钢管混凝土构件计算
钢管混凝土结构理论的计算分析与应用研究
钢管混凝土结构理论的计算分析与应用研究王超【期刊名称】《《交通世界（建养机械）》》【年(卷),期】2013(000)009【总页数】2页(P220-221)【作者】王超【作者单位】河北廊坊市公路工程质量监督处【正文语种】中文钢管混凝土是有钢管和混凝土组合形成的刚性结构，借助于钢管对核心混凝土的套箍（约束）作用，使核心混凝土处于三向受力状态，具有更高的抗压强度和抗变形能力，从而提高受压构件的承载力。
工程界通常传统的把使用外部材料（如钢筋）有效的约束内部材料（如混凝土）的横向变形，提高后者的抗压强度和变形能力的这种作用成为套箍或约束作用，毕竟抗裂性与均匀性较差。
因此，钢管混凝土的出现在很大程度上提高及丰富了很多理论与技术的的应用，经过不断的应用实践与创新，彰显出极大的技术含量。
钢管混凝土的结构性能：钢管混凝土是由薄壁钢管与填入其内部的混凝土组成，钢管可采用直接焊接管、螺旋形有缝焊接管及无缝管。
混凝土一般仍然是普通混凝土。
钢管混凝土通常用于以受压为主的构件；如轴心受压及偏心受压的构件等结构工程。
钢管混凝土的工作原理借助于钢管对核心混凝土的套箍或约束的强化作用，是核心混凝土处于三向受压状态；从而使混凝土具有更高的抗压强度和抗变形能力，同时还借助于填筑混凝土增强钢管壁的的局部稳定性，该混凝土具有一般套箍混凝土的强度高、质量轻、耐疲劳、乃冲击等优点之外；更具有如下许多施工工艺方面的优点：钢管本身就是耐久性模板，因此；浇筑混凝土可省掉安装与拆除模板的工作及材料。
钢管兼有纵向受力主筋与横向箍筋的有机作用，钢管的制作远比加工制作箍筋节省工时。
钢管本身就是劲性承重骨架，可以先安装空管套后再填充浇筑混凝土，可简化工序和节省工时。
理论分析与工程实践证明；钢管混凝土结构域钢结构相比，在保持自重和创造力相同的条件下；可节省钢材约50%，同时大幅度的减少焊接工程量。
与普通钢筋混凝土结构相比；在保持钢材用量相同的条件下；结构断面的横截面积可减小45%以上。
钢-混凝土组合结构设计规程
（6.3.1-2）
2、格构式钢管混凝土轴心受压构件承载力应按式（6.3.1-1）计算，其受压稳定系数φ值根 据构件的换算长细比查表6.3.1，构件换算长细比同表6.3.2给出。 当四肢柱内外柱肢截面不相同时，可按下式计算换算长细比。
λoy =
（6.3.2-1）
λox =
（6.3.2-2）
当三肢内外柱截面不相同时，可按下式谋算换算长细比。 λoy =
b)、杆件轴线宜交于节点中心；或腹杆轴线交点与柱肢轴线距离不宜大于 d/4，当大于d/4时，应考虑其偏心影响。 c)、腹杆端部净距不小于50mm(见图6.4.10)。
（2）、平腹杆格构式柱： a)、腹杆中心距离不大于柱肢中心距的4倍； b)、腹杆空钢管面积不小于一个柱肢钢管面积的1/4； c)、腹杆的长细比不大于单个柱肢长细比的1/2。
8、钢管混凝土组合轴压弹性模量Esc（第一组钢材）见表6.2.8。当采用第二、 三组钢材时，表列值应乘换算系数K1。
9、钢管混凝土组合抗弯弹性模量应按下式计算：
Escm =K2 Esc
（6.2.9）
式中：K2——换算系数值，见表6.2.9。
10、钢管混凝土组合剪变模量应按下式计算：
Gsc = K3 Esc
（6.3.2-3）
其余部分详见规范20页。
3、格构式钢管混凝土轴心受压构件除按公式（6.3.1）验算整体稳定承载力外， 尚应验算单柱肢稳定承载力。当符合下列条件时，可不验算柱肢稳定承载力 。
平腹杆格构式构件： λ1 ≤40及λ1 ≤0.5 λmax ;
斜腹杆格构式构件： λ1 ≤0.7 λmax ;
4、厂房柱和架构柱常用截面形式有单肢、双肢、三肢和四肢等四种，设计 时应根据厂房规模、结构形式、荷载情况和使用要求确定。主厂房的框 （排）架柱，宜采用格构式柱。
钢管混凝土柱计算
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
论述圆钢管混凝土构件抗剪强度计算方法
论述圆钢管混凝土构件抗剪强度计算方法1 前言圆钢管混凝土由于钢管和内部核心混凝土“相互作用、优势互补”使得钢管混凝土具有承载力高、抗震性能好、施工方便等诸多优点，越来越受到工程师的青睐，在桥梁结构和高层建筑结构中的应用较为广泛[1]。
随着钢管混凝土工程实践的不断深入，发现在某些情况下，例如钢管混凝土柱之间设有斜撑的节点处，大跨重载梁的梁柱节点区域等，横向抗剪问题变得突出，因此深入研究钢管混凝土抗剪强度有非常重要的工程意义。
以往对钢管混凝土抗剪性能研究有：文献[2-5]进行了圆钢管混凝土抗剪性能的实验研究和理论分析；文献[6-7]进行了圆钢管混凝土抗剪试件的实验研究，并基于实验结果建议了圆钢管混凝土柱的抗剪承载力的计算公式。
文献[8]根据纯扭试件的计算结果来确定钢管混凝土的抗剪力学特性，即受扭时的剪切屈服点为钢管混凝土的组合强度标准值，采用有限元法对纯扭构件进行了大量的计算分析，最后提出了组合剪切模量、剪切刚度和抗剪强度的简化计算公式，简化计算公式与实验结果吻合较好。
文献[9] 采用有限元软件ABAQUS对钢管混凝土基本剪切性能进行了研究，提出了钢管混凝土抗剪强度的简化计算公式，简化计算结果与试验结果吻合较好。
圆钢管混凝土抗剪强度计算相关研究成果被国内有关规程采纳，主要有福建省工程建设标准《钢管混凝土结构技术规程》（DBJ/T13-51-2010）[10]、中国工程建设协会标准《钢管混凝土结构技术规程》CECS28：2012[11]和中国工程建设协会标准《实心与空心钢管混凝土结构技术规程》CECS254：2012[12]，为了为了帮助有关工程技术人员具体地了解上述各设计规程在进行圆钢管混凝土构件抗剪承载力计算时的特点，本文简要介绍了DBJ/T13-51-2010、CECS28：2012和CECS254：2012这三种设计规程中关于圆钢管混凝土抗剪承载力的设计计算方法，同时，基于典型的计算算例，将不同规程的计算结果进行了对比和分析，以期帮助有关工程技术人员实际应用时参考。
[学习]钢管混凝土构件计算
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b—两肢钢管混凝土柱的中心距
2、双（四）肢缀条柱（有斜腹杆）
见图11-4，双（四）肢缀条柱的x、y两轴均为虚轴，且两 方向对称。
•3、三肢缀条柱自学
按上述公式求出换算长细比λoy或λox后，查表求出稳定设 计安全系数值，即可按公式（11-35）计算轴压格构柱的 稳定承载力：
（11-4）
式中：fsc——组合抗压强度设计值，按表10-2（或表10-5、 表10-9）取用，系数B、C按公式（10-2）计算 。对于空 心钢管混凝土柱按下式计算：
（11-5）
ζo——套箍系数，ζo=αf/fc； α——含钢率，按下式计算：
（11-6）
Asc——构件截面总面积，由下式确定：
t——钢管壁厚； fc——混凝土抗压强度设计值
§11-3 偏心受力构件的强度和稳定计算
偏心受力构件包括压弯和拉弯构件。钢管混凝土拱圈在绝 大多数情况下是属于压弯构件
一、偏压（即压弯）构件的强度和稳定问题 1、偏压构件的破坏特征 偏压构件的破坏与构件的长细比有关。对于长细比λsc≤20
的短柱，一般将发生强度破坏。图11-8给出了轴向力和构 件最大纤维应变的关系曲线。
式中：N、M——计算截面的最大轴向力和弯矩，用于钢管
混凝土拱桥计算时，应按公路桥规取用计算内力即Nj、Mj 并应同时考虑Njmax→ Mj和Mjmax→Nj两种布载工况；
Asc、Wsc——构件的截面面积和截面抵抗矩；
NE——欧拉临界力， 10-7、表Es1c—0-1—0）截确面定的；组合弹性模量，可查表10-3（或表
曲线上oa段为弹性工作； 过了a点，截面受压区不断发展塑性，钢管和受压区混凝
土之间产生了非均紧箍力，工作呈弹塑性。
钢管混凝土构件计算
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连接节点
钢管与混凝土之间的连接 节点应满足构造要求，保 证传力和连接的可靠性。
04
钢管混凝土构件的施工 方法
钢管制作与加工
钢管材料选择
根据设计要求选择合适的钢管材料，如Q235、Q345 等。
钢管切割与拼接
根据施工需要，对钢管进行切割和拼接，确保尺寸准 确、接口平整。
钢管除锈与防腐处理
对钢管内外表面进行除锈和防腐处理，以提高其耐久 性。
稳定性计算
要点一
局部稳定性
考虑钢管壁的局部屈曲和失稳，计算钢管混凝土构件的局 部稳定性。
要点二
整体稳定性
根据结构整体平衡状态和失稳模式，计算钢管混凝土构件 的整体稳定性。
构造要求
钢管材料
钢管应采用符合要求的钢 材，其质量、规格和连接 方式应满足相关规范要求。
混凝土材料
混凝土应采用符合要求的 原材料，其强度等级、配 合比和浇筑方式应满足相 关规范要求。
命。
承载能力计算
01
轴心受压承载能力
根据钢管和混凝土的承载能力以 及相互作用的机理，计算钢管混 凝土构件的轴心受压承载能力。
02
偏心受压承载能力
03
受弯承载能力
考虑偏心荷载的影响，计算钢管 混凝土构件的偏心受压承载能力。
根据弯矩作用下的应力分布和弯 矩承载能力，计算钢管混凝土构 件的受弯承载能力。
抗拉性能
总结词
钢管混凝土的抗拉性能主要得益于钢管对核心混凝土的套箍效应。
详细描述
在抗拉情况下，钢管对核心混凝土的套箍效应能够显著提高构件的整体刚度和承载能力。这是因为钢管限制了混 凝土的横向变形，使其在拉力作用下不易开裂。
钢-混凝土组合结构设计规程
（6.2.10）
式中：K3——换算系数值，见表6.2.10。
（三）、构件承载力计算
1、单肢钢管混凝土轴心受力构件的承载力应按下式计算：
a 当轴心受压时： N≤ φfsc Asc
（6.3.1-1）
式中：φ——轴心受压稳定系数，见表6.3.1；
Asc ——钢管混凝土的截面面积。
b 当轴心受拉时： N ≤ 1.1f As
5、单肢钢管混凝土构件承受压、弯、剪及共同作用时，构件承载力就按下列强 度公式计算。（详见第21页）
6、钢管混凝土拉弯构件的承载力应按下式计算： （详见第22页）
7、格构式钢管混凝土构件承受压、弯、剪及共同作用时，应按正式验算平面内 的整体稳定承载力。 （详见第21页）
对斜腹杆格构式柱的单肢，可按桁架的弦杆计算。对平腹杆格构式柱的单肢， 尚应考虑由剪力引起的局部弯矩影响，按偏压构件计算。 腹杆所受剪力应取实际剪力和按式（6.3.4）计算剪力中的较大值。
工阶段的荷载验算空钢管结构的强度和稳定性； 在浇灌混凝土时，由施工阶段荷载引起的钢管初始最大压应力不宜超过0.6f。 4、钢管混凝土构件的长细比λ不宜超过表6.4.4的限值。 5、当钢管混凝土用作地震区的多层和高层、超高层框架结构柱时，ξ≥0.90， 构件的长细比λ不宜大于表6.4.5的限值。
6、多层和高层框架结构在风荷载作用下的顶点水平位移和层间相对位移的限值要求， 应符合GBJ17-88的有关规定。
（6.3.1-2）
2、格构式钢管混凝土轴心受压构件承载力应按式（6.3.1-1）计算，其受压稳定系数φ值根 据构件的换算长细比查表6.3.1，构件换算长细比同表6.3.2给出。 当四肢柱内外柱肢截面不相同时，可按下式计算换算长细比。
λoy =
钢管混凝土结构计算程序自动计算程序
5.42
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
四、稳定性验算
轴心受压构件稳定系数ψ
0.689
欧拉临界力NE=π2EscAsc/λ2 (KN)
混凝土截面面积Ac=πd12/4 (mm2) 组合截面抵抗矩Wsc=Ascd/8 (mm3)
套箍系数ξ=αfy/fck
20.1 788 4.9E+05 5.4E+07 1.42
混凝土抗压强度设计值fc (N/mm2) 组合截面面积Asc=πd2/4 (mm2) 钢管截面面积As=Asc-Ac (mm2) 含钢率α=As/Ac
温度折减系数kt
1.000
徐变折减系数kc
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]
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
三、强度验算
N/Asc (N/mm2)
9.47 满足
2.4E+04 9.47 满足
本表格已经设计好所有函数公式，只需在表格中 填入相关的数据即可自动进行计算
数据输入
钢管外径d (mm)
820
管壁厚度t (mm)
16.0
钢材抗压强度设计值f (N/mm2)
315
钢材屈服强度值fy (N/mm2)
345
钢管混凝土组合截面计算方法及其在midas中的实现
钢管混凝土组合截面计算方法及其在midas中的实现
5. 结果评估：分析完成后，midas会提供截面的弯曲和剪切强度、应力分布等结果，以评 估截面的性能和安全性。
请注意，具体的计算方法和midas软件的使用可能会根据不同的版本和功能有所不同。建 议您参考midas软件的用户手册、技术文档或咨询midas软件的官方支持，以获取更详细和 准确的信息。
钢管混凝土组合截面计算方法及其在midas中的实现
3. 计算钢管的弯曲和剪切强度。这可以使用钢管的弯曲和剪切设计公式，考虑钢管的抗弯 和抗剪强度、截面形状等。
4. 考虑钢管和混凝土的相互作用，计算截面的整体弯曲和剪切强度。这可以使用相互作用 设计公式，考虑钢管和混凝土的刚度、界面摩擦等。
在midas中，可以使用其提供的组合截面设计功能来进行钢管混凝土组合截面的计算和分 析。具体步骤可能包括：
钢管混凝土组合截面计算方法及其在midas中的实现
钢管混凝土组合截面是一种结构截面形式，由钢管和混凝土组成。在设计和计算中，需要 考虑钢管和混凝土的相互作用，以确定截面的强度和刚度。
钢管混凝土组合截面的计算方法通常包括以下步骤：
1. 确定截面的几何形状和尺寸，包括钢管和混凝土的厚度、直径或宽度等。
2. 根据截面的几何形状和材料特性，计算混凝土的弯曲和剪切强度。这可以使用混凝土的 弯曲和剪切设计公式，考虑混凝土的抗压和抗拉强度、应力分布等。
钢管混凝土组合截面计算方法及其在midas中的实现
1. 创建截面模型：在midas中创建钢管混凝土组合截面的几何模型，包括钢管和混凝土的 尺寸和位置。
2. 材料属性定义：定义钢管和混凝土的材料特性，包括弯曲和剪切强度、弹性模量等。
3. 荷载定义：定义应用在截面上的荷载，包括弯矩、剪力等。
高强钢管混凝土构件承载力计算方法初探_尧国皇
钢管混凝土由于具有承载力高 、抗 震性能好 和施工方便 等优点 , 在工程实践中应用越 来越广泛[ 1] 。 随着 钢材性能的 不断发展 , 高强钢材(目前 , 国内外对高 强钢材还 没有很明确 的定义 , 本文暂定 义钢 材屈 服强度 不小 于 450MPa 的钢 材为 高强钢材)在钢管混凝土中的应用已是 国内外工 程界关心的 热门课题之一 。 高强钢管混凝土由于采用 了高强钢材 , 因此 可以节约钢材 、减小构件截面面积和 减轻结构 自重等 。 高强
1 承载力计算方法探讨 采用数值分析方法 可以较 为准 确地计 算出 高强 钢管混
凝土构件的荷载 -变形关系曲线 , 深入 了解这类 构件的力学 性能 。 以下在数值分析方法的基础上 , 对高强钢 管混凝土构 件承载力的计算方法进行探讨 。 1.1 数值பைடு நூலகம்法
高强钢材的应力 -应 变关 系模 型采用 韩林 海提出 的双 线性 模 型[ 1] , 即 弹 性 段 和 强 化 段 , 其 中 强 化 段 的 模 量 取 0.01Es , Es 为钢材的弹性模量 。 核心混凝土采用韩林海提出 的应 力 -应变关系模型[ 1] , 该模型采用约束效 应系数 ξ来考 虑钢 管和核心混凝土之间的相互作用 , 其应力 -应 变关系曲 线随约束效应 系数 ξ值变化有不出现下降段 、平缓 和出现下 降段三种情况 。在确 定了 钢材 和核心 混凝 土应力 -应 变关 系模型的基础上 , 采用文献[ 1] 中 的数值计算 方法 , 即可方便 计算 出高强钢管混凝土压弯构件荷载 -变形关系曲线 。
＊国家杰出青年科学基金资助项目(50425823)。 第一作者 :尧国皇 男 1980 年 11 月出生 福州大学博士 工程师 E - mail:yao .guohuang @ 收稿日期 :2006 -08 -25
定额钢管混凝土桩钢管高度按照钢管内径计算混凝土体积
定额钢管混凝土桩钢管高度按照钢管内径计算混凝土体积
摘要：
一、引言
二、定额钢管混凝土桩的定义和作用
三、钢管高度与混凝土体积的计算方法
四、计算实例及结果分析
五、总结
正文：
一、引言
在我国的基础设施建设中，钢管混凝土桩作为一种深基础形式，广泛应用于房屋建筑、桥梁、码头等领域。
为了保证工程质量，必须对钢管混凝土桩的施工进行严格控制。
定额钢管混凝土桩是施工中常用的一种计算方法，其中钢管高度按照钢管内径计算混凝土体积。
本文将对这一计算方法进行详细阐述。
二、定额钢管混凝土桩的定义和作用
定额钢管混凝土桩是指在施工过程中，根据设计图纸及施工规范，按照一定的比例关系，将钢管和混凝土的用量进行预先计算，以保证施工质量的一种方法。
这种方法有助于合理安排施工材料，降低成本，提高工程质量。
三、钢管高度与混凝土体积的计算方法
1.根据钢管内径计算钢管高度：一般情况下，钢管高度h=πd/8，其中d 为钢管内径。
2.计算混凝土体积：混凝土体积V=π*(d/2)^2*h，其中d为钢管内径，h
为钢管高度。
四、计算实例及结果分析
以一根直径为500mm的钢管为例，按照上述公式进行计算：
1.钢管高度h=π*500/8≈188.49mm；
2.混凝土体积V=π*(500/2)^2*188.49≈143177mm。
通过计算可知，该实例中钢管混凝土桩的混凝土体积约为143.18立方厘米。
五、总结
本文详细介绍了定额钢管混凝土桩中钢管高度按照钢管内径计算混凝土体积的方法，并通过实例进行了说明。
混凝土及钢筋混凝土工程量计算资料
混凝土及钢筋混凝土工程量计算资料在建筑工程中，混凝土及钢筋混凝土是非常重要的结构材料，而准确计算其工程量对于工程预算、成本控制以及施工安排都具有至关重要的意义。
下面，我们就来详细了解一下混凝土及钢筋混凝土工程量的计算方法和相关要点。
一、混凝土工程量计算的基本原理混凝土工程量的计算，本质上是对其体积的计算。
计算时需要根据构件的形状和尺寸，运用相应的几何公式来确定其体积。
例如，对于长方体形状的混凝土构件，其体积等于长乘以宽乘以高；对于圆柱体形状的构件，体积则是底面积乘以高，即π乘以半径的平方乘以高。
需要注意的是，在计算体积时，要扣除构件内部的孔洞、凹槽等所占的体积。
二、常见混凝土构件的工程量计算1、基础条形基础：按设计图示长度乘以基础断面面积计算。
独立基础：按设计图示尺寸以体积计算。
满堂基础：分为无梁式满堂基础和有梁式满堂基础，分别按照不同的计算方法确定体积。
2、柱按设计图示尺寸以体积计算。
柱高的确定需要根据不同情况进行判断，例如有梁板的柱高，应自柱基上表面（或楼板上表面）至上一层楼板上表面之间的高度计算。
3、梁包括主梁和次梁，按设计图示尺寸以体积计算。
梁长的计算规则要根据梁与柱、梁与梁的连接方式来确定。
4、板有梁板：按梁、板体积之和计算。
无梁板：按板和柱帽体积之和计算。
平板：按板的图示体积计算。
5、墙按设计图示尺寸以体积计算。
墙高的确定要考虑与板、梁等构件的交接情况。
6、楼梯整体楼梯包括休息平台、平台梁、斜梁和楼梯的连接梁，按水平投影面积计算。
7、其他构件阳台、雨篷：按伸出墙外的体积计算。
栏板、扶手：按长度或体积计算，具体取决于设计要求。
三、钢筋混凝土工程量计算钢筋混凝土除了要计算混凝土的体积外，还需要计算钢筋的用量。
1、钢筋长度的计算直钢筋：长度＝构件长度保护层厚度＋弯钩增加长度。
弯起钢筋：长度＝直段长度＋斜段长度弯曲调整值＋弯钩增加长度。
箍筋：箍筋长度＝箍筋周长＋箍筋调整值。
2、钢筋重量的计算钢筋重量＝钢筋长度 ×钢筋单位重量。
【结构设计】钢管混凝土计算的三种理论介绍
钢管混凝土计算的三种理论介绍钢管混凝土构件的基本计算理论框架基本上可分为以下三种：1.,基于试验回归的“统一理论”,该理论最先由哈尔滨工业大学的钟善桐教授提出,它的含义是“钢管混凝土构件的性能,随着物理参数、几何参数、应力状态及截面型式的改变而变化,变化是连续的、相关的和统一的.”该理论将钢和混凝土混合成一种“组合材料”,不再对二者进行区分,从而摒弃了内力分配或叠加的概念.采用该理论的规范有电力行业标准DL/T5085和福建省标准DBJ13-51-2003.2.,折算理论,将混凝土折算成钢,然后按纯钢结构设计.该理论的核心是“在不改变钢管横截面面积的前提下,将填充混凝土作为对钢管壁的屈服强度和弹性模量的提高,以此来换算求的等效钢管的性质,并以等效钢管构件的承载力作为原型钢管混凝土构件的承载力.”典型的规范如AISC360、我国规范CECS159：2004、CECS28：90及欧洲规范.3.,叠加理论：其实质是将钢管的承载力与混凝土的承载力迭加得到钢管混凝土构件的承载力.但该方法认为,如果轴压力小于混凝土的承载力,则全部由混凝土部分承担,否则,剩余部分由钢管承担,这种混凝土优先受力的模式可能并不符合实际.日本的钢管混凝土设计指南基本采用该原理.下面介绍各规范的情况：现有的国内和国际标准：《钢管混凝土结构设计与施工规程》（CECS28：90）、《高层建筑钢-混凝土混合结构设计规程》（CECS28：2008）、福建省《钢管混凝土结构技术规程》（DBJ13-51-2003）；美国钢结构学会AISC360-05、澳洲桥梁设计规范AS5100.6-2004、欧洲规范EN1994-1-1：2004、日本新都市房屋技术协会的钢管混凝土设计指南,其中AS5100.6-2004和EN1994-1-1：2004的设计方法和要求是一模一样的.欧洲规范从力学原理出发,由截面反应计算出压-弯曲线四个代表受力状态的承载力,考虑混凝土因钢管约束效应而增加的混凝土受压强度和钢管壁因受双向应力而产生的等效屈服值折减系数,并规定若是长细比超过0.5或偏心率超过10%就不考虑约束效应.受压稳定性承载力可根据规范内公式计算,可是计算系数跟钢材牌号有关,中国大陆的建筑材料并不能完全对应计算公式要求.欧洲规范亦没有提供对于构件受拉时的计算方法.日本的设计指南也是从力学原理出发,不同之处是该指南将混凝土和钢管受力分别考虑,混凝土约束效应值计算方法跟欧洲规范相似,钢管双向应力效应由MISES屈服条件控制,所以其等效单向受拉和受压的屈服值并不相同.轴-弯承载力曲线在有效长细比下并不会改变.CECS28：90规程是以概率理论为基础发展出的计算公式,把钢管等效为混凝土材料,其基本承载力有套箍效应来决定,然后乘上偏心（即压弯）和长细比影响系数决定最终承载力.混凝土约束效应应和钢管双向应力效应没有直接体验在公式上,但经过数学方法可以被分解出来.压-弯承载力曲线呈双折线形,明显是经过工程简化而得出的.CECS28：2008是在CECS28：90公式的基础上对钢管混凝土柱（考虑偏心影响）的轴向受压承载力增加0.9的修正系数,同时限制了管内混凝土在约束效应下的强度增幅,并另外提供了一个钢管混凝土柱受弯承载力的公式.福建省规范把钢管等效为约束混凝土材料,然后按力学原理结合试验数据制定出构件啦、压、拉-弯、压-弯和双向受弯设计公式,并有构件的稳定性计算.混凝土约束效应和钢管双向应力效应可以经过数学方法被分解出来.。
钢管混凝土柱计算
1.232
系数C=-5.188×10-3fck+0.0309
受压组合强度标准值fysc=(1.212+Bξ+Cξ2)fck (N/mm2)
受压组合强度设计值fsc=(1.212+Bξ0+Cξ2)fc (N/mm2)
受压组合弹性模量Esc=(12.2×10-4+0.7284/fy)fyscEs (N/mm2)
4000.00 510.00 9000
1.0 2.06E+05
14.3 7.5E+05 3.6E+04
0.051 1.12 -0.073 44.8 36.3 3.08E+04 1.000
80 满足
7.25
满足
1.7E+05 7.25
满足
10 20 30 40 50 60 70 80 Q235 ##### ##### ##### ##### ##### ##### ##### ##### 16Mn ##### ##### ##### ##### ##### ##### ##### ##### 15Mn ##### ##### ##### ##### ##### ##### ##### #####
数据输入
钢管外径d (mm)
980
管壁厚度t (mm)
12.0
钢材抗压强度设计值f (N/mm2)
315
钢材屈服强度值fy (N/mm2)
345
混凝土强度等级
C30
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） 0.267
轴心压力N (KN) 最大弯矩M (KN·m)
温度折减系数kt
1.000
定额钢管混凝土桩钢管高度按照钢管内径计算混凝土体积
定额钢管混凝土桩钢管高度按照钢管内径计算混凝土体积摘要：一、引言二、定额钢管混凝土桩的定义和作用三、钢管高度的计算方法四、混凝土体积的计算方法五、结论正文：【引言】在我国的建筑工程中，钢管混凝土桩作为一种重要的基础工程，其施工质量和安全性至关重要。
本文将详细介绍定额钢管混凝土桩的钢管高度和混凝土体积的计算方法，以供工程技术人员参考。
【定额钢管混凝土桩的定义和作用】定额钢管混凝土桩是指在工程预算和设计中，根据工程需求和地质条件，选用一定规格的钢管，并在钢管中注入混凝土，形成的一种复合桩基。
它具有承载力高、抗弯抗压性能好、施工简便等优点，广泛应用于建筑工程、桥梁工程等领域。
【钢管高度的计算方法】钢管高度的计算一般根据设计要求、工程地质条件和桩基承载力来确定。
在实际工程中，可以根据以下步骤进行计算：1.根据工程设计要求，确定钢管的直径和壁厚；2.了解工程地质条件，包括地质构造、地下水位等；3.计算桩基承载力，可以采用静力计算方法或动力计算方法；4.依据桩基承载力要求，确定钢管高度。
【混凝土体积的计算方法】混凝土体积的计算可以根据钢管的内径和混凝土的密度进行。
具体计算公式为：混凝土体积= 钢管内径× 钢管长度× 混凝土密度在计算混凝土体积时，应注意以下几点：1.钢管长度应根据实际工程需求和地质条件确定；2.混凝土密度应根据所使用的混凝土类型和施工现场条件选取；3.考虑混凝土的收缩和膨胀因素，适当增加一定的混凝土体积补偿。
【结论】总之，在实际工程中，合理计算钢管高度和混凝土体积对于保证钢管混凝土桩的施工质量和安全性具有重要意义。
工程技术人员应充分了解工程地质条件、设计要求和相关计算方法，以确保桩基的稳定性和承载力。
钢管混凝土构件计算
t——钢管壁厚；
（11-6） （11-7）
fc——混凝土抗压强度设计值
§11-2 轴心受压构件的稳定计算
在实际工程中，钢管混凝土柱和拱圈的长细比都很大。在 多数情况下，钢管混凝土轴心受压构件的承载力是由稳定 控制的。因此说稳定问题对钢管混凝土轴压构件是非常重 要的。
关于稳定的计算方法也有很多，各有优缺点和适用范围。 在此仅介绍用组合模量确定单柱临界力和格构式柱的稳定 计算方法。
y轴方向（绕x轴转动）的稳定计算可以忽略平腹杆的影响： 以两肢的截面几何性质计算对x轴的长细比λox=λx 。
y
x y
b
图 11-3 双肢平腹杆柱断面
另一方向上，沿 x 轴方向（绕 y 轴转动）的稳定计算须考虑平腹杆与剪切变形的影响， 用力法求解多层框架体系，可有如下结果：
换算系数：
2
1
( 12
一、单管混凝土轴心受压构件的稳定
1、临界力的确定
在前两章中我们已经利用合成法求出了钢管混凝土作为
一种组合材料的组合强度和组合模量，因而可以直接应 用欧拉公式求出构件的临界力。
在弹性阶段：
N cr
2 Esc
l2
I sc
（11-9a）
在弹塑性阶段： Ncr
相应的临界应力为：
E2 t sc
l2
I sc
穿过柱肢的轴称为实轴，穿过缀材平面的轴称为 虚轴。
图11-1中只有（a）中的x轴为实轴，其余均为虚 轴。
柱肢用缀材连接（与钢结构相类似），缀材分为 缀板和缀条，又称为平腹杆和斜腹杆。缀材常用 空心钢管制成。
采用平腹杆 体系时，平 腹杆应与柱 肢刚性连接， 形成多层框 架体系。
采用斜腹杆 时，认为腹 杆与柱肢铰 接，组成桁 架体系，
定额钢管混凝土桩钢管高度按照钢管内径计算混凝土体积
定额钢管混凝土桩钢管高度按照钢管内径计算混凝土体积
定额钢管混凝土桩钢管的高度可以根据钢管的内径来计算混凝土的体积。
一般来说，定额中会规定混凝土桩的体积与钢管内径之间的关系。
假设钢管的内径为d，定额中规定钢管混凝土桩的体积与钢管内径之间的关系为V = k × d²，其中V为混凝土桩的体积，k 为定额中的常数。
根据这个关系，我们可以得到混凝土桩的体积V = k × d²。
通过测量钢管的内径d，代入上述公式即可计算出混凝土桩的体积。
需要注意的是，混凝土桩的高度还需要根据具体的设计要求来确定，这个由定额中的规定或者根据工程要求来决定。
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例题11-1课下看
二、格构式柱的稳定问题
当轴心受压柱的长度较大时，或对于荷载偏心较大的压弯
构件，为了节约材料，宜采用格构式截面，将弯矩转化为
轴向力。采用的格构式截面有双肢，三肢和四肢等几种，
参见图11-1。
y
(a)
y
x (c)
y
x
(b)
x
图 11-1 常用格构截面形式
格构式构件由柱肢和缀材组成。
0.842 0.793
0.750
110
120
130
0.666 0.609
0.519
0.538 0.469
0.400
0.508 0.443
0.377
40 0.960 0.956 0.957
90 0.727 0.710 0.713
140 0.447 0.345 0.325
50 0.902 0.897 0.898 100 0.696 0.631 0.596 150 0.390 0.300 0.283
Esc、Etsc——分别为钢管混凝土组合弹性模量和组合切线模量，按公式（10-1）~（10-10） 求出，即：
E sc
(0.00122
f y )Es
f
y sc
Estc
( A1
f
y sc
B1 )
(
f
y sc
f
p sc
)
f
p sc
Esc
2、界限长细比(分两个界限值介绍)
①当临界力 Ncr 等于强度承载力 N o
第三部分
钢管混凝土结构 Concrete Filled Steel Tubular Structure
钢管混凝土构件计算
§11-1 轴心受力构件的强度计算
一、轴心受拉构件
根据第九章中的分析，钢管混凝土轴心受拉时（含空 心钢管混凝土），忽略管内混凝土的影响按钢管受拉 计算，其承载力为：
N
t o
KfAs
y轴方向（绕x轴转动）的稳定计算可以忽略平腹杆的影响： 以两肢的截面几何性质计算对x轴的长细比λox=λx 。
y
x y
b
图 11-3 双肢平腹杆柱断面
另一方向上，沿 x 轴方向（绕 y 轴转动）的稳定计算须考虑平腹杆与剪切变形的影响， 用力法求解多层框架体系，可有如下结果：
换算系数：
2
1
( 12
15MnV
弹性及弹塑性失稳的界限长细出λp
混凝土
含钢率α
强度等级 0.05 0.10 0.15
C30
141
154
164
C40
138
152
159
C50
137
150
157
C30
116
127
133
C40
114
125
131
C50
113
124
130
C30
110
120
126
C40
108
118
124
C50
107
117
（11-9b）
cr
Ncr Asc
2 Esc 或 2 Estc
2 sc
2 sc
（11-10）
式中：l、λsc——分别为构件的计算长度和长细比，其中：
sc l /
I sc 4l / D Asc
Isc、Asc——分别为组合截面的惯面矩和面积，
I sc
Is
Ic
4
ro4 ,
Asc As Ac ro2
cr
Ncr Asc
2 Esc y 2
2 Esc 2
oy
换算长细比：
（11-20）
oy y
（11-21）
换算系数：
11 2
EI
l
2 y
sc
（11-22）
式中：(EI)sc——格构式柱截面的总抗弯刚度； γ1——格构式体系的单位剪切交，反映出平腹杆或斜腹杆的变形影响； λy——组合截面对虚轴（y 轴）的长细比
λsc =4l/D Q235(A3)
钢材
16Mn
15MnV
λsc=4l/D Q235(A3)
钢材
16Mn
15MnV
轴心受压稳定设计安全系数
10
20
30
1.0
0.990
0.978
1.0
0.990
0.976
1.0
0.990
0.976
60
70
80
0.849 0.801
0.761
0.841 0.791
0.710
sc o o sc p
sc p
（11-15）
式中：
A1
1
1.0766
f
2 y
/
320 4.68
2352 3.038103 f y ./ 235
f
2 y
/
2352
32.4353 f y
/
235
A2
1
320
6.11103 f y / 235
4.68
f
2 y
/
2352
32.4535
f
y
t——钢管壁厚；
（11-6） （11-7）
fc——混凝土抗压强度设计值
§11-2 轴心受压构件的稳定计算
在实际工程中，钢管混凝土柱和拱圈的长细比都很大。在 多数情况下，钢管混凝土轴心受压构件的承载力是由稳定 控制的。因此说稳定问题对钢管混凝土轴压构件是非常重 要的。
关于稳定的计算方法也有很多，各有优缺点和适用范围。 在此仅介绍用组合模量确定单柱临界力和格构式柱的稳定 计算方法。
于是公式（11-23）可以简化为如下形式：
oy 2y 1712
（11-24）
式中：E scIsc— 一根钢管混凝土柱肢的组合刚度； EsA1 — 一根横（平）腹杆（系空钢管）的刚度； λ1 —钢管混凝土单肢长细比，
1
l1 ( ro
)
l1 I sc
（11-25）
2
l1 —平腹杆间距；
Asc
ro —单肢钢管外半径；
123
0.20 165 163 162 136 135 133 129 128 126
利用钢管混凝土柱的实际长细比λsc与界限长细比λo和λp的 关系可以判断钢管混凝土柱的失稳状态或破坏状态。
•当λsc≤λo时，构件发生强度破坏； •当λo<λsc<λp时，构件发生弹塑性失稳； •当λsc≥λp时，构件发生弹性失稳。
此可得钢管混凝土轴压构件弹性失稳和弹塑性失稳的界限长细比λp。由公式（11-10）则有：
cr
2 EsMc 2p
f
p sc
于是有：
p
EsMc
/
f
p sc
（11-13）
在此
E
M sc
为钢管混凝土抗弯组合弹性模量，其取值方法见§11-5。
下表给出λp的计算结果
表 11-1 钢号 Q235
（A3）
16Mn
比较公式（11-20）和（11-10）可知，格构式钢管凝土轴 心受压构件的稳定计算，亦可套用公式（11-19）进行。 但需由公式（11-21）求出换算长细比λoy，并以此查表求 出稳定设计安全系数。
以下给出常用的各种格构形式的换算长细比的计算公式。
1、双肢平腹杆柱 见图11-3，对于双肢平腹杆柱，x轴为实轴，y轴为虚轴。沿
f sc
(1.212
B o
C
2 o
0.17 o ) fc
ζo——套箍系数，ζo=αf/fc；
α——含钢率，按下式计算：
（11-5）
a ro2 rc2o 2 t 1
rc2o rc2i
rco 1 2
Asc——构件截面总面积，由下式确定：
Asc (ro2 rc2i ) ro2 (1 2 )
钢管混凝土构件的长细比
钢管混凝土构件的长细比是一个重要的计算参数，尤其对 于具有较大长细比构件的稳定性分析。
钢管混凝土构件的截面面积和截面惯性矩可由下列公式求 出：
Asc (ro2 rc2i )
I sc
4
(ro
4
rc4i )
截面回转半径为：
isc
I sc / Asc
1 2
ro2
rc2i
/ 235
A3
3.89 105
fy
/ 235 1.3649105
f
2 y
/
2352
A4 2428 6416.17 235/ f y
（11-16）
在实际的钢管混凝土构件中不可避免地具有初弯曲和荷载初始偏心等缺陷。同时钢管还 存在着残余应力，也就是说绝对的轴心受压构件是不存在的。为正确地确定轴心受压构件的 稳定承载力，取附加安全系数 kcr 加以考虑。计算方法如下：
3、稳定系数
在此定义临界应力
cr
与钢管混凝土轴心受压组合强度标准值
f
y sc
之比为稳定系数
。
即：
cr
/
f
y sc
（11-14）
计算分析表明：混凝土强度等级和含钢率对稳定系数的影响很小，而稳定系数主要与
钢种有关。经拟合计算后，稳定系数 可按下式计算：
1.0
( A1 A32sc ) A2
A4 / 2sc
1.0
kcr
1.0 0.1sin((sc
1.0
30)
90
)
sc 30 30 scc 120
sc 120
（11-17）
再定义钢管混凝土轴压稳定设计安全系数 ：
/ kcr
cr
/(kcr