钢管混凝土短柱极限承载力可靠分析
钢管混凝土短柱轴心受压承载力与钢管作用研究
钢管混凝土短柱轴心受压承载力与钢管作用研究钢管混凝土短柱是在钢管外加固混凝土的基础上，通过受压作用来承担荷载的一种结构形式。
由于钢管的加固作用，钢管混凝土短柱在抗压性能方面具有很大的优势。
本文将对钢管混凝土短柱轴心受压承载力与钢管作用进行研究，探讨其受力机理及相关影响因素。
1.钢管混凝土短柱的受力机理钢管混凝土短柱主要通过钢管受压作用来承担荷载。
钢管的加固作用可以有效提高短柱的抗压性能，避免混凝土的破坏。
在轴向受压荷载作用下，钢管与混凝土发生黏结，并通过黏结面之间的摩擦力来承担荷载。
钢管的强度和刚度决定了短柱的受力性能，而混凝土的主要作用是保护钢管免受腐蚀和提高受力传递的效果。
2.影响钢管混凝土短柱承载力的因素（1）钢管参数：钢管的强度和刚度是影响短柱承载力的重要因素。
强度包括钢管本身的抗压强度以及钢管与混凝土之间的黏结强度。
刚度决定了短柱的整体变形能力和稳定性。
（2）混凝土参数：混凝土的强度、抗裂性能和粘结性能对短柱的承载力具有重要影响。
强度决定了混凝土抵抗荷载的能力，抗裂性能主要影响了混凝土的开裂破坏。
粘结性能决定了钢管与混凝土之间的受力传递效果。
（3）几何参数：短柱的截面形状和尺寸对其受力性能有很大影响。
通常情况下，较大的截面和较小的高度能够提高短柱的承载力。
（4）加载方式：不同的加载方式（如静载、动载等）对短柱的承载力有明显影响。
在实际工程中，通常考虑不同加载方式下短柱的安全系数。
3.钢管作用对钢管混凝土短柱承载力的影响钢管的加固作用对短柱的承载力具有重要影响。
钢管可以提供较高的强度和刚度，有效增强短柱的抗压性能。
此外，钢管还能提高短柱的稳定性和极限承载力。
然而，钢管也会增加柱子的自重，对承载力产生一定的负面影响。
因此，需要综合考虑钢管参数以及其他影响因素来确定最优的钢管尺寸和布置方式，以提高短柱的承载力。
总之，钢管混凝土短柱轴心受压承载力与钢管的作用密切相关。
钢管的加固作用可以有效提高短柱的抗压性能，但也会增加柱子的自重。
矩形钢管混凝土轴压短柱极限承载力多元线性回归分析
⑥
２ １ ＳｉＴ ｃ． ｎｎ ００ ｃ ． ｅｈＥ ｇ￣
建筑 技 术
矩 形钢 管 混凝 土 轴压 短柱 极 限 承 载 力多 元 线性 回归 分析
郝艳娥 刘雅 君 杨 红 霞
（ 延安大学建筑工程学院 ， 延安 ７ ６０ ） １０ ０
摘
要
矩形钢管混凝土短柱在轴压力作用下 ， 由于钢管和核心混凝 土之 间的约束力 比较复杂 ， 导致理 论推导其极 限承载力
的约束 不会 因剪 切崩 坏 和 剥 落 而导 致 承 载力 削弱 ， 这一 点是钢 筋混凝 土 结 构 无 与伦 比 的 ， 以钢管 混 所
凝土在 实 际 工 程 中 的应 用 越 来 越 广 泛 。 国 内外 学 者经过 几 十年 的研 究 ， 于 圆 、 截 面 钢 管 混 凝 土 对 方
求 为
＝ （ ‘ （ ｙ ） ）
Ｂ
；
￡
ｆ
（） ４
根据最 小 二乘估
可建 立 回归方 程为 ：
由此建立 的多元线性 回归模型为 ：
Ｐ＝３ ＋ Ｄ＋ ２ ＋ ｔ ／ ｌ 卢 ３ ＋ ０ ＋ ＋ ６ （） 卢 卢， １
卢（ ｆ ＝０， ， ３ ４ ， ， ）是方 程 的解卢 （ １２， ，６ 的最ｄ －乘估计。 ， ，， ，，） ＂
较为 困难。在大量试验数据的基础上 ， 利用 Ｅ Ｃ Ｌ ０ ０软件 的强大 回归功 能， Ｘ Ｅ ２０ 采用 多元 线性 回归的方 法得 出矩形钢管混凝 土 短柱极 限承载力计算公式 ， 为矩形钢 管混凝土极 限承载力 的预测提供 了一种简便 可行的方法。
关键词
矩形钢管混凝 土
轴压承载力 文献标志码
短柱 Ａ
多元 线性 回归分析
圆钢管轻骨料混凝土轴压短柱的受力性能分析
＝ （ １ 一 ｐ ， ＋ 巨＋ ２ 一 ） ０ － ｐ ） ｐ Ｑ Ｅ ，
公式中： Ｑ 【 （ １ — １ 一 ２ ｖ ， ） ｎ ｐ ＋ （ ２ 一 ｖ Ｉ ～ Ｐ＋ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ＋ ） 】 一 ， ＝
中，钢管纵向峰值应力高于屈服应力。
（ ２） 弹 塑性 变 形 阶段 受 力分 析
也 随 之提 高 ，如 图 ｄ 所示 。
相 同的纵 向应力 ，据此可建立二者的同心圆柱计 算模 型及定
义 其 单 位 长 度 的钢 管 混 凝 土 短 柱 的 纵 向应 变 力 学模 式 ，并 以 此 为 基 础 进 行 分 析 ，构 成 了 一 个 弹 性 力 学 轴 对 称 的 广 义 平 面 。 此时 引， Ｘ ． Ａ ｉ ｒ ｙ 函 数 ， 即 可 获 得 一 个 相 对 通 解 的 函 数 公 式 ，而 将 各种 条 件 进 行 理 想 化 后 ，可 以得 到 轴 压 短柱 弹 性 阶 段 的组 合应 力一 应 变 关 系公 式 ： ＝Ｅ Ｌ
随着 载荷增加 ，其性能将从弹性应力状态变为弹塑性相 结合的改变模 式，核 心轻骨料的泊松 比随着增 加 ，钢管 与核
心 轻 骨 料 之 间 的应 力从 原 有 的拉 应 力 变 为 相 互 的压 应 力 。钢 管 与 骨 料 相 接触 的钢 管 内部 会 出现 屈 服 的 情 况 ，并 以 某 一个 点 开 始 拓 展 ，形成 一个 环 形 的塑 性 变 形 区 域 。 但 是 由于 钢 管 壁 较 薄 ，因 此 钢 管 内外 会 同 时屈 服 ，对 于 钢 管 的 应 力 分 析 不
式中 Ｅ ｓ ｃ 也就是 组合弹性模量 ，此时对于圆钢轻 骨料混 凝 土 的弹性 应 力 可利 用 下 面 的公 式 进行 分 析 ：
钢管混凝土柱局部承载力分析
钢 管 混 凝 土 柱 局 部 承 载 力 分 析
成 家 园
摘 要： 利用正交试验设计 法对钢管混凝土构件局部 受压 承载力 的影响 因数进行分析 ， 出核心 混凝土 强度 是影响构件其 最小 的是套箍指标 。 关键词 ： 钢管混凝土 ， 局部承载力 ， 正交设计法 ， 影响 因数
第３ ６卷 第 ８期 ２ ０１０年 ３月
山 西 建 筑
Ｓ ＡＮＸ Ｉ ＡＲＣＨ Ｉ Ｈ ＴＥＣＦ ＵＲ￣
Ｖ０ ． ６ Ｎｏ． １３ ８
Ｍａ ． ２ １ ｒ ００
・８ ・ ５
文 章 编 号 ：０ ９６ ２ （０ ０ ０ —０ ５０ １０ —８ ５ ２ １ ）８０ ８ —３
存储 、 安装过程 的耐腐蚀性 。 ２ 无粘结预应力体系 。无粘结 预应力钢 筋是指 经涂抹 防腐油脂 ， 在运输 、 ）
用聚 乙烯套管包裹 制成 的预应 力 钢筋 。使 用 时按设 计要 求铺 放 ５ 结语 在模板 内， 然后 浇筑混凝 土 ， 混凝土达 到设 计要求强度 后 ， 待 再张 众 多研究表 明 ， 筋锈蚀是 引起混凝 土结构耐久性劣 化最主 钢 拉锚 固。无 粘结预应力钢筋 与混 凝土不 直接接触 ， 两者 产生相 对 要 、 最直接 的原 因。如何通过无损检 测对 现有混凝 土结构 中的钢 滑移 而成 为无 粘结 体 系。其主 要优 点是 工艺 简单 ， 拉设 备轻 ， 张 筋锈蚀 程度和速度进行评估 ， 以便采 取各种 有效措施 防止钢筋 锈 施工方便 ， 有利 于分散 布筋与高空 作业 。３ 体外预应力 体 系。与 蚀 发生和发展是研究 钢筋 锈 蚀机 理 的 目的。进 一 步加 强这方 面 ） 体内预应力钢 筋不 同， 外预 应力 钢筋 直接暴 露 于环境 中， 预 的研究 将对保证建筑质量 ， 体 且 节约能源 ， 减少损失产 生重要意义 。 应力钢筋 又是腐蚀 敏感 材料 ， 如果 防护 不 当， 容易 发生腐 蚀 破 参 考 文 献 就 坏， 因此 体外 预应力 钢筋 的防腐 极其 重要 。 目前 ， 体外 预应力 钢 ［ ］ 金 伟 良 ， 羽 习． 凝 土 结构 耐 久性 ［ ． 京 ： １ 赵 混 Ｍ］ 北 科技 出版 筋 的防腐 方法大体上可 以分 为 ３类 ：． ａ预应 力钢 筋表 面涂层 。常 社 ． ０ ２ ２０ ． 用 的涂层 有镀 锌和环 氧树 脂等 。镀 锌 涂层兼 有牺 牲 阳极 的 阴极 ［ ］ 牛荻 涛． 凝 土结构 耐 久性 与寿命 预测 ［ ． 京 ： ２ 混 Ｍ］ 北 科技 出 保护作用 。这种方 法简单且价格较 便宜 ， 预应力 钢筋 的更 换及 内 版 社 ， ０ ３ ２０ ． 力调整 比较方便 。但是 这种方法 的缺点也 比较多 ： 镀锌 钢绞线一 ［ ］ 李 田， ３ 刘西拉 ． 混凝土结 构耐久性 分析 与设计 ［ ． 京： Ｍ］ 北 般采用热镀锌层技 术 ， 温会造 成预 应力 钢筋 强度 降低 ； 高 由于镀 科学 出版社 ，９ ９ １９ ． 锌 的牺牲 阳极 作用 可能产生氢 ， 从而 引起氢脆 。因此实 际工程 中 ［ ］ 李 琛 ． ４ 锈蚀 钢 筋与 混凝 土粘 结力 的研 究现 状 ［］ 山西建 Ｊ． 环氧树脂 涂层 预应 力 钢筋 应 用 较 为普 遍 。ｂ 套管 加 填充 材 料 。 ． 这种方法是在预应 力钢 筋 的外 面加套 管 ， 张拉完 预应 力筋 后 ， 待
火灾下钢管混凝土柱响应特征及极限承载力预计方法
火灾下钢管混凝土柱响应特征及极限承载力预计方法结构柱是结构中最重要的构件之一,钢管混凝土柱具有更高的抗压、抗弯和抗剪承载力,其对实现现代建筑高(超高建筑)、大(大跨建筑)、强(抗震能力强)等特点起到了重要的助推作用。
火灾下,由于核心混凝土吸热,使得外包钢管的升温较纯钢结构产生滞后效应,从而提高了构件的耐火性能。
在火灾中,一旦柱子丧失了承载力,结构就会发生局部倒塌,甚至整体坍塌。
因而,火灾下钢管混凝土柱的响应特征及极限承载力研究在钢管混凝土结构抗火性能的研究中具有举足轻重的地位,因此开展此项研究具有重要的现实意义。
目前,关于钢管混凝土柱单个构件抗火性能的研究已近比较广泛,但试验模型的边界条件大多未能反映实际约束刚度。
同时,也忽略了工程实际中核心混凝土制备过程中的高流动性和由于添加泵送剂带来的高温下高性能泵送混凝土各项性能的劣化加剧。
现有的研究集中于描述钢管混凝土柱在火灾下的破坏形态、升温形式、轴向变形等等,但是对火灾下具备一定约束刚度同时填充泵送混凝土的钢管混凝土柱失效机理研究十分缺少。
与此同时,国内外对钢管混凝土柱的抗火性能虽已进行了较深入研究,但大多数都集中在对它的耐火极限(时间)的研究上,而对火灾下钢管混凝土柱的极限承载力是如何演化的以及对其如何进行预计尚属欠缺。
因此,本文针对上述情况进行了相关研究,具体而言,本文完成的主要工作和研究结果包括:(1)在针对本文研究设计出相关试验装置和试验方案后,对14根大坍落度核心混凝土的钢管混凝土柱在预定边界约束刚度条件下进行火灾试验研究,并将试验结果进行对比分析,发现尺寸效应对钢管混凝土柱或其他结构构件的火灾行为有着显著影响,大尺寸试件由于其较大的热容,吸收更多的热量,从而升温缓慢,并且试件外侧与核心的温度梯度也较大。
同时,在偏心值和约束类型相同的情况下,约束刚度的大小对钢管混凝土试件的轴向位移大小具有显著影响。
在其他因素相同的情况下,试件处于大约束刚度状态下时的端部转角值均大于在小约束刚度时的端部转角值,同时随着偏心的增大,各试验柱的端部转角也基本相应增大。
钢管混凝土轴心受压短柱可靠度分析
钢 管 混凝 土 轴 心 受压 短柱 可 靠度 分 析 ★
石 建 军 马青松
摘 要 ： 于随机 有限元的可靠度研 究方法对钢管混凝 土轴 心受压短构件进行 了可 靠度 分析 ， 基 分析 结果表 明 ： 各随机 在
变量 中， 材料 弹性 模 量 对钢 管混 凝 土 轴 心 受 压 短柱 可 靠度 指 标 影 响 最 大 ， 几何 尺 寸 随机 变量 次 之 。 关键 词 ： 管 混凝 土 ， 机 有 限 元 ， 靠度 ， 心 受 压 钢 随 可 轴
［ ］ 夏南凯， ２ 田宝江， 王耀 武． 控制 性详 细规划 ［ ． ２版． Ｍ］ 第 上
Ｏｎ ｅ ｐｌ ｒ ｔｏ ｏ ｒ ｉ ｇ ｍ ｅ ｈ ｄ ｒ ｃ ｎ ｒ ｌｅ ｅ ａ ｌ ｄ ｐ ａ ｎｉ ｇ ｘ ｏ ａ ｉ ｎ ｆ ｒ ｗｏ ｋ ｎ ｔ ｏ ｓ ｆ ｏ ｔ ｏ ｌ ｄ ｄ ｔ ｉｅ ｌ ｎ ｎ ｏ
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参考文献 ：
出版 社 ，０ ６ ２０ ．
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筑 ，０ ９ ３ （ ） ２ — ． ２ ０ ，５ １ ：６２ ７
［ ］ 董鉴 泓． － １ ｑ国城 市建 设 史 ［ ． ３版 ． 京 ： 国 建 筑 工 业 ［ ］ 李 宛 莹 ， Ｍ］ 第 北 中 ３ 葛幼 松 ． 制 性 详 细规 划 的 法制 化探 讨 ［ ］ 山 西建 控 Ｊ．
列 试 验 和 理 论 分析 ， 中 也包 括 钢 管 混 凝 土 可 靠 度 问 题 。采 用 的 其
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方钢管混凝土轴压柱承载力分析
方钢管混凝土轴压柱承载力分析摘要：针对方钢管混凝土柱的受力特点，引入了混凝土强度折减系数和等效约束折减系数，实现了方钢管混凝土柱向圆钢管混凝土柱的等效。
利用薄壁圆筒的双剪统一强度解推导了方钢管混凝土轴压短柱的极限承载力计算公式。
在此基础上，引入了轴压稳定系数，建立了方钢管混凝土轴压长柱的极限承载力计算公式。
利用建立的公式与文献数据进行了计算对比，结果表明：所得公式计算的轴压承载力与文献的试验结果吻合较好，对钢管混凝土的研究有一定的理论价值。
关键词：方钢管混凝土极限承载力薄壁圆筒双剪统一强度理论1、引言随着我国高铁建设的飞速发展，对站房的要求越来越高，站房高度和跨度的不断增加使得梁、柱所承受的荷载越来越大。
承重柱作为建筑物最为重要的受力构件，是建筑物抵抗外力的关键，特别是在地震作用下，柱子不仅需要有足够的强度，而且须有很好的延性。
钢管混凝土柱以其承载能力高、延性好，抗震性能优越、耐冲击、耐疲劳和施工方便等优点而在实际工程中得到广泛的应用。
方钢管混凝土柱作为钢管混凝土柱的一种形式，除具有钢管混凝土柱的优点外，还有节点形式简单、截面惯性矩大、稳定性能好、抗弯性能好的优点，具有广阔的应用前景。
因此对方钢管混凝土力学性能的研究具有重要的意义。
2、方钢管混凝土柱的受力特点钢管混凝土柱在应力水平较高时，内部混凝土的纵向微裂缝将会得到发展，其泊松比将超过0.5，随着纵向微裂缝的发展，混凝土的泊松比将会超过外钢管的泊松比，此时，钢管会对混凝土产生围压。
方钢管对内部混凝土的约束很不均匀，文献[1]中指出：方钢管对核心混凝土的约束力主要集中在4个角部，而且约束力很不均匀，4个角部的混凝土受到的约束强，边部中间管壁处的混凝土受到的约束较弱。
在大量的试验研究的基础上，我们得出结论：当方钢管达到钢材的极限强度时，角部钢管发生塑性变形，边部中间管壁发生局部失稳，混凝土被压碎。
由于方钢管对内部混凝土的约束的不均匀性，所以如何计算外钢管和核心混凝土之间的相互约束“效应”成为计算方钢管混凝土强度及承载力的重中之重。
钢管混凝土柱极限承载力可靠度校准分析_周圣斌
[文章编号]1002-8528(2009)03-0078-04钢管混凝土柱极限承载力可靠度校准分析周圣斌(中国建筑科学研究院,北京100013)[摘 要]通过蒙特卡罗法对钢管混凝土柱极限承载能力进行可靠度计算,分析了材料性能、荷载组合、荷载比和含钢量对钢管混凝土柱可靠度的影响。
计算结果表明CECS28:90规程的钢管混凝土柱极限承载能力公式安全度设置合理,满足GB50068-2001规范要求。
[关键词]可靠度;钢管混凝土柱;蒙特卡罗法[中图分类号]TU398+.9;TU311.2 [文献标识码]AReliability Analysis of Ultimate Bearing Capacity of Concrete -Filled Steel Tube ColumnZH OU Sheng -bin (China Academy of Buil ding Research ,Beijing 100013,China )[A bstract ]Monte -Carlo method is applied to analyze the reliability of concrete -filled steel tube columns .It shows that the reliabilityindex is influenced by the grade of concrete and steel ,steel ratio ,load combinations and characteristic value of a loads .The anal ytical results indicate that the reliability index of the concrete -filled steel tube columns design formula of CECS28:90has a reasonable safet y level and satisfies the demand of the National Design Standard of Building Structures (GB 50068-2001).[Keywords ]reliability ;concrete -filled steel tube column ;Monte -Carlo method[收稿日期]2008-05-14 [修回日期]2008-07-24[作者简介]周圣斌(1981-),男,博士,工程师[联系方式]zs bwhu @sina .com1 引 言钢管混凝土结构具有高强、高性能和高效施工技术等特点,在我国得到了广泛的应用。
钢管混凝土核心柱极限承载力分析
周 笑 ， 阳 彭
（ 成都 医学 院基建 工程处 ， 四川 成都 ６０８ ） １０４
【 摘 要】 钢 管混凝土利用钢管和混凝土 两种材料 的相 互作 用 ， 充分发挥两种材料的力学性能｝ 管 而钢
混凝土柱则利 用外 包混凝土解决 了钢管裸露在外带来的种种 问题。文 中详细推 导了普 通箍筋约束钢 管混凝
【 中图分类号】 Ｔ ３３ １ Ｕ ２，
【 文献标识码 】 Ａ
研究还未见有关 报导 ， 缺乏设计所需 的合理计算公式 。本文 主要就这两类柱的极限承载力计算 进行 分析研究 。
１ 钢 管混 凝 土核心柱 的特 点
钢 管 混 凝 土 利 用 钢 管 和 混 凝 土 两 种 材 料 在 受 力 过 程 中
钢管 混凝 土柱 根据外包混凝 土箍 筋约束情 况 ， 以分 为 可 以下几种类型 ： 普通箍筋 约束钢管 混凝 土柱 （ 以下称 柱 Ａ） ；
分别为纵向受压钢筋的截面积和强度， ＝ｌ 。 Ａ ｝挚 ，
１ ｃ Ｊ
考虑到外包混凝 土与 钢管混 凝土核 心一般 不能 同时达 到极 限承载力 ， 需增加一个折减系数 ， 即：
防腐 及 防火 处 理 ， 此 ， 程 中常 采 用 对 其 外 包 混 凝 土 处 理 ， 为 工 即将 钢 管 混 凝 土 置 于 柱 截 面 核 心 ， 包 普 通 钢 筋 混 凝 土 ， 外 内
２ 柱 Ａ极 限承载 力分 析
目前 ， 内外介绍该类 组合柱极 限承载力 方法主要有 以 国
型及 配筋情况 而定 。而柱 Ａ外包混 凝土没有 普通 箍筋 的横 向约束作用 ， 钢管 内混凝土只受到钢管一层横 向约束作用。 对 于普通钢管混凝 土柱极 限承载 力性 能 ， 内外 已做 了 国 大量 的理论分析和试验研究 ， 提出 了相应 的计算公式 。而 并 钢管混凝 土柱 Ａ， 国内外 在这方 面 的研 究 刚刚起 步 ； Ｂ的 柱
钢骨-方钢管混凝土组合短柱偏压承载力
钢骨-方钢管混凝土组合短柱偏压承载力研究摘要：采用在小偏心范围内基于钢筋混凝土构件的极限状态设计法对钢骨-方钢管混凝土组合短柱的偏压承载力计算公式进行推导，探讨了钢骨、方钢管和混凝土三者变形协调下的偏压承载力，确定该类组合柱的计算假定，明确中和轴位置的选取，并随之推导出偏压承载力计算公式。
由于钢骨、方钢管和混凝土三者之间变形协调，相互作用，可以有效的提高柱子的承载能力，为促进其在工程实践中的应用提供了理论依据。
关键词：组合柱，方钢管混凝土，偏压承载力，极限状态设计法1 引言为了更好地适应当代工程结构向大跨、高耸、重载方向发展和工业化生产施工的需要，钢骨-方钢管混凝土组合柱作为一种重载柱将在我国的国民建设和发展中扮演着重要的角色[1,2]。
目前，已有学者对该类组合构件进行了试验和理论方面的研究[3-6]，但对于钢骨-方钢管混凝土偏心受压承载力研究未见报道。
因此，笔者将采用基于钢筋混凝土构件的极限状态设计法对钢骨-方钢管混凝土组合短柱在小偏心范围内的偏压承载力公式进行推导，给出小偏心情况下该组合住的承载力计算公式。
2 极限状态设计法2.1 计算假定在小偏心范围内，钢骨-方钢管混凝土组合柱偏心受压承载力按下列基本假定进行计算[7-9]：①构件变形后截面平均应变符合平截面假定；②不考虑混凝土的抗拉强度；③受压区混凝土的应力图简化为等效的矩形应力图，其高度取按平截面假定所确定的受压区高度乘以系数0.8，相应的最大压应力取为混凝土轴心抗压强度fc；考虑钢骨截面的影响，压区混凝土的面积乘以0.9的折减系数，同时考虑方钢管对混凝土的约束作用，压区混凝土的强度再乘以1.2的增大系数。
④方钢管和钢骨的应力图形按全塑性假定简化为拉压区图形（如图1所示），这样的简化与钢材的实际应力图形较为吻合。
即在小偏心范围内，弯矩作用在一个主平面内的钢骨-方钢管混凝土组合柱偏心受压构件，假定方钢管混凝土压弯构件破坏时，方钢管受压区截面部分屈服，受拉边未屈服，且整个截面没有发生局部屈曲；钢骨部分整个截面受压，部分屈服，部分未屈服。
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Z R 0S
其中:γ0为结构重要性系数,结构安全等级按二级考虑,γ0=1; S为承载力极限状 态的荷载效应组合的设计值(荷载效应);R为结构构件的承载力设计值(抗力)。 根据GB 50068-2001《建筑结构可靠度设计统一标准》,作用效应S可表达为:
R KP RP
2 R
2 KP
2 RP
式中：µR ,σR —构件抗力平均值和变异系数； µKP ,δKP —构件计算模式不定性的平均值和变异系数； µRP ,δRP —抗力函数平均值和变异系数。
钢管混凝土短柱轴压承载力计算
❖ 钢管混凝土短柱轴压承载力计算式
参考CECS 28-90《钢管混凝土设计及施工规程》钢管 混凝土短柱轴压承载力计算式为:
1.可靠度指标β值随可变荷载组合及荷载效应比ρ变化的情况
表4 可靠度指标β值随荷载组合及荷载效应比值ρ的变化
荷载组合 ρ=0.25 ρ=0.50 ρ=1.00 ρ=1.50 ρ=2.00 ρ=2.50 ρ=2.75 ρ=3.00
SG+SQ办 3.40
3.54 4.37 4.13
3.65 3.58 3.57 3.51
S 为荷载效应，下标 G 、L 和W 分别代表永久荷载、可变荷载以及风荷载，住L 指住宅建筑的楼盖活荷载，办L 指办公室活荷载。
荷载类活荷载L办
1.06 0.07 正态
0.7 0.29 极值I型
住宅活载L住
0.859 0.233 极值I型
风荷载W
0.999 0.193 极值I型
❖ 钢管混凝土结构的优越性
1、承载能力高 2、延展性能好 3、施工方便、耐火性能好、性价比高
钢管混凝土结构简介
❖ 应用
近年来，钢管混凝土柱在工程中应用范围日广，主要用于高 层建筑、单层和多层工业厂房等结构中承受巨大轴压力的柱， 取得很好的技术、经济效益。
钢管混凝土结构简介
荷载和抗力统计参数
❖决定构件可靠度的因素构件综
❖ 构件综合抗力随机变量的统计参数
钢管混凝土结构构件抗力表达式为：
R KPRP
Rp —按设计规范规定的抗力函数式，是钢管和混凝土材料性能及截面几何特性 的函数，它包含了钢管和混凝土两种材料性能的不定性和几何特性不定性； Kp —结构构件计算模式的不确定性；
构件综合抗力随机变量的统计参数
根据随机变量函数数字特征运算原则：
Fy（fck）/Mpa 235 345 26.8 32.4 38.5 44.5 50.2 55.7
F（fc）/Mpa 215 315 19.1 23.1 27.5 31.8 35.9 39.8
均值系数
1.080 1.090 1.355 1.410 1.491 1.489 1.539 1.512
变异系数
S G SGK QSQK
其中:SGk、SQk分别是恒载效应标准值和可变荷载效应标准值,γG=1.2, γQ=1.4。考虑永久荷载与3种可变荷载组合的情况,即(1)SG + SL办；(2)SG + SL 住；(3)SG + SW
钢管混凝土柱可靠度指标
❖ 应用蒙特卡罗法分析可变荷载组合、荷载效应比ρ（ρ=SQk/SGk)、混 凝土强度等级对极限承载力计算公式可靠度指标β的影响。
0.080 0.070 0.138 0.137 0.116 0.101 0.108 0.102
表2 材料性能指标统计参数
荷载和抗力统计参数
1.2构件几何参数不定性
几何参数的各种统计参数和概率分布函数，应以正常生产情况下结构或结 构构件几何尺寸的测试数据为基础，运用参数估计和概率分布的假设检验 方法确定。当测试数据不足时，几何参数的统计参数可根据有关标准中规 定的公差，经分析判断确定。与钢管混凝土承载能力有关的几何参数主要 为钢管的外径和钢管厚度，参考《钢结构工程施工质量验收规范》 GB50205-2001，钢管外径均值系数的平均值为1.00，变异系数为0.03； 钢管厚度均值系数的平均值为1.00，变异系数为0.02。
合抗力
和荷载
综合效
应
材料性
构件几
能不定
何参数
性
不定性
计算模 式不定
性
荷载和抗力统计参数
❖ 1、荷载的统计分析
按照《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068-2001 的有关规定，在 分析结构的可靠度时，取三种常见的荷载效应组合，即(1)SG + SL办； (2)SG + SL住；(3)SG + SW。
目录
钢管混凝土结构简介 荷载和抗力统计参数 构件综合抗力随机变量的统计参数 蒙特卡罗法对可靠度进行分析
结论
钢管混凝土结构简介
钢管混凝土结构是在钢管中填充素混凝土而形成的一种组合结构 ❖钢管混凝土的基本形式
钢管混凝土结构简介
❖ 工作原理：
钢管可以对其核芯受压混凝土施加侧向约束，使钢管内的核芯受压混凝 土始终都处于三向受压应力状态，从而可以最大程度的延缓内部混凝土 纵向微裂缝的产生和发展
No Ac fc (1 )
f S AS
f C AC
式中 N0 —轴心受压短柱承载力 fC—混凝土的轴心抗压强度 fS —钢管的屈服强度
θ —钢管混凝土套箍指标 AC—钢管内混凝土的横截面面积； AS——钢管的横截面面积
蒙特卡洛法计算方法
蒙特卡洛法计算方法
❖ 则结构构件失效概率为
蒙特卡洛法计算方法
图1 荷载组合时的荷载统计参数
荷载和抗力统计参数
❖2、结构抗力的统计分析
2.1材料性能的不确定性参数
材料性能不定性为钢管和混凝土的不定性系数，钢管混凝土柱常用的材料为 Q235 和Q345。 混凝土为C30~ C90, 其统计参数见表2。
参数
钢材
混凝土
Q235 Q345 C40 C50 C60 C70 C80 C90
SG+SQ住 4.12
4.15 4.29 4.11
3.74 3.69 3.68 3.64
SG+SQ风 3.66
荷载和抗力统计参数
2.3构件计算模式的不定性
确定钢管混凝土轴压短柱计算模型不定性应首先计算每个构件承载力实 测值与计算值的比值,再按照概率统计的方法,计算平均值和变异系数,由 此得出计算模型不定性的均值系数μKP=1.1021和变异系数δKP=0.0341, 且均服从正态分布。
构件综合抗力随机变量的统计参数