钢管混凝土柱承载力验算表
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钢管混凝土柱抗剪承载力计算
足。
关 键 词 ： 管 混 凝 土 ； 作 原 理 ； 究进 展 ； 钢 工 研 剪切
１概述 袁 ｌＶ 。 的计算结果 钢管混凝土柱 的抗剪强度 由钢管和核 心 混凝土所提供 ， 它不 同于普通钢筋混凝土柱的 脆性 剪切破坏 ， 而是钢管约束混凝土受剪 ， 使强 度和塑性性能都有所提高 ，钢管混凝土构件在 受力过程中 ，钢管和核心混凝土之间存在着相 互作用以及应力重分布 ， 核心混凝土的横向 当 变形 大于钢管的横 向变形时，混凝土对外 钢管 有径 向应力状态，而钢管对核心混凝土有 约束 作用 ，这样使钢管和核心混凝土呈三维应力状 态，尤其是混凝土 ，它的工作性质起 了质 的变 化， 由脆性材料转化成塑性材料 。 ２影 响钢 管混凝土柱抗 剪承载力 的主要 因素 ２１ ．套箍指标对抗剪承载能力 的影响 钢管和混凝土在受力过程 中的相互作 用 ， 是 这类 结 构 具 有 一系 列 特殊 力学 性 能 的 根 本原 因 。 由于 这 种相 互 作 用 构成 了钢 管 混 凝 土 力学 性能的复杂性，如何正确 合理地估算这种相互 当剪跨比 很小时 ，钢管混凝土的破坏 为 Ｖ ＝卜— ＋（，５ ．５ ） ］￣ ＋０１ Ｎ ０６ —０４ Ａ ０Ａ ．８ 作用， 是准确 了解这类组合结构工作性 能的关 Ａ十 ０ （） ７ 在支座处被剪断 ， 属于剪切型破坏 ， 载到支座 荷 键所在 。通过对以往研 究者们大量的理论和试 之问的混凝土可以看成一个短柱一样被压坏 ， 结语 验研究成果的分析和总结发现 ，钢管和混凝土 这 时抗剪强度很高。故剪跨 比是影响集中荷载 在剪跨比一定 的情况下，钢管混凝土构件 之间的相互作用 ，主要表现在钢管对其核心混 作 用 下 钢 管混 凝 土抗 剪 强度 的 主要 因 素 之 一 。 的抗剪承 载力 随轴压 比增大 而增大 。当轴压 凝土的约束作用 ， 混凝土材料本身性质得到 使 由表 ２可 以得 到 ：钢管 混 凝 土 柱 的抗 剪 承 载 力 比＜ ． ，抗剪承载力随着轴压 比的增加而明 Ｏ２时 改善 ， 即强度得 以提高 ， 塑性和韧性性 能大为改 随着剪跨 比的增大而下 降。而这种剪切破坏是 显增加 ， 当轴压比达到 ０ 时 ， ． 钢管混凝土构件 ４ 善。 此外 ， 由于混凝土的存在可以延缓或 阻止钢 因为钢管和混凝土到达极限强度时发 生的 ， 的抗剪承载力增加不显著 。钢管混凝土构件在 由 管不能发生内凹的局部屈 曲； 在这种情况下 ， 不 于钢管对其核心混凝土套箍约束作用 ，使核心 剪力作用下 的破坏形态 ，视剪跨 与钢管直径比 仅钢管和混凝土材料本身的性质对钢管混凝土 混凝土处于三向受压状态 ， 延缓其纵向微裂缝 值的大小 ， 可能为弯 曲型破坏或剪切型破坏 。 前 性能的影响很大 ，且二者几何特性和物理特性 的发生和发展 ，从而使核心混凝土具有更高的 者发生于剪跨 比大的场合 ， 后者发生于剪跨 比 参数如何“ 匹配” 也将对 钢管混凝土构件力学 ， 抗压强度和压缩变形能力 ，故这种套箍效 应对 小 的场合 ，本次试验的钢管混凝土构件 的破坏 性能起着非常重要的影响。这种做法是非常合 钢管混凝土的剪切强度的影响也很大。当剪跨 皆为剪切型破坏 。提出了钢管混凝土柱 的抗剪 理 的且 已被多个试验所验证并被 国家现行规范 比和 轴 压 比一 定 时 ，抗 剪 承 载 力 随 套箍 指 标 值 承载力计算公式 ；并给出的抗剪承载力计算公 所采用。 的增大而增大 ， 两者大体为线性关系 ， 但剪跨 比 式 的基础上 ， 考虑了剪跨 比和轴压比对抗剪承 钢管混凝 土轴压短柱 的极限承载 能力按 和 轴 压 比不 同时 ， 载力 的 增 长 率不 同 。 承 载 力 的影 响 ，推 导 出 实用 的 钢 管混 凝 土 抗 剪 承 下列公计算 ： ＡＣ ３ 抗剪承载力计算公式 载力简化计算公式。 套箍指标参数 Ａ‘ （） １ 钢管混凝土的截面几何特性和材料强度特 参 考 文献 当０ １ ， ＝ ＜ 时 Ⅳ０ （＋２ ） １ ０ （） ２ 性影响其抗剪承载力， 而套箍指标 、 剪跨 比和轴 ｆ ｌ １蔡绍 怀． 代铜 管混凝 土 结构 北 京 ： 民交 现 人 当 ０ 时 ， ＝ＬＡＯ＋ ＋ ＞１ ￣ （） ３ ２ ０ ，－ ９ ． 压比也是影响的主要因素。轴力对抗剪承载力 通 出版社 ，０ ３ １１ ０ 剪跨等于零时的“ 纯剪”将 是钢管 混凝土 ， 的影 响， 是线性的， 故可用线性方程来表示这种 ［ ｃｎ ｉｅ Ｐ Ａ ｉ ｌ ｌａｅ ｏｃｅｅ—ｆｌｄ ２ Ｓｈ ｅｄｒＳ ． ｘａ ｙ ｏｄ ｄｃｎ ｒｔ ｉ ｅ １ ｌ ｌ 受剪承载力的上限 Ｖ ∽： 变化规律 ： ｓｅｌｔｂ ＳｒｔＥ ｇ９ ８ １４１） ５３． ｔｅ ｕ ｅ ｔ ． ｎ １９ ， ２（ ：１ － ８ ｕ ０ １２ － Ｖ… ＝ ｏ ＋Ａ厶 （） ４ Ｖ＝（ Ｋ ＋ ） Ａ ＋０ １ Ｎ ．８ （） ｆ 蔡绍怀， ５ ３ １ 焦占栓． 钢管混凝土短柱的基本性能和 ｖ 。 的计算结果见表 ｌ 。 式 中的待定 系数 Ｋ 、 ｃ为取决 于剪 跨 比 强度计算【 建筑结构学 ， ８， ４（： －９ ｓＫ Ｊ Ｊ ． 报 １ ４ ３ ５ ）３２ ． ９ ６１ 由表中的数据分析可知 ： 不考虑轴 向力 Ｎ 的需 由试验确定的经验系数 。 对不同的剪跨 比， Ｉ］ Ｈｈ Ｊ Ｏ１ ＧＯＵＲＬＥ ＢＣ． Ｐｅ ｅ ｔｔ ｎ ｆ ４ ＪＡＰ ７ ， Ｙ ｒｓｎａｉ ｏ ｏ 和剪跨 比人对 抗剪承 载力 的影响 ，在 ０值为 均 能 根据 试 验 结 果 通 过多 元 线性 回 归求 出它 们 ｃ ｎ ｒｔ ｆ ｉｄ ｔｂ ｓ ｔ ｆ ｍ ｌｔ ｎⅡ ｏ ｒ ａ ｏ ｏ ｅｅｅ ｉｅ －ｕ ｅ， ｏ ｕ ａ ｏ ｌＪｕ ｎ ｆ －ｌ ｒ ｉ ｌ ０３ ３Ｏ之间时 ，受剪 承载力 ｖ ，将介于 Ｏ ３ ．～ ． 。 ．～ ２ 的 Ｋ 和 Ｋ， ｓ ｃ根据统计得 出 ｈ ０５的系数 Ｋ 和 Ｓｒｃ ｒｌ ｎ ｉｅｒ ｇ２０ ， ２ （： ３ ７ ＜． ｓ ｔ ｔ ａ Ｅ ｇｎｅｉ ．０ ６ １ ３ ）７ ６＿ ｕｕ ｎ ６ ４ ０３ Ｎ 之间， ．６ 。 随着 ０值的增大 ， 钢管混凝土 的抗 Ｋ ｃ的公 式 ： 【 曲卫波淤侯朝胜， ５ Ｊ 钢管混凝土的应用 福 建建 剪承载能力也在增大 。 筑 ． ０ ．：３ ４． ２ ０２３３ —３ ： ！ ！ ２２剪跨 比和轴压 比对抗剪承载力的影 响 ． ＋ Ｏ２ ．５ 【 刘兵， ６ 】 付功义， 陈务军， 虞晓文． 圆形钢 管混凝土 在相 同轴压 比和剪跨 比情况下 ， 试验值 ｖ Ｋ 一０６ —０４ Ａ 、５ ． ５ （ ） 梁 柱 节 点 局 部 抗 拉 强度 的 研 究『１ 尔滨 工 业 ６ Ｊ． 哈 与 ， 的比 随套箍系数 ０的增大而增大 。 值 数 钢 管 混凝 土的 抗 剪 承载 力公 式 如 下： 大学学报 ，０ ３ ５增刊） ８ — ８ ． ２０ ， （ ３ ： ０ １４ １ 据 见表 ２
关 键 词 ： 管 混 凝 土 ； 作 原 理 ； 究进 展 ； 钢 工 研 剪切
１概述 袁 ｌＶ 。 的计算结果 钢管混凝土柱 的抗剪强度 由钢管和核 心 混凝土所提供 ， 它不 同于普通钢筋混凝土柱的 脆性 剪切破坏 ， 而是钢管约束混凝土受剪 ， 使强 度和塑性性能都有所提高 ，钢管混凝土构件在 受力过程中 ，钢管和核心混凝土之间存在着相 互作用以及应力重分布 ， 核心混凝土的横向 当 变形 大于钢管的横 向变形时，混凝土对外 钢管 有径 向应力状态，而钢管对核心混凝土有 约束 作用 ，这样使钢管和核心混凝土呈三维应力状 态，尤其是混凝土 ，它的工作性质起 了质 的变 化， 由脆性材料转化成塑性材料 。 ２影 响钢 管混凝土柱抗 剪承载力 的主要 因素 ２１ ．套箍指标对抗剪承载能力 的影响 钢管和混凝土在受力过程 中的相互作 用 ， 是 这类 结 构 具 有 一系 列 特殊 力学 性 能 的 根 本原 因 。 由于 这 种相 互 作 用 构成 了钢 管 混 凝 土 力学 性能的复杂性，如何正确 合理地估算这种相互 当剪跨比 很小时 ，钢管混凝土的破坏 为 Ｖ ＝卜— ＋（，５ ．５ ） ］￣ ＋０１ Ｎ ０６ —０４ Ａ ０Ａ ．８ 作用， 是准确 了解这类组合结构工作性 能的关 Ａ十 ０ （） ７ 在支座处被剪断 ， 属于剪切型破坏 ， 载到支座 荷 键所在 。通过对以往研 究者们大量的理论和试 之问的混凝土可以看成一个短柱一样被压坏 ， 结语 验研究成果的分析和总结发现 ，钢管和混凝土 这 时抗剪强度很高。故剪跨 比是影响集中荷载 在剪跨比一定 的情况下，钢管混凝土构件 之间的相互作用 ，主要表现在钢管对其核心混 作 用 下 钢 管混 凝 土抗 剪 强度 的 主要 因 素 之 一 。 的抗剪承 载力 随轴压 比增大 而增大 。当轴压 凝土的约束作用 ， 混凝土材料本身性质得到 使 由表 ２可 以得 到 ：钢管 混 凝 土 柱 的抗 剪 承 载 力 比＜ ． ，抗剪承载力随着轴压 比的增加而明 Ｏ２时 改善 ， 即强度得 以提高 ， 塑性和韧性性 能大为改 随着剪跨 比的增大而下 降。而这种剪切破坏是 显增加 ， 当轴压比达到 ０ 时 ， ． 钢管混凝土构件 ４ 善。 此外 ， 由于混凝土的存在可以延缓或 阻止钢 因为钢管和混凝土到达极限强度时发 生的 ， 的抗剪承载力增加不显著 。钢管混凝土构件在 由 管不能发生内凹的局部屈 曲； 在这种情况下 ， 不 于钢管对其核心混凝土套箍约束作用 ，使核心 剪力作用下 的破坏形态 ，视剪跨 与钢管直径比 仅钢管和混凝土材料本身的性质对钢管混凝土 混凝土处于三向受压状态 ， 延缓其纵向微裂缝 值的大小 ， 可能为弯 曲型破坏或剪切型破坏 。 前 性能的影响很大 ，且二者几何特性和物理特性 的发生和发展 ，从而使核心混凝土具有更高的 者发生于剪跨 比大的场合 ， 后者发生于剪跨 比 参数如何“ 匹配” 也将对 钢管混凝土构件力学 ， 抗压强度和压缩变形能力 ，故这种套箍效 应对 小 的场合 ，本次试验的钢管混凝土构件 的破坏 性能起着非常重要的影响。这种做法是非常合 钢管混凝土的剪切强度的影响也很大。当剪跨 皆为剪切型破坏 。提出了钢管混凝土柱 的抗剪 理 的且 已被多个试验所验证并被 国家现行规范 比和 轴 压 比一 定 时 ，抗 剪 承 载 力 随 套箍 指 标 值 承载力计算公式 ；并给出的抗剪承载力计算公 所采用。 的增大而增大 ， 两者大体为线性关系 ， 但剪跨 比 式 的基础上 ， 考虑了剪跨 比和轴压比对抗剪承 钢管混凝 土轴压短柱 的极限承载 能力按 和 轴 压 比不 同时 ， 载力 的 增 长 率不 同 。 承 载 力 的影 响 ，推 导 出 实用 的 钢 管混 凝 土 抗 剪 承 下列公计算 ： ＡＣ ３ 抗剪承载力计算公式 载力简化计算公式。 套箍指标参数 Ａ‘ （） １ 钢管混凝土的截面几何特性和材料强度特 参 考 文献 当０ １ ， ＝ ＜ 时 Ⅳ０ （＋２ ） １ ０ （） ２ 性影响其抗剪承载力， 而套箍指标 、 剪跨 比和轴 ｆ ｌ １蔡绍 怀． 代铜 管混凝 土 结构 北 京 ： 民交 现 人 当 ０ 时 ， ＝ＬＡＯ＋ ＋ ＞１ ￣ （） ３ ２ ０ ，－ ９ ． 压比也是影响的主要因素。轴力对抗剪承载力 通 出版社 ，０ ３ １１ ０ 剪跨等于零时的“ 纯剪”将 是钢管 混凝土 ， 的影 响， 是线性的， 故可用线性方程来表示这种 ［ ｃｎ ｉｅ Ｐ Ａ ｉ ｌ ｌａｅ ｏｃｅｅ—ｆｌｄ ２ Ｓｈ ｅｄｒＳ ． ｘａ ｙ ｏｄ ｄｃｎ ｒｔ ｉ ｅ １ ｌ ｌ 受剪承载力的上限 Ｖ ∽： 变化规律 ： ｓｅｌｔｂ ＳｒｔＥ ｇ９ ８ １４１） ５３． ｔｅ ｕ ｅ ｔ ． ｎ １９ ， ２（ ：１ － ８ ｕ ０ １２ － Ｖ… ＝ ｏ ＋Ａ厶 （） ４ Ｖ＝（ Ｋ ＋ ） Ａ ＋０ １ Ｎ ．８ （） ｆ 蔡绍怀， ５ ３ １ 焦占栓． 钢管混凝土短柱的基本性能和 ｖ 。 的计算结果见表 ｌ 。 式 中的待定 系数 Ｋ 、 ｃ为取决 于剪 跨 比 强度计算【 建筑结构学 ， ８， ４（： －９ ｓＫ Ｊ Ｊ ． 报 １ ４ ３ ５ ）３２ ． ９ ６１ 由表中的数据分析可知 ： 不考虑轴 向力 Ｎ 的需 由试验确定的经验系数 。 对不同的剪跨 比， Ｉ］ Ｈｈ Ｊ Ｏ１ ＧＯＵＲＬＥ ＢＣ． Ｐｅ ｅ ｔｔ ｎ ｆ ４ ＪＡＰ ７ ， Ｙ ｒｓｎａｉ ｏ ｏ 和剪跨 比人对 抗剪承 载力 的影响 ，在 ０值为 均 能 根据 试 验 结 果 通 过多 元 线性 回 归求 出它 们 ｃ ｎ ｒｔ ｆ ｉｄ ｔｂ ｓ ｔ ｆ ｍ ｌｔ ｎⅡ ｏ ｒ ａ ｏ ｏ ｅｅｅ ｉｅ －ｕ ｅ， ｏ ｕ ａ ｏ ｌＪｕ ｎ ｆ －ｌ ｒ ｉ ｌ ０３ ３Ｏ之间时 ，受剪 承载力 ｖ ，将介于 Ｏ ３ ．～ ． 。 ．～ ２ 的 Ｋ 和 Ｋ， ｓ ｃ根据统计得 出 ｈ ０５的系数 Ｋ 和 Ｓｒｃ ｒｌ ｎ ｉｅｒ ｇ２０ ， ２ （： ３ ７ ＜． ｓ ｔ ｔ ａ Ｅ ｇｎｅｉ ．０ ６ １ ３ ）７ ６＿ ｕｕ ｎ ６ ４ ０３ Ｎ 之间， ．６ 。 随着 ０值的增大 ， 钢管混凝土 的抗 Ｋ ｃ的公 式 ： 【 曲卫波淤侯朝胜， ５ Ｊ 钢管混凝土的应用 福 建建 剪承载能力也在增大 。 筑 ． ０ ．：３ ４． ２ ０２３３ —３ ： ！ ！ ２２剪跨 比和轴压 比对抗剪承载力的影 响 ． ＋ Ｏ２ ．５ 【 刘兵， ６ 】 付功义， 陈务军， 虞晓文． 圆形钢 管混凝土 在相 同轴压 比和剪跨 比情况下 ， 试验值 ｖ Ｋ 一０６ —０４ Ａ 、５ ． ５ （ ） 梁 柱 节 点 局 部 抗 拉 强度 的 研 究『１ 尔滨 工 业 ６ Ｊ． 哈 与 ， 的比 随套箍系数 ０的增大而增大 。 值 数 钢 管 混凝 土的 抗 剪 承载 力公 式 如 下： 大学学报 ，０ ３ ５增刊） ８ — ８ ． ２０ ， （ ３ ： ０ １４ １ 据 见表 ２
钢管混凝土承载力计算表
钢管混凝土承载力计算表
钢管混凝土承载力计算表
钢管外径 d800柱实际长度 l17M110钢管壁厚 t12柱计算长度系数μ1M210钢管材料信息：16Mn柱计算长度l017柱端弯距0抗压强度设计值 fa310柱等效长度系数k1柱端轴力8250屈服强度 fy345柱等效长度le17e0:0弹性模量 Ea：206000β1
混凝土材料信息：C40
抗压强度设计值 fc19.5满足
弹性模量 Ec：32500不满足
构造要求:
1.混凝土强度等级不宜低于C30.满足
2.钢管外径不宜小于100毫米,壁厚不宜小于4毫米.满足
3.d/t宜在20~85*SQRT(235/fy)之间满足
4.套箍指标θ宜在0.3~3之间.满足
5.容许长细比l/d不宜超过表3.1.5的限值(20).不满足
套箍指标θ:0.99855294
长细比折减系数φl0.52236913
偏心率折减系数φe1
N0:27647.4325
承载力设计值Nμ:14442.1652
说明:
1. 本表根据中国工程建设标准化协会标准《钢管混凝土结构设计与施工规程》编写.
2. 本表用于计算圆形截面钢管混凝土柱承载力.
3. 钢管柱按无侧移框架柱计算.
4. 轴心受压柱时,取M1=M2
5. M1是柱端弯距设计值较小者,M2是柱端弯距设计值较大者,M1<m2.< p="">
6. 若柱为单曲压弯,β为正,若柱为双曲压弯,β为负.
7.截面尺寸单位:mm;柱长:m;材料信息:N/mm2;弯距:KN-M;轴力、承载力:KN;
规程》编写.
</m2.<>。
钢管混凝土柱承载力计算
9200 19000
Байду номын сангаас
700 0
400 0
16 0
30 0
3044725333 0
206000 206000 Σ EI/L
6.82E+10 0.00E+00 2.07E+11
钢管混凝土柱线刚度(EaIa+EcIc)/L 位置 本层 上层 下层 K1= K2= 查表得μ = Lo=μ L= k= Le=kLo= Le/d= φ l= Nu=φ lφ eNo= N/Nu= Yre*N/Nu= 跨度L(mm) 4100 4100 4100 0.32 0.32 1.88 7708.00 0.85 6572.91 8.22 0.76 37245.55 19813.91 0.92 0.78 抗震调整系数0.85 kN kN mm > 4 mm 钢管Ia(mm4) 3729573135 3729573135 3729573135 混凝土Ic(mm4) 16376619848 16376619848 16376619848 钢管Ea(N/mm2) 206000 206000 206000 混凝土Ec(N/mm2) 34500 34500 34500 线刚度(N·mm) 3.25E+11 3.25E+11 3.25E+11
No=fcAc(1+√θ +θ )=
圆钢管混凝土单肢柱承载力计算(0.83)
设计弯矩(kN·M) 偏心距eo= fc(N/mm2) 位置 本层 上层 下层 套箍指标θ = eo/rc= φ e= 柱上端横梁线刚度之和 跨度L(mm) 12000 15040 9200 19000 梁高H(mm) 700 900 700 0 梁宽B(mm) 400 450 400 0 腹板厚tw(mm) 16 18 16 0 翼缘厚t(mm) 30 32 30 0 惯性矩I(mm4) 3044725333 6303525984 3044725333 0 弹性模量E(N/mm2) 206000 206000 206000 206000 Σ EI/L 柱下端横梁线刚度之和 跨度L(mm) 12000 15040 梁高H(mm) 700 900 梁宽B(mm) 400 450 腹板厚tw(mm) 16 18 翼缘厚t(mm) 30 32 惯性矩I(mm4) 3044725333 6303525984 弹性模量E(N/mm2) 206000 206000 线刚度(N·mm) 5.23E+10 8.63E+10 线刚度(N·mm) 5.23E+10 8.63E+10 6.82E+10 0.00E+00 2.07E+11 1637.8 89.53 23.1 钢管外径(mm) 800 800 800 1.38 0.24 0.70 ≤ 1.55 设计轴力(kN) mm fa(N/mm2) 钢管壁厚(mm) 20 20 20 295 钢管面积(mm2) 49008.85 49008.85 49008.85 混凝土面积(mm2) 453645.98 453645.98 453645.98 18292.3
钢管混凝土柱计算
数据输入
钢管外径d (mm) 820 管壁厚度t (mm) 16.0 2 315 钢材抗压强度设计值f (N/mm ) 2 345 钢材屈服强度值fy (N/mm ) 混凝土强度等级 C30 当构件处于温度变化的环境中时， 当构件处于温度变化的环境中时，请输入右值 构件偏心率 2M/Nd1 （此值仅供参考） 0.453 轴心压力N (KN) 最大弯矩M (KN·m) 计算长度l (mm) 等效弯矩系数βm 钢材弹性模量Es (N/mm ) 温度t (℃) （80≤t≤150） 永久荷载所占比例 （%）
2860.00 510.00 19000 1.0 2.06E+05
14.3 5.3E+05 4.0E+04 0.083 1.83 -0.073 56.6 47.4 3.88E+04 1.000
80 不满足
9.47 满足 10 20 30 40 50 60 70 80 Q235 ##### ##### ##### ##### ##### ##### ##### ##### 16Mn ##### ##### ##### ##### ##### ##### ##### ##### 15MnV ##### ##### ##### ##### ##### ##### ##### ##### Q235 16Mn 15MnV
二、刚度验算
构件长细比λ=4*l/d 92.7 刚度验算 λ<[λ] 构件容许长细比[λ]
三、强度验算
5.42 N/Asc (N/mm2) 0.2fscktkc (N/mm2) 当N/Asc≥0.2fscktkc时，验算 N/Asc+M/1.5Wsc≤fscktkc 当N/Asc＜0.2fscktkc时，验算 N/1.4Asc+M/1.4Wsc≤fscktkc
钢管外径d (mm) 820 管壁厚度t (mm) 16.0 2 315 钢材抗压强度设计值f (N/mm ) 2 345 钢材屈服强度值fy (N/mm ) 混凝土强度等级 C30 当构件处于温度变化的环境中时， 当构件处于温度变化的环境中时，请输入右值 构件偏心率 2M/Nd1 （此值仅供参考） 0.453 轴心压力N (KN) 最大弯矩M (KN·m) 计算长度l (mm) 等效弯矩系数βm 钢材弹性模量Es (N/mm ) 温度t (℃) （80≤t≤150） 永久荷载所占比例 （%）
2860.00 510.00 19000 1.0 2.06E+05
14.3 5.3E+05 4.0E+04 0.083 1.83 -0.073 56.6 47.4 3.88E+04 1.000
80 不满足
9.47 满足 10 20 30 40 50 60 70 80 Q235 ##### ##### ##### ##### ##### ##### ##### ##### 16Mn ##### ##### ##### ##### ##### ##### ##### ##### 15MnV ##### ##### ##### ##### ##### ##### ##### ##### Q235 16Mn 15MnV
二、刚度验算
构件长细比λ=4*l/d 92.7 刚度验算 λ<[λ] 构件容许长细比[λ]
三、强度验算
5.42 N/Asc (N/mm2) 0.2fscktkc (N/mm2) 当N/Asc≥0.2fscktkc时，验算 N/Asc+M/1.5Wsc≤fscktkc 当N/Asc＜0.2fscktkc时，验算 N/1.4Asc+M/1.4Wsc≤fscktkc
钢管混凝土承载力计算
4L / D
矩形钢管混凝土：
D、B 分别为圆钢管截面外径或矩形钢管截面长边长和矩形钢管截面短边长， L
是柱的计算长度，具体按支撑条件确定。
（赵鸿铁. 钢和混凝土组合结构[M]. 北京. 科学出版社）
1. 轴心受力构件
根据结构的长细比、含钢率、钢材屈服强度和混凝土强度，查找钢管混凝
土柱的稳定系数 表，（韩林海，杨有福. 现代钢管混凝土结构技术(第2版)
1ckckscy???????对于矩形钢管混凝土对于圆形钢管混凝土fff??参考韩林海杨有福现代钢管混凝土结构技术钢管混凝土短柱的极限轴压承载力可表述为钢管混凝土短柱的极限轴压承载力可表述为
二．钢管混凝土承载力计算
1. 轴心受力构件 2. 偏心受力构件 3.
格构式构件
1. 轴心受力构件
对于钢管混凝土，约束效应系数是一个非常重要的因数 不同的约束效应系数钢管混凝土的应力-应变曲线有不同的变 化趋势。
(2.3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ3)
3. 格构式构件
3. 格构式构件
各肢柱的局部稳定如果满足以下条件，可不进行验算。
1 max 分别为构件在x-x和y-y方向上的换算长细比的较大值； 其中，
l1 I sc /
I sc
A
sci
为肢柱的截面惯性矩。
格构柱的缀件，应承受下能列剪力中之较大者，剪力v值可认为沿格构柱全 长不变： 1. 实际作用于格构柱上的横向剪力设计值； 2.
格构式柱分为平腹式格构式柱和斜腹式格构式柱，如图3。
图3.平腹式格构式柱和斜腹式格构式柱
3. 格构式构件
N 0 Asc f sc
偏心弯矩为：
(2.3.1)
(2.3.2)
M N 0 e0
钢管混凝土柱承载力计算 I形工字形截面 L形截面 T形截面
0.0000E+00 (mm3) 0.0000E+00 (mm3)
Wy ＝ γ = G＝
0.0000E+00 (mm3)
截面抵抗矩 Wy=Iy/b*2
78.5 (kN/m3) 材料重度 γ (钢材为78.5kN/m3) 1.1147 (kN/m) 每延米自重 G=Aγ
工字形截面性质计算
b＝ t＝ bb＝ tt＝ hw tw＝ h＝ A＝ S＝ y＝ yy＝ Ix＝ Iy＝ ix＝ iy＝ Wx ＝ Wxx ＝ Wy ＝ Wyy ＝ γ = G＝ 200 16 350 16 1100 10 513 692 -9.2472E+02 6.3364E+02 -4.8482E-01 2.4103E+03 3.9206E+06 3.7588E+09 6.7925E+07 (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm3) (mm) (mm) (mm4) (mm4) (mm) (mm) 上翼缘宽 b 上翼缘厚 t 下翼缘宽 bb 下翼缘厚 tt 腹板净高 h0 腹板厚 tw 总高 h 截面面积 A 截面对上翼缘边缘轴的面积矩 S=∑Ai*yi 形心主轴到上翼缘边缘的距离 y=S/A 形心主轴到下翼缘边缘的距离 yy=h-y 惯性矩 Ix=∑(Ix1+Ai*yi^2) 惯性矩 Iy=∑(Iy1+Ai*xi^2) 回转半径 ix=sqrt(Ix/A) 回转半径 iy=sqrt(Iy/A) 截面抵抗矩 Wx=Ix/y 截面抵抗矩 Wxx=Ix/(h-y) 截面抵抗矩 Wy=Iy/b*2 截面抵抗矩 Wyy=Iy/bb*2
0.0000E+00 (mm3) 0.0000E+00 (mm3) 0.0000E+00 (mm3) 0.0000E+00 (mm3)
不同截面钢管混凝土结构承载力
建 筑 科 学
不同截面钢管混凝土结构承载力分析
黄勇祥
( 湖 南省 电力 勘 测 设 计 院 ， 湖 南 长 沙 410007)
摘 要 ： 本文对 不 同 截 面 钢 管 混 凝 土 受 力 特点进行分析和 比较 ， 重 点分析 圆 形 、 方 形 及 多 边 形 钢 管 混 凝 土 柱 受 力 特点 。 根据 工程 中不 同 截 面 钢 管 混 凝 土 承载 力 公 式 不 同 ， 本文对 部 分 理 论 公 式 进行 简 化 ， 提 出 不 同 钢 管 混 凝 土 截 面 承载 力 统 一 公 式 ， 公 式 计 算 结 果 与 实 验 值 符 合 良好 。 关键词 ： 截 面 不 同 ； 钢 管 混 凝 土 ； 角 点 ； 承载 力
f A (A 2 K ) AB ( A 2 B) 0.2 B 0.05, B f 2 f 2
圆形 钢管 混 凝土 是 目前 研 究最 为 充 分 的 截 面 形 式 且 在 工 程 中 应用也最为广泛 。 对于圆形钢管混凝土柱 ， 混凝土受到钢管对其均 匀约束作用 。 圆形钢管混凝土承载力及变形能力均优于其他截面形 式钢管混凝土构件 。 由于圆形钢管对于混凝土约束效果比较好 ， 所 以圆形钢管混凝土构件主要用于轴压及小偏心受压构件 。 对于大偏 心受 压构 件 来说 ， 由 于受 拉 侧钢 管 不能 对 混凝 土 约 束 ， 因 此 混 凝 土 三向受压性能不能得到发挥 。 2.2 方形截面 方形钢管混凝土构件在结构中应用也很广泛 ， 但是方形钢管对 于混凝土的约束不如圆形钢管的约束效果好 ， 方形钢管混凝土的承 载力明显低于圆形钢管混凝土 。 研究表明 ， 方形钢管对于内部混凝 土的 约 束可 以 分为 两 个部 分 ： 有效 约 束区 和 非有 效 约 束 区 ， 二 者 的 界限为一抛物线 ， 有效约束区的混凝土极限抗压强度是高于非有效 约束区 ， 非有效约束区的混凝土所受到侧向约束是不均匀的 。 但方 形钢 管 混凝 土 梁柱 的 节点 处 理相 比 圆形 钢 管混 凝 土 梁 柱 节 点 处 理 要 简 便 ， 方 形 钢管 与 其他 构件 的 交贯 线 可以 在 一个 平 面 内 ， 便 于 现 场施工 。 同时由于方形钢管混凝土的截面惯性矩较大 ， 其在大偏心 及长 柱 情况 下 的承 载 力完 全 有可 能 超过 同 样材 料 用 量 的 圆 形 钢 管 混凝土柱 。 2.3 八边形截面 采用圆形钢管混凝土时 ， 在节点区域将会消耗大量的钢材同时 给施工带来很大的困难 ， 影响结构的整体经济效益 。 对于方形钢管 混 凝 土柱 ， 由 于外 钢 管的 四 个角 部 分应 力 集中 比 较严 重 ， 易 出 现 薄 弱区域 ， 特别对于抗震不利 。 同时当构件截面的钢管的宽厚比很大
不同截面钢管混凝土结构承载力分析
黄勇祥
( 湖 南省 电力 勘 测 设 计 院 ， 湖 南 长 沙 410007)
摘 要 ： 本文对 不 同 截 面 钢 管 混 凝 土 受 力 特点进行分析和 比较 ， 重 点分析 圆 形 、 方 形 及 多 边 形 钢 管 混 凝 土 柱 受 力 特点 。 根据 工程 中不 同 截 面 钢 管 混 凝 土 承载 力 公 式 不 同 ， 本文对 部 分 理 论 公 式 进行 简 化 ， 提 出 不 同 钢 管 混 凝 土 截 面 承载 力 统 一 公 式 ， 公 式 计 算 结 果 与 实 验 值 符 合 良好 。 关键词 ： 截 面 不 同 ； 钢 管 混 凝 土 ； 角 点 ； 承载 力
f A (A 2 K ) AB ( A 2 B) 0.2 B 0.05, B f 2 f 2
圆形 钢管 混 凝土 是 目前 研 究最 为 充 分 的 截 面 形 式 且 在 工 程 中 应用也最为广泛 。 对于圆形钢管混凝土柱 ， 混凝土受到钢管对其均 匀约束作用 。 圆形钢管混凝土承载力及变形能力均优于其他截面形 式钢管混凝土构件 。 由于圆形钢管对于混凝土约束效果比较好 ， 所 以圆形钢管混凝土构件主要用于轴压及小偏心受压构件 。 对于大偏 心受 压构 件 来说 ， 由 于受 拉 侧钢 管 不能 对 混凝 土 约 束 ， 因 此 混 凝 土 三向受压性能不能得到发挥 。 2.2 方形截面 方形钢管混凝土构件在结构中应用也很广泛 ， 但是方形钢管对 于混凝土的约束不如圆形钢管的约束效果好 ， 方形钢管混凝土的承 载力明显低于圆形钢管混凝土 。 研究表明 ， 方形钢管对于内部混凝 土的 约 束可 以 分为 两 个部 分 ： 有效 约 束区 和 非有 效 约 束 区 ， 二 者 的 界限为一抛物线 ， 有效约束区的混凝土极限抗压强度是高于非有效 约束区 ， 非有效约束区的混凝土所受到侧向约束是不均匀的 。 但方 形钢 管 混凝 土 梁柱 的 节点 处 理相 比 圆形 钢 管混 凝 土 梁 柱 节 点 处 理 要 简 便 ， 方 形 钢管 与 其他 构件 的 交贯 线 可以 在 一个 平 面 内 ， 便 于 现 场施工 。 同时由于方形钢管混凝土的截面惯性矩较大 ， 其在大偏心 及长 柱 情况 下 的承 载 力完 全 有可 能 超过 同 样材 料 用 量 的 圆 形 钢 管 混凝土柱 。 2.3 八边形截面 采用圆形钢管混凝土时 ， 在节点区域将会消耗大量的钢材同时 给施工带来很大的困难 ， 影响结构的整体经济效益 。 对于方形钢管 混 凝 土柱 ， 由 于外 钢 管的 四 个角 部 分应 力 集中 比 较严 重 ， 易 出 现 薄 弱区域 ， 特别对于抗震不利 。 同时当构件截面的钢管的宽厚比很大
钢管混凝土核心柱轴心受压承载力计算
， 一内核 混凝 土 的强度设计值 ： ｃ
Ａ。 。 一内 核 混 凝 土 的面 积 ：
经过分析 ，钢管 混凝 土核 心短 柱轴
心受 压正截面 承载 力 ，比截面 相同但 没 有钢 管时 的大 ，也比只 有钢管 混凝 土 没
有 外 围 钢 筋 混 凝 土 的 承 载 力 大 ， 也 比 外
混 凝 土 核 心 柱 轴 心 受 压 正 截 面 承 载 力 的 计 算 公 式 ， 并 将 计 算 结 果 和 试 验 结 果 进 行 比较 ，二 者 能 吻 合 良好 （ １） 图 。
经 结 合 以 上 分 析 ，可 得 到 钢 管 混 凝
２钢 管混凝 土核心柱 轴心受压正 截面承载力计算
８ ０５２ ８７ ３ ５ ７ ４８９ ８ Ｏ１ Ｏ ４ ７ ５Ｏ ４ Ｏ ２３ ４ ３ ５Ｏ ４ Ｏ ７Ｏ ２ ５１ Ｏ５ ２４ ４７． １ ２ ８５ ０ ２ ９９ ２ ２ ５９ ４ ２ ７６１ ２ ８４ ２ ２ ９０ ６
有 比较好 的关 于钢 管混凝土核 心柱轴 心
受压正 截面承 载力 的计 算公 式 ，这给该
２ 住宅科技 ／０ ８０ ８ ２ ０ ．６
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规 划设计ａ 圆 钢 管 核 心 圆柱 ）
ｂ 圆 钢 管 核 心 方柱 ）
５ ５ ． ２Ｏ ６ ５ ８ ４。 ２ ５ ４ ８ ． ００ ５ ５ ４ ． ６Ｏ ５ ３ ６ 。 ３７ ３
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＿
规划设计
一～ 一一 一一 ～ 一 ～ 一 一 ～ ～
钢管混凝 土核 心柱
Ｃａｃ ｌｔ ｎｏ ａｒ ｇＣａ ａ ｉ ｆ ｎ ｒ ｔ ｒ ｌ ｌｕａ ｉ ｆＢｅ ｉ ｐ ｃｔ ｏ ｏ ｎ ｙ Ｃｏ ｃｅ ｅ Ｃｏ ｅ Ｃｏ—
钢管柱承载力计算所有
考虑偏心影响的承载力折减系数 ψ e 钢管混凝土柱的承载力设计值 Nu KN20325.37 Nhomakorabeac
mm mm KN.m KN mm mm2 mm2 KN/mm KN/mm KN mm mm
2 2
824 12 0 18411 400 30611.68 502654.8 0.21 0.0191 0.669581 23885.22 0.9 5200 4680 5.679612 0.85096 0 0 1
钢管柱承载力计算
钢管柱直径 钢管壁厚 柱两端弯矩设计值中较大者 M2 轴向压力设计值 N 钢管的内半径 γ c 钢管的横截面面积 Aa 钢管内混凝土的横截面面积 Ac 钢管的抗拉、抗压强度设计值 fa 混凝土的抗压强度设计值 fc 钢管混凝土的套箍指标 θ =faAa/fcAc 钢管混凝土轴心受压短柱的承载力设计值 N0 柱的等效长度系数 K 柱的计算长度 L0 柱的等效计算长度 Le Le/d 考虑长细比影响的承载力折减系数 Ψ l 偏心矩 e0 e0/γ
钢管桩支架受力验算
18#墩现浇段钢管桩支架受力验算书一、计算依据⑴《建筑施工碗扣钢管脚手架安全技术规范》⑵《钢管扣件水平模板的支撑系统安全技术规程》⑶《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规程》(⑷《钢结构》上、下册/中国工业出版社⑸《结构力学》/高等教育出版社⑹《材料力学》/高等教育出版社二、工程概况新邕宁邕江特大桥92+168+92米连续梁边跨现浇段对应节段为23# 段，节段长7.9m，中心梁高9m,梁底宽为6.5m梁顶板宽9m,顶板厚55 cm,腹板厚45 cm,底板厚50 cm,设计混凝土方量为165m3。
三、现浇钢管桩支架模板方案钢管桩立柱基础采用C30混凝土条形基础，基础宽1-1.2m,高1m。
钢管立柱下部通过焊接与预埋在基础上的80*80*2cm钢板相连，钢管桩立柱高23m,纵向间距2.25m,横向间距腹板下2.5-3.97m。
横梁梁采用2I40工字钢，I40工字钢上横向铺设132工字钢，间距0.6m。
在I32工字上搭设碗扣支架支撑梁体底模，支架横纵向步距腹板下为0.6m，纵向步距0.6m，水平杆步距0.6m。
支架顶托上横向铺15X 15cm方木，在15X 15cm方木上纵向铺10X 10cm方木为加劲肋木，方木净距为20cm。
底模板采用18mm优质竹胶板，侧模采用18mm优质胶木板，加劲肋木为10X10cm方木，间距30cm,背楞采用2[10槽钢，背楞间距60cm, 拉杆采用© 20精扎螺纹钢，间距80cm。
通过设计文件该地段位于邕江岸边，为弱风化灰岩，承载力为400Kpa。
清楚表层草皮及泥土到弱风化灰岩基础，按照钢管桩支架横向布置设置三道C30砼横梁，宽度1.2m，长度10m高度1m每道横梁在中部设置一道伸缩缝，按照钢管桩布置位置埋好预埋件。
预埋前必须由测量班用全站仪对平面控制点位置进行精确放样。
支架模板具体布设尺寸见《支架模板布设示意图》。
四、受力检算1、计算参数竹胶木板：50MPa （横向）E=7.4X 10‘Mpa油松、新疆落叶松、云南松、马尾松：[d=12MPa（顺纹抗压、抗弯）[T=1.3MPa E=9*103MPa热轧普通型钢：[o]=190MPa [ T=110MPa E=2.06x 105Mpa 140b: A=96.2cm2, l x=22800cm4, W x=1140cm3。
钢管柱承载力通用计算表
钢管柱承载力计算
钢管柱直径
钢管壁厚 柱两端弯矩设计值中较大者 M2 轴向压力设计值 N 钢管的内半径 γc 钢管的横截面面积 Aa
钢管内混凝土的横截面面积 Ac
钢管的抗拉、抗压强度设计值 fa
混凝土的抗压强度设计值 fc 钢管混凝土的套箍指标 θ=faAa/fcAc 钢管混凝土轴心受压短柱的承载力设计值 N0 柱的等效长度系数 K 柱的计算长度 L0 柱的等效计算长度 Le Le/d 考虑长细比影响的承载力折减系数 Ψl 偏心矩 e0 e0/γc 考虑偏心影响的承载力折减系数 ψe 钢管混凝土柱的承载力设计值 Nu
mm
1000
mm
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
18
KN.m
500
KN
20790
mm
482
mm2 55530.79
mm2 729867.4
KN/mm2 0.295
KN/mm2 0.0143
1.569553
KN 39894.48
1
mm
9750
mm
9750
9.75
0.72424
0.06405
0.132884
0.802674
KN 23191.8
钢管柱直径
钢管壁厚 柱两端弯矩设计值中较大者 M2 轴向压力设计值 N 钢管的内半径 γc 钢管的横截面面积 Aa
钢管内混凝土的横截面面积 Ac
钢管的抗拉、抗压强度设计值 fa
混凝土的抗压强度设计值 fc 钢管混凝土的套箍指标 θ=faAa/fcAc 钢管混凝土轴心受压短柱的承载力设计值 N0 柱的等效长度系数 K 柱的计算长度 L0 柱的等效计算长度 Le Le/d 考虑长细比影响的承载力折减系数 Ψl 偏心矩 e0 e0/γc 考虑偏心影响的承载力折减系数 ψe 钢管混凝土柱的承载力设计值 Nu
mm
1000
mm
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
18
KN.m
500
KN
20790
mm
482
mm2 55530.79
mm2 729867.4
KN/mm2 0.295
KN/mm2 0.0143
1.569553
KN 39894.48
1
mm
9750
mm
9750
9.75
0.72424
0.06405
0.132884
0.802674
KN 23191.8
钢筋混凝土圆管涵结构强度及地基承载力验算表
钢筋混凝土圆管涵结
短期组合M sd =M 恒+0.7M 汽= 2.135（kN.m)长期组合M ld =M 恒+0.4M 汽= 2.019
（kN.m)
5、截面强度计算按单筋截面计算
截面受压区高度x=f sd *A s /f cd *b= 5.4(mm)h 0=35(mm）
h 0*ξb =
21.7符合规定截面抗力f cd bx（h 0-x/2)= 4.75（kN.m)需要承载γ0*M d 2.50
（kN.m)
6、裂缝宽度验算
受弯构件σss
92.94(Mpa)纵向受拉钢筋配筋率ρ0.0109钢筋表面形状系数C1 1.4作用长期效应影响系数 1.47与构件受力性质有关的系数 1.15最大裂缝宽度W tk （mm）0.10
（小于0.2才满足要求）
7、基底应力验算基础按承受中心荷载计算恒载垂直压应力q 恒=69.09(kN/m 2)
基底压应力σmax =
81.42
(kN/m 2
)（小于地基容许承载力才满足）
截面强度满足要求
短期效应组合引起的开裂截面纵向受拉钢筋的应力σss 裂缝宽度满足要求
基底应力满足
管涵结构强度及地基承载力验算表
（本表Ⅰ、Ⅱ级荷载采用
相同车辆荷载标准值）
18（kN/m3)土的内摩擦角
注：
1、黄色为需要填入数据，青色为自动计算数据，红色为计算结果。
中间数据：
钢筋抗拉强度f sd=195受拉区钢筋面积A s=砼抗压强度f cd=13.8管节长度b（mm）=相对界限受压区高度ξb=0.62结构重要性系数γ0
主筋根数15钢筋弹性模量Es(Mpa)
754.5 1980 0.9 210000。
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