钢管混凝土承载力计算表
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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
钢管混凝土柱局部承载力分析
钢 管 混 凝 土 柱 局 部 承 载 力 分 析
成 家 园
摘 要： 利用正交试验设计 法对钢管混凝土构件局部 受压 承载力 的影响 因数进行分析 ， 出核心 混凝土 强度 是影响构件其 最小 的是套箍指标 。 关键词 ： 钢管混凝土 ， 局部承载力 ， 正交设计法 ， 影响 因数
第３ ６卷 第 ８期 ２ ０１０年 ３月
山 西 建 筑
Ｓ ＡＮＸ Ｉ ＡＲＣＨ Ｉ Ｈ ＴＥＣＦ ＵＲ￣
Ｖ０ ． ６ Ｎｏ． １３ ８
Ｍａ ． ２ １ ｒ ００
・８ ・ ５
文 章 编 号 ：０ ９６ ２ （０ ０ ０ —０ ５０ １０ —８ ５ ２ １ ）８０ ８ —３
存储 、 安装过程 的耐腐蚀性 。 ２ 无粘结预应力体系 。无粘结 预应力钢 筋是指 经涂抹 防腐油脂 ， 在运输 、 ）
用聚 乙烯套管包裹 制成 的预应 力 钢筋 。使 用 时按设 计要 求铺 放 ５ 结语 在模板 内， 然后 浇筑混凝 土 ， 混凝土达 到设 计要求强度 后 ， 待 再张 众 多研究表 明 ， 筋锈蚀是 引起混凝 土结构耐久性劣 化最主 钢 拉锚 固。无 粘结预应力钢筋 与混 凝土不 直接接触 ， 两者 产生相 对 要 、 最直接 的原 因。如何通过无损检 测对 现有混凝 土结构 中的钢 滑移 而成 为无 粘结 体 系。其主 要优 点是 工艺 简单 ， 拉设 备轻 ， 张 筋锈蚀 程度和速度进行评估 ， 以便采 取各种 有效措施 防止钢筋 锈 施工方便 ， 有利 于分散 布筋与高空 作业 。３ 体外预应力 体 系。与 蚀 发生和发展是研究 钢筋 锈 蚀机 理 的 目的。进 一 步加 强这方 面 ） 体内预应力钢 筋不 同， 外预 应力 钢筋 直接暴 露 于环境 中， 预 的研究 将对保证建筑质量 ， 体 且 节约能源 ， 减少损失产 生重要意义 。 应力钢筋 又是腐蚀 敏感 材料 ， 如果 防护 不 当， 容易 发生腐 蚀 破 参 考 文 献 就 坏， 因此 体外 预应力 钢筋 的防腐 极其 重要 。 目前 ， 体外 预应力 钢 ［ ］ 金 伟 良 ， 羽 习． 凝 土 结构 耐 久性 ［ ． 京 ： １ 赵 混 Ｍ］ 北 科技 出版 筋 的防腐 方法大体上可 以分 为 ３类 ：． ａ预应 力钢 筋表 面涂层 。常 社 ． ０ ２ ２０ ． 用 的涂层 有镀 锌和环 氧树 脂等 。镀 锌 涂层兼 有牺 牲 阳极 的 阴极 ［ ］ 牛荻 涛． 凝 土结构 耐 久性 与寿命 预测 ［ ． 京 ： ２ 混 Ｍ］ 北 科技 出 保护作用 。这种方 法简单且价格较 便宜 ， 预应力 钢筋 的更 换及 内 版 社 ， ０ ３ ２０ ． 力调整 比较方便 。但是 这种方法 的缺点也 比较多 ： 镀锌 钢绞线一 ［ ］ 李 田， ３ 刘西拉 ． 混凝土结 构耐久性 分析 与设计 ［ ． 京： Ｍ］ 北 般采用热镀锌层技 术 ， 温会造 成预 应力 钢筋 强度 降低 ； 高 由于镀 科学 出版社 ，９ ９ １９ ． 锌 的牺牲 阳极 作用 可能产生氢 ， 从而 引起氢脆 。因此实 际工程 中 ［ ］ 李 琛 ． ４ 锈蚀 钢 筋与 混凝 土粘 结力 的研 究现 状 ［］ 山西建 Ｊ． 环氧树脂 涂层 预应 力 钢筋 应 用 较 为普 遍 。ｂ 套管 加 填充 材 料 。 ． 这种方法是在预应 力钢 筋 的外 面加套 管 ， 张拉完 预应 力筋 后 ， 待
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.<>。
中美规范关于圆钢管混凝土轴压柱承载力算法比较
计值 ， 其 计 算 方 法 与 套 箍 指 标 有关 ， 当 ０≤ ［ ０ ］时 ， ｏ ＝ Ｎ
为钢管混凝土柱考虑长细 比影 响的承载力折减 系数 ， 其计算 方法为 ＝１— ０ ． １ １ ５ ￡ ／ Ｊ Ｄ一４ （ 当￡ ／ Ｄ≤４时取 ／ Ｄ＝
Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ Ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ） 第１ 章规定 了钢管混 凝土 的计算方 法 。我 国 Ｃ Ｅ Ｃ Ｓ ２ ８ ： ２ ０ １ ２ （ 钢管 混凝 土结 构设计 与施 工规 范》 和Ｊ Ｇ Ｊ ３— ２ ０ １ ０ （ 高层 建筑混凝 土结 构技 术规程 》 （ 以下简称
《 高规 》 附录 Ｆ规定 ： 钢管混凝 土轴 心受 力构件的承载力
为 ＝ Ｎ ｏ ， ｏ 为钢管混凝土轴心受 压短柱 的承载力设 Ｎ
关于计算 规 范 ，美 国钢 结 构学 会 （ Ａ ｍ ｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｎ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ Ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ） 编写的规范 Ａ Ｉ Ｓ Ｃ ３ ６ ０ — １ ０ （ Ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ ０ ． ９ Ａ （ １＋ａ Ｏ ） ； 当 ０＞［ ０ ］ 时， ｏ ＝０ Ｎ ． ９ Ａ （ １＋ ＋０ ） ，
＋ ｏ ． ９ （ Ａ ， 等 ）
对于 ｎ ｏ ｎ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｃ ｔ 截面：
一
中图分类号 ：Ｔ Ｕ ３ ９ ８ ． ９
文献标志码 ：Ｂ
文章 编号 ： １ ６７ ２— ４ ０ １ １ （ ２ ０ １ ５ ） Ｏ ｌ 一 ０ ０ ３ ３— ０ ２
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ２— ４ ０ １ １ ． ２ ０ １ ５ ． Ｏ １ ． ０ １ ７
承载力计算-抗弯-深梁和短梁 抗压-偏压-混凝土柱 抗压-轴压-钢管混凝土柱 抗压-轴压-螺旋箍筋柱
混凝土强度及弹性
强度 fc ft Ec 强度 fy Es 类型 N/mm2 N/mm2 N/mm2 类型 N/mm2 N/mm2
偏压混凝土柱承载力计算
Pi＝ 3.1416 Pi＝3.14159265 l0＝ 3.200 (m) 偏压柱计算长度 l0 b＝ 300 (mm) 偏压柱截面宽 b h＝ 650 (mm) 偏压柱截面高 h ca＝ 35 (mm) 混凝土保护层厚度 ca h0＝ -2627 (mm) 偏压柱有效高度 h0 e0= 120 (mm) 偏心距 e0＝M/N 或按实际情况 ea= 附加偏心距 ea=max(20,h/30) 20 (mm) ei= 计算偏心距 ei=e0+ea 1 (mm) ζ 1＝ 0.201 曲率修正系数 ζ 1 ζ 2＝ 1.000 长细比对曲率影响系数 ζ 1 η ＝ 1.000 偏心距增大系数 η e＝ -2633 (mm) 轴力至拉筋距离 e=η ei+h/2-ca 纵向钢筋： N＝ 4 拉筋根数 N φ＝ 拉筋直径 φ 20 (mm) As＝ ####### (mm2) 拉筋面积 As=N*Pi*φ ^2/4 Ny＝ 3 压筋根数 Ny φ y＝ 22 (mm) 压筋直径 φ y Asy＝ 0 (mm2) 压筋面积 Asy=Ny*(Pi*φ y^2/4) 判别大小偏压，计算相对受压区高度： b＝ ####### 大偏压二次方程一次项 b
说明： 1。若 l0/h>5，则说明构件不属于深受弯构件，不能应用本程序进行计算！ 2。若ρ >ρ bm，则说明深梁为剪切破坏，不能应用本程序进行计算！ 3。深梁内力臂z和混凝土保护层厚度as本程序会根据规范自动选择公式！
钢筋和混凝土指标
C 30 fc＝ 14.3 ft＝ 1.43 Ec＝ 30000 HRB 400 fy＝ 360 Es＝ 200000 α 1＝ 1.00 β 1＝ 0.80 ξ b＝ 0.52 α E＝ 6.67 C?(20,25,30,35,40,45,50,55) 混凝土等级 (N/mm2) 混凝土抗压强度设计值 fck (N/mm2) 混凝土抗拉强度设计值 ft (N/mm2) 混凝土弹性模量 Ec HRB(235,335,400) 纵筋强度等级 (N/mm2) 纵筋抗拉压强度设计值 fy (N/mm2) 1.0<C50<内插<C80<0.94 0.8<C50<内插<C80<0.74 ξ b＝β 1/(1+fy/0.0033Es) α E＝Es/Ec
钢管混凝土柱抗剪承载力公式
剪承栽 力的影响 因素进行 了分析 ， 以试验 结果对现有 的抗剪承载 力计 算公 式进行 比较 ， 并推荐 了工程设计的 实
用计算公式。
关键词 钢管混凝土柱 ； 剪承载力 ； 抗 参数分析
０ 引言
在 当今 工程 实践中 ， 钢管混凝土柱越来越 广泛地被应用 于高层 和超ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ层建筑 。关于钢管混凝土受力性 能的研究 ， 在
渐增 大 ，相 应的最大变形 值随着 剪跨 比的减小而 明显减小 。
并且 由于剪 跨 比的不 同 ，造成钢管混凝 土柱不 同的破坏模 态， 产生不 同的传力路径 。因此剪跨 比大 的构件塑性 开展 阶 段 比较长 ， 延性 比较好 。 通过试验研究 及相关的理论分析 ，表 明由于剪跨 比不 同， 造成不 同的破 坏模态 ， 对钢管 混凝土柱抗剪 承载力产 生 较大影响。当 ｍ≤Ｏ２时 ， ． 钢管混凝土柱受剪构件破坏为剪切 破坏 ， 破坏形 态为在 支座处 被剪断 ， 此时作 用力直接通过 荷 载作用点与支座之间 的混凝土传递 ， 部分混凝 土就 相当于 这 是一个轴心受压 的短柱 ， 这时抗剪承载力很高。而当 ｍ＞ ． ０４ 时ｆ 钢管混凝土柱受剪构件破坏为弯 曲破坏 ， ４ Ｉ ， 破坏形 态为危
刚度几乎没有 影响 ，这是 因为钢材 的剪 切模量 与其强度无
关。
剪跨 比对构件 的抗剪承载力具有较大 的影响 ， 在其他参
数 一定 的情况 下 ， 随着剪跨 比的减小 ， 试件 的抗剪 承载力逐
２ 钢管混 凝土 抗剪 承载 力公式 比较
在现阶段 ， 因为规范 中对钢管混凝土抗剪承载力 的计 算 未作统一 的规定 ， 一般从 实用出发 ， 对钢管混 凝土柱 的抗 剪
表 １各试件参数和试 验结果
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
钢管混凝土截面抗弯承载力
钢管混凝土截面抗弯承载力钢管混凝土是一种常用于结构工程中的材料，其具有很高的强度和抗压性能。
在工程实践中，常常需要研究和评估钢管混凝土截面的抗弯承载力。
本文将围绕这一主题展开讨论，介绍钢管混凝土截面抗弯承载力的相关知识和计算方法。
钢管混凝土结构是将钢管嵌入混凝土中形成的一种复合结构。
钢管起到了加强混凝土截面抗弯强度的作用，提高了结构的整体强度和承载能力。
钢管混凝土截面的抗弯承载力主要取决于钢管和混凝土的相互作用。
钢管的选择对于钢管混凝土截面抗弯承载力起到了重要的影响。
钢管的直径、壁厚和材料强度是影响抗弯承载力的关键因素。
直径较大的钢管能够提供更大的弯矩抵抗能力，壁厚较大的钢管能够提供更高的抗弯强度，而高强度的钢管材料能够提供更高的整体承载能力。
混凝土的质量和强度也对钢管混凝土截面的抗弯承载力起到了重要的影响。
混凝土的强度取决于水灰比、配合比和养护等因素。
高质量的混凝土能够提供更高的抗弯强度，从而提高钢管混凝土截面的整体承载能力。
钢管和混凝土的相互作用使得钢管混凝土截面的抗弯承载力得以提升。
钢管的刚度和混凝土的粘结力是两者相互作用的关键。
钢管刚度较高时，能够更好地抵抗外部弯矩的作用，从而提高截面的抗弯强度。
混凝土与钢管之间的粘结力越大，两者之间的相互作用越紧密，使得截面整体承载能力得到提升。
钢管混凝土截面的抗弯承载力可以通过理论计算和试验验证来评估。
理论计算常常采用弯矩-曲率法或应变平衡法来进行。
弯矩-曲率法是一种基于截面受力平衡条件的计算方法，通过建立钢管混凝土截面受力平衡方程，求解得到截面的抗弯承载力。
应变平衡法是一种基于截面应变平衡条件的计算方法，通过建立钢管混凝土截面的应变平衡方程，求解得到截面的抗弯承载力。
试验验证是通过在实验室或现场进行加载试验，测量截面的应变和变形等参数，从而评估截面的抗弯承载力。
钢管混凝土截面的抗弯承载力是由钢管和混凝土的相互作用决定的。
钢管的选择、混凝土的质量和强度以及钢管与混凝土之间的相互作用是影响抗弯承载力的重要因素。
实、空心钢管混凝土抗扭承载力统一计算方法
切模量。
２ ２ 钢管混凝土的有限元模型
对于钢管混凝土的纯扭有限元计算，在此假定：
１） 钢管和核心混 凝 土 整 体 变 形 协 调， 总 扭 转 角 相
同；２） 钢管混凝土构件总保持为平截面，即在扭转
并与已有的试验数据进行对比分析，最终得出实、空
变形过程中构件不发生翘曲。 其加载方式为固定一
心完全统一的抗扭承载力计算式，为钢管混凝土在
图 ３ 不同网格数量对模拟结果的影响
２ ３ 钢管混凝土的有限元模型验证
图 １ 混凝土本构关系模型
２． １． ２ 钢材的本构关系
钢材本构采用双折线模型， 屈服准则为 Ｍｉｓｅｓ
屈服准则，单轴应力 － 应变关系模型如图 ２ 所示。
为了验证上述纯扭有限元模型的正确性，对文
献［４］ 中的构件 ＴＣＢ１ － １、ＴＢ１ － １ 进行了有限元模
布并非是均匀的，要是因为混凝土的面积在减小，也说明混凝
空心率的 增 大， 混 凝 土 外 壁 和 内 壁 的 剪 应 力 差 距
土的抗扭贡献不能完全忽略。 另外，不同空心率的
越小。
Ｔ － γ曲线。 可见，在其他参数不变的情况下，随着
知：在到达承载力极限状态后，混凝土截面的剪力分
０ ４５、混凝 土 强 度 ｆ ｃｋ 取 Ｃ４０、 钢 材 屈 服 强 度 ｆ ｙ 取
２１
科研开发
图 ４ 有限元计算结果和试验结果的比较
图 ５ 空心率对抗扭性能的影响
３４５ ＭＰａ。 最大剪切应力取名义剪应变，即 γ ＝ Δ ／ Ｌ
受扭曲线，其后期延性都较好，这主要是因为核心
件端部表面的转动位移，由材料力学知其等于相对
２０
究 ［１１］ ；金伟良等基于对试验数据的分析，提出了钢
２ ２ 钢管混凝土的有限元模型
对于钢管混凝土的纯扭有限元计算，在此假定：
１） 钢管和核心混 凝 土 整 体 变 形 协 调， 总 扭 转 角 相
同；２） 钢管混凝土构件总保持为平截面，即在扭转
并与已有的试验数据进行对比分析，最终得出实、空
变形过程中构件不发生翘曲。 其加载方式为固定一
心完全统一的抗扭承载力计算式，为钢管混凝土在
图 ３ 不同网格数量对模拟结果的影响
２ ３ 钢管混凝土的有限元模型验证
图 １ 混凝土本构关系模型
２． １． ２ 钢材的本构关系
钢材本构采用双折线模型， 屈服准则为 Ｍｉｓｅｓ
屈服准则，单轴应力 － 应变关系模型如图 ２ 所示。
为了验证上述纯扭有限元模型的正确性，对文
献［４］ 中的构件 ＴＣＢ１ － １、ＴＢ１ － １ 进行了有限元模
布并非是均匀的，要是因为混凝土的面积在减小，也说明混凝
空心率的 增 大， 混 凝 土 外 壁 和 内 壁 的 剪 应 力 差 距
土的抗扭贡献不能完全忽略。 另外，不同空心率的
越小。
Ｔ － γ曲线。 可见，在其他参数不变的情况下，随着
知：在到达承载力极限状态后，混凝土截面的剪力分
０ ４５、混凝 土 强 度 ｆ ｃｋ 取 Ｃ４０、 钢 材 屈 服 强 度 ｆ ｙ 取
２１
科研开发
图 ４ 有限元计算结果和试验结果的比较
图 ５ 空心率对抗扭性能的影响
３４５ ＭＰａ。 最大剪切应力取名义剪应变，即 γ ＝ Δ ／ Ｌ
受扭曲线，其后期延性都较好，这主要是因为核心
件端部表面的转动位移，由材料力学知其等于相对
２０
究 ［１１］ ；金伟良等基于对试验数据的分析，提出了钢
方中空夹层钢管混凝土双向偏压构件的承载力计算
关键词 ： 空钢 管 混凝 土 双 向偏 压 纤 维模 型法 承 载 力 中
中 图分 类 号 ： Ｕ ９ ． 文 献 标 识 码 ： Ｔ ３ ２３ Ａ
文献 ［ ４ 研究 了方 中空夹 层钢 管混凝 土 构 件在 ２～ ］
＝
ＡＺｏ（ ／
）
（） １
轴压 、 纯弯 和单 向压 弯状 态下 的力 学性 能 ， 实 际工程 在
铁
１０ ２
道 建
筑
Ｏｃ ｏ ｅ ２ ８ ｔ ｂ ｒ ００
，
Ｒａ ｌ ｙ Ｅｎ ｉ ｅ ｉ ｇ ｉ ｗａ ｇ ｎｅ ｒｎ
文章 编号 ：０ ３１９ （ ０８ １—１００ １０ ．９ ５ ２０ ）００ ２ ．２
方 中空夹 层 钢 管 混 凝 土 双 向偏 压 构 件 的承 载 力计 算
（ 混凝 土应 力 ） 。因此 ， 内轴 力 Ⅳ 和两 个 坐 标平 面
内弯矩
、
分别 为 ：
、
２０ ０ ８年 第 １ 期 ０
方 中空 夹 层 钢 管混 凝 土 双 向 偏 压 构 件 的 承 载 力 计 算
１１ ２
Ⅳ ＝∑ （ ，Ａ 。 Ｇｌ Ａ ＋Ｇ，Ａ （） ＋ ｓｉ ｄ ｏｄ ， ｃｄ…） ｌ ｉ ５
＝ Ｍ ７ ／ 和 声 ｃ Ｚ ＝¨ ｎ ／ ２ ｌ。
１钢 材 与混凝 土 的应 力一应 变关 系模 型采 用 文献 ）
［ ］ 的相应 模 型 。其 中核 心混 凝 土 的模 型 采用 了 约 １中 束效 应 系数 来 考 虑 外 钢 管 对 混 凝 土 的约 束 作 用 ，
的表达 式为 ：
在 计算 出 、 后 ， 式 （ ） 按 ２ 就可 计算 出每个 小 单
元 形心处 的应变 值 ， 由假设 １ 即可 分 别 确定 钢 材 和 再 ）
中 图分 类 号 ： Ｕ ９ ． 文 献 标 识 码 ： Ｔ ３ ２３ Ａ
文献 ［ ４ 研究 了方 中空夹 层钢 管混凝 土 构 件在 ２～ ］
＝
ＡＺｏ（ ／
）
（） １
轴压 、 纯弯 和单 向压 弯状 态下 的力 学性 能 ， 实 际工程 在
铁
１０ ２
道 建
筑
Ｏｃ ｏ ｅ ２ ８ ｔ ｂ ｒ ００
，
Ｒａ ｌ ｙ Ｅｎ ｉ ｅ ｉ ｇ ｉ ｗａ ｇ ｎｅ ｒｎ
文章 编号 ：０ ３１９ （ ０８ １—１００ １０ ．９ ５ ２０ ）００ ２ ．２
方 中空夹 层 钢 管 混 凝 土 双 向偏 压 构 件 的承 载 力计 算
（ 混凝 土应 力 ） 。因此 ， 内轴 力 Ⅳ 和两 个 坐 标平 面
内弯矩
、
分别 为 ：
、
２０ ０ ８年 第 １ 期 ０
方 中空 夹 层 钢 管混 凝 土 双 向 偏 压 构 件 的 承 载 力 计 算
１１ ２
Ⅳ ＝∑ （ ，Ａ 。 Ｇｌ Ａ ＋Ｇ，Ａ （） ＋ ｓｉ ｄ ｏｄ ， ｃｄ…） ｌ ｉ ５
＝ Ｍ ７ ／ 和 声 ｃ Ｚ ＝¨ ｎ ／ ２ ｌ。
１钢 材 与混凝 土 的应 力一应 变关 系模 型采 用 文献 ）
［ ］ 的相应 模 型 。其 中核 心混 凝 土 的模 型 采用 了 约 １中 束效 应 系数 来 考 虑 外 钢 管 对 混 凝 土 的约 束 作 用 ，
的表达 式为 ：
在 计算 出 、 后 ， 式 （ ） 按 ２ 就可 计算 出每个 小 单
元 形心处 的应变 值 ， 由假设 １ 即可 分 别 确定 钢 材 和 再 ）
钢管混凝土承载力计算课件
实例二：复杂结构的承载力计算
总结词：详细解析
详细描述：针对复杂结构，如拱形、格构式等，进行详细的承载力计算解析。涉及如何将这些复杂结构的受力特性进行简化 ，并利用钢管混凝土的优点来提高结构的承载能力。
实例三：实际工程中的承载力计算
总结词：实际应用
详细描述：结合实际工程案例，如大型桥梁、高层建筑等，进行承载力的计算和分析。重点在于如何 根据工程实际情况，调整和优化钢管混凝土的配合比、施工工艺等，以确保结构的稳定性和安全性。
THANKS
感谢观看
边界条件是承载力计算的重要前提
在进行钢管混凝土承载力计算之前，需要明确结构的 边界条件。边界条件通常包括固定边界、弹性边界和 滑动边界等，应根据具体结构的支撑情况和受力特性 进行选择。对于固定边界，结构在各个方向的位移均 为零；对于弹性边界，结构在垂直于边界方向上的位 移为零，而在平行于边界的方向上可以发生弹性变形 ；对于滑动边界，结构在边界处可以发生相对滑动。
问题二：如何处理复杂的结构形式？
复杂结构需要采用适当的简化方法
当遇到复杂的结构形式时，为了简化计算 和提高效率，可以采用适当的简化方法。例 如，可以将复杂的结构拆分成若干个简单的 构件，分别计算其承载力后再进行组合；或 者采用有限元分析等数值方法，对整体结构 进行离散化处理并求解。需要注意的是，简 化方法的选择应基于对结构受力特性的深入
。
工业厂房
钢管混凝土结构适用于工业厂 房的建设，如钢铁、化工等行
业的厂房。
大型公共设施
钢管混凝土结构也适用于大型 公共设施的建设，如会展中心
、体育场馆等。
02
CATALOGUE
钢管混凝土承载力计算基础
承载力计算公式
公式概述
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
钢管混凝土构件的承载力分析
钢 管 混 凝 土 构 件 的 承 载 力 分 析
朱喜 源
摘
黄 文通
要： 分析 了钢 管混凝土材料 的特点与材料力 学参数 ， 并采用有限元 的块体单元 与板壳单元来模拟钢管混凝 土柱 ， 对其
受力性能和承载能力进行 了分析计算 ， 计算结果与轴压试验结果 的对比分析表明， 有限元计算结果与试验结果吻合较好。 关键词 ： 钢管混凝土构件 ， 限元 ， 有 承载力分析
或延缓钢管发生局 部屈 曲， 且提 高混凝土材料的承载 能力。钢管 混凝土的基本原理是借 助外包 钢管对核 心混凝 土 的套 箍约束 作 高的抗压 强度 和压缩 变形 能 力。因此 ， 管混 凝 土具 有 结构 轻 钢 巧、 承载能力大的优点 ， 在拱桥结 构和高 层建筑 中被越 来越广 泛
地采用。
ｒ ＝ ｄ０
．
／
、２ ’
ｆ６兰一． （ ｆ ２ ０ ２６ｌ １ ． ６ ｃ
Ｌ Ｕ 、 Ｕ ／ Ｊ ， … ， 、
（ １ ）
０——混凝土的极限承载力 ， ＂ 取试验值 ； 用， 使核心混凝土处于三 向受压状 态 ， 而使 核心混凝 土具有 更 式 中：０ 从
表４ ６ ６号墙柱 内力计算结果
工 况 号 Ｓ ｅｒＸ Ｓ ｅｒＹ ｈａ－ ｈａ－
１ —５ ８ ． ６ ６ ４．
上面三片墙 的 １ 内力分别 为 ： ～６组是地震作用 组合 ０组 １组 下 的内力 ， ， ７组 ８组是风荷 载作用下 的内力 ， ，０组 为恒 、 ９组 １ 活 荷载作 用下的 内力 。从 以上几组数 据 中可 以发现 ： 由恒 、 活荷 载 产生的轴力是很 小的 ， 例如 ，４号墙 柱恒荷 载产生 的轴 向力仅 为 ６
中图分类号 ： Ｕ３２ Ｔ １ 文献标识码 ： Ａ
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
钢管混凝土(单圆管)肋拱面内极限承载力计算的等效梁柱法
ｓ ｇＣ ｄ Ｌ Ｔ；ｔｋ ． ２ （ｈ ｒ ｎ ｔ ｆ ｈ ｒｈａ ｉ） ｓ ｈ Байду номын сангаас ｉａｅ ｔ ｅ ｇｈａ ｄｔｅｉｎ ｒ ｏｃｓ ｔ ｈ ｉ ｏ ｅＤ ／ ｎ ａ ｅ ７ Ｓ ｔｅａｃ ｅ ｇｈｏ ｅ ｃ ｘｓ ａ ｅｅ ｕｖ ｌｎ ｎ ｔ ｎ ｅ ｒｅ ｅ ０ １ ｔ ａ ｔ １ ｈ ｎ ｆ ａｔ
力为作用力 。与采用双重非线性有 限元计算 的极 限承载力 的比较表 明， 等效梁柱法能基本反映钢管混凝土 （ 单圆 管） 肋拱极限承载力的基本规律 ， 可供进一步研究与工程应用参考 关键词 ： 钢管混凝土 ； ； 限承载力 ； 拱 极 等效梁柱法
中 圈分 类 号 ： ４ Ｕ４ ２ 文献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１０—３ ０ ２ ０ ）６０ ９—６ ０ １８ ６ （０ ６ ０ —０ ９０
钢 管混凝土 （ 圆管 ） 单 肋拱 面 内极限承载力 计算的等效 梁柱法
陈宝春 秦 泽豹。 ，
（＿福 州大学 土木工程学 院，福建 福州 ３０ ０ ；２ １ ５ ０ ２ ．福建工程学院 土木系 ，福建 福 州 ３０ １ ） ５ ０ ４ 摘 要： 根据试验研究与 双重非线性有 限元计算分析结果 ， 出钢管混凝 土（ 提 单圆管 ） 拱面 内极 限承 载力 的等 肋
ａｃ ｘｓ ｓｔ ｅｅ ｕｖ ｌｎ ｅ ｇ ｈ ａ ｄ ｔ ｅｉ ｎ ｒｆ ｒ ｅ ｔｔ ｅｃ ｏ ｅ ｔ ｎ ａ ｈ ｃ ｉｇ ｆ ｒ ｅ ｅ ｈ ｒ ｈ ｒ ｈ ａ ｉ）ａ ｈ ｑ ｉａｅ ｔ１ｎ ｔ ｎ ｈ ｎ ｅ ｏ ｃｓ ａ ｈ ｒ ｗｎ ｓ ｃ ｉ ｓｔ ｅａ ｔ ｏ ｃ ｓｗｈ ｎ ｔ ｅａ ｃ ｏ ｎ
维普资讯
第２ ８卷第 ６期
２００６年 １ ２月
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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.
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.。