方形钢管混凝土短柱轴压承载力计算方法对比

合集下载

钢骨-方钢管混凝土组合短柱偏压承载力

钢骨-方钢管混凝土组合短柱偏压承载力研究摘要：采用在小偏心范围内基于钢筋混凝土构件的极限状态设计法对钢骨-方钢管混凝土组合短柱的偏压承载力计算公式进行推导，探讨了钢骨、方钢管和混凝土三者变形协调下的偏压承载力，确定该类组合柱的计算假定，明确中和轴位置的选取，并随之推导出偏压承载力计算公式。

由于钢骨、方钢管和混凝土三者之间变形协调，相互作用，可以有效的提高柱子的承载能力，为促进其在工程实践中的应用提供了理论依据。

关键词：组合柱，方钢管混凝土，偏压承载力，极限状态设计法1 引言为了更好地适应当代工程结构向大跨、高耸、重载方向发展和工业化生产施工的需要，钢骨-方钢管混凝土组合柱作为一种重载柱将在我国的国民建设和发展中扮演着重要的角色[1,2]。

目前，已有学者对该类组合构件进行了试验和理论方面的研究[3-6]，但对于钢骨-方钢管混凝土偏心受压承载力研究未见报道。

因此，笔者将采用基于钢筋混凝土构件的极限状态设计法对钢骨-方钢管混凝土组合短柱在小偏心范围内的偏压承载力公式进行推导，给出小偏心情况下该组合住的承载力计算公式。

2 极限状态设计法2.1 计算假定在小偏心范围内，钢骨-方钢管混凝土组合柱偏心受压承载力按下列基本假定进行计算[7-9]：①构件变形后截面平均应变符合平截面假定；②不考虑混凝土的抗拉强度；③受压区混凝土的应力图简化为等效的矩形应力图，其高度取按平截面假定所确定的受压区高度乘以系数0.8，相应的最大压应力取为混凝土轴心抗压强度fc；考虑钢骨截面的影响，压区混凝土的面积乘以0.9的折减系数，同时考虑方钢管对混凝土的约束作用，压区混凝土的强度再乘以1.2的增大系数。

④方钢管和钢骨的应力图形按全塑性假定简化为拉压区图形（如图1所示），这样的简化与钢材的实际应力图形较为吻合。

即在小偏心范围内，弯矩作用在一个主平面内的钢骨-方钢管混凝土组合柱偏心受压构件，假定方钢管混凝土压弯构件破坏时，方钢管受压区截面部分屈服，受拉边未屈服，且整个截面没有发生局部屈曲；钢骨部分整个截面受压，部分屈服，部分未屈服。

轴心受压矩形钢管混凝土短柱承载力研究

ｗｉｈｃｎｒｔ－ｉｅｅｔｎｕａｔｅｕｅ（ｔｏｃｅｅｆｌｄｒｃａｇｌｒｓｅｌｔｂＣＥＣＳ１：０４．ｌ９２０）５
Ｋｅｒｓ：ｃｎｃｅｅｆｌｅｔｅｕｂｅｘｉｌｙｌａｄｃｕｎ；ｂｅｒｎｇｃｐａｉｙｙｗｏｄｏｒｔ－ｉｌｄｓｅｌｔ；ａａｌｏｄｅｏｌｍａｉａｃｔ
ＡｂｔａｔＥｘｒｍｅｎｓｗｅｅｃｒｉｄｏｕｎ８ｓｏｒｅｔｎｓｒｃ：ｐｅｉｔｒａｒｅｔｏｈｔｒｃａｇｕｌｒｃｎｃｅｅｆｌｅｔｅｏｌｎｓｗｈｉｈａｏｒｔ－ｉｌｄｓｅｌｃｕｍｃ
维普资讯
第９第６卷期
建
筑
材
料
学
报
Ｖ０．，Ｎｏ６１９．
Ｄｅ．，０６ｃ２０
２０年１０６２月
ＪＯＵＲＮＡＵＩＤＮＬＯＦＢＬＩＧＭＡＴＲＡＬＥＩＳ
文章编号：０７６９２０）６０１ — ０１０ —９２（０６０－７６４
关键词：钢管混凝土；轴压柱；承载力
中图分类号：ＴＵ３８９
文献标识码：Ａ
ＲｅｅｒｈｏａｉｐａｉｙｏｈｏｔＲｅｔｎｇｌｒＣｏｒｔ－ｌｅｓａｃｎＢｅｒｎｇＣａｃｔｆＳｒｃａｕａｎｃｅｅＦｉｌｄＳｅｌＣｏｕｎｕｅｉｌｙＣｏｐｅｓｖａｉｇｔｅｌｍｎｄｒＡｘａｌｍｒｓｉｅＬｏｄｎ

方钢管钢骨混凝土轴压短柱极限承载力计算

ｍｏｅ，ｅｆｉｌｍｅｔｍｅｈｄｗａｓｄｔａｃｌｔｅｌａｉｇｓａｎｃｒｅ．ｈｅｕｔｒｇｅｄｗｅｌｄｌｔｎｔｅｅｎｔｏｓｕｅｏｃｌｕａｅｔｏｄｎ — ｔｉｕｖｓＴｅｒｓｌｗｅｅａｒｅｌｈｉｅｈｒｓｗｉｅｅｐｒｍｅｔｌａａＴｒｕｈｒｇｅｓｏｎｌｓｓｎｔｅｃｌｕａｅｅｕｔ，ｒｌｒａｉｌ — ａｈｒｔｔｘｅｈｈｉｎａｔ．ｈｏｇｅｓｉｎａａｙｉｏａｃｌｔｄｒｓｌａｆｍｕａｆｘａｌｌｄｓｏｔｄｒｈｓｏｏｙｏ
Ｕｌｍａｅｂａｉｇｃｐｃｔａｃｌｔｏｎａｉｌ —ｏｄｄｓｏｔｏｕｔｔｅｒａａｉｃｌｕａｉｎｏｘａｌｌａｅｈｒｌｍｎｆｉｎｙｙｃｓｏ
ｓｕｒｔｅｕｌｅｔｔｅ —ｅｎｆｒｅｏｃｅｅｑａｅｓｅｌｂｅｆｉｄｗｉｈｓｅｌｒｉｏｃｄｃｎｒｔｔｉ
２ＳｈｏｆｉｉＥｇｎｅｉｇＳｅｙｎｉｎｈｎｖｒｉ，ｈｎａｇ１０６，ｉａ．ｃｏｌｖｌｎｉｅｒ，ｈｎａｇＪａｚｕＵｉｅｓＳｅｙｎ１１８Ｃｈｎ）ｏＣｎｙｔ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｔｈｓｓｄｖｓｉａｅｅｍｅｏｏａｃｌｔｇｔｅｕｔｔｅｒｇｃｐｃｔｎａｉｌ－ａｅｏｔｉｔｙｉｅｔｔｄｔｔｄｆｒｌｕａｉｌｍａｅｂａｉａａｉｏｘａｌｌｄｄｓｒｕｎｇｈｈｃｎｈｉｎｙｙｏｈ

混凝土柱的受压承载力计算方法

混凝土柱的受压承载力计算方法一、前言混凝土柱是建筑结构中常见的构件之一，其主要作用是承受建筑物的垂直荷载和水平荷载。

混凝土柱的受压承载力是指柱子在受到压力时所能承受的最大力量。

为了保证建筑物的稳定性和安全性，必须对混凝土柱的受压承载力进行计算和分析。

本文将详细介绍混凝土柱的受压承载力计算方法。

二、混凝土柱的受压承载力计算方法1. 混凝土柱的截面形式混凝土柱的截面形式可以是矩形、圆形、多边形或其他形式。

在计算混凝土柱的受压承载力时，需要确定柱子的截面形式、尺寸和混凝土的强度等参数。

下面以矩形截面的混凝土柱为例进行计算。

2. 混凝土柱的受压承载力计算公式混凝土柱的受压承载力计算公式为：Nc = 0.85fcbA + 0.85fcb(Ag - A) / (Ag - As)其中，Nc为混凝土柱的受压承载力，fcb为混凝土的轴心抗压强度，A为柱子的截面面积，Ag为柱子的整个截面面积，As为柱子的纵向钢筋面积。

3. 混凝土柱的受压承载力计算步骤（1）确定混凝土柱的截面形式和尺寸。

（2）计算混凝土的轴心抗压强度fcb。

（3）计算柱子的截面面积A、整个截面面积Ag和纵向钢筋面积As。

（4）代入公式计算混凝土柱的受压承载力Nc。

4. 混凝土柱的受压承载力计算实例假设某建筑物中的矩形截面混凝土柱的截面尺寸为300mm×400mm，其中配有4根Ф12的纵向钢筋，混凝土的轴心抗压强度为25MPa。

根据上述公式，可得：A = 0.3m × 0.4m = 0.12m2Ag = 0.3m × 0.4m = 0.12m2As = 4 × 0.0113m2 = 0.0452m2Nc = 0.85 × 25MPa × 0.12m2 + 0.85 × 25MPa × (0.12m2 - 0.0452m2) / (0.12m2 - 0.0452m2) = 47.93kN因此，该混凝土柱的受压承载力为47.93kN。

方钢管混凝土轴压柱承载力分析

方钢管混凝土轴压柱承载力分析摘要：针对方钢管混凝土柱的受力特点，引入了混凝土强度折减系数和等效约束折减系数，实现了方钢管混凝土柱向圆钢管混凝土柱的等效。

利用薄壁圆筒的双剪统一强度解推导了方钢管混凝土轴压短柱的极限承载力计算公式。

在此基础上，引入了轴压稳定系数，建立了方钢管混凝土轴压长柱的极限承载力计算公式。

利用建立的公式与文献数据进行了计算对比，结果表明：所得公式计算的轴压承载力与文献的试验结果吻合较好，对钢管混凝土的研究有一定的理论价值。

关键词：方钢管混凝土极限承载力薄壁圆筒双剪统一强度理论1、引言随着我国高铁建设的飞速发展，对站房的要求越来越高，站房高度和跨度的不断增加使得梁、柱所承受的荷载越来越大。

承重柱作为建筑物最为重要的受力构件，是建筑物抵抗外力的关键，特别是在地震作用下，柱子不仅需要有足够的强度，而且须有很好的延性。

钢管混凝土柱以其承载能力高、延性好，抗震性能优越、耐冲击、耐疲劳和施工方便等优点而在实际工程中得到广泛的应用。

方钢管混凝土柱作为钢管混凝土柱的一种形式，除具有钢管混凝土柱的优点外，还有节点形式简单、截面惯性矩大、稳定性能好、抗弯性能好的优点，具有广阔的应用前景。

因此对方钢管混凝土力学性能的研究具有重要的意义。

2、方钢管混凝土柱的受力特点钢管混凝土柱在应力水平较高时，内部混凝土的纵向微裂缝将会得到发展，其泊松比将超过0.5，随着纵向微裂缝的发展，混凝土的泊松比将会超过外钢管的泊松比，此时，钢管会对混凝土产生围压。

方钢管对内部混凝土的约束很不均匀，文献[1]中指出：方钢管对核心混凝土的约束力主要集中在4个角部，而且约束力很不均匀，4个角部的混凝土受到的约束强，边部中间管壁处的混凝土受到的约束较弱。

在大量的试验研究的基础上，我们得出结论：当方钢管达到钢材的极限强度时，角部钢管发生塑性变形，边部中间管壁发生局部失稳，混凝土被压碎。

由于方钢管对内部混凝土的约束的不均匀性，所以如何计算外钢管和核心混凝土之间的相互约束“效应”成为计算方钢管混凝土强度及承载力的重中之重。

混凝土柱的承载力计算方法

混凝土柱的承载力计算方法混凝土柱作为一种常见的结构元素，被广泛应用于建筑和土木工程中。

它的承载力是设计和施工过程中需要重点考虑的问题之一。

本文将介绍混凝土柱的承载力计算方法。

1. 承载力计算原理混凝土柱的承载力计算是基于结构力学的原理进行的。

在计算时，需要考虑以下几个因素：1.1 材料特性：混凝土和钢筋是柱的主要构成材料，它们的力学性能对柱的承载力有重要影响。

需要确定混凝土的强度等级和钢筋的强度等级以及相应的应力应变关系。

1.2 柱截面形状：柱的截面形状对其承载力有直接影响。

常见的柱截面形状有矩形、圆形、方形等。

不同的截面形状将会导致不同的受力特性和承载力计算方法。

1.3 受力状态：柱受到的外部荷载和内部力的作用会影响其承载力的计算。

需要确定柱的竖向荷载、弯矩、剪力等力的大小和作用位置。

2. 混凝土柱承载力计算方法2.1 矩形截面柱承载力计算方法当柱的截面形状为矩形时，可以采用以下公式计算其承载力：$$P = 0.85f_cA_c + A_s f_y$$其中，P为柱的承载力，$f_c$为混凝土的抗压强度，$A_c$为柱的混凝土截面面积，$A_s$为柱中的钢筋截面面积，$f_y$为钢筋的抗拉强度。

2.2 圆形截面柱承载力计算方法当柱的截面形状为圆形时，可以采用以下公式计算其承载力：$$P = 0.85f_cA_c + A_s f_y$$其中，P为柱的承载力，$f_c$为混凝土的抗压强度，$A_c$为柱的混凝土截面积，$A_s$为柱中的钢筋截面面积，$f_y$为钢筋的抗拉强度。

2.3 方形截面柱承载力计算方法当柱的截面形状为方形时，可以采用以下公式计算其承载力：$$P = 0.85f_cA_c + A_s f_y$$其中，P为柱的承载力，$f_c$为混凝土的抗压强度，$A_c$为柱的混凝土截面积，$A_s$为柱中的钢筋截面面积，$f_y$为钢筋的抗拉强度。

3. 数值计算与实例解析为了更好地理解混凝土柱承载力的计算方法，以下通过一个实例进行数值计算和解析。

带约束拉杆方形钢管混凝土轴压短柱的承载力计算(精)

< 1 = 01897 1 R - 01 740 7
对文献[ 2- 3] 试验数据回归分析 ( 图 2) , 钢管纵向强度折算系数 <1 按下式确定: <1 = 01 89 01 897 1R
- 01740 7
R < 01 85 R \ 01 85
图2
< 1 与钢管宽厚比参数 R 关系
( 13)
Fig. 2 Relat ion betw een <1 and R
及 GBJ( 2000)
[8]
方法计算的结果进行了比
较, 比较情况见表 1。对带约束拉杆试件 , 本文计算公式给出的结果与实测值更为接近 , 离散性最小 ( N ucP N ue 的平均值 = 11 037, 标准差 = 01091) ; GBJ ( 2000) 公式计算结果均值与实测值比较接近, 但离散性较大 ( N ucP N ue 的平均值 = 11 044, 标准差 = 01182) ; 而 EC4( 1996) 给出的计算结果较实测值要小 8% 左右, 且离散性较大 ( 标准差 = 01160) 。对于不带约束拉杆的方形钢管混凝土轴压试件, 三者公式给出的计算值与实测值都比较相近 , 且离散性都较小; 其中本文及 EC4( 1996) 得到的结果比实测值稍大, 而我国 5战时军港抢修早强型组合结构技术规程6 ( GBJ 4142- 2000) 给出计算值则较实测值略小。
( 3)
2
E
n
( a sPb ) tan H b s tan H 1 - 2( b - 2 t ) 6 b as
2
H = 13+ 912 a sP 100 n= 4

混凝土短柱抗弯承载力计算方法

混凝土短柱抗弯承载力计算方法一、引言混凝土短柱是指高度小于等于3倍宽度的柱子，通常用于建筑结构的承重墙、柱子、桥墩等部位。

在建筑结构计算中，混凝土短柱的抗弯承载力是一个重要的计算参数，对于保证结构安全和经济合理具有重要意义。

本文将介绍混凝土短柱抗弯承载力计算的具体方法。

二、计算步骤混凝土短柱的抗弯承载力计算主要包括以下几个步骤：1.确定受力状态和截面形状首先需要确定混凝土短柱的受力状态和截面形状。

受力状态一般包括受压和受拉两种状态，截面形状可以是矩形、圆形、多边形等。

2.计算受力区高度和受力区面积根据混凝土短柱的受力状态和截面形状，可以计算出其受力区高度和受力区面积。

对于受压状态的矩形截面，受力区高度为0.8h，受力区面积为0.8bh；对于受拉状态的矩形截面，受力区高度为h-0.4x，受力区面积为0.4bx；对于圆形截面，受力区高度为0.8r，受力区面积为0.8πr^2；对于多边形截面，可以采用相似三角形法或分割法计算受力区高度和受力区面积。

3.计算受拉区和受压区的应力根据混凝土短柱的受力状态和受力区面积，可以计算出其受拉区和受压区的应力。

对于受压状态的矩形截面，受压区应力为P/Ac，其中P为受力，Ac为受力区面积；对于受拉状态的矩形截面，受拉区应力为P/As，其中As为受力区面积；对于圆形截面，受压区应力为P/Ac，受拉区应力为P/As；对于多边形截面，可以采用相似三角形法或分割法计算受拉区和受压区的应力。

4.计算混凝土短柱的抗弯承载力根据混凝土短柱的受力状态、截面形状、受力区高度、受力区面积、受拉区和受压区的应力，可以计算出其抗弯承载力。

对于受压状态的矩形截面，抗弯承载力为0.85fcAc(1-0.59fc/fy)，其中fc为混凝土抗压强度，fy为钢筋屈服强度；对于受拉状态的矩形截面，抗弯承载力为0.85fyAs；对于圆形截面，抗弯承载力为0.85fcAc(1-0.59fc/fy)，0.85fyAs中的较小值；对于多边形截面，可以采用相似三角形法或分割法计算抗弯承载力。

冷弯薄壁方钢管混凝土短柱轴压承载力的计算

摘要: 运用有限元程序 AN SYS 分析了冷弯薄壁方钢管混凝土短柱轴压承载力的计算方法。分析结果表明, 计算冷弯薄壁
方钢管混凝土受压承载力时, 需要考虑方钢管对混凝土的约束作用, 但此时方钢管对混凝土的约束作用没有圆形钢管对混凝土的
约束作用强; 冷弯薄壁方钢管混凝土短柱的极限承载力可以直接套用普通方钢管混凝土轴心受压计算公式进行计算, 并且当套箍
称为名义承载力。
( 2)文献 [ 3]推荐的计算公式, 考虑了混凝土强度的提高:
式 ( 2)中, D
N = A sfy + A cf c ( 1+ )
( 2)
混凝土强度提高系数,
= 17. 0 D /t - 2 fy /fc ;
方形钢管混凝土构件的截面边长;
t 钢管壁厚。
( 3)文献 [ 2]推荐的计算公式, 也考虑了混凝土强度的提高:
冷弯薄壁方钢管混凝土短柱轴压承载力的计算
Calculation on Axial Bearing Capacity of Concrete filled Thin w alled Co ld form ed Steel Box Puncheons
赵滇生 1, 郑强1, 李萍 2
ZH AO D ian sheng, ZH EN G Q iang, L I P ing ( 1. 浙江工业大学建筑工程学院, 浙江杭州 310014; 2. 浙江省建筑科学设计研究院, 浙江杭州 310012)
3 非线性有限元模型的建立
3. 1 单元选取和网格划分若构件某一方向的尺寸 ( 如厚度 ) 远小于其它
方向的尺寸, 就可以在有限元中采用板壳单元模拟该构件, 此时沿厚度方向的应力变化可以忽略

方形钢管混凝土轴压短柱承载力的简化计算

rd th st
Abstract
In this paper, the bearing mechanism of axial-loaded square concrete-filled steel tube (CFT) stub column is analyzed. The simplified calculation formula for this type of component is proposed according to the typical constitutive model of confined concrete. Then, based on the experiment results, two key parameters of the proposed formula such as the reduction ratio of steel longitudinal stress and the coefficient of enhance for concrete are analyzed and determined. Finally, the experiment elements are calculated by the proposed formula, and the calculated results are agreed with the experiment and criterion ones very well.
2. 钢管和混凝土的受力机理
方形钢管混凝土轴压短柱在轴向压力下，方形钢管既要承受纵向压力，又要受核心混凝土的横向挤压，处于纵向ˎ径向受压和环向受拉的三向应力状态。由于存在环向拉力，所以钢管的纵向承载力低于其单轴承载力。而处于三向受压状态的核心混凝土，其纵向受压强度高于其单轴受压强度。因此，方形钢管混凝土轴压短柱承载力计算公式可简单的表示为

钢骨-方钢管混凝土偏压短柱正截面承载力计算研究

ＣｏｕｎｌｅｔＳｅｌ—ＲｅｎｏｃｄＣｏｒｔｆＥｃｅｔｉａｌ —ｌａｄｌｍｓＦｉｌｄｗｉｈｔｅ．ｉｆｒｅｎｃｅｅｏｃｎｒｃｌｙ — ｏｄｅ
ＷｅｇＳａｇｉ，ＷａｇＪｎｉｎｈｎｂｎｎｉｘｎ，ＬｉＹａｕｏ，ＪａＪａｉｎｉ
ｏｄｒｔｒｍｏｅｉｓａｐｉａｏｎｅｇｎｅｉｇｐａｔｅｐｖｄｓｔｅｒａｉ．ｒｅｏｐｏｔｔｐｌｔｎｉｎｉｅｒｎｒｃｉｒｉｅｈｏｙｂｓｓｃｉｃｏ
Ｋｅｗｏｄｙｒｓ：Ｃｏｏｉｅｃｌｍｎ，ｃｎｃｔｍｐｓｔｏｕｓｏｒｅ—ｆｌｄｓｕａｅｓｅｌｔｂｅｉｅｑｒｔｅｕｅ，ｂａｉｇ—ｃｐｃｔｆｅｃｎｒｃｌｙ—ｌａｅｌｅｒｎａａｉｏｃｅｔａｌｙｉｏｄｄ，ｓｐｒｏｉｉｎｍｅｈ设计
钢骨一方钢管混凝土偏压短柱正截面承载力计算研究
翁尚彬王金鑫刘遥蹇
３机械工业第三设计研究院，重庆．
摘
佳
４０３０００；４０３０００）
（．泸州职业技术学院，四川泸州￣６５；２重庆电力设计院，重庆１０．
ｉｅｑａｓｅｌｔｂｅｏｅ，ａｎｈｉｓｄｆｒｔｏａｍｏｙｂａｉｇｃｐｃｔ，ａｄｔｅｄｃｄｂｉｓｂａｉｇｃｐｃｔａｃｌｔｏｏｍｕａｆｌｄｓｕｒｔｅｕｓｂｎｌｅｍｏｇｔｅｂａｅｏｍａｉｎｈｒｎｅｒｎａａｉｙｎｈｎｄｅｕｅａｅｒｎａａｉｙｃｌｕａｉｎｆｒｌ．Ｕｓｎｉｇ

钢管混凝土偏压短柱承载力折减分析

维普资讯
研究与探讨
广东建材２０年第７０７期
钢管混凝土偏压短柱承载力折减分析
邵广森（电白县水利水电勘测设计室）
摘要：按混凝土三向受压的应力一应变关系建立方形钢管混凝土短柱单向小偏压的计算模型，推
导了方数的计算公式，并用数值算例计算，与现行国内的各规范计算值进行比较，验证了推导公式的正确性和有效性。
１材料的本构关系．２
国内外很多研究者对混凝土在复杂应力状态下的强度和变形进行了研究，出了很多强度理论，文借提本用文献嘲出的核心混凝土三向受压时的本构关系：提
…
压柱的基本性能，对偏心受压构件的承载力主要是通过用实验数据修正轴压构件计算公式的方法来解决，缺乏理论上的统一性，随着这种新型结构在工程应用中的进步推广，迫切需要从理论上对偏心受压作用影响下的承载力下降作深入的探讨。众所周知，钢材和混凝土工作性能都是依靠标准试件的试验结果来得到应力一应变关系曲线的。于钢管对混凝土来说，上述两种材料的组成体，今为止，们是迄人对它的研究大都采用了分别研究钢材和混凝土承载力，然后简单叠加来获得构件的综合承载力［忽略了两种３］，材料共同工作的协同性能。统一理论认为，钢管混凝土为统一的一种组合材料，在正常使用情况下，两者是协同承载的，该用构件应的整体几何特性（截面面积和抵抗矩等）全和钢管混凝土的组合力学性能指标来计算构件的各项承载力，不再区分钢管和混凝土。钢管混凝土构件的工作性能随着材料的物理参数、构件的几何参数和截面形式，以及构件的应力状态的改变而改变，且变化是连续的、关的，相计算是统一的［以统一理论为基础，文从力学上推导３］。本单向偏压方形钢管混凝土短柱的极限承载力折减系数，分析方形截面钢管混凝土柱统一理论计算公式，与现并行的中国规范推荐的，关于方形短柱在偏心受压时极限承载力下降的计算做比较。

方钢管混凝土短柱轴压极限承载力研究

ｃｏｎｃｒｅｔｅｏｆｓｑｕａｒｅｃｏｎｃｅｔｒｅ－ｉｆｌｌｅｄｓｔｅｅｌｔｕｂｕｌａｒｓｔｕｂｃｏｈｕｎｎｓｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｔｈｅｒｅｓｔｉｃｒｔｉｏｎｅｆｅｃｔｂｅｔｗｅｅｎｓｑｕｒｅａｓｔｅｅｌ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｕｎｉｉｆｅｄｓｔｒｅｎｇｔｈｔｈｅｏｒｙ．ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｅｆｅｃｔｉｖｅｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ — ａｒｅａｎｄａｉｎｅｆｅｃｔｉｖｅｒｅｓｔｉｒｃｔｉｏｎ．ａｒｅａｏｆｃｏｒｅ．
四川建筑科学研究
８
ＳｉｃｈｕａｎＢｕｉｌｄｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅ
第３９卷
第３期
２０１３年６月
方钢管混凝土短柱轴压极限承载力研究
吴鹏，赵均海，李艳，徐坚锋，冯素丽
７１００６１）（长安大学建筑工程学院，陕西西安摘
要：采用统一强度理论，对方钢管混凝土短柱的核心混凝土有效约束区和非有效约束区进行受力分析，通过方
行控制，提出了方钢管混凝土短柱轴压极限承载力的计算公

轴心受压配筋方钢管混凝土短柱承载能力的试验研究

Ｖ０．５Ｎｏ．１２４
Ａｕｇ．２００７
文章编号：０７７８（０７０—５００１０ — ３２０）４００－３４
轴心受压配筋方钢管混凝土短柱承载能力的试验研究
卿静，刘建军，王艳云，刑海峰
（河子大学水利建筑工程学院，石新疆石河子８２０）３０３
向受压引起的裂缝所导致的ｌ，３随着裂缝的发生，Ｊ混
１约束效应系数（）从１０５～２２６变化；） ∈ ，．７．１钢
管的厚度分别为３０ｍ、．ｍ６０ｍ．ｍ４０ｍ、．ｍｏ２）配筋形式选用以下４种：管内填充的状况钢
摘要：通过ｌ５根方形截面配筋钢管混凝土轴心受压短柱的试验研究，选择约束效应系数和钢筋的配筋率等为基本
参数，探讨了配筋率对钢管混凝土轴心受压构件受力性能的影响。研究结果表明：）１在核心混凝土中加入钢筋对于提高短柱的承载力不是非常明显，但能提高短柱的延性，在一定程度上延缓或抑制混凝土中剪切斜裂缝的开展；２当约束效应系数较小时，）配筋靠近边缘对提高方钢管混凝土的承载力更有效；）３当约束效应系数较大时，配筋靠近中央对提高方钢管混凝土的承载力更有效。
海［对圆、－］方钢管混凝土轴压性能的研究方法，文本将试件的长度（）计为截面边长的２４倍，Ｌ设．即取
弯曲变形，试验测得的抗力不能代表真实抗压强度；试件过短时，部效应的影响不能忽略。参考韩林端

国内外规程对方钢管混凝土短柱轴压承载力计算对比分析

ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔａｌｔｈｏｕｇｈｔｈｅｒｅａｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｉｎｆｏｒｍａ —
ＨＥＸｉ — ｐｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＤａ－ｗｅｉ，ＸＵＱｉａｎ－ｃｈｅｎｇ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＡｎｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ｈｅｆｅｉ２３００２２，Ｃｈｉｎａ）
ｗｉｔｈｔｈｏｓｅｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｔｈｅｔｅｓｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｃｒｅｔｅ－ｆｉｌｌｅｄｓｑｕａｒｅｓｔｅｅｌｔｕｂｅ；ｓｈｏｒｔｃｏｌｕｍｎ；ａｘｉａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ；ｕｌｔｉｍａｔｅｂｅａｒ — ｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙ；ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ；ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓ
中图分类号：ＴＵ３９８＋．９文献标志码：Ａ文章编号：１６７３－４６０２（２０１３）Ｏ１一ＯＯ３３一Ｏ６
Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｕｌｔｉｍａｔｅｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｏｆ

钢管混凝土短柱承载力计算研究

钢管混凝土短柱承载力计算研究摘要：本文通过对中国工程建设标准化协会标准，国家建筑工业局标准及自己推导的三个钢管混凝土短柱轴心受压承载力计算公式进行了讨论，并通过实例计算，采用ANSYS对其进行分析，结果吻合良好。

关键词：钢管混凝土;短柱;承载力;1规程CECS计算公式考虑了混凝土的约束效应,等效混凝土截面，采用下式对圆钢管混凝土短柱轴心受压强度作设计计算:这样引起的值的误差介于-19.6%~ 14.2%之间，此公式亦为设计手册的计算公式，常应用于实际之中。

2 规程JCJ计算公式3公式讨论4算例分析下面以3号钢，C50混凝土为例，确定了在一定的含钢率下的套箍指标，在各个公式中计算得出结果列于表1：通过图表可以看出各个公式计算所得结果之间的关系。

计算结果中规程CECS的计算结果较为偏大，通过实验可以看出公式（3）与实验结果十分接近且计算方便。

5有限元分析根据钢管混凝土结构本身的特点，在应用ANSYS有限元软件计算时，采用PLANE42单元分别模拟钢管，混凝土，加载板。

混凝土采用相关文献建议的本构关系，在分析程序中采用多重线性曲线（MISO）来描述混凝土的应力-应变关系，曲线如下图2所示；钢管的弹性属性选择各向同性材料，其塑性属性选择双线性随动强化（BKIN）材料，需要输入的常数是屈服应力和切向斜率。

根据有关研究表明，钢管与混凝土之间的黏结滑移性能对结构整体性能的影响微不足道。

所以，在分析中，假设钢管与混凝土之间完全黏结。

在实验中，钢管混凝土短柱是通过承压板的传递来满足纵向的位移协调的。

为避免局部应力集中，在分析中，将集中力转化为均布力。

从图中可以看出有限元计算结果和实验结果基本吻合，有限元计算值与实验值对比的差异，主要是因为分析中排除了实验中的干扰因素的影响。

ANSYS只计算到荷载-位移曲线的极值点，下降段由于结构整体刚度矩阵接近奇异而很难通过控制荷载计算出来。

5结语本文对钢管混凝土短柱的力学性能进行了初步研究，通过对全曲线分析，发现钢管混凝土柱在轴压时表现出较好的弹性和塑性性能。

常用金属管混凝土轴心受压短柱承载力计算方法研究

引言混凝土填充到钢管中，由混凝土和钢管共同承受外荷载作用的结构构件为钢管混凝土。

钢管混凝土结构表现出了诸多的优越性，在受力方面，钢管和混凝土在受载过程中相互作用，充分发挥各自的优点，弥补了两者的缺点；钢管对核心混凝土起约束作用，限制其横向位移，使混凝土处于三向受压的复杂应力状态；由于混凝土被填充到钢管中，使钢管处于环向受拉的应力状态，发挥其抗拉的优势且延缓或避免了局部屈曲的发生。

国内外关于钢管混凝土结构设计的规程已有多个。

国外的相关规程主要有欧洲 EC4（2004）、美国 AISC 360—10（2010）、美国 ACI 318—11、日本规程 AIJ—CFT（1997）、澳大利亚规程AS 5100（2004）等。

国内的规程如DL/T 50185—1999《钢-混凝土组合结构设计规程》、DBJ 13-51—2003《钢管混凝土结构技术规程》、CECS 28∶2012《钢管混凝土结构技术规程》和最新规范GB 50936—2014《钢管混凝土结构技术规范》等。

这些规范中的计算公式从理论上主要分为3类。

第一类为统一理论，由钟善桐[1]首先提出，即把钢管和混凝土看成一种新材料，构件的承载力等于组合截面面积乘以组合材料的抗压强度；第二类为套箍混凝土理论，由蔡绍怀[2]提出，该理论认为套箍混凝土的基本原理是利用钢管对受压混凝土施加侧向约束，使混凝土处于三向受压应力状态，延缓了混凝土纵向微裂缝的产生和发展，从而提高了内部混凝土的强度与塑性性能；第三类为叠加理论，即认为混凝土和钢管单独受力，单独计算出钢管和混凝土分别承担的承载力，再叠加得到构件的承载力，其中以欧洲EC4（2004）、美国AISC 360—10（2010）为典型代表。

时军[3]和廖慧娟[4]等学者对钢管混凝土柱轴压承载力计算方法分析，结合有限元软件，对不同计算理论和不同规范的计算结果进行分析，得到较为满意的计算结果。

国内外铝管混凝土的计算理论研究尚不充分，现有的研究成果仅基于叠加原理论分析其轴压力学性能，对于铝合金管混凝土的轴压力学性能研究较少，缺乏合理描述铝管混凝土轴心受压的计算模型和计算公式。

空间钢构架—方钢管混凝土柱偏心受压承载力的计算

空间钢构架—方钢管混凝土柱偏心受压承载力的计算刘艾宇;唐兴荣;周洲【摘要】The spatial steel frame concrete filled steel tubular column is a new type of composite column. The square steel tube has a restraining effect on both the core and external concrete. The double constraints can effectively improve the bearing capacity and seismic performance of the column. In order to study the cross-section bearing capacity of the column under eccentric compression,two different models of the column are proposed by considering the restrain effect of steel tube and spatial steel frame on concrete respectively. The formulas for the calculation of the cross-section bearing capacity of the composite column are established. The proximity of the calculated value to the experimental value is investigated. The analysis shows that the calculated value given by the formula agrees with the experimental value,which indicates that the formula can be used for the bearing capacity of this composite column under eccentric compression and provide technical basis for practical application of this composite column.%空间钢构架—钢管混凝土柱是一种新型组合柱,钢管内、外混凝土具有一定的约束作用,这种双重约束作用的特征能够有效地提高柱子的承载力和变形能力.为了研究这种新型组合柱的偏心受压承载能力的计算方法,进行了空间钢构架—方钢管混凝土柱的约束机理分析,在此基础上,考虑混凝土的双重约束作用,建立了两种不同计算模型的空间钢构架—方钢管混凝土短柱偏心受压承载力的计算公式.分析表明:采用这两种不同计算模型建立的计算公式具有较好的精度,均可作为空间钢构架—方钢管混凝土短柱偏心受压承载力计算公式,为这种新型组合柱的实际工程应用提供了技术依据.【期刊名称】《广西大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(043)001【总页数】12页(P114-125)【关键词】空间钢构架混凝土;方钢管混凝土;约束作用;极限承载力;计算公式【作者】刘艾宇;唐兴荣;周洲【作者单位】苏州科技大学江苏省结构工程重点实验室,江苏苏州215011;苏州科技大学江苏省结构工程重点实验室,江苏苏州215011;苏州科技大学江苏省结构工程重点实验室,江苏苏州215011【正文语种】中文【中图分类】TU375.20 引言随着我国社会经济的不断发展，高层建筑越建越高，对柱子的承载力和抗震性能提出了更高的要求。