矩形钢管混凝土轴心受力构件的设计方法_沈祖炎
方钢管混凝土轴心受压构件受力性能数值分析
方钢管混凝土轴心受压构件受力性能数值分析摘要:本文以ABAQUS为平台,建立一套分析方钢管混凝土有限元模型。
其中核心混凝土采用混凝土损伤塑性模型,钢管采用弹塑性模型。
在单轴受压作用下,分析了钢管混凝土力学性能受含钢率的影响规律和受力机理。
关键词:钢管混凝土轴压构件含钢率有限元法Abstract:This paper presents a finite element model (FEM) for the analysis of concrete filled square steel tubes (CFT) based on ABAQUS. The damage plastic model is used tu describe core concrete and elastic-plasticity model to describe the steel tube.Under the condition of axial compression, the effects of parameters to CFT ’s mechanical performance are studied. The parameters taken in account are steel ratio.Keywords:concrete filled steel tube, axial compression members, steel ratio, the finite element method钢管混凝土柱具有塑性和韧性良好、稳定承载力高、节点构造简单、连接方便、有良好的抗弯性能、施工进度快等优点,日益受工程界重视,目前在我国应用越来越广泛。
传统的试验研究由于具有投资大、周期长、参数变化困难等缺点,已经不能满足工程界的需要[1-3]。
ABAQUS是功能强大的非线性有限元软件,可以很容易的为复杂问题建模,并可以全过程分析荷载变形等工程数据。
矩形钢管混凝土构件设计规范
矩形钢管混凝土构件设计规范一、前言矩形钢管混凝土构件是一种新型的构件形式，具有强度高、刚度大、耐久性好等特点，广泛应用于工业建筑、桥梁等领域。
本文将从设计原则、计算方法、构件尺寸、配筋及施工等方面进行详细介绍，以期为工程师提供一份全面的规范。
二、设计原则1.构件的设计应满足安全、经济和实用的要求，且应考虑到材料的强度、刚度和耐久性等因素。
2.应根据构件的受力特点，选择适当的材料，如混凝土强度等级、矩形钢管的型号和厚度等。
3.在设计过程中应考虑到构件的施工和维修等问题，避免因施工难度或维修困难等问题造成不必要的经济损失。
4.在设计过程中应考虑到构件的使用环境，如地震、风荷载等，以确保构件的安全可靠。
三、计算方法1.截面受弯承载力的计算矩形钢管混凝土构件的截面受弯承载力计算可采用极限平衡法，即将构件的受力状态分为两种极限状态：受拉状态和受压状态。
在极限状态下，构件的受拉区域和受压区域达到极限强度时，构件达到破坏状态。
在计算过程中，需要考虑到混凝土和钢管两种材料的强度和刚度等因素。
2.剪力承载力的计算矩形钢管混凝土构件的剪力承载力计算可采用极限平衡法或变形平衡法。
在计算过程中，需要考虑到混凝土的强度和钢管的刚度等因素。
3.轴心受压承载力的计算矩形钢管混凝土构件的轴心受压承载力计算可采用轴心受压强度计算公式。
在计算过程中，需要考虑到混凝土的强度和钢管的刚度等因素。
四、构件尺寸1.截面尺寸矩形钢管混凝土构件的截面尺寸应根据受力状态和荷载大小确定。
在满足强度和刚度要求的前提下，尽量减小截面尺寸，以达到经济和美观的目的。
2.长度矩形钢管混凝土构件的长度应根据使用环境和荷载大小确定。
在满足使用要求的前提下，尽量减小长度，以达到经济和美观的目的。
五、配筋1.纵向钢筋矩形钢管混凝土构件的纵向钢筋应按照受力状态和荷载大小确定。
在满足强度和刚度要求的前提下，尽量减少纵向钢筋的数量，以达到经济和美观的目的。
2.箍筋矩形钢管混凝土构件的箍筋应按照受力状态和荷载大小确定。
钢结构设计书籍
钢结构设计书籍钢结构设计是建筑学和土木工程领域的一个重要专业方向，涉及到钢材的选择、结构的稳定性、安全性以及经济性等多个方面。
以下是一些钢结构设计领域的经典书籍：《钢结构设计原理》（作者：陈绍蕃）：该书系统介绍了钢结构设计的基本原理和方法，包括钢材的性能、连接设计、轴心受力构件、受弯构件、压弯构件和桁架等内容。
该书内容全面，理论性强，适合作为钢结构设计方面的专业教材或参考书。
《钢结构》（作者：王元清、石永久、陈宏）：该书主要介绍了钢结构的基本知识和设计方法，包括钢材的性能、连接设计、轴心受力构件、受弯构件、压弯构件、平面刚架以及钢结构的疲劳和稳定等内容。
该书结合实例进行讲解，易于理解和应用。
《钢结构稳定理论与设计》（作者：陈骥）：该书主要介绍了钢结构稳定理论的基本原理和设计方法，包括轴心受压构件、受弯构件、压弯构件以及钢结构的整体稳定等内容。
该书内容深入，理论性强，适合作为钢结构稳定设计方面的专业教材或参考书。
《现代钢结构设计手册》（作者：陈绍蕃、顾强）：该书是一本大型工具书，全面介绍了现代钢结构设计的相关知识和技术。
内容涵盖了钢结构设计的基本原理、计算方法、设计实例、材料选用等方面，具有很高的实用性和参考价值。
《建筑钢结构设计》（作者：沈祖炎、陈扬骥）：该书主要介绍了建筑钢结构设计的基本原理和方法，包括钢材的性能、连接设计、轴心受力构件、受弯构件、压弯构件以及建筑钢结构的节点设计等内容。
该书注重实践应用，适合作为建筑钢结构设计方面的专业教材或参考书。
以上是一些钢结构设计领域的经典书籍，它们涵盖了钢结构设计的基本原理、计算方法、设计实例、材料选用等方面，具有很高的学术价值和实用价值。
对于从事钢结构设计、施工、管理等方面工作的人员来说，这些书籍都是不可或缺的参考资料。
矩形钢管混凝土构件设计规范
矩形钢管混凝土构件设计规范一、前言矩形钢管混凝土构件是一种新型的混凝土结构，具有高强度、高刚度、轻质化、模数大等优点，因此在建筑领域得到了广泛的应用。
本文旨在讨论矩形钢管混凝土构件的设计规范，包括设计原则、承载力计算、受力性能、以及施工要求等方面。
二、设计原则1. 统一设计原则矩形钢管混凝土构件的设计应遵循统一设计原则，即在设计中应考虑结构的整体性、协调性和可行性，避免出现局部过度强化和不平衡的设计，确保结构的安全可靠。
2. 可靠性设计原则矩形钢管混凝土构件的设计应遵循可靠性设计原则，即在设计中应考虑结构的可靠性和安全性，确保在结构设计寿命内不发生破坏或失效。
3. 经济性设计原则矩形钢管混凝土构件的设计应遵循经济性设计原则，即在设计中应考虑结构的经济性和可行性，尽可能减少材料和人力成本，并确保在结构安全的前提下达到最佳的经济效益。
三、承载力计算1. 矩形钢管混凝土构件的承载力计算应遵循相应的规范和标准，如《混凝土结构设计规范》、《钢结构设计规范》等。
2. 矩形钢管混凝土构件的承载力计算应考虑其几何形状、材料特性、受力状态和荷载情况等因素。
3. 矩形钢管混凝土构件的承载力计算应根据结构的受力状态和荷载情况进行弯曲、剪力、压力、拉力和扭矩等方面的计算，以确定其承载力和极限状态。
四、受力性能1. 矩形钢管混凝土构件的受力性能应符合《混凝土结构设计规范》和《钢结构设计规范》等相关标准的要求。
2. 矩形钢管混凝土构件的受力性能应考虑其材料特性、几何形状、受力状态和荷载情况等因素。
3. 矩形钢管混凝土构件的受力性能应进行静载试验和疲劳试验等测试，以验证其设计的可行性和可靠性。
五、施工要求1. 矩形钢管混凝土构件的施工应符合《建筑结构工程施工质量验收规范》等相关标准的要求。
2. 矩形钢管混凝土构件的施工应考虑其材料特性、几何形状、受力状态和荷载情况等因素，确保施工质量和安全。
3. 矩形钢管混凝土构件的施工应根据设计要求进行预制、安装和连接等工序，确保结构的完整性和稳定性。
矩形钢管混凝土短柱轴心受压性能研究
矩形钢管混凝土短柱轴心受压性能研究
高金良;姚民乐;詹锋
【期刊名称】《嘉兴学院学报》
【年(卷),期】2005(17)6
【摘要】该文对8根不同参数的矩形钢管混凝土短柱进行了轴心受压试验,对试件的破坏形态进行了分析,提出了一个基于线性莫尔强度准则的轴心受压矩形钢管混凝土短柱的极限承载力计算公式,并用其他文献的试验成果进行了验算,计算结果与实验数据吻合良好,可为工程设计提供参考.
【总页数】4页(P23-26)
【作者】高金良;姚民乐;詹锋
【作者单位】嘉兴学院建筑工程学院,浙江,嘉兴,314001;嘉兴学院建筑工程学院,浙江,嘉兴,314001;嘉兴学院建筑工程学院,浙江,嘉兴,314001
【正文语种】中文
【中图分类】TU375.3
【相关文献】
1.局部承压矩形钢管混凝土短柱力学性能研究 [J], 赖春健
2.轴心受压矩形钢管混凝土短柱承载力研究 [J], 高金良;姚民乐
3.带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱轴心受压性能的研究 [J], 陈德明;苏恒强;蔡健
4.矩形钢管混凝土短柱轴心受压承载力综述 [J], 严海峰;董皞;李京伦
5.高强钢丝网片增强矩形钢管混凝土短柱轴压力学性能研究 [J], 熊公玉;熊明祥
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02矩形钢管混凝土偏心受力构件的设计方法
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式中： !， $ 分别为矩形钢管混凝土构件所受轴向压 力设计值和弯矩设计值； !! 为矩形钢管 混 凝 土 构 件 截 面轴心受压承载力， 按下式计算：
式中 ! 为轴心拉力设计值， ’& 为钢管的净截面面积。 六、 构造要求 矩形钢 管 混 凝 土 构 件 必 须 满 足 截 面 尺 寸 及 高 宽 比、 钢管壁宽厚比、 管内混凝土受压的工 作 承 担 系 数 等 方面的构造要求。下面主要介绍纯弯构 件 和 压 弯 构 件 中钢管壁宽厚比的限制。矩形钢管截面 板 件 的 应 力 分 配图如图 2 所示。
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矩形钢管混凝土偏心受力构件的设计方法
沈祖炎 黄奎生
（同济大学建筑工程系 上海 $ ） % % % & $
［提要］ 介绍了 《矩形钢管混凝土结构技术规程》 （’ ） 中承重构件设计的部分内容， 阐述了矩形钢 ( ’ ) # " &： $ % % * 管混凝土纯弯、 压弯和拉弯构件承载力计算公式和实用设 计 方 法， 并 与 一 些 试 验 研 究 的 结 果 进 行 了 比 较， 表明 该设计方法是合理有效、 简便实用的。 ［关键词］ 矩形钢管混凝土 技术规程 承载力 构件设计
一、 引言 根据矩形钢 管 混 凝 土 构 件 受 力 性 能 的 特 点， 最能 充分发挥其优点的是轴心受压构件。但 实 际 结 构 中 单 纯的轴心受压 构 件 是 很 少 的， 大量存在的是偏心受力 构件。研究矩形钢管混凝土偏心受力构 件 的 计 算 理 论 和设计方法就具有现实意义。在国内外 理 论 研 究 和 工 程实践经验的基础上， 制定了 《矩形钢管 混 凝 土 结 构 技 ） 。以下就该规范中矩形钢管 术规程》 （’ ( ’ ) # " &： $ % % * 混凝土纯弯、 压弯和拉弯受力构件的承载力计算公式 及实用设计方法予以介绍。 二、 纯弯构件的承载力计算 在工程实践中很少用矩形钢管混凝土 构 件 作 为 纯 弯构件使用， 它主要被用作框架柱、 拱和 桁 架 受 压 弦 杆 等轴压或压弯构件。但是在纯弯作用下 的 抗 弯 承 载 力 是分析压弯、 拉弯等偏心受力构件的理 论 基 础， 是应首 先解决的问题。 纯弯作用下， 矩形钢管混凝土构件截面抗弯承载 力按下式计算： （ ］ ） 8/ :［% J " ;（ ,<4-） , ,=4-） =7 + （# 6 $ <$ 式中： ;6 为 钢 管 截 面 面 积； + 为钢材抗 弯 强 度 设 计 值； 平行于弯 曲 轴 的 边 长； $， 7 分别为矩形钢管截面垂直、 按下式计算： 4- 为管内混凝土受压区高度，
混凝土结构设计原理(沈蒲生)课件 第三章：轴心受力构件正截面承载力
（每边4根） （每边多于4根） （每边3根）
（每边多于3根）
(三) 配有螺旋箍筋的轴心受压构件 1.受力分析及破坏特征
螺旋箍筋对混凝土变形产生 约束，使其承载力提高。
保护 层剥 落
湖南大学
混凝土结构设计原理.第三章
2.建筑工程中螺旋箍轴压构件承载力
f c1 f c* 4 2
5
当螺旋筋屈服时，2可由隔离体平衡 条件求得： 2 f y Ass1 6 2 f y Ass1 2 s dcor 2 s dcor 以（6）代入（5），得： f c1
（螺旋箍或焊接环箍）
湖南大学
混凝土结构设计原理.第三章
(二) 配有普通箍筋的轴心受压构件 1.受力分析及破坏特征
短柱：混凝土压碎，钢筋压屈。
长柱：构件压屈
l0 /i≤28 (l0 为柱计算长度， i为回转半径。) 矩形截面柱， l0 /b≤8
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混凝土结构设计原理.第三章
2.建筑工程配有普通箍筋的轴压构件计算
4.构造要求
材料：混凝土宜高一些，钢筋宜用HRB400级。 截面： b≥250mm, l0 /b≤30 。
纵筋： d≥12mm, 圆柱中根数 ≥6， 5％； 50mm ≤ @ ≤ 350mm, c≥25mm。
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混凝土结构设计原理.第三章
箍筋：封闭式 d≥6mm , ≥d纵 /4 ; s≤400mm , ≤ 15d纵 。
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混凝土结构设计原理.第三章
3.桥涵工程中配有螺旋箍筋轴压柱承载力
As kfsd Aso ) 0 N 0.95( f cd Acor fsd
Aso —— 间接钢筋的换算截面面积；
同济大学钢结构基本原理(沈祖炎)课后习题答案完全版
第二章2.1 如图2-34所示钢材在单向拉伸状态下的应力－应变曲线，请写出弹性阶段和非弹性阶段的σε-关系式。
tgα'=E'f 0f 0tgα=E 图2-34 σε-图（a ）理想弹性－塑性（b ）理想弹性强化解：（1）弹性阶段：tan E σεαε==⋅非弹性阶段：y f σ=（应力不随应变的增大而变化） （2）弹性阶段：tan E σεαε==⋅ 非弹性阶段：'()tan '()tan y y y y f f f E f Eσεαεα=+-=+-2.2如图2-35所示的钢材在单向拉伸状态下的σε-曲线，试验时分别在A 、B 、C 卸载至零，则在三种情况下，卸载前应变ε、卸载后残余应变c ε及可恢复的弹性应变y ε各是多少？2235/y f N mm = 2270/c N mm σ= 0.025F ε= 522.0610/E N mm =⨯2'1000/E N mm =f 0σF图2-35 理想化的σε-图解：（1）A 点：卸载前应变：2350.001142.0610y f Eε===⨯卸载后残余应变：0c ε=可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-=卸载前应变：0.025F εε== 卸载后残余应变：0.02386y c f Eεε=-=可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-=（3）C 点： 卸载前应变：0.0250.0350.06'c yF f E σεε-=-=+=卸载后残余应变：0.05869cc Eσεε=-=可恢复弹性应变：0.00131y c εεε=-=2.3试述钢材在单轴反复应力作用下，钢材的σε-曲线、钢材疲劳强度与反复应力大小和作用时间之间的关系。
答：钢材σε-曲线与反复应力大小和作用时间关系：当构件反复力y f σ≤时，即材料处于弹性阶段时，反复应力作用下钢材材性无变化，不存在残余变形，钢材σε-曲线基本无变化；当y f σ>时，即材料处于弹塑性阶段，反复应力会引起残余变形，但若加载－卸载连续进行，钢材σε-曲线也基本无变化；若加载－卸载具有一定时间间隔，会使钢材屈服点、极限强度提高，而塑性韧性降低（时效现象）。
矩形钢管混凝土梁柱节点域受剪承载力分析
III
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他 个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集 体， 均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
Key words: concrete-filled steel tube; joint region of column and beam; shear load-bearing capacity; beam with thin web plate; diagonal strut mechanism
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
the one in the code “Technical specification for structures with concrete-filled rectangular steel tube members” (CECS 159:2004) and research results given by others. And the result shows that the formulas given by this article is simple, and coincides well with experiment data. At last, this article will use the finite element simulation software ANSYS to give the P-Δ curves of joint region and analyze the relationship between shear load-bearing capacity and the materials of joint region.
矩形钢管混凝土桥梁设计规程
矩形钢管混凝土桥梁设计规程1. 概述矩形钢管混凝土桥梁是一种常见的桥梁结构形式。
它的优点包括刚性好、承载能力强、耐久性高等，因此在桥梁工程中得到广泛应用。
本文将以一座简单的矩形钢管混凝土桥梁为例，介绍其设计过程和规范要求。
2. 桥梁结构形式该桥梁采用矩形钢管混凝土箱梁结构，其截面形状为矩形，截面尺寸为2.5米×1.8米。
箱梁顶部设置压力板，底部设置压力筋和抗弯筋。
箱梁两侧设置钢管立柱，支撑桥面板。
桥墩采用钢筋混凝土圆柱形结构，直径为1.5米，高度为5米。
3. 荷载标准该桥梁设计按照《公路桥梁设计规范》（GB 50010-2010）和《公路桥梁荷载规范》（JTG/T D60-2004）进行。
设计载荷包括静载荷和动载荷。
静载荷包括自重、桥面活载荷、人行荷载和附加荷载。
其中，自重按照混凝土密度进行计算，桥面活载荷按照公路荷载标准进行计算，人行荷载按照规范要求进行计算，附加荷载包括雨水、积雪等荷载。
动载荷包括车辆荷载和地震荷载。
车辆荷载按照公路荷载标准进行计算，地震荷载按照地震烈度和桥梁地震反应谱进行计算。
4. 桥梁设计计算4.1 箱梁设计箱梁设计包括弯矩计算、截面设计、钢筋配筋等。
弯矩计算：根据荷载标准和桥梁结构形式，计算出箱梁的弯矩分布图。
弯矩分布图是箱梁截面设计和配筋的基础。
截面设计：根据弯矩分布图和规范要求，确定箱梁截面尺寸。
箱梁截面应满足以下条件：抗弯强度、剪切强度、挠度限值、开裂控制、抗震性能等。
钢筋配筋：根据截面设计和规范要求，确定箱梁的钢筋配筋。
钢筋配筋应满足以下条件：受力均匀、抗裂性能、超限时有足够的延性等。
4.2 钢管立柱设计钢管立柱设计包括选型、受力计算和配筋等。
选型：根据规范要求和实际情况，选用合适的钢管立柱型号。
受力计算：根据荷载标准和桥梁结构形式，计算出钢管立柱的受力情况。
受力情况包括轴向受力、弯矩和剪力等。
配筋：根据受力计算和规范要求，确定钢管立柱的配筋。
配筋应满足以下条件：受力均匀、抗裂性能、超限时有足够的延性等。
矩形钢管混凝土框架结构受力性能试验研究
矩形钢管混凝土框架结构受力性能试验研究*李斌任利民(内蒙古科技大学建筑与土木工程学院包头014010)石小燕(陕西省现代建筑设计研究院西安710048)摘要:以两榀单跨两层全矩形钢管混凝土框架结构为研究对象,通过拟静力试验,考虑柱截面含钢率的影响,研究分析了全矩形钢管混凝土结构在反复低周荷载作用下的破坏特征,承载能力,滞回曲线,变形能力,耗能能力以及强度,刚度退化性能;并分析了柱截面含钢率对结构受力性能及抗震性能的影响规律;同时将结构的各特征指标与钢筋混凝土框架结构和钢结构框架的对应特征指标进行对比分析.结果表明:在低周反复荷载作用下,矩形钢管混凝土框架结构承载力高,滞回曲线饱满,延性系数为5.56—6.80,有较好的变形能力和稳定的后期承载力,呈梁铰破坏机构,可初步判断该种结构具有良好的受力性能和较高的抗震能力;OF且在同等条件下,钢管混凝土框架结构的受力性能和抗震性能明显优于钢筋混凝土框架和钢框架结构,有进一步研究的价值.关键词:矩形钢管混凝土框架受力性能抗震性能延性耗能EXPERIMNTALRESEARCHoNBEHAⅥoRoFCoNCRETE.FⅡLEDRHSFRAM[ESLiBinRenLimin(SchoolofArchitecture&CivilEnsineering,InnerMongoliaUniversityofScience&TechnologyBaotou014010)ShiXiaoyan(ShaanxiModemArchitectureDesign&ResearchInstituteXi’an710048)Abstract:Takingtwopiecesof1bayand2storiesmodelsofconcrete—finedRHS(rectangularhollowse
混凝土矩形柱轴心受压验算
混凝土矩形柱轴心受压验算（原创实用版）目录一、引言二、混凝土矩形柱轴心受压验算的原理与方法1.轴心受压构件的应力分析2.混凝土矩形柱轴心受压验算的公式3.影响混凝土矩形柱轴心受压强度的因素三、混凝土矩形柱轴心受压验算的实例分析1.实例介绍2.实例分析四、结论正文一、引言混凝土矩形柱在建筑结构中是一种常见的构件，其轴心受压验算对于保证结构的安全性和稳定性至关重要。
本文将对混凝土矩形柱轴心受压验算的原理与方法进行详细阐述，并通过实例分析来说明具体的计算过程。
二、混凝土矩形柱轴心受压验算的原理与方法（1）轴心受压构件的应力分析轴心受压构件在受到压力作用时，其内部的应力分布呈现出一定的规律。
在混凝土矩形柱中，压力作用下，柱内的应力分布呈现出从中心向外逐渐减小的趋势，而在柱的两端，应力值为零。
（2）混凝土矩形柱轴心受压验算的公式混凝土矩形柱轴心受压验算的公式为：= 0.8 * f * A其中，N 为轴心受压强度，f 为混凝土的轴心抗压强度设计值，A 为柱的截面面积。
（3）影响混凝土矩形柱轴心受压强度的因素影响混凝土矩形柱轴心受压强度的主要因素有：混凝土的强度等级、柱的截面尺寸、约束条件等。
三、混凝土矩形柱轴心受压验算的实例分析（1）实例介绍假设某混凝土矩形柱，其截面尺寸为 b×h=400mm×600mm，混凝土强度等级为 C25，纵向钢筋合力点至截面近边缘距离为 as=35mm，弯矩平面内计算长度为 l0=4500mm，弯矩平面外计算长度为 l0=4500mm，设计压力为 N=300kN，设计弯矩为 M=20kN·m。
（2）实例分析根据公式，首先计算截面面积 A=b×h=400mm×600mm=0.24m。
然后计算混凝土的轴心抗压强度设计值 f，根据《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）可查得，C25 混凝土的轴心抗压强度设计值为f=15.0MPa。
矩形钢管混凝土短柱轴心受压承载力综述
矩形钢管混凝土短柱轴心受压承载力综述作者：严海峰董皞李京伦来源：《商情》2011年第06期【摘要】本文对国内外有关矩形钢管混凝土短柱轴心受压承载力计算公式进行了总结分析，同时分析了目前运用有限元对矩形钢管混凝土短柱轴心受压进行数值计算时存在的问题，最后提出了一种能提高此类构件轴心受压承载力的做法。
【关键词】矩形钢管混凝土短柱轴心受压矩形钢管混凝土柱是近年来发展较快的一种钢—混凝土组合结构构件，与传统的圆钢管混凝土柱相比，具有在建筑上利于内部空间布置，在结构设计和施工上方便梁节点连接等优点。
特别是薄壁矩形钢管混凝土组合结构运用于住宅建筑中，与传统的混凝土结构相比，可减小柱截面尺寸增加建筑使用面积，提高施工速度等优势，因此它的发展和运用很具前景。
矩形钢管的做法通常是将四块钢板拼焊而成，焊缝按贴角焊缝的形式设计，其对管内核心混凝土起到的套箍约束作用要比圆钢管的小一些，但同样可以有效的提高构件延性。
国外对于矩形钢管混凝土构件力学性能的研究开展的较早，并形成了相应的设计规范，有大量的工程实践运用；我国对于这类结构的研究起步比较晚，于2004年才有相应的设计规范——《矩形钢管混凝土结构技术规程》。
与传统的圆钢管混凝土结构相比，矩形钢管混凝土结构的研究广度和深度均要小很多，许多问题尚待深入研究。
本文仅仅就矩形钢管混凝土短柱轴心受压承载力计算问题对现有的国内外计算方法进行总结综述，另外也就有限元法来计算这类构件提出了一些目前存在的问题。
一、目前我国对于矩形钢管混凝土短柱轴心受压承载力计算有下面几种方法：1.《矩形钢管混凝土结构技术规程》[1]中规定的设计计算公式：N＝fyAs+fcAc(1)式中fy，fc ——钢和混凝土抗压强度设计值；As，Ac——钢管和混凝土的截面面积。
从式中显然可以看到，公式没有考虑钢管对核心混凝土的约束作用，仅通过钢管和混凝土各自承载力简单叠加而成，没有反映实质，但是用于设计非常方便。
2.文献[2]推荐的计算公式：N＝fscAsc(2)式中Asc——构件截面面积；fsc——钢管混凝土轴心受压组合强度设计值。
混凝土矩形柱轴心受压验算
混凝土矩形柱轴心受压验算摘要：一、背景介绍- 混凝土矩形柱的应用场景- 轴心受压验算的重要性二、混凝土矩形柱轴心受压验算方法- 基本设计原则- 计算公式及步骤- 参数影响分析三、验算结果与讨论- 实例分析- 结果比较与评估- 结果应用建议四、结论- 总结混凝土矩形柱轴心受压验算的关键点- 对工程实践的意义和建议正文：一、背景介绍混凝土矩形柱作为一种常见的建筑结构，广泛应用于工业与民用建筑中。
其轴心受压性能是设计及施工中需要重点关注的问题。
合理的轴心受压验算，可以保证结构的安全性能，节约材料，提高经济效益。
二、混凝土矩形柱轴心受压验算方法1.基本设计原则混凝土矩形柱轴心受压验算应遵循我国现行的相关设计规范，如《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）等。
设计原则包括：强度原则、刚度原则、稳定性原则、疲劳强度原则等。
2.计算公式及步骤（1）强度验算：根据轴心受压构件的截面分类和混凝土强度等级，查表得到允许弯矩和允许剪力。
（2）刚度验算：根据构件的弯矩和弯矩臂长，计算出弯矩系数，查表得到允许弯矩。
（3）稳定性验算：对于长细比较大的构件，需要进行稳定性验算，确保其不会发生屈曲。
3.参数影响分析混凝土矩形柱轴心受压验算的结果受到多种参数的影响，如截面尺寸、混凝土强度等级、长细比等。
对于不同的参数，需要分别进行验算，综合考虑各种因素，以确保结构的安全性能。
三、验算结果与讨论以下以一具体实例进行说明。
假设某混凝土矩形柱的截面尺寸为b×h=400mm×600mm，混凝土强度等级为C30，长细比为6000/400=15。
根据设计规范进行强度、刚度和稳定性验算。
经计算，该混凝土矩形柱的允许弯矩为200 kN·m，允许剪力为150 kN。
在实际工程中，需要根据设计要求和实际荷载情况，对验算结果进行调整，以确保结构安全。
四、结论混凝土矩形柱轴心受压验算是一个复杂的过程，需要综合考虑多种因素。
一种矩形截面轴向受压钢筋混凝土柱的加固结构及方法_CN109629847A
权利要求书1页 说明书3页 附图6页
CN 109629847 A
CN 109629847 A
权 利 要 求 书
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1 .一种矩形截面轴向受压钢筋混凝土柱的加固结构，其特征在于：包括光圆钢筋、钢筋 混凝土柱、钢板、角钢、螺栓和喷射石膏；
所述钢筋混凝土柱的柱顶和柱脚处各设置一对角钢，采用喷射石膏将所述柱顶和柱脚 处角钢和钢筋混凝土柱之间的空隙填充；
代理人 徐激波
(51)Int .Cl . E04G 23/02(2006 .01)
(10)申请公布号 CN 109629847 A (43)申请公布日 2019.04.16
( 54 )发明 名称 一 种矩形 截面 轴向 受 压 钢筋混 凝土柱的 加
固结构及方法 ( 57 )摘要
本发明公开了一种矩形截面轴向受压钢筋 混凝土柱的加固结构及方法，主要包括钢筋混凝 土柱的预加载，钢板起拱，钢板展平三个阶段。首 先将矩形混凝土柱预加载。其次在柱顶和柱脚处 各设置一对角钢，并在柱的中间位置两侧各搁置 一根钢筋 ，位于混凝土和钢板之间 ，再将两块矩 形钢板通过不锈钢螺栓固定于混凝土柱两侧，从 而 使 钢 板 起 拱 。最 后 通 过 沿 着 柱 长 对 称 布 置 螺 栓，同时按一定次序拧紧螺栓，逐渐将钢板展平， 使钢板和钢筋混凝土柱形成有效的组合体而共 同受力。本发明可以有效解决既有矩形混凝土柱 的 加固中 存 在的 受 荷 钢筋混 凝土柱中 混 凝土 和 钢板之间的应力滞后问题，同时也增强了混凝土 柱角部的加固。
9 .根据权利要求6所述的一种矩形截面轴向受压钢筋混凝土柱的加固方法，其特征在 于：所述的光圆钢筋的直径根据所需的起拱弧度要求而选取。
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CN 109629847 A
矩形钢管混凝土桥梁设计规程
矩形钢管混凝土桥梁设计规程矩形钢管混凝土桥梁设计规程一、前言矩形钢管混凝土桥梁是一种常用的桥梁结构形式，其具有承载能力强、使用寿命长等优点，在公路、铁路、城市道路等领域得到广泛应用。
本文旨在介绍矩形钢管混凝土桥梁的设计规程，以指导工程师进行设计。
二、材料选用1. 混凝土：应选用强度等级不低于C30的混凝土；2. 钢管：应选用质量稳定、规格统一的矩形钢管，其钢质应符合《钢材产品质量标准》中的要求；3. 钢筋：应选用质量稳定、规格统一的钢筋，其钢质应符合《钢材产品质量标准》中的要求。
三、荷载标准1. 桥梁荷载标准应符合国家《公路桥梁设计规范》或铁路《钢结构桥梁设计规范》的要求；2. 桥梁荷载应考虑静荷载和动荷载的作用，其中动荷载包括车辆荷载和行人荷载。
四、截面设计1. 矩形钢管混凝土桥梁的截面应根据荷载大小和桥梁跨度选取合适的截面尺寸和钢管数量；2. 钢管的布置应符合受力要求，一般应沿桥梁宽度方向按等间距布置；3. 桥梁截面应考虑混凝土和钢管的受力性能，以满足弯曲、剪切、挠曲等受力要求；4. 桥梁截面应符合美观、经济、施工方便等要求。
五、连接设计1. 钢管连接应采用焊接或螺栓连接，连接强度应符合设计要求；2. 焊接应符合《钢结构制作与安装技术规范》中的要求；3. 螺栓连接应采用高强度螺栓，其规格和数量应符合设计要求。
六、基础设计1. 桥墩基础应选用适当的基础形式，以满足荷载要求；2. 桥墩基础应符合《地基与基础设计规范》中的要求；3. 基础施工应符合《桥梁施工技术规范》中的要求。
七、设计验证1. 桥梁设计应进行静力计算和动力计算，并进行验算；2. 桥梁的受力检查应符合国家《公路桥梁设计规范》或铁路《钢结构桥梁设计规范》的要求；3. 桥梁的验算结果应符合设计要求，且应具备设计寿命。
八、施工与验收1. 桥梁施工应符合《桥梁施工技术规范》中的要求；2. 桥梁验收应符合《公路桥梁验收规范》或铁路《钢结构桥梁验收规范》中的要求；3. 桥梁竣工后应进行定期检测和维护，以保证其安全可靠使用。
混凝土矩形柱轴心受压验算
混凝土矩形柱轴心受压验算摘要：一、混凝土矩形柱轴心受压概述二、混凝土矩形柱轴心受压验算的步骤1.确定设计条件2.计算截面性能3.计算承载力三、混凝土矩形柱轴心受压验算的实例1.实例一2.实例二3.实例三四、混凝土矩形柱轴心受压验算的注意事项正文：混凝土矩形柱轴心受压验算是对混凝土矩形柱在轴心受压状态下是否能承受设计荷载进行检验的过程。
在进行混凝土矩形柱轴心受压验算时，需要按照一定的步骤进行。
首先，需要确定设计条件。
这包括确定混凝土的强度等级、柱子的截面尺寸、柱子所承受的荷载等。
其次，需要计算截面性能。
根据混凝土的强度等级和柱子的截面尺寸，可以计算出截面的抗弯强度、剪切强度等性能指标。
然后，需要计算承载力。
根据设计条件和截面性能，可以计算出柱子在轴心受压状态下的承载力。
最后，需要对计算结果进行检查，确保计算的准确性和可靠性。
在实际应用中，混凝土矩形柱轴心受压验算的实例可以帮助我们更好地理解如何进行验算。
例如，在实例一中，设计条件为混凝土强度等级C30，柱子截面尺寸为400mm×600mm，柱子所承受的荷载为300kN。
通过计算，可以得出柱子在轴心受压状态下的承载力为200kN。
在实例二中，设计条件为混凝土强度等级C35，柱子截面尺寸为500mm×700mm，柱子所承受的荷载为400kN。
通过计算，可以得出柱子在轴心受压状态下的承载力为280kN。
在实例三中，设计条件为混凝土强度等级C40，柱子截面尺寸为600mm×800mm，柱子所承受的荷载为500kN。
通过计算，可以得出柱子在轴心受压状态下的承载力为380kN。
需要注意的是，在混凝土矩形柱轴心受压验算过程中，需要考虑到混凝土的强度等级、柱子的截面尺寸、柱子所承受的荷载等因素，并结合实际情况进行综合分析。
矩形钢管混凝土抗震设计规范
矩形钢管混凝土抗震设计规范一、前言混凝土结构具有较好的抗震性能，但在实际应用中，由于结构本身的特性、设计方法的问题以及施工质量等方面的影响，仍然存在一些抗震问题。
因此，为了保证矩形钢管混凝土结构的抗震性能，必须根据结构的特点和工作状态，制定相应的设计规范，以确保结构具有良好的抗震性能。
二、结构基本要求1.结构设计应符合国家现行建筑抗震设计规范要求，采用强震动地区等级的抗震设防烈度。
2.结构应满足正、负弯矩、剪力及轴力的要求，且应满足承受弯矩和剪力的要求。
3.结构的构件应满足承受负荷的要求，并应考虑构件的疲劳寿命。
4.结构应具有良好的抗震性能，并应考虑结构抗震性能和变形能力的关系。
三、矩形钢管混凝土柱的设计1.截面的确定矩形钢管混凝土柱的截面应满足以下要求：(1)满足强度要求，同时考虑变形能力和抗震性能。
(2)满足构造要求，例如节点的布置、施工方便性等。
(3)满足对钢管的保护要求，例如保护层厚度、钢管受压端的加强等。
2.受力分析(1)采用弹性分析法进行受力分析。
(2)应考虑钢管的弹性变形和混凝土的非线性变形。
(3)应考虑荷载的组合和作用时间的影响。
3.配筋设计(1)钢筋的选择应符合国家现行建筑结构用钢筋的规范要求。
(2)应根据受力状态和钢管尺寸的不同，选择相应的钢筋配筋形式。
(3)配筋应满足强度、变形和耐久性要求。
4.节点设计(1)节点应满足构造要求和抗震性能要求。
(2)节点应采用可靠的连接方式，例如焊接、螺栓连接等。
(3)节点应考虑钢管的保护要求，例如节点处的保护层厚度、连接件的保护要求等。
四、矩形钢管混凝土梁的设计1.截面的确定矩形钢管混凝土梁的截面应满足以下要求：(1)满足强度要求，同时考虑变形能力和抗震性能。
(2)满足构造要求，例如节点的布置、施工方便性等。
(3)满足对钢管的保护要求，例如保护层厚度、钢管受压端的加强等。
2.受力分析(1)采用弹性分析法进行受力分析。
(2)应考虑钢管的弹性变形和混凝土的非线性变形。
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面就不同了, 因此, 引入当量回转半径 一词。下面是矩
形钢管混凝土构件截面当量回转半径的推导过程。
根据弹性稳 定理论 的临 界力计 算公 式可 知, 矩形
钢管混凝土轴心受压构件( 按两端简支的 轴心压杆) 的
欧拉临界力为:
NE =PLeabharlann ( E sI s +l
2 0
E c I c)
( 9)
式中 Is 为钢管截面对形心轴的惯性矩, Ec 为管内混凝 土的弹性模量, I c 为 管内混 凝土截 面对 形心轴 的惯性
考虑到影响 A的 因素比 较复 杂, 有钢 管的 强度与 宽厚比、混凝土的强度、矩形截面的形状以 及混凝土浇
筑的密实度等等, 有 关文献的 试验 结果也 表明 A的离 散性大; 矩形钢管对混凝土进行约束时, 钢 板主要是受 弯, 而不象圆钢管为环向受拉, 对管内混凝 土的约束主 要集中在角点, 因而对 矩形钢 管混 凝土轴 心受 压构件 的强度承载力的 提高 有限, 对 于管 壁较薄 的构 件更是 如此, 这有些类 似于矩 形配箍 的混 凝土柱 和螺 旋形配 箍的圆形混凝土柱的比较; 另外, 长期荷载 作用下混凝 土的徐变效应将降低混凝土的承载力。综 合考虑以上
( 2)
轴心受压构件的强度设计应满足下式要求:
3
N [ 1CN u
( 3)
式中: N 为轴心压力设计值; C为考虑有无地震作用组
合的系数, 不 考虑 地 震作 用 时, C取 结 构重 要 性 系数
C0, 考虑地震作用时, C取承载力抗震调整系数 CRE 。
三、长柱轴压的稳定承载力计算
长柱轴压的稳定承载力计算参照钢结构构件设计
二、短柱轴压的强度承载力计算
根据钢管和 混凝土 共同 工作的 机制, 参照我 国建
筑结构设计统 一标准 的规 定, 得到 轴心 受压构 件的强
度承载力设计值的计算公式为:
N u = A( f A s + f cA c)
( 1)
式中: f , f c 分别 为钢 材和 混凝 土的 抗压 强 度设 计值; A s, A c 分别为钢 管和 管内 混凝 土的 截面 面积; A是约 束效应对混凝土承载力提高的影响系数。
( 11)
得出矩形钢管混凝土构件截面的 当量回转半 径 r 0 后, 就可采用钢结构 的设 计方法, 进行 矩形钢 管混 凝土轴
心受压构件稳定性的计算和设计。
四、轴心受拉构件的承载力计算
混凝土的抗拉 强度 相对于 钢材 来说很 小, 受 拉后
易开裂, 在计算矩形钢管混凝土轴心受拉 构件时, 不计
混凝土的作 用, 认为 钢管承 担了 所有的 拉力。矩 形钢
( 7)
K= l 0/ r 0
( 8)
上式中 K为矩形钢管混凝 土轴心 受压 构件的 长细比,
f y 为钢材的屈服强 度, Es 为钢材 的弹 性模量, l 0 为构
件的计算长度, r 0 为构件截面的当量回转半径。
问题最终成为如 何求得 截面的当 量回转 半径 r 0。 需要说明的是: 矩形截面是双轴对称的, 这里并未确定
式计算:
E= 235/ f y 式中 f y 为钢管材料的屈服强度。
( 14) ( 下转第 18 页)
事实上, 外包框 架因内 嵌剪 力墙的 支撑 作用而 使刚度 增大, 其所分配的剪 力势必 增加, 分析表 明, 柱所 分配 剪力比例的大小与以下因素有关:
( 1) 与剪力墙的高宽比 H / B 有关。墙的抗侧刚度 ( 包括抗弯刚度 和剪切 刚度) 中, 当 H / B 越小 时, 墙的 剪切刚度 所占 比 例越 大, 柱分 配 到的 剪 力就 越 小; 反 之, 当 H / B 越大时, 墙的弯曲刚度所占比例增大, 但剪 切刚度所占比例减小, 柱 分配的 剪力会增 加, 这与 表 3 的结果相符合。
的方式, 引入轴心受 压构件 的稳 定系 数 U。根据 矩形 钢管混凝土构件的截面特性和内填混凝土对钢管局部
稳定的贡献, U的 值取为 b 类截 面轴 心受 压构件 的稳 定系数。因此, 轴 心受 压构件 的稳定 性设 计应满 足下 式要求:
N [ CUN u
( 4)
当 K0 [ 01 215 时:
配置不尽合理, 两种材料的强度匹配也有 问题, 所以混
凝土工作承担系数 Ac 的范围宜 在 011 ~ 017 之间。 Ac 按下式计算:
Ac =
f cA c f cA c + f A s
( 13)
对 钢 管宽 厚 比 的 限 制, 主要 考
虑防 止 局 部失 稳, 确 保 构 件 全截 面
有效。虽 然 在 钢 管 混凝 土 柱 中, 由
当量回转半径 是截面 对哪 个轴的, 这是 因为在 设计过
程中, 要根据具 体情况 首先 判断钢 管混 凝土轴 心受压
构件最可能沿 哪个主 轴方 向失稳, 否则 对两个 方向均
作分析, 比较后取较小值作为构件的稳定承载力。
对于单一材 料的截 面, 回 转半径 是一 个只和 截面
几何形状和尺 寸有关 的几 何量, 但 对于 复合材 料的截
4
矩。将上式分子和分母同乘以 N u, 并代入式( 2) , 得:
NE =
N
u
P2 E l 20f
s( I (A
s+ s+
I c E c/ E s) A cf c/ f )
=
N
u
P2 E K2 f
s
( 10)
将式( 8) 代入上式, 得当量回转半径的表达式为
r0 =
I s+ I c Ec/ E s A s + A cf c/ f
U= 1 - 01 65 K20
( 5)
当 K0> 01 215 时:
U=
1 2 K20
[
(
01965
+
013 K0+
K20)
- ( 01965 + 01 3 K0+ K20) 2 - 4 K20] 式中: K0 为矩形钢管混凝土 轴心受压 构件的 相对长细 比, 可按下式计算:
K0 =
K P
fy Es
矩形钢管混凝土轴心受力构件的设计方法
沈祖炎 黄奎生
( 同济大学建筑工程系 上海 200092)
[ 提要] 介绍了5矩形钢管混凝土结构技术规程6( CECS159: 2004) 中承重构件设计的部分内容, 阐述了矩形钢 管混凝土轴心受力构件承载力计算公式和实用设计方法, 并与一些试验研究的结果进行了比较, 表明该设计 方法是合理有效、简便实用的。 [ 关键词] 矩形钢管混凝土 技术规程 承载力 构件设计
压的工作承担系数等方面的构造要求。 图 1 为轴心受
压构件截面图。
为了方便混凝 土的 浇筑, 避 免混凝 土浇 筑时 钢管
外鼓现象, 构件 截面 最 小边 不宜 小于 100mm, 钢 管壁
厚不宜小于 4mm, 截面高宽比 h / b 不宜大于 2。
混凝土工作承 担系 数太大 或太 小, 都会 造成 截面
Design Method of Axially Loaded Members of Concrete- filled Rectangular Steel Tube Author: Shen Zuyan, H uang Kuisheng( College of Civil Engineering, T ongji University, Shanghai 200092, China) Abstract: Contents about member design in Technical Specif ication f or Structures w ith Concrete-f illed R ectang ular S teel T ube Mem bers( CECS159: 2004) are presented. The formula of load-carrying capacity in axial force and the design m et hod of CFRT columns are introduced. The comparison of results is made betw een t he formula and tests. Keywords:concrete-filled rectangular steel tube; technical specification; load- carrying capacity; member design
于管 内 混 凝土 的 约 束, 使 得 板的 屈
曲模 式 发 生改 变, 板 件 的 稳 定临 界
图 1 轴心受压 应力 高 于 空钢 管, 但 一 旦 板 件发 生 构件截面图 局部 失 稳, 对管 内 混 凝 土 的 受力 非
常不利。矩形钢 管混 凝土 轴心 受压
构件管壁板件 宽厚 比 h / t , b/ t 不 应 大于 60 E, E 按下
诸多因素, 同时为了方便使用, 不考虑约束 效应对混凝 土 承 载 力 的 提 高, 取 A= 1 ( 这 一 方 法 也 广 为 美 国 ( AISC) 、日 本、英 国等 国家 规范 所 采用[ 6, 7] ) 。矩 形钢 管混凝土轴心受压构件的截面极限强度设 计值一般可
用下式表达:
Nu = fA s+ f cA c
第 35 卷 第 1 期
建筑结构
2005 年 1 月
[ 按语] 矩形钢管混凝土结构是一种有着很好应用前景的组合结构。有些国家已制定了 这方面的技 术标准。我国 的工程建设也迫切需要适合本国的有关技术标准。历经 四年有余, 5矩 形钢管混凝 土结构技术 规程6于 2004 年 8 月开始施行。其间编制组立足于国内设计、制作和施 工实践经 验, 汇集 国内有 关研究成 果, 同时 参考国外 的有关 经验, 从讨论稿、征求意见稿、送审稿到报批稿正式出版, 付出了辛勤的劳动。这里集中发 表的几篇文 章反映了编 制组成员在构件设计、节点设计、抗侧力构件设计及防 火设计 方面所作 的一些 研究工作, 希望能 对读者了 解规程 有所帮助。对于编制组而言, 规程的正式出版不是意味着结束, 而是意味着新的开始。希 望广大工程 技术人员在 使用规程时多提宝贵意见和建议, 并及时反馈给编制组, 大家一起把该规程的实施和未来的修订工作做得更好。