傅昶彬课件系列-组合结构第六章钢管混凝土结构2

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（2）主要内容◆材料和设计指标◆轴心受压构件承载力计算

6.2钢管混凝土构件设计6.2.1钢管混凝土设计规范◆国外规范欧洲规范EC4(2004)澳大利亚规范AS5100(2004)美国混凝土协会规范ACI318(2008)美国钢结构协会规范AISC(2010)英国规范BS5400(2005)日本建筑学会规范AIJ(2008)◆国内规范6.2.1钢管混凝土设计规范

自1989年至今已有行业和地方两方面的设计施工规程十余本。中国工程建设标准化协会标准《钢管混凝土结构设计与施工规程》（CECS28:90）

（简称CECS28《规程》）中国工程建设标准化协会标准《矩形钢管混凝土结构技术规程（CECS159:2004）（简称CECS159《规程》）福建省工程建设标准《钢管混凝土结构技术规程》DBJ/T13-51-2010

（简称福建《规程》）6.2.2钢管混凝土材料和设计指标钢管混凝土的力学性能不仅与两种材料各自的性能有关，而且与两者的“匹配”有关。1.材料要求◆钢管

一般按钢结构用材要求。宜采用螺旋焊接管或直接焊接管,焊缝为坡口对接焊，不得采用搭接角焊缝。◆混凝土

Q235-C30或C40，Q345-C40～C60,Q390或Q420-C50或C60及以上；水灰比≤0.45，加减水剂塌落度宜为160～180mm。6.2.2钢管混凝土材料和设计指标2.参数定义及限值◆含钢率◆约束效应系数

ξ反映截面几何与物理特性，ξ越大约束越强，混凝土强度和延性增加越大。取值范围0.3≤ξ≤4，抗震要求圆管0.6≤ξ，方管1.0≤ξ。6.2.2钢管混凝土材料和设计指标2.参数定义及限值◆径厚比或高厚比D/t◆长细比

基于不发生局部失稳，虽可考虑混凝土支撑的有利影响，但不得大于钢结构D/t的1.5倍，且圆管D/t≤150·235/fyDDB详《钢规》柱150支撑200矩管6.2.2钢管混凝土材料和设计指标3.钢管混凝土的刚度取值直接影响结构分析准确性。◆组合轴压刚度短柱平均应力-应变曲线基本以定性方式确定，各规程公式有别：福建《规程》CECS《规程》6.2.2钢管混凝土材料和设计指标3.钢管混凝土的刚度◆组合弹性抗弯刚度

不仅不考虑粘结，而且还要考虑混凝土的开裂和塑性发展。福建《规程》CECS《规程》规程不同公式有别。6.2.2钢管混凝土材料和设计指标3.钢管混凝土的刚度◆组合剪切刚度取定钢与约束混凝土的本构模型，用有限元程序算出纯扭或纯剪的名义剪应力与剪应变的关系曲线，并以其比例极限定义剪变模量。钢与约束混凝土的本构模型—广义虎克定律？—不同应力水平下的割线模量；—不同应力水平下的泊松比。6.2.2钢管混凝土材料和设计指标3.钢管混凝土的刚度◆组合剪切刚度纯扭构构件τ-γ曲线6.2.2钢管混混凝土土材料料和设设计指指标3.钢管混混凝土土的刚刚度◆组合剪剪切刚刚度P150式（6-17）P150式（6-18）6.2.2钢管混混凝土土材料料和设设计指指标3.钢管混混凝土土的刚刚度◆组合剪剪切刚刚度6.2.2钢管混混凝土土材料料和设设计指指标4.钢管混混凝土土的强强度指指标◆组合轴轴压强强度短柱平平均应应力-应变曲曲线弹塑性性基本本结束束钢和砼砼均达达极限限标准值值设计值值短柱轴轴心受受压承承载力力福建《规程》6.2.2钢管混混凝土土材料料和设设计指指标4.钢管混混凝土土的强强度指指标◆组合抗抗剪强强度纯扭构构件典典型τ-γ曲线外钢管管也达达屈服服，主主要与与含钢钢率、、约束束系数数和组组合轴轴压强强度有有关，，详式式（6-22）和式式（6-23）。6.2.3钢管混混凝土土构件件承载载力验验算1.短柱木柱在在L/b≤10时可看看作““短柱柱”，，钢钢筋混混凝土土柱在在L/b≤8时可以以称为为“短短柱””，，素混混凝土土和未未配置置纵筋筋的套套箍混混凝土土柱L/b≤4可以称称为““短柱柱”，，砖石石柱L/b≤3可以称称为““短柱柱”。。钢管混凝凝土在极极限状态态时，钢钢管主要要起环箍箍的作用用，在纵纵向的作作用很小小，在L/D≤4时也可算算作“短柱””。6.2.3钢管混凝凝土构件件承载力力验算1.短柱钢管混凝凝土短柱柱加载方方式试验装置置6.2.3钢管混凝凝土构件件承载力力验算1.短柱钢管混凝凝土短柱柱N-ε曲线6.2.3钢管混凝凝土构件件承载力力验算1.短柱弓弦效应应示意图图变形测量量示意图图钢管纵向向应变小小于整体体平均应应变机理理解释弹性薄片片6.2.3钢管混凝凝土构件件承载力力验算1.短柱中建院所所作短柱柱试件外外观形态态变化过过程图6.2.3钢管混凝凝土构件件承载力力验算◆短柱中建院部部分短柱柱试件试试验以后后的外形形1.轴心受压压构件6.2.3钢管混凝凝土构件件承载力力验算中建院粗粗短厚壁壁钢管混混凝土试试件试验后外外形N-εc曲线荷载N（10kN）纵向应变变εc（%）◆短柱1.轴心受压压构件6.2.3钢管混凝凝土构件件承载力力验算混凝土各各阶段的的应力状状态（苏）格沃兹杰杰夫用极限平平衡理论论求解钢钢管混凝凝土短柱柱承载力力Nu◆短柱1.轴心受压压构件6.2.3钢管混凝凝土构件件承载力力验算极限状态态下钢管管与混凝凝土受力力简图◆短柱1.轴心受压压构件6.2.3钢管混凝凝土构件件承载力力验算等测压三三向受压压混凝土土②①◆短柱1.轴心受压压构件6.2.3钢管混凝凝土构件件承载力力验算据Mises条件………①………②………③………④………⑤◆短柱1.轴心受压压构件6.2.3钢管混凝凝土构件件承载力力验算◆短柱1.轴心受压压构件6.2.3钢管混凝凝土构件件承载力力验算同理，可可推出P158CECS28依据◆短柱1.轴心受压压构件6.2.3钢管混凝凝土构件件承载力力验算◆长柱1.轴心受压压构件6.2.3钢管混凝凝土构件件承载力力验算影响钢管管混凝土土长柱承承载力的的主要因因素有：：●钢管对核核心混凝凝土的套套箍强化化作用●柱的长细细比●作用力的的偏心率率●柱端约束束条件◆长柱1.轴心受压压构件6.2.3钢管混凝凝土构件件承载力力验算中建院-钢管混凝凝土长细细比影响响试验试验装置置试验后试试件◆长柱1.轴心受压压构件6.2.3钢管混凝凝土构件件承载力力验算◆长柱1.轴心受压压构件中建院长长细比影影响经验验公式对对国外资资料的校校核6.2.3钢管混凝凝土构件件承载力力验算◆长柱1.轴心受压压构件6.2.3钢管混凝凝土构件件承载力力验算据CECS28《规程》◆计算公式式圆