【精品優(yōu)質(zhì)】鋼管混凝土柱講解課件

1、第五章 鋼管混凝土柱5.1 鋼管混凝土的特點(diǎn) 鋼管混凝土也稱作為鋼管套箍混凝土（Steel Tube-Confined Concrete，或Concrete-Filled Steel Tube ）,它是在鋼管內(nèi)灌入混凝土而形成的一種組合結(jié)構(gòu)。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)按截面形式的不同可以分為矩形截面、圓形截面和多邊形截面，其中圓形截面和矩形截面鋼管混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用最為廣泛；實(shí)心和空心鋼管混凝土。 鋼管混凝土的基本原理是依靠內(nèi)填混凝土的支撐作用，使得鋼管的穩(wěn)定性增強(qiáng)，同時(shí)核心混凝土受到鋼管的“約束”作用或稱之為“套箍”作用，使核心混凝土處于三向受壓應(yīng)力狀態(tài),延緩混凝土內(nèi)部縱向微裂縫產(chǎn)生和發(fā)展的時(shí)間，從而使得核

2、心混凝土具有更強(qiáng)的抗壓強(qiáng)度和抵抗變形能力。 特點(diǎn)： 1.承載力高 2.具有良好的塑性和抗震性能 3.施工簡單，可以大大縮短工期 4.鋼管混凝土柱的耐火性能好于鋼柱 5.可采用高強(qiáng)度混凝土5.2 鋼管混凝土柱的工作性能1.鋼管混凝土柱的幾個(gè)影響參數(shù)(1) 含鋼率(2) 約束效應(yīng)系數(shù) 一般在0.34.0之間，宜大于等于3.0鋼管混凝土規(guī)程稱為套箍系數(shù)（招標(biāo)）(3) 徑厚比或高厚比 圓鋼管 D/t150(235/fy) 方（矩形）鋼管 D/t60(235/fy)1/2 (4) 長細(xì)比 2. 軸心受壓的鋼管混凝土短柱（L/D=33.5） 鋼管混凝土短柱的一次壓縮工作曲線分為三個(gè)階段:（1）彈性階段 o

3、a（2）彈塑性階段 ab（3）強(qiáng)化階段 bc 1.0時(shí)，核心混凝土因緊箍效應(yīng)縱向承載力的提高恰好彌補(bǔ)鋼管因異號應(yīng)力場使縱向承載力的減小，所以出現(xiàn)了塑性的水平段bc。 1.0時(shí)，核心混凝土承載力的提高超過了鋼管縱向承載力的減小， 出現(xiàn)了曲線上升的強(qiáng)化階段bc。 12，偏心受壓構(gòu)件承載力由穩(wěn)定決定時(shí)的壓力N與桿中撓度的關(guān)系曲線。曲線的最高點(diǎn)是偏壓構(gòu)件穩(wěn)定承載力的極限。鋼管混凝土偏心受壓構(gòu)件的工作性能特點(diǎn)：在接近破壞時(shí)，外荷載增量很小，而變形發(fā)展的很快。和鋼構(gòu)件相比，曲線過B點(diǎn)后平緩的多，說明由于有緊箍力的作用，不但提高了核心混凝土的承載力，而且還增加了構(gòu)件的延性。影響鋼管混凝土偏心受壓構(gòu)件承載力的

4、兩個(gè)重要參數(shù)：長細(xì)比，偏心率。5.3 圓鋼管混凝土柱的計(jì)算和設(shè)計(jì) 圓鋼管混凝土柱中的核心混凝土的緊箍效應(yīng)，受力性能比矩形鋼管混凝土柱好，相比而言承載力提高最大，也最經(jīng)濟(jì)。 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程承載力設(shè)計(jì)方法（CECS28:90） 。 1.單肢柱承載力計(jì)算 N軸向壓力設(shè)計(jì)值；Nu鋼管混凝土單肢柱的承載力設(shè)計(jì)值；N0鋼管混凝土軸心受壓短柱的承載力設(shè)計(jì)值； 鋼管混凝土的套箍指標(biāo)；fc 混凝土的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；Ac 、Aa鋼管內(nèi)混凝土、鋼管的橫截面面積；fa 鋼管的抗拉，抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； 考慮長細(xì)比影響，偏心率影響的承載力折減系數(shù)。0 按軸心受壓柱考慮的1值2. 格構(gòu)柱的承載力計(jì)算 Nu *

5、格構(gòu)柱的整體承載力設(shè)計(jì)值N0i 格構(gòu)柱各肢的軸心受壓短柱承載力設(shè)計(jì)值，按公式確定1* ，e* 考慮長細(xì)比影響，偏心率影響的整體承載力折減系數(shù)。在任何情況下都應(yīng)滿足下列條件： 1*e* 0*0* 按軸心受壓柱考慮的1*值3.變形計(jì)算 （1）壓縮和拉伸剛度 （2）彎曲剛度 Aa Ia 鋼管橫截面的面積和對其重心軸的慣性矩 Ac Ic 鋼管內(nèi)混凝土橫截面的面積和對其重心軸的慣性矩 Ec Ec 鋼管和混凝土的彈性模量 4.鋼管混凝土柱考慮偏心影響的承載力折減系數(shù)對單肢柱 當(dāng)e0/rc1.55時(shí) 當(dāng)e0/rc 1.55時(shí) e0柱兩端軸向壓力偏心距較大者；rc核心混凝土橫截面的半徑；M2柱兩端彎矩設(shè)計(jì)值的

6、較大者； N軸向壓力設(shè)計(jì)值。5.鋼管混凝土柱考慮長細(xì)比影響的承載力折減系數(shù) 對單肢柱： D鋼管的外徑； Le柱子的等效計(jì)算長度，按規(guī)程公式計(jì)算。6.鋼管混凝土柱等效計(jì)算長度鋼管混凝土柱的等效長度應(yīng)按下列公式確定： Lekl0 l0= l l0框架柱或桿件的計(jì)算長度 l框架柱或桿件的長度 k等效長度系數(shù)，按照規(guī)程進(jìn)行計(jì)算。 計(jì)算長度系數(shù) 5.4 矩形鋼管混凝土柱的計(jì)算1.軸心受力構(gòu)件的計(jì)算（1）軸心受壓構(gòu)件的強(qiáng)度 NNuN軸心壓力設(shè)計(jì)值Nu軸心受壓時(shí)截面抗壓承載力設(shè)計(jì)值，按下式計(jì)算 NufAs+fcAcf ，fc 分別為鋼材和混凝土的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，考慮地震作用組合時(shí)應(yīng)除以抗震調(diào)整系數(shù)REAs

7、Ac分別為鋼管和管內(nèi)混凝土的截面面積*當(dāng)鋼管截面有削弱時(shí)，應(yīng)按下式計(jì)算凈截面強(qiáng)度 NNun NunfAsn+fcAc Asn鋼管的凈截面面積（2）軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性計(jì)算 軸心受壓桿件的穩(wěn)定系數(shù) Nu軸心受壓時(shí)截面抗壓承載力設(shè)計(jì)值 相對長細(xì)比，按下式計(jì)算： 鋼材的屈服強(qiáng)度； 鋼材的彈性模量； 矩形鋼管混凝土軸心受壓構(gòu)件的長細(xì)比,計(jì)算如下 軸心受壓構(gòu)件的計(jì)算長度； 矩形鋼管混凝土軸心受壓構(gòu)件截面的折算回轉(zhuǎn)半徑，按下式計(jì)算 分別為鋼管和管內(nèi)混凝土截面對形心軸的慣性矩； 管內(nèi)混凝土的彈性模量。（3）矩形鋼管混凝土軸心受拉構(gòu)件的強(qiáng)度應(yīng)按下式計(jì)算 軸心拉力設(shè)計(jì)值； 鋼材的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值2.壓彎、拉彎構(gòu)件

8、的計(jì)算（1）彎矩作用在一個(gè)主平面內(nèi)的矩形鋼管混凝土壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度 同時(shí)滿足下式 軸心壓力設(shè)計(jì)值； 彎矩設(shè)計(jì)值； 混凝土工作承擔(dān)系數(shù)，按下式計(jì)算； 凈截面抗壓承載力設(shè)計(jì)值 只有彎矩作用時(shí)凈截面的抗彎承載力設(shè)計(jì)值，按下式計(jì)算 f 鋼材抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，考慮地震作用組合時(shí)應(yīng)除以抗震調(diào)整系數(shù) ； D，B 分別為矩形鋼管截面垂直和平行彎曲軸的邊長； t 鋼管壁厚； dn 管內(nèi)混凝土受壓區(qū)高度，按下式計(jì)算：（2）彎矩作用在一個(gè)主平面內(nèi)（繞x軸）的矩形鋼管混凝土壓彎構(gòu)件彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定性：同時(shí)滿足下式：并應(yīng)按下列公式計(jì)算彎矩作用平面外的穩(wěn)定性 分別為彎矩作用平面內(nèi)和彎矩作用平面外的軸心受壓穩(wěn)定系數(shù) 系數(shù)，

9、值為 歐拉臨界力，按下式計(jì)算： 只有彎矩作用時(shí)截面的抗彎承載力設(shè)計(jì)值，按下式計(jì)算： 等效彎矩系數(shù)，按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2003采用 （3）彎矩作用在一個(gè)主平面內(nèi)的矩形鋼管混凝土拉彎構(gòu)件：（4）彎矩作用在兩個(gè)主平面內(nèi)的雙軸壓彎矩形鋼管混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度應(yīng)按下列公式計(jì)算：同時(shí)滿足下式： 分別為繞主軸x、y軸作用的彎矩設(shè)計(jì)值； 分別為繞x、y軸的凈截面抗彎承載力設(shè)計(jì)值 （5）雙軸壓彎矩形鋼管混凝土構(gòu)件應(yīng)按下列公式計(jì)算繞主軸x 軸的穩(wěn)定性：同時(shí)滿足下式：并應(yīng)按下列公式計(jì)算繞主軸y軸的穩(wěn)定性：同時(shí)滿足下式： 分別為彎矩作用平面內(nèi)和彎矩作用平面外的軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)； 分別為在計(jì)算穩(wěn)定的方向?qū)x和My的彎矩等效系數(shù)，參見鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2003； 分別為繞x、y軸的抗彎承載力設(shè)計(jì)值。（6）彎矩作用在兩個(gè)主平面內(nèi)的雙軸拉彎矩形鋼管混凝土構(gòu)件應(yīng)按下式計(jì)算 式中 、 、 、 等代號與（5）條相同。5.5 鋼管混凝土柱節(jié)點(diǎn)1.一般規(guī)定設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)式一般應(yīng)滿足以下設(shè)計(jì)原則：(1)節(jié)點(diǎn)應(yīng)具有足夠的整體剛度和承載力，能滿足強(qiáng)柱弱梁，節(jié)點(diǎn)更強(qiáng)的原則。(2)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造應(yīng)滿足實(shí)際中采用的計(jì)算模型。剛接或鉸接，明確而不含糊。(3)節(jié)點(diǎn)應(yīng)滿足傳遞內(nèi)力的功能要求，傳力途徑明確，簡潔而可靠。(4)在滿足以上三項(xiàng)原則的基礎(chǔ)上，盡可能使節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡單，節(jié)約鋼材和施工方便。2. 鋼管混凝土柱節(jié)點(diǎn)（1）外加強(qiáng)環(huán)