鋼管混凝土結(jié)構(gòu)(3)-傅昶彬課件系列

1、四川大學(xué)建環(huán)學(xué)院 2015.9傅昶彬課件系列組合結(jié)構(gòu)第六章 鋼管混凝土結(jié)構(gòu) （3）主要內(nèi)容拉、彎和壓彎構(gòu)件承載力驗(yàn)算鋼管混凝土格構(gòu)式柱設(shè)計(jì)新型鋼管混凝土柱 6.2 鋼管混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)6.2.3 鋼管混凝土構(gòu)件承載力驗(yàn)算2.軸心受拉構(gòu)件 軸心受拉，鋼管為雙向受拉狀態(tài)，有利材料強(qiáng)度發(fā)揮，受約束鋼管軸心受拉承載力比不受約束軸心受拉承載力要高。取定鋼管混凝土三向本構(gòu)模型，當(dāng)含鋼率= 0.040.2時(shí)，由數(shù)值計(jì)算有：軸心受拉承載力公式，福建規(guī)程考慮約束效應(yīng)，CECS規(guī)程忽略約束效應(yīng)。6.2.3 鋼管混凝土構(gòu)件承載力驗(yàn)算3.受彎構(gòu)件M-曲線圓鋼管混凝土矩形鋼管混凝土福建規(guī)程單向彎矩雙向彎矩CECS規(guī)程可按

2、壓彎公式取N=0計(jì)算？P1626.2.3 鋼管混凝土構(gòu)件承載力驗(yàn)算4.壓彎構(gòu)件中建院-長(zhǎng)柱試驗(yàn)方案 為了能較好地觀察長(zhǎng)細(xì)比和偏心率對(duì)鋼管混凝土柱力學(xué)行為的影響，并據(jù)之建立承載力計(jì)算方法，中建院采用了棋盤式的試驗(yàn)方案。e0/rcL/D CECS28規(guī)程以此試驗(yàn)為據(jù)建立壓彎構(gòu)件承載力公式6.2.3 鋼管混凝土構(gòu)件承載力驗(yàn)算4.壓彎構(gòu)件中建院長(zhǎng)細(xì)比影響經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)國(guó)外資料的校核6.2.3 鋼管混凝土構(gòu)件承載力驗(yàn)算4.壓彎構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比L0/D總折減系數(shù)中建院-偏壓柱總折減系數(shù)試驗(yàn)結(jié)果匯總6.2.3 鋼管混凝土構(gòu)件承載力驗(yàn)算4.壓彎構(gòu)件中建院-偏心距影響系數(shù)6.2.3 鋼管混凝土構(gòu)件承載力驗(yàn)算4.壓彎構(gòu)件不

3、同方式得到的N-M相關(guān)曲線6.2.3 鋼管混凝土構(gòu)件承載力驗(yàn)算4.壓彎構(gòu)件由數(shù)值計(jì)算及參數(shù)分析，圖中A點(diǎn)坐標(biāo)圓管和矩管具體表達(dá)式見P162-163式6-47和式6-48可按直線描述可按拋物線描述6.2.3 鋼管混凝土構(gòu)件承載力驗(yàn)算4.壓彎構(gòu)件福建規(guī)程計(jì)算方法平面內(nèi)平面外（只針對(duì)矩管）CECS28規(guī)程計(jì)算方法6.2.3 鋼管混凝土構(gòu)件承載力驗(yàn)算4.壓彎構(gòu)件CECS159規(guī)程計(jì)算方法 對(duì)于矩管壓彎構(gòu)件，要求分別驗(yàn)算強(qiáng)度和穩(wěn)定。其穩(wěn)定計(jì)算公式與鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范的壓彎構(gòu)件計(jì)算公式有一定的相似度。見P165P167例題6-3例題6-4用此公式無(wú)法計(jì)算受彎構(gòu)件的承載力6.2.3 鋼管混凝土構(gòu)件承載力驗(yàn)算5.局部

4、受壓 在基頂和柱頂可能出現(xiàn)局部受壓情形?；斍樾慰砂椿煲?guī)局壓公式處置，柱頂鋼支座局壓可按教材公式解決。福州大學(xué)劉威博士論文鋼管混凝土局部受壓時(shí)的工作機(jī)理研究6.2.3 鋼管混凝土構(gòu)件承載力驗(yàn)算5.局部受壓局部受壓示意圖圓形鋼管矩形鋼管6.鋼管初應(yīng)力影響的驗(yàn)算6.2.3 鋼管混凝土構(gòu)件承載力驗(yàn)算無(wú)初應(yīng)力有初應(yīng)力初應(yīng)力對(duì)偏壓柱N-um的影響 初應(yīng)力最多可使極限承載力降低20%。 福建規(guī)程規(guī)定，鋼管初應(yīng)力不宜超過(guò)0.35s f, 當(dāng)超過(guò)時(shí), 鋼管混凝土承載力應(yīng)乘影響系數(shù)，即7.長(zhǎng)期荷載作用的影響6.2.3 鋼管混凝土構(gòu)件承載力驗(yàn)算長(zhǎng)期荷載作用對(duì)承載力的影響 混凝土徐變將造成鋼管與混凝土的內(nèi)力重分布、

5、抗彎剛度降低、撓度增大和承載力降低。核心混凝土收縮的計(jì)算 混凝土收縮可能使鋼管脫空，降低承載力和工作可靠性。對(duì)較大截面尺寸的鋼管混凝土，可采用美國(guó)工程師協(xié)會(huì)規(guī)范公式計(jì)算收縮應(yīng)變量，然后在混凝土中添加適量的膨脹劑消除其收縮。6.2.4 鋼管混凝土格構(gòu)式柱的設(shè)計(jì)1.格構(gòu)式住的組成雙肢格構(gòu)柱6.2.4 鋼管混凝土格構(gòu)式柱的設(shè)計(jì)1.格構(gòu)式住的組成三肢格構(gòu)柱四肢格構(gòu)柱6.2.4 鋼管混凝土格構(gòu)式柱的設(shè)計(jì)2.剪切變形對(duì)虛軸穩(wěn)定性的影響實(shí)腹構(gòu)件考慮剪切變形的臨界壓應(yīng)力格構(gòu)式構(gòu)件換算計(jì)算長(zhǎng)度考慮鋼管混凝土特性的計(jì)算公式見P175表6-86.2.4 鋼管混凝土格構(gòu)式柱的設(shè)計(jì)3.格構(gòu)柱的設(shè)計(jì) 單向壓彎可采用雙肢或

6、三肢格構(gòu)柱，雙向壓彎可采用四肢格構(gòu)柱，肢距及各肢截面尺寸初估計(jì)算確定。軸心受壓格構(gòu)柱承載力計(jì)算 據(jù)福建規(guī)程壓彎格構(gòu)柱承載力計(jì)算6.2.4 鋼管混凝土格構(gòu)式柱的設(shè)計(jì)3.格構(gòu)柱的設(shè)計(jì) 據(jù)福建規(guī)程套用鋼規(guī)格構(gòu)柱平面內(nèi)穩(wěn)定公式6.2.5 新型鋼管混凝土柱1.鋼管自密實(shí)混凝土 混凝土摻用活性細(xì)料，降低水灰比，不需振搗，施工無(wú)噪音污染。2.薄壁鋼管混凝土 鋼管壁厚3mm, 可減少用鋼量，更易施焊，降低工程造價(jià)。關(guān)注問(wèn)題是鋼管局部失穩(wěn)。加勁肋加勁肋拉桿隅撐提高薄壁鋼管局部穩(wěn)定構(gòu)造措施3.中空夾層鋼管混凝土6.2.5 新型鋼管混凝土柱中空夾層鋼管混凝土截面形式 自重輕，剛度大，內(nèi)管抗火性更好（但要考慮防爆），

7、可有廣泛的工程應(yīng)用。 目前規(guī)范級(jí)試驗(yàn)研究尚不夠，故承載力計(jì)算可按實(shí)心鋼管混凝土的計(jì)算公式作適當(dāng)修正。6.2.5 新型鋼管混凝土柱4.不銹鋼管混凝土 除有與普通鋼管混凝土相似的良好力學(xué)性能外，還具有優(yōu)越的耐久性能，可用于重要建筑物、海洋平臺(tái)和橋墩橋塔。赫斯特大廈 建于2006年，2008年獲國(guó)際高層建筑獎(jiǎng)，7.95萬(wàn)m2,46層，182m高。香港昂船洲大橋橋墩 建于2009年，主跨1018m, 橋塔高度298米。6.2.5 新型鋼管混凝土柱4.不銹鋼管混凝土不銹鋼與碳素鋼-曲線 不銹鋼與普通碳素鋼性能存在差異：比例極限變形能力耐火性能 受力構(gòu)件承載力應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)研究。奧氏體不銹鋼碳素鋼雙重不銹鋼5.FRP約束鋼管混凝土6.2.5 新型鋼管混凝土柱 FRP（Fiber reinforced polymer）纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料, 有碳纖維( CFRP)、玻璃纖維( GFRP)、及芳綸纖維( AFRP)等。 FRP材料特點(diǎn)：