钢管混凝土组合结构PPT235页
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
距不应大于柱截面长边的9倍或者8m。
1
2
第二部分
3
圆钢管混凝土柱
承载力计算 4
5
6
Methodology 轴压短柱承载力 受压承载力的影响因素 受压承载力计算 例题 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。 （4）试验回归：将钢管混凝土视为一种材料
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）
（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。
1、材料:混凝土
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：
Q235钢
Q345钢
Q390钢
C30~C50混凝土
C40~C60混凝土
C50~C80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。
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。
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
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
N0 Ac fc 1 1.1
（5）有限元分析
No computer tools are better than the people using them
2、轴压短柱承载力
协会标准
钢管混凝土结构设计与施工规程（CECS 28:90)
建材行业标准
钢管混凝土结构设计与施工规程（JCJ 01-1989)
电力行业标准
钢-混凝土组合结构设计规程（DL/T 5085-1999)
2、圆钢管混凝土杆件
含钢率
套箍指标
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。
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。
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％。
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>30
3、受压承载力的影响因素
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、受压承载力计算
根据《钢管混凝Leabharlann Baidu结构技术规范》，单肢钢管混凝土的受
压承载力计算
Nu le N0 l 长细比影响系数 e 偏心率影响系数 l0 kl
钢管混凝土组合结构
Part 9a ：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
1 材料
第一部分
2
钢管混凝土结构
一般要求和构造
3
圆钢管混凝土杆件 格构柱
1、材料：钢管
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 （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。
1
2
第二部分
3
圆钢管混凝土柱
承载力计算 4
5
6
Methodology 轴压短柱承载力 受压承载力的影响因素 受压承载力计算 例题 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。 （4）试验回归：将钢管混凝土视为一种材料
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）
（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。
1、材料:混凝土
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：
Q235钢
Q345钢
Q390钢
C30~C50混凝土
C40~C60混凝土
C50~C80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。
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。
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
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
N0 Ac fc 1 1.1
（5）有限元分析
No computer tools are better than the people using them
2、轴压短柱承载力
协会标准
钢管混凝土结构设计与施工规程（CECS 28:90)
建材行业标准
钢管混凝土结构设计与施工规程（JCJ 01-1989)
电力行业标准
钢-混凝土组合结构设计规程（DL/T 5085-1999)
2、圆钢管混凝土杆件
含钢率
套箍指标
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。
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。
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％。
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>30
3、受压承载力的影响因素
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、受压承载力计算
根据《钢管混凝Leabharlann Baidu结构技术规范》，单肢钢管混凝土的受
压承载力计算
Nu le N0 l 长细比影响系数 e 偏心率影响系数 l0 kl
钢管混凝土组合结构
Part 9a ：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
1 材料
第一部分
2
钢管混凝土结构
一般要求和构造
3
圆钢管混凝土杆件 格构柱
1、材料：钢管
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 （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。