傅昶彬系列-組合結(jié)構(gòu)第六章-鋼管混凝土結(jié)構(gòu)(2)課件

四川大學(xué)建環(huán)學(xué)院

2015.9傅昶彬課件系列—組合結(jié)構(gòu)第六章鋼管混凝土結(jié)構(gòu)

（2）主要內(nèi)容◆材料和設(shè)計(jì)指標(biāo)◆軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算

6.2鋼管混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)6.2.1鋼管混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范◆國(guó)外規(guī)范歐洲規(guī)范EC4(2004)澳大利亞規(guī)范AS5100(2004)美國(guó)混凝土協(xié)會(huì)規(guī)范ACI318(2008)美國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)規(guī)范AISC(2010)英國(guó)規(guī)范BS5400(2005)日本建筑學(xué)會(huì)規(guī)范AIJ(2008)◆國(guó)內(nèi)規(guī)范6.2.1鋼管混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范

自1989年至今已有行業(yè)和地方兩方面的設(shè)計(jì)施工規(guī)程十余本。中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》（CECS28:90）

（簡(jiǎn)稱CECS28《規(guī)程》）中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（CECS159:2004）

（簡(jiǎn)稱CECS159《規(guī)程》）福建省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》DBJ/T13-51-2010

（簡(jiǎn)稱福建《規(guī)程》）6.2.2鋼管混凝土材料和設(shè)計(jì)指標(biāo)鋼管混凝土的力學(xué)性能不僅與兩種材料各自的性能有關(guān)，而且與兩者的“匹配”有關(guān)。1.材料要求◆鋼管

一般按鋼結(jié)構(gòu)用材要求。宜采用螺旋焊接管或直接焊接管,焊縫為坡口對(duì)接焊，不得采用搭接角焊縫?！艋炷?/p>

Q235-C30或C40，Q345-C40～C60,Q390或Q420-C50或C60及以上；水灰比≤0.45，加減水劑塌落度宜為160～180mm。6.2.2鋼管混凝土材料和設(shè)計(jì)指標(biāo)2.參數(shù)定義及限值◆含鋼率◆約束效應(yīng)系數(shù)

ξ反映截面幾何與物理特性，ξ越大約束越強(qiáng)，混凝土強(qiáng)度和延性增加越大。取值范圍0.3≤ξ≤4，抗震要求圓管0.6≤ξ，方管1.0≤ξ。6.2.2鋼管混凝土材料和設(shè)計(jì)指標(biāo)2.參數(shù)定義及限值◆徑厚比或高厚比D/t◆長(zhǎng)細(xì)比

基于不發(fā)生局部失穩(wěn)，雖可考慮混凝土支撐的有利影響，但不得大于鋼結(jié)構(gòu)D/t的1.5倍，且圓管D/t≤150·235/fyDDB詳《鋼規(guī)》柱150支撐200矩管6.2.2鋼管混凝土材料和設(shè)計(jì)指標(biāo)3.鋼管混凝土的剛度取值直接影響結(jié)構(gòu)分析準(zhǔn)確性?！艚M合軸壓剛度短柱平均應(yīng)力-應(yīng)變曲線基本以定性方式確定，各規(guī)程公式有別：福建《規(guī)程》CECS《規(guī)程》6.2.2鋼管混凝土材料和設(shè)計(jì)指標(biāo)3.鋼管混凝土的剛度◆組合彈性抗彎剛度

不僅不考慮粘結(jié)，而且還要考慮混凝土的開裂和塑性發(fā)展。福建《規(guī)程》CECS《規(guī)程》規(guī)程不同公式有別。6.2.2鋼管混凝土材料和設(shè)計(jì)指標(biāo)3.鋼管混凝土的剛度◆組合剪切剛度取定鋼與約束混凝土的本構(gòu)模型，用有限元程序算出純扭或純剪的名義剪應(yīng)力與剪應(yīng)變的關(guān)系曲線，并以其比例極限定義剪變模量。鋼與約束混凝土的本構(gòu)模型—廣義虎克定律？—不同應(yīng)力水平下的割線模量；—不同應(yīng)力水平下的泊松比。6.2.2鋼管混凝土材料和設(shè)計(jì)指標(biāo)3.鋼管混凝土的剛度◆組合剪切剛度純扭構(gòu)件τ-γ曲線6.2.2鋼管混凝土材料和設(shè)計(jì)指標(biāo)3.鋼管混凝土的剛度◆組合剪切剛度P150式（6-17）P150式（6-18）6.2.2鋼管混凝土材料和設(shè)計(jì)指標(biāo)3.鋼管混凝土的剛度◆組合剪切剛度6.2.2鋼管混凝土材料和設(shè)計(jì)指標(biāo)4.鋼管混凝土的強(qiáng)度指標(biāo)◆組合軸壓強(qiáng)度短柱平均應(yīng)力-應(yīng)變曲線彈塑性基本結(jié)束鋼和砼均達(dá)極限標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)計(jì)值短柱軸心受壓承載力福建《規(guī)程》6.2.2鋼管混凝土材料和設(shè)計(jì)指標(biāo)4.鋼管混凝土的強(qiáng)度指標(biāo)◆組合抗剪強(qiáng)度純扭構(gòu)件典型τ-γ曲線外鋼管也達(dá)屈服，主要與含鋼率、約束系數(shù)和組合軸壓強(qiáng)度有關(guān)，詳式（6-22）和式（6-23）。6.2.3鋼管混凝土構(gòu)件承載力驗(yàn)算1.短柱

木柱在L/b≤10時(shí)可看作“短柱”，鋼筋混凝土柱在L/b≤8時(shí)可以稱為“短柱”，素混凝土和未配置縱筋的套箍混凝土柱L/b≤4可以稱為“短柱”，磚石柱L/b≤3可以稱為“短柱”。鋼管混凝土在極限狀態(tài)時(shí)，鋼管主要起環(huán)箍的作用，在縱向的作用很小，在L/D≤4時(shí)也可算作“短柱”。6.2.3鋼管混凝土構(gòu)件承載力驗(yàn)算1.短柱鋼管混凝土短柱加載方式試驗(yàn)裝置6.2.3鋼管混凝土構(gòu)件承載力驗(yàn)算1.短柱鋼管混凝土短柱N-ε曲線6.2.3鋼管混凝土構(gòu)件承載力驗(yàn)算1.短柱弓弦效應(yīng)示意圖變形測(cè)量示意圖鋼管縱向應(yīng)變小于整體平均應(yīng)變機(jī)理解釋彈性薄片6.2.3鋼管混凝土構(gòu)件承載力驗(yàn)算1.短柱中建院所作短柱試件外觀形態(tài)變化過程圖6.2.3鋼管混凝土構(gòu)件承載力驗(yàn)算◆短柱中建院部分短柱試件試驗(yàn)以后的外形1.軸心受壓構(gòu)件6.2.3鋼管混凝土構(gòu)件承載力驗(yàn)算中建院粗短厚壁鋼管混凝土試件試驗(yàn)后外形N-εc曲線荷載N（10kN）縱向應(yīng)變?chǔ)與（%）◆短柱1.軸心受壓構(gòu)件6.2.3鋼管混凝土構(gòu)件承載力驗(yàn)算混凝土各階段的應(yīng)力狀態(tài)

（蘇）格沃茲杰夫用極限平衡理論求解鋼管混凝土短柱承載力Nu◆短柱1.軸心受壓構(gòu)件6.2.3鋼管混凝土構(gòu)件承載力驗(yàn)算極限狀態(tài)下鋼管與混凝土受力簡(jiǎn)圖◆短柱1.軸心受壓構(gòu)件6.2.3鋼管混凝土構(gòu)件承載力驗(yàn)算等測(cè)壓三向受壓混凝土②①◆短柱1.軸心受壓構(gòu)件6.2.3鋼管混凝土構(gòu)件承載力驗(yàn)算據(jù)Mises條件………①………②………③………④………⑤◆短柱1.軸心受壓構(gòu)件6.2.3鋼管混凝土構(gòu)件承載力驗(yàn)算◆短柱1.軸心受壓構(gòu)件6.2.3鋼管混凝土構(gòu)件承載力驗(yàn)算同理，可推出P158CECS28依據(jù)◆短柱1.軸心受壓構(gòu)件6.2.3鋼管混凝土構(gòu)件承載力驗(yàn)算◆長(zhǎng)柱1.軸心受壓構(gòu)件6.2.3鋼管混凝土構(gòu)件承載力驗(yàn)算影響鋼管混凝土長(zhǎng)柱承載力的主要因素有：●鋼管對(duì)核心混凝土的套箍強(qiáng)化作用●柱的長(zhǎng)細(xì)比●作用力的偏心率●柱端約束條件◆長(zhǎng)柱1.軸心受壓構(gòu)件6.2.3鋼管混凝土構(gòu)件承載力驗(yàn)算中建院-鋼管混凝土長(zhǎng)細(xì)比影響試驗(yàn)試驗(yàn)裝置試驗(yàn)后試件◆長(zhǎng)柱1.軸心受壓構(gòu)件6.2.3鋼管混凝土構(gòu)件承載力驗(yàn)算◆長(zhǎng)柱1.軸心受壓構(gòu)件中建院長(zhǎng)細(xì)比影響經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)國(guó)外資料的校核6.2.3鋼管混凝土構(gòu)件承載力驗(yàn)算◆長(zhǎng)柱1.軸心受壓構(gòu)件6.2.3鋼管混凝土構(gòu)件承載力驗(yàn)算據(jù)CECS28《規(guī)程》