中国建筑2013年技术交流会论文集
钢管混凝土柱轴向受压承载力的理论研究
王力尚
（中建中东有限责任公司，阿联酋迪拜）
摘要 ： 运用塑性力学理论，对钢管的三向应力和核心混凝土的约束机制进行了研究.认为在塑性阶段,外围
钢管的三向应力，符合 R.Von Mises 屈服条件；核心混凝土的三向受压大大地提高了钢管混凝土构件的极
限承载力。采用不同的核心混凝土破坏准则，所得到的结果不一样。
关键词
： 三向应力，核心混凝土,约束机制，极限承载力，破坏准则
Theory Study on Axial Loading Capacity of Steel Tube Confined High-strength Concrete Columns
Wang Lishang
(China State Construction Engin eering Corporation Middle East L .L.C，Dubai, UAE)
Abstract: This paper analyses steel tube’s three dimension stress and con crete
core’s structural system by constraint mechanics. We think that steel tube’s
dimension stress character abide by R.Von Mises Law in constrai nt mechanics. Three
dimension stress of the concrete core causes the increase of ul timate load. With
different concrete core’s strength theory, we can obtain differ ent results.
Keywords: three dimension stress ；the concrete core； constraint mechanics ；
ultimate load；concrete core’s strength theory.
1 问题的提出
近几十年来，钢管混凝土材料已经从普通混凝土到高强混凝土。钢管混凝土技术以其独
特的结构形式、结构体系和施工工艺及方法，使其应用领域越来越广。受力结构已从简单轴
向受压发展到复杂受力结构；现代钢管混凝土结构已经广泛应用于各种领域（工业厂房、高
层和超高层建筑、拱桥和地下结构，还有高耸结构） ；随着材料力学、弹性力学、塑性力学
等理论的不断发展，钢管混凝土结构的自身理论、技术和材料也不断的更新，正在以独特的
优势发挥最大作用。 然而，在已有的一些钢管混凝土结构理论中，计算的钢管混凝土结构承载力与实际承载
力有差异，不能对钢管混凝土进行圆满解说，参见下图：
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¦Θ
= 0 ¦Θ
= ∞
==1.212 =
素混凝土柱 纯钢柱
（ ）
规程采用的公式
（
：99）
规程采用的公式
日本规程采用的公式
承载力公式的
实际曲线
图 1.钢管混凝土各种规程承载力与套箍指标的关系曲线
Fig1. Bearing Capacity- the Tube Confinement Index Curve of
Some Technical Specification of Steel Tube Confined Concrete
从钢管混凝土各种规程采用的承载力与套箍指标的关系图中可以看出，
（DL/T5085-1999）规程中的钢管混凝土承载力随着套箍指标 θ的增大先增大然后逐渐减小，
当套箍指标 θ为 6～8 时，承载力计算值接近零，这与实际情况不相符； （CECS104：99）规程
中的钢管混凝土承载力由两个公式表达，相交点的承载力值与套箍指标 θ的斜率不连续，而
且在接近纯钢柱时，承载力值突然下降；日本规程中的钢管混凝土承载力没有考虑二者的相
互促进作用，这与钢管混凝土结构的实际受力状态不相符。 从钢管混凝土的组成结构看，当外围钢管壁厚很薄，趋于零时，就是素混凝土柱；反之，
当核心混凝土趋于零时，就是纯钢柱，这是钢管混凝土的两个极限状况。因此，我们可以把
钢管混凝土结构理解成素混凝土柱随着外围钢管壁厚的逐渐增大， 逐渐变成纯钢柱的一系列
过程。因此，我们提出以下几个问题进行商榷： 1、核心混凝土为三向受压，钢管承受径向应力、环向应力和纵向应力，随着荷载的逐
渐加大，钢管对混凝土紧箍力也就越大，钢管的环向拉力也越大，这三者是相辅
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