钢管混凝土结构(3)-傅昶彬课件系列

1、四川大学建环学院 2015.9傅昶彬课件系列组合结构第六章 钢管混凝土结构 （3）主要内容拉、弯和压弯构件承载力验算钢管混凝土格构式柱设计新型钢管混凝土柱 6.2 钢管混凝土构件设计6.2.3 钢管混凝土构件承载力验算2.轴心受拉构件 轴心受拉，钢管为双向受拉状态，有利材料强度发挥，受约束钢管轴心受拉承载力比不受约束轴心受拉承载力要高。取定钢管混凝土三向本构模型，当含钢率= 0.040.2时，由数值计算有：轴心受拉承载力公式，福建规程考虑约束效应，CECS规程忽略约束效应。6.2.3 钢管混凝土构件承载力验算3.受弯构件M-曲线圆钢管混凝土矩形钢管混凝土福建规程单向弯矩双向弯矩CECS规程可按

2、压弯公式取N=0计算？P1626.2.3 钢管混凝土构件承载力验算4.压弯构件中建院-长柱试验方案 为了能较好地观察长细比和偏心率对钢管混凝土柱力学行为的影响，并据之建立承载力计算方法，中建院采用了棋盘式的试验方案。e0/rcL/D CECS28规程以此试验为据建立压弯构件承载力公式6.2.3 钢管混凝土构件承载力验算4.压弯构件中建院长细比影响经验公式对国外资料的校核6.2.3 钢管混凝土构件承载力验算4.压弯构件长细比L0/D总折减系数中建院-偏压柱总折减系数试验结果汇总6.2.3 钢管混凝土构件承载力验算4.压弯构件中建院-偏心距影响系数6.2.3 钢管混凝土构件承载力验算4.压弯构件不

3、同方式得到的N-M相关曲线6.2.3 钢管混凝土构件承载力验算4.压弯构件由数值计算及参数分析，图中A点坐标圆管和矩管具体表达式见P162-163式6-47和式6-48可按直线描述可按抛物线描述6.2.3 钢管混凝土构件承载力验算4.压弯构件福建规程计算方法平面内平面外（只针对矩管）CECS28规程计算方法6.2.3 钢管混凝土构件承载力验算4.压弯构件CECS159规程计算方法 对于矩管压弯构件，要求分别验算强度和稳定。其稳定计算公式与钢结构规范的压弯构件计算公式有一定的相似度。见P165P167例题6-3例题6-4用此公式无法计算受弯构件的承载力6.2.3 钢管混凝土构件承载力验算5.局部

4、受压 在基顶和柱顶可能出现局部受压情形。基顶情形可按混规局压公式处置，柱顶钢支座局压可按教材公式解决。福州大学刘威博士论文钢管混凝土局部受压时的工作机理研究6.2.3 钢管混凝土构件承载力验算5.局部受压局部受压示意图圆形钢管矩形钢管6.钢管初应力影响的验算6.2.3 钢管混凝土构件承载力验算无初应力有初应力初应力对偏压柱N-um的影响 初应力最多可使极限承载力降低20%。 福建规程规定，钢管初应力不宜超过0.35s f, 当超过时, 钢管混凝土承载力应乘影响系数，即7.长期荷载作用的影响6.2.3 钢管混凝土构件承载力验算长期荷载作用对承载力的影响 混凝土徐变将造成钢管与混凝土的内力重分布、

5、抗弯刚度降低、挠度增大和承载力降低。核心混凝土收缩的计算 混凝土收缩可能使钢管脱空，降低承载力和工作可靠性。对较大截面尺寸的钢管混凝土，可采用美国工程师协会规范公式计算收缩应变量，然后在混凝土中添加适量的膨胀剂消除其收缩。6.2.4 钢管混凝土格构式柱的设计1.格构式住的组成双肢格构柱6.2.4 钢管混凝土格构式柱的设计1.格构式住的组成三肢格构柱四肢格构柱6.2.4 钢管混凝土格构式柱的设计2.剪切变形对虚轴稳定性的影响实腹构件考虑剪切变形的临界压应力格构式构件换算计算长度考虑钢管混凝土特性的计算公式见P175表6-86.2.4 钢管混凝土格构式柱的设计3.格构柱的设计 单向压弯可采用双肢或

6、三肢格构柱，双向压弯可采用四肢格构柱，肢距及各肢截面尺寸初估计算确定。轴心受压格构柱承载力计算 据福建规程压弯格构柱承载力计算6.2.4 钢管混凝土格构式柱的设计3.格构柱的设计 据福建规程套用钢规格构柱平面内稳定公式6.2.5 新型钢管混凝土柱1.钢管自密实混凝土 混凝土掺用活性细料，降低水灰比，不需振捣，施工无噪音污染。2.薄壁钢管混凝土 钢管壁厚3mm, 可减少用钢量，更易施焊，降低工程造价。关注问题是钢管局部失稳。加劲肋加劲肋拉杆隅撑提高薄壁钢管局部稳定构造措施3.中空夹层钢管混凝土6.2.5 新型钢管混凝土柱中空夹层钢管混凝土截面形式 自重轻，刚度大，内管抗火性更好（但要考虑防爆），

7、可有广泛的工程应用。 目前规范级试验研究尚不够，故承载力计算可按实心钢管混凝土的计算公式作适当修正。6.2.5 新型钢管混凝土柱4.不锈钢管混凝土 除有与普通钢管混凝土相似的良好力学性能外，还具有优越的耐久性能，可用于重要建筑物、海洋平台和桥墩桥塔。赫斯特大厦 建于2006年，2008年获国际高层建筑奖，7.95万m2,46层，182m高。香港昂船洲大桥桥墩 建于2009年，主跨1018m, 桥塔高度298米。6.2.5 新型钢管混凝土柱4.不锈钢管混凝土不锈钢与碳素钢-曲线 不锈钢与普通碳素钢性能存在差异：比例极限变形能力耐火性能 受力构件承载力应进行试验研究。奥氏体不锈钢碳素钢双重不锈钢5.FRP约束钢管混凝土6.2.5 新型钢管混凝土柱 FRP（Fiber reinforced polymer）纤维增强复合塑料, 有碳纤维( CFRP)、玻璃纤维( GFRP)、及芳纶纤维( AFRP)等。 FRP材料特点：