钢管混凝土柱的累积 耗能的影响，为基于部分柱铰屈服机制设计的框架结 构中允许屈服的钢管混凝土柱提供设计依据． 图 1 部分柱铰屈服机制 Fig． 1 Yield mechanism of partial column hinges 1 实验概况 1. 1 试件参数 根据《建筑抗震设计规范 GB50011—2001》［12］ 和《钢管混凝土结构设计与施工规程 CECS28: 90》［5］的规定，在Ⅱ类场地上按 7 度设防标准设计 试件． 柱高分别为 2 100 mm 和 1 700 mm，钢管截面 外包尺寸为 300 mm × 300 mm( 见图 2) ，厚度根据不 同宽厚比取 5 mm、7. 5 mm 和 10 mm 三种，钢材选用 Q235，钢管采用两块宽为 600 mm 的钢板折 90 #对接 焊接． 底板采用 700 mm × 500 mm × 20 mm，中心对 称的焊接在钢管底部． 各试件的具体参数见表 1，其 中 CFT 代表钢管混凝土构件; 轴压比设定为 0. 2、 0. 4 和 0. 6 分别用 A、B 和 C 表示; 5、7. 5、10 分别表 示钢管臂厚为 5 mm、7. 5 mm 和 10 mm，代表了含钢 率的不 同; L 和 M 分别代表长度为 2 100 mm 和 1 700 mm 的试件，体现了长细比的变化，试件均为中 长柱． 在一定轴压下进行低周反复荷载实验，实验 装置如图 3 所示． 图 2 试件尺寸( 单位: mm) Fig． 2 Specimen size ( unit: mm) 钢材的屈服强度 fy 是通过对低碳钢标准试件 进行受拉实验所得，混凝土的抗压强度标准值 fcu是 通过标准试块实验所得． 钢材和混凝土各力学性能 列于表 2． 表 1 试件参数表 Table 1 Specimen parameters 序号 试样编号 B × t × L /( mm × mm × mm) n λ fy / MPa fcu / MPa α N/kN 1 CFT-M7. 5A 300 × 7. 5 × 1 700 0. 2 19. 6 299. 2 35 0. 108 757 2 CFT-M7. 5B 300 × 7. 5 × 1 700 0. 4 19. 6 299. 2 35 0. 108 1 515 3 CFT-M7. 5C 300 × 7. 5 × 1 700 0. 6 19. 6 299. 2 35 0. 108 2 272 4 CFT-M5 300 × 5 × 1 700 0. 4 19. 6 299. 2 35 0. 070 1 187 5 CFT-M10 300 × 10 × 1 700 0. 4 19. 6 299. 2 35 0. 148 1 837 6 CFT-L7. 5 300 × 7. 5 × 2 100 0. 4 24. 2 299. 2 35 0. 108 1 515 注: B 为方钢管的外包边长; t 为钢管的厚度; L 为试件的加载长度; 长细比为 λ = 2 槡3 /B; N 为试验时施加的竖向荷载; 试件的轴压比为 n = N/N0，其中 N0 = Asfy + Ac fc ; α 为试件的含钢率，其中 α =［B2 － ( B － 2t) 2 ］/B2 ． ·1038·