第 46卷 第 1期
2014年 2月
西安建筑科技大学学报 (自然科学版)
J．Xi an Univ．ofArch．&Tech．(Natural Science Edition)
v01．46 NO．1
Feb．2014
型 钢 高 强 混 凝 土 柱 保 护 层 厚 度 确 定 方 法
薛 建 阳 ， 柯 晓 军 ， 陈 宗 平 ， 应 武 挡
(1．西安建筑科技大学土木工程学院，陕西 西安 710055；2．广西大学土木建筑工程学院，广西 南宁 530004)
摘要 ：混凝土保护层的厚度会直接影响构件的破坏形态、承载力、刚度以及耐久性能等．结合型钢高强混凝土柱的剪切黏结
破坏特征，以混凝土保护层为对象，根据板弹塑性稳定理论和力扩散原理分别对其受压屈曲失稳和临界开裂时的最小保护层
厚度进行理论推导，提出合理的计算公式，计算结果与已有试验结果相吻合 ．结合工程实际，混凝土保护层厚度还应满足我
国现行 混凝土结构设计规范>)(GB 50010．2010)中最小保护层厚度的构造要求，并建议型钢高强混凝土构件的最小配箍率
宜取 0．3％．
关键词：型钢混凝土；高强混凝土；保护层；板弹塑性稳定理论；力扩散原理
中图分类号：TU398 文献标志码：A 文章编号：1006．7930(2014)01—0001．05
高强 混凝 土 具有 强度 高 、耐久 性好 、工作 性 能优 异等 特点 ，符合 现 代结 构 向高耸 、重载 和承 受恶 劣 环
境 的方 向发展 ，但其 延性 差 ，地震 时高 强混 凝 土构件 易 发 生脆 性 剪切 破坏 而 引起结 构倒 塌¨ ．如 在高 强混
凝土 结构 中配置 适量 的型 钢 形成具 有 强度 高 、变 形能 力强 的型钢 高强混 凝 土结构 ，这 为推 广高 强混 凝土在
高烈 度地 区的应 用提供 了新途 径 J．
要保 证 型钢 混凝 土结 构 具有 良好 的承 载能 力和 变 形能 力 ，一 方 面要 求型钢 与 混凝 土之 间具 有足 够 的黏
结强 度 ，还 要求 在 型钢达 到 屈服 强 度前 ，混 凝土 保护 层 不会被 压 碎 或失稳 J，这两 方面 与混 凝土 保护 层厚
度有 密 切关 系 ．当混凝 土 保护 层达 到一 定厚 度 时 ，型 钢与 混凝 土 具有 良好 的黏 结锚 固性能 ，同时混 凝土保
护层 在 型钢 屈服 前也 不会 出现 屈 曲失 稳破 坏 ．但 混凝 土 保护 层过 厚 ，不 仅 浪费混 凝 土用量 ，增 加结 构 自重
等 问题 ，还会 影 响构件 的受 力性能 ． 目前 ，有 关型钢 高 强混凝 土柱 保 护层 厚度 的研 究 尚少 ．因此 ，本文通
过试 验 揭示 型钢 高 强混凝 土柱 的剪切 黏 结破坏 特征 ，从 混凝 土 不发 生失 稳 的最小 保护 层厚 度与 混凝 土 的开
裂 临界 保护 层厚 度 角度 ，根据 板 的弹 塑性稳 定 理论 和力 的扩 散原 理 ，建 立 混凝 土保 护层 力 学模型 ，推导 其
合 理 的计 算公 式 ．
1 型 钢 高 强 混 凝 土 柱 试 验 概 况
课 题组 先 后对 32根 型钢 高 强混 凝 土柱进 行低 周 反复 加载 试验 发现 ，其 中 9根剪 跨 比适 中、混 凝土 立
方体抗 压 强度在 70．52 MPa-84．90 MPa之 间变化 的试 件发 生剪 切黏 结破 坏 ，第一 批 有 7根 试件 ，设 计参 数
详 见文 献[4】；第 二 批有 2根 试件 ，该 批试 件 的截 面尺 寸 bxh为 180 mmx200 1TI1TI，型钢采 用普通热 轧工 字
钢 112，材 质为 Q235级 ，型钢 的混 凝 土保 护层 厚 度为 37 mm；纵筋 采 用 4盐l2的 HRB400级钢筋 ；箍筋 采
用直径 为 6 mm 和 8 mm 的 HRB335级钢 筋 ， 间距为 65 111111．试件 设计 参数 见表 1．两 批试 验都 是采 用悬
臂 式 的拟 静力 加载 装置 按 照荷载 一位 移混 合 控制 的加 载制 度进 行 加载 ．
试件 发 生剪 切黏 结破 坏过 程为 ：加载 初 期 ，柱 根 部首 先 出现水 平弯 曲裂缝 ，再逐渐 斜 向发展 ，柱腹
型钢高强混凝土柱保护层厚度确定方法（论文）.pdf
