圆钢管高强混凝土短柱轴压承载力计算方法的对比研究.pdfVIP

钢结构工程研究⑧ 《钢结构》2010增刊 圆钢管高强混凝土短柱轴压承载力 计算方法的对比研究 刘伯顺王来曹萌 (LD东科技大学土木建筑学院，山东青岛266510) 提要：钢管混凝土的承载力取决于钢管与核心混凝土相互作用而产生的“效应”。钢管混凝土短柱轴压 承载力计算可分为三大理论：套箍混凝土理论、统一理论和叠加理论。本文通过由国内外8种规范中圆钢 管混凝土短柱轴压承载力计算公式得到的计算值与中国建筑科学研究院、清华大学和重庆建筑大学三家单 位实验值的对比，得出了适用于圆钢管高强混凝土设计的计算方法。 关键词：圆钢管高强混凝土； 轴压承载力； 规程； 计算方法 1．引言 对于钢管混凝土构件的研究存在各种不同的方法，其区别在于如何估算钢管和核心混 凝土之间相互作用而产生的“效应”。这种“效应”的存在构成了钢管混凝士的固有特性， 也导致其力学性能的复杂性。研究者们从不同的角度对组成钢管混凝土的钢管和核心混凝 土之间的相互作用问题进行了分析，由于采用的研究方法不同，因而对这种相互作用认识 的准确程度会有所不同，因而所获计算方法和结果也就会有所差异。【l】 近年来，国内外学者对钢管混凝土力学性能和设计方法开展了深入细致的研究，取得 土混合结构设计规程》(DG／TJ 钢管混凝土强度计算方法的对比分析，并与国内多组已完成的圆钢管混凝土试验结果相比 较，得出了可用于工程实际的结论。 钢结构工程研究⑧ 钢结构》2010增刊 2．圆钢管混凝土短柱轴压承载力计算理论 “短柱”是指可以忽略压曲效应的柱。这可以用L／b来界定，此处L为柱的无支高度 或长度，b为柱截面短边的尺寸。但这个比值随不同的材料而变。钢管混凝土在极限状态 时，钢管主要起环箍的作用，而在纵向的作用很小，与无筋的套箍混凝土或素混凝土类似， 在L／D、4时，也可算作短柱，此处D为钢管外径。【2】钢管混凝土短柱承载力的计算公式理 论主要可分为三类：套箍混凝土理论、统一理论和叠加理论。 1)套箍混凝土理论 钢管混凝土套箍混凝土理论由蔡绍怀【2】提出，该理论的基本原理是利用横向配筋，对 受压混凝土施加侧向约束，使其处于三向受力的应力状态，延缓其纵向微裂缝的发生和发 展，从而提高其抗压强度和压缩变形能力，钢管对核心混凝土的约束作用与螺旋箍筋的作 用类似，采用套箍指标秒考虑核心混凝土抗压强度的提高系数。 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》(CECS28：90)例 就是采用此理论计算短柱轴压承载力的。其计算公式如下： 玑=4Z(1+扫+D (1) 式中， Ⅳ，。为钢管混凝土短柱轴压极限承载力； Z为混凝土抗压强度设计值；4为 ，』 钢管内混凝土的横截面面积；0为钢管混凝土的套箍指标，0=之阜；Z为钢管抗拉、抗 1cAc 压强度设计值；彳，为钢管横截面面积。 2)统一理论 钢管混凝土统一理论由钟善桐【4】最早提出，该理论的基本思想是将钢管和混凝土看作 一种材料，在大量试验的基础上，对所得到的数据进行汇总分析，通过数学的方法找出各 影响因素与承载力间的相互关系。基于试验回归的统一理论把钢管混凝土视为统一的一种 组合材料，用构件的整体几何特性(全截面面积和抵抗矩等)和钢管混凝土的组合性能指标 来计算构件的各项承载力，混凝土和钢管分担结构作用的概念在公式中没有体现。该理论 认为各种受力状态下的钢管混凝土构件统一在同一个理论基础上，并采用一个统一公式来 进行承载力计算。钢管和混凝土之间的相互作用通过套箍系数设计值毛。来考虑。 基于该理论的规程主要有中华人民共和国电力行业标准《钢．混凝土组合结构设计规 程》(DL厂r 13．5l—2003)Fj。