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)2

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)（2）主要內(nèi)容◆材料和設(shè)計指標(biāo)◆軸心受壓構(gòu)件承載力計算

6.2鋼管混凝土構(gòu)件設(shè)計6.2.1鋼管混凝土設(shè)計規(guī)范◆國外規(guī)范歐洲規(guī)范EC4(2004)澳大利亞規(guī)范AS5100(2004)美國混凝土協(xié)會規(guī)范ACI318(2008)美國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會規(guī)范AISC(2010)英國規(guī)范BS5400(2005)日本建筑學(xué)會規(guī)范AIJ(2008)◆國內(nèi)規(guī)范6.2.1鋼管混凝土設(shè)計規(guī)范

自1989年至今已有行業(yè)和地方兩方面的設(shè)計施工規(guī)程十余本。中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》（CECS28:90）

（簡稱CECS28《規(guī)程》）中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)《矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（CECS159:2004）（簡稱CECS159《規(guī)程》）福建省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》DBJ/T13-51-2010

（簡稱福建《規(guī)程》）6.2.2鋼管混凝土材料和設(shè)計指標(biāo)鋼管混凝土的力學(xué)性能不僅與兩種材料各自的性能有關(guān)，而且與兩者的“匹配”有關(guān)。1.材料要求◆鋼管

一般按鋼結(jié)構(gòu)用材要求。宜采用螺旋焊接管或直接焊接管,焊縫為坡口對接焊，不得采用搭接角焊縫?！艋炷?/p>

Q235-C30或C40，Q345-C40～C60,Q390或Q420-C50或C60及以上；水灰比≤0.45，加減水劑塌落度宜為160～180mm。6.2.2鋼管混凝土材料和設(shè)計指標(biāo)2.參數(shù)定義及限值◆含鋼率◆約束效應(yīng)系數(shù)

ξ反映截面幾何與物理特性，ξ越大約束越強(qiáng)，混凝土強(qiáng)度和延性增加越大。取值范圍0.3≤ξ≤4，抗震要求圓管0.6≤ξ，方管1.0≤ξ。6.2.2鋼管混凝土材料和設(shè)計指標(biāo)2.參數(shù)定義及限值◆徑厚比或高厚比D/t◆長細(xì)比

基于不發(fā)生局部失穩(wěn)，雖可考慮混凝土支撐的有利影響，但不得大于鋼結(jié)構(gòu)D/t的1.5倍，且圓管D/t≤150·235/fyDDB詳《鋼規(guī)》柱150支撐200矩管6.2.2鋼管混凝土材料和設(shè)計指標(biāo)3.鋼管混凝土的剛度取值直接影響結(jié)構(gòu)分析準(zhǔn)確性?！艚M合軸壓剛度短柱平均應(yīng)力-應(yīng)變曲線基本以定性方式確定，各規(guī)程公式有別：福建《規(guī)程》CECS《規(guī)程》6.2.2鋼管混凝土材料和設(shè)計指標(biāo)3.鋼管混凝土的剛度◆組合彈性抗彎剛度

不僅不考慮粘結(jié)，而且還要考慮混凝土的開裂和塑性發(fā)展。福建《規(guī)程》CECS《規(guī)程》規(guī)程不同公式有別。6.2.2鋼管混凝土材料和設(shè)計指標(biāo)3.鋼管混凝土的剛度◆組合剪切剛度取定鋼與約束混凝土的本構(gòu)模型，用有限元程序算出純扭或純剪的名義剪應(yīng)力與剪應(yīng)變的關(guān)系曲線，并以其比例極限定義剪變模量。鋼與約束混凝土的本構(gòu)模型—廣義虎克定律？—不同應(yīng)力水平下的割線模量；—不同應(yīng)力水平下的泊松比。6.2.2鋼管混凝土材料和設(shè)計指標(biāo)3.鋼管混凝土的剛度◆組合剪切剛度純扭構(gòu)構(gòu)件τ-γ曲線6.2.2鋼管混混凝土土材料料和設(shè)設(shè)計指指標(biāo)3.鋼管混混凝土土的剛剛度◆組合剪剪切剛剛度P150式（6-17）P150式（6-18）6.2.2鋼管混混凝土土材料料和設(shè)設(shè)計指指標(biāo)3.鋼管混混凝土土的剛剛度◆組合剪剪切剛剛度6.2.2鋼管混混凝土土材料料和設(shè)設(shè)計指指標(biāo)4.鋼管混混凝土土的強(qiáng)強(qiáng)度指指標(biāo)◆組合軸軸壓強(qiáng)強(qiáng)度短柱平平均應(yīng)應(yīng)力-應(yīng)變曲曲線彈塑性性基本本結(jié)束束鋼和砼砼均達(dá)達(dá)極限限標(biāo)準(zhǔn)值值設(shè)計值值短柱軸軸心受受壓承承載力力福建《規(guī)程》6.2.2鋼管混混凝土土材料料和設(shè)設(shè)計指指標(biāo)4.鋼管混混凝土土的強(qiáng)強(qiáng)度指指標(biāo)◆組合抗抗剪強(qiáng)強(qiáng)度純扭構(gòu)構(gòu)件典典型τ-γ曲線外鋼管管也達(dá)達(dá)屈服服，主主要與與含鋼鋼率、、約束束系數(shù)數(shù)和組組合軸軸壓強(qiáng)強(qiáng)度有有關(guān)，，詳式式（6-22）和式式（6-23）。6.2.3鋼管混混凝土土構(gòu)件件承載載力驗驗算1.短柱木柱在在L/b≤10時可看看作““短柱柱”，，鋼鋼筋混混凝土土柱在在L/b≤8時可以以稱為為“短短柱””，，素混混凝土土和未未配置置縱筋筋的套套箍混混凝土土柱L/b≤4可以稱稱為““短柱柱”，，磚石石柱L/b≤3可以稱稱為““短柱柱”。。鋼管混凝凝土在極極限狀態(tài)態(tài)時，鋼鋼管主要要起環(huán)箍箍的作用用，在縱縱向的作作用很小小，在L/D≤4時也可算算作“短柱””。6.2.3鋼管混凝凝土構(gòu)件件承載力力驗算1.短柱鋼管混凝凝土短柱柱加載方方式試驗裝置置6.2.3鋼管混凝凝土構(gòu)件件承載力力驗算1.短柱鋼管混凝凝土短柱柱N-ε曲線6.2.3鋼管混凝凝土構(gòu)件件承載力力驗算1.短柱弓弦效應(yīng)應(yīng)示意圖圖變形測量量示意圖圖鋼管縱向向應(yīng)變小小于整體體平均應(yīng)應(yīng)變機(jī)理理解釋彈性薄片片6.2.3鋼管混凝凝土構(gòu)件件承載力力驗算1.短柱中建院所所作短柱柱試件外外觀形態(tài)態(tài)變化過過程圖6.2.3鋼管混凝凝土構(gòu)件件承載力力驗算◆短柱中建院部部分短柱柱試件試試驗以后后的外形形1.軸心受壓壓構(gòu)件6.2.3鋼管混凝凝土構(gòu)件件承載力力驗算中建院粗粗短厚壁壁鋼管混混凝土試試件試驗后外外形N-εc曲線荷載N（10kN）縱向應(yīng)變變εc（%）◆短柱1.軸心受壓壓構(gòu)件6.2.3鋼管混凝凝土構(gòu)件件承載力力驗算混凝土各各階段的的應(yīng)力狀狀態(tài)（蘇）格沃茲杰杰夫用極限平平衡理論論求解鋼鋼管混凝凝土短柱柱承載力力Nu◆短柱1.軸心受壓壓構(gòu)件6.2.3鋼管混凝凝土構(gòu)件件承載力力驗算極限狀態(tài)態(tài)下鋼管管與混凝凝土受力力簡圖◆短柱1.軸心受壓壓構(gòu)件6.2.3鋼管混凝凝土構(gòu)件件承載力力驗算等測壓三三向受壓壓混凝土土②①◆短柱1.軸心受壓壓構(gòu)件6.2.3鋼管混凝凝土構(gòu)件件承載力力驗算據(jù)Mises條件………①………②………③………④………⑤◆短柱1.軸心受壓壓構(gòu)件6.2.3鋼管混凝凝土構(gòu)件件承載力力驗算◆短柱1.軸心受壓壓構(gòu)件6.2.3鋼管混凝凝土構(gòu)件件承載力力驗算同理，可可推出P158CECS28依據(jù)◆短柱1.軸心受壓壓構(gòu)件6.2.3鋼管混凝凝土構(gòu)件件承載力力驗算◆長柱1.軸心受壓壓構(gòu)件6.2.3鋼管混凝凝土構(gòu)件件承載力力驗算影響鋼管管混凝土土長柱承承載力的的主要因因素有：：●鋼管對核核心混凝凝土的套套箍強(qiáng)化化作用●柱的長細(xì)細(xì)比●作用力的的偏心率率●柱端約束束條件◆長柱1.軸心受壓壓構(gòu)件6.2.3鋼管混凝凝土構(gòu)件件承載力力驗算中建院-鋼管混凝凝土長細(xì)細(xì)比影響響試驗試驗裝置置試驗后試試件◆長柱1.軸心受壓壓構(gòu)件6.2.3鋼管混凝凝土構(gòu)件件承載力力驗算◆長柱1.軸心受壓壓構(gòu)件中建院長長細(xì)比影影響經(jīng)驗驗公式對對國外資資料的校校核6.2.3鋼管混凝凝土構(gòu)件件承載力力驗算◆長柱1.軸心受壓壓構(gòu)件6.2.3鋼管混凝凝土構(gòu)件件承載力力驗算據(jù)CECS28《規(guī)程》◆計算公式式圓