鋼管混凝土受壓承載力

§4.2鋼管混凝土的基本力學特性一、受壓承載力1．短柱的試驗研究OA段：彈性階段AB段：彈塑性階段B點：鋼管開始屈服BC段：塑性更明顯C點：達極限狀態(tài)

二、軸心受壓短柱的極限分析受壓承載力計算方法：極限平衡理論計算法《鋼管混凝土結構設計與施工規(guī)程》CECS28：90采用。把鋼管混凝土看成是一組組合材料，通過大量試驗研究，得到考慮了混凝土強度提高后的的組合抗壓強度設計值。《鋼-混凝土組合結構設計規(guī)程》DL/T5085-1999采用。把鋼管混凝土短柱看做鋼管和核心混凝土兩種組件組成的結構體系，計算簡圖如下圖所示。鋼管混凝土短柱的承載力可由極限平衡理論求得，做如下假定：①結構變形很小，可以不考慮受力過程中幾何尺寸的變化；②結構在材料破壞前不會失穩(wěn)（短柱）；③荷載為單調遞增；④鋼材屈服、混凝土達到極限壓應變后均為理想塑性，保持屈服應變不變；在極限狀態(tài)下，鋼管的應力狀態(tài)為縱向受壓、環(huán)向受拉的雙向受力狀態(tài)，并沿管的壁厚均勻分布。在外荷載作用下，鋼管應力和核心混凝土的應力處于平衡狀態(tài)。求解軸壓短柱承載力利用以下條件。鋼材的屈服條件（可采用VonMises屈服條件）：式中：—鋼材在單軸下的屈服強度下限混凝土的屈服條件式中：—混凝土的軸心抗壓強度；—混凝土周邊收到的側向壓力；—有側壓力時核心混凝土的抗壓強度。由式中：—核心混凝土截面面積—鋼管截面面積（因管壁較?。┯森h(huán)向力平衡條件得：聯(lián)立上述四個方程，可求得其中，，稱為套箍系數。因而，荷載N是側壓力p的函數。為求得極限荷載，可由極值條件建立第五個方程：一般設計時已經確定套箍系數，則可由上式求得相應于的值。最后，可得極限承載力表達式為:其中系數：同時，鋼管的縱向應力最大值和鋼管的環(huán)向應力最大值為經分析，系數可以簡化為：，其計算誤差不超過1.5%。于是，單肢鋼管混凝土受壓極限承載力可用下式計算：工程設計中還可簡化為：套箍系數宜控制在0.3~3.0之間?！菫榱朔乐够炷翉姸鹊燃夁^高時，鋼管的套箍能力不足而引起混凝土脆性破壞?！菫榱朔乐挂蚧炷翉姸鹊燃夁^低而使結構在使用荷載下產生塑性變形。

三、受壓承載力的影響系數影響鋼管混凝土承載力的主要因素：構件長細比偏心率柱子兩端彎矩的比值柱兩端的約束條件采用短柱承載力乘以修正系數采用修正計算長度的方法

四、具體計算方法（1）軸心受壓柱①承載力計算軸心受壓圓鋼管混凝土柱的軸向壓力設計值，應滿足如下要求：當管內混凝土等級大于等于C50，且套箍系數時，應按下式計算：式中：—鋼管混凝土短柱的軸心受壓承載力設計值；—分別為鋼管混凝土的套箍系數和含鋼率；—與混凝土強度等級有關的系數，按下表取值；—分別為鋼管內填混凝土和鋼管的截面面積；—分別為鋼管和混凝土的抗壓強度設計值；—軸心受壓柱考慮構件長細比影響的受壓承載力折減系數混凝土等級C50C55C60C65C70C75C802.001.951.901.851.801.751.701.001.111.231.381.561.782.04②的計算考慮長細比對軸心受壓圓鋼管混凝土柱承載力的折減系數，按下列公式計算：A、當時，取B、當（2）偏心受壓柱①承載力計算偏心受壓圓鋼管混凝土柱的軸向壓力設計值，應滿足如下要求：式中：—鋼管混凝土短柱（l0/D≤4)軸心受壓承載力設計值；—考慮長細比影響的承載力折減系數；—考慮偏心率影響的承載力折減系數；同時要求式中：—軸心受壓長柱或中長柱承載力的折減系數。②的計算圓鋼管混凝土柱考慮偏心率影響的承載力折減系數，分別按下列情況考慮：A、當時，按小偏壓考慮B、當時，按大偏壓考慮式中：—柱上、下端較大彎矩一端軸向力對柱截面形心的偏心矩；—鋼管的內半徑；—柱上、下端彎矩設計值兩者中的較大值；—對應于柱的軸壓力設計值。③的計算偏心受壓圓鋼管混凝土柱考慮長細比影響的承載力折減系數，按下式計算：A、當(短柱)B、當(長柱)式中：—柱的等效計算長度；—柱的等效計算長度系數。④的計算K是考慮柱身彎矩分布梯度影響的等效長度系數，應根據柱的類型按下列方法計算。柱的彎矩圖大致有三種類型，如下圖所示。現(xiàn)令且三角形：對頂三角形：梯形：Ⅰ、軸心受壓柱和桿件Ⅱ、無側移框架柱的常見值及k值有：Ⅲ、有側移框Ⅳ架柱Ⅳ、懸臂柱當懸臂柱的自由段有力偶作用時：取較大值為懸臂柱自由端的彎矩與嵌固端的彎矩值比值。當

為負值（雙向壓彎）時，則按反彎點所分割成的高度為的懸臂柱計算。五、鋼管混凝土的其他計算方法介紹1、軸心受壓構件：

《鋼—混凝土組合結構設計規(guī)程》（DL/T5085—1999）提出的單肢鋼管混凝土軸心受力的承載力計算公式：式中：—軸心受壓穩(wěn)定系數，根據鋼材種類和長細比查表；—鋼管混凝土截面面積；—鋼管混凝土組合軸壓強度設計值，按下式計算；—計算系送數；式中：—分別慮為混凝疑土的軸籠心受壓腫標準值滋和設計蔑值；—鋼材的凍強度設計天值；—鋼材義的屈服顧強度；—構件塘截面套炊箍系數冊設計值學，—構件醫(yī)截面含電鋼率，；；—鋼管和雖混凝土的艦截面面積汗；采用第一災組鋼材的值由計算，采蔑用第二、窗三組鋼材休的值應按上郵式計算值穩(wěn)乘以換算圓系數乘以k1后確定：啊對Q23取5和Q3蹈45鋼，作k1=0.9嬸6；對Q籃390鋼墊，k1=0.9六4。鋼材折分組可按翅《鋼結構盈設計規(guī)范桿》（GB導5001言7-20落03)的有關既規(guī)定確痛定。2、受彎歲構件：圓鋼管混笑凝土抗彎冰承載力驗評算公式為循：式中：—計算霞構件范捕圍內的召最大彎結矩；—構件嚇截面抵材抗矩；—構件狠截面抗教彎塑性基發(fā)展系檔數；—套箍系殖數標準值筋，；；3、壓彎擔構件：《鋼—混問凝土組合帆結構設計悶規(guī)程》（見DL/T駁5085飛—199回9）提出獵了鋼管混讓凝土壓彎窩構件承載肚力的計算牙方法。鋼管混凝錫土構件的僚承載力按碼下列方法賤計算：①當②當鋼管混窮凝土的輩穩(wěn)定承懶載力按內下式