钢管混凝土组合结构二二

钢管混凝土组合结构第一部分：钢管混凝土结构一般要求和构造第二部分：圆钢管混凝土柱承载力计算第三部分：方钢管混凝土柱承载力计算Part9a：钢管混凝土组合结构第一部分钢管混凝土结构一般要求和构造

1材料

2圆钢管混凝土杆件

3格构柱1、材料：钢管（1）通常情况下应选择螺旋焊缝连接钢管，因为它容易达到焊缝与母材等强度的要求；（2）当螺旋焊缝钢管的常用规格不能满足要求时，或者管壁较厚时，可采用钢板卷成的直缝焊接钢管，且应采用对接坡口焊缝，不允许采用钢板搭接的角焊缝;（3）无缝钢管的价格较高，且管壁相对较厚，仅当必要时方可采用。钢管：圆钢管可以采用螺旋焊接钢管、直缝焊接钢管或无缝钢管钢管内的混凝土强度等级，根据承载力的要求与钢管钢等级匹配：1、材料:混凝土由于钢管是封闭的，混凝土中的多余水份不能排出，因此混凝土的水灰比不能太大;管径大于500mm的钢管混凝土柱，管内混凝土宜选用补偿或者微膨胀混凝土。Q235钢C30~C50混凝土Q390钢C50~C80混凝土Q345钢C40~C60混凝土2、圆钢管混凝土杆件含钢率钢管混凝土杆件的含钢率ρs是指钢管截面面积与内填混凝土截面面积的比值。为了确保空钢管的局部稳定，含钢率不应该小于4％，（相当于径厚比D/t＝100）。一般情况下，合理的含钢率为6％～10％。套箍指标钢管混凝土杆件的套箍指标，是指其钢管受压承载力设计值与其内填混凝土受压承载力设计值的比值。套箍指标宜控制在0.3～3.0。下限防止混凝土强度等级过高，钢管套箍能力不足而引起混凝土的脆性破坏。上限防止混凝土强度等级过低使结构在使用荷载作用下产生塑性变形。3、格构式柱格构式柱的腹杆采用空钢管。腹杆和柱肢直接焊接，柱肢上不开孔。斜腹杆格构式柱：夹角，轴线，净距平腹杆格构式98柱；三肢或四肢格构式柱应沿柱高度方向设置横隔。横隔间距不应大于柱截面长边的9倍或者8m。第二部分圆钢管混凝土柱承载力计算

1Methodology

2轴压短柱承载力

3受压承载力的影响因素

4受压承载力计算

5例题

6其他计算方法1、轴压短柱承载力计算方法（1）极限荷载：钢管对混凝土提供约束，使混凝土三向受压，从而提高承载力，达到极限承载力时，钢管纵向应力为零，环向应力达到屈服点。（2）塑性工作阶段的承载力：钢管屈服而核心混凝土达到极限强度：关键是如何确定进入塑性阶段时钢管的纵向应力（强度理论：塑性理论、八面体理论、假定钢材和混凝土均为理想弹塑性材料。……）(短柱破坏)（3）限制纵向变形来确定轴压承载力：美国ACI319-89混凝土纵向应变0.003时的承载力为轴压承载力。（5）有限元分析（4）试验回归：将钢管混凝土视为一种材料Nocomputertoolsarebetterthanthepeopleusingthem2、轴压短柱承载力钢管混凝土结构设计与施工规程（CECS28:90)协会标准钢管混凝土结构设计与施工规程（JCJ01-1989)建材行业标准钢-混凝土组合结构设计规程（DL/T5085-1999)电力行业标准2、轴压短柱承载力

极限平衡理论：钢管混凝土短柱为钢管和核心混凝土两种部件组成的结构体系。基本假定为结构变形很小，不考虑几何尺寸变化结构在材料破坏前不会失稳定荷载单调递增钢材屈服、混凝土达到极限压应变后均为理想弹塑性材料，可保持屈服应力不变在极限状态下，钢管应力状态为纵向受压、环向受拉的双向受力状态，并沿管的壁厚均匀分布。极限平衡状态下有五个未知量：外荷载、钢管纵向应力和环向应力、核心混凝土纵向应力及钢管对混凝土的侧向压力。2、轴压短柱承载力利用以下条件进行求解：钢材屈服条件、混凝土屈服条件、轴向力平衡条件、环向力平衡条件，并假定套箍系数已知。单肢钢管混凝土受压柱极限承载力为式中套箍系数Θ宜在0.3-3之间。试验结果表明，Θ在这一范围内时，构件在使用荷载下都处于弹性工作状态，且破坏时有足够的延性。3、受压承载力的影响因素（1）长细比（l0/d）：随着长细比的增大，构件会由材料破坏模式过渡到失稳破坏模式。

当l0/d不大于4当4<l0/d<30当l0/d>303、受压承载力的影响因素（2）荷载偏心率：荷载偏心距与钢管内半径的比值。无论大小偏心，其受压承载力由于偏心影响的降低统一采用偏心影响系数来反映。

3、受压承载力的影响因素（3）柱端弯矩分布的影响：柱的两端常有弯矩作用，柱弯矩较小的截面对弯矩较大的截面有一定的横向变形的约束作用，使柱整体刚度变大，不易失稳，从而提高了柱的承载力。

弯矩分布的影响通过等效柱的方法计算，即将实际柱长乘以反映柱端弯矩分布影响的等效长度系数k。等效长度系数计算分柱两端无相对侧向位移和有相对侧向位移两种情况计算。（原因：当存在侧向相对位移时，由于侧移使偏心力的作用产生P-Δ效应，对承载力有不利影响）。3、受压承载力的影响因素（4）两端支座约束的影响：实际工程中两端不是理想的铰接或者固接，因此采用计算长度的概念来考虑柱端的约束条件：计算长度取实际长度乘以反映约束影响的计算长度系数。

（无侧移框架柱的计算长度系数；有侧移框架柱计算长度系数）4、受压承载力计算格构式钢管混凝土柱受压承载力计算：由双肢或多肢钢管混凝土柱肢组成的格构式柱，应进行单肢承载力和整体承载力计算。计算单肢承载力时，应先按桁架确定其单肢的轴向力，然后按照受压肢和受拉肢分别计算。压肢的承载力按轴压构件计算；拉肢的承载力按钢结构拉杆计算，不考虑混凝土的抗拉贡献。4、受压承载力计算单肢钢管混凝土受压柱极限承载力为影响钢管混凝土柱承载力的因素：长细比、偏心率、柱子两端弯矩的比值、柱端约束条件等。

4、受娃压承壳载力羡计算根据《钢管混扔凝土结佳构技术木规范》，单肢钢管含混凝土考的受压炼承载力税计算支座嗽约束晕的影瓣响弯矩分铲布的影削响5、例资题（1）轴幅压（2）偏压（3）弯太矩分违布及跌限制笛条件6、其挖他计械算方慕法：强度架增值拘设计当法（建材聪行业标醉准JC耍J0堂1-洗89）（1）圆秧钢管膊轴心蚕受压圆钢跪管混原凝土活杆件允的轴锹心受德压承厌载力提，等红于钢劲管受丸压承际载力复与内象填混径凝土肚强度宣增值廊后的先受压翠承载胆力之夹和。唱承载前力计迷算公仍式为赏：6、其他欢计算方甩法：强度考增值置设计稼法圆钢都管混过凝土便偏心铺受压蔬杆件达的受秋压承准载力听设计荐值：6、其患他计宇算方革法：组合娃强度赏法（电力财行业标乒准：DL嚼/T送5醉08丢5-球19畅99）将钢管混凝土杆件视为由一种统一的组合材料构成，采用杆件的全截面面积抵抗矩等整体几何特性及其组合性能指标，来计算杆件的各项承载力，不再区分钢管和混凝土。1考虑钢管和内填混凝土相互作用的套箍效应，得到组合材料在各种应力状态下的荷载－变形曲线，从而确定钢管混凝土杆件的各项组合性能设计指标。2思路6、其信他计霞算方叠法：组合强晕度法组合强庙度设计树指标：虎组合惩轴压强暑度：6、其荷他计榆算方岔法：组合促强度磨法轴心趁受压脱构件组承载跨力计睡算对于轴胳心受压早圆钢管扇混凝土貌构件，搭考虑杆呼件初始犬弯曲所存引起的烂偏心距扛为l0/10涂00，按偏论心受压副杆件确撑定临界乓应力，跌并得到骗稳定系匀数。圆钢浙管混息凝土严轴心最受压球构件纲的轴贞向压认力设讲计值N第三部驻分方钢管沃混凝土漏柱承载力构计算

1方钢管柱特点

2方钢管承载力计算1、方显钢管膀柱特尊点（1）适用齿性：与种圆钢葵管柱亲相比循，高贫层建旨筑中薯若采饭用方悬钢管承混凝依土柱疏，有陵如下唤好处否：在公单寓、观旅馆干、办际公楼杨等高粉层建蔬筑中岩，采乎用方肤形或铜矩形尾柱，停有利循于建父筑平调面的讲布置诵和房暖间的输使用具有较月大的杆脆件截面嚷惯性矩鉴和较大剧的结构校抗侧刚聋度，因摩而具有胃较强的厦抗弯能错力方钢管蚕柱与钢终梁的刚船性连接程节点构及造相对无简单。便于使哗用平板矿形防火颜贴面材搁料的粘岂贴。1、方投钢管创柱特局点（2）承载笋能力与圆钢伍管柱相掉比，方缠钢管混津凝土柱恒的“套太箍作用妥”要弱立很多，兼受压承很载力的耽提高幅困度也相眨对较小别。试验绍表明，慎方钢管漠混凝土葵短柱的版极限承新载力比丢空钢管议柱和混返凝土柱捐承载力故之和大10％～50％。方筐钢管混绍凝土柱洲受压承证载力提奴高主要快原因：管内混临凝土改们变了钢率管的局渡部屈曲妨模式，期并抑制漆了管壁兔局部屈暗曲变形宰的发展尾，钢管虏材料局研部进入趋强化，戏从而提版高了钢矛管的局鸽部稳定其承载力烛；方钢沾管的的角部债对管遇内混籍凝土众具有车较强奋的约驴束作蠢用，槽从而妹提高漆了管缴内混俗凝土分的轴追向抗旺压强穷度。1、方斤钢管皆柱特芒点（3）变形能刻力：钢管昨内的惊混凝否土不穿仅提器高了纸钢管壮管壁匆的局在部临貌界应戴力，筋在一凡定程啄度上兰抑制偏了管乔壁局尿部屈恳曲变贞形的锹发展苗，同雕时由赠于钢爆管的甜约束铃作用仪，使惩管内信的混做凝土叫由脆刻性破皮坏转势变成简了塑颜性破滨坏，响构件裂整体哄的延目性性扮能得灾到了弯显著固的改链善。方钢管婚混凝土嫩短柱的秩轴向荷夫载变形予曲线存稀在下降墙段，但起其下降寄段有较疮长的水补平段，询因此其训延性比带空钢管舞短柱有飞较大提言高。在往复羡荷载作内用下，调方钢管肾混凝土轻柱也具暮有较好曾的延性尊，延性绒系数随溪钢管板惩件的宽强厚比减墨小而增加大，随挨内填混贤凝土强略度等级妻的提高颤而降低族。2、方钢押管柱承煌载力计万算：轴压抚构件（1）美牛国LRF此D规程：考虑构左件的整蹲体稳定拌性，将梳混凝土商的强度法折算到传钢材中骂，得到长钢材名乖义抗压分强度，表然后计等算出方振钢管混投凝土轴邮压构件鞭的承载屠力2、方彼钢管膛柱承嚼载力垒计算莲：轴压构欠件（2）国面家军依用标停准GJB象414阳2-2膜000诊《战时军枕港抢修仰早强型干钢－混脚凝土组惰合结构步技术规杏程》。方钢尾管混凝懂土轴心笔受压构循件的承覆载力验冈算公式某：2、方带钢管深柱承掩载力畜计算怕：轴压构衬件（3）叠锅加法笼：轴蝴心受扩压方上钢管夜混凝和土构柏件，循钢管葡和混充凝土锦的强着度因愿相互悄约束泥而得兼到增耀强，晚其承申载力快可表幕示为概：钢管混详凝土短孟柱受压还破