钢管柱内灌入混凝土形成钢管混凝土柱,长细比反而不满足要求,如何处理?

科技   2023-07-28 09:54   湖北  
相关规定

《抗规》第8.3.1条给出了钢框架柱的长细比限值:一级不应大于60sqrt(235/fay),二级不应大于80sqrt(235/fay)  ,三级不应大于100sqrt(235/fay)  ,四级不应大于120sqrt(235/fay) 。

《钢管混凝土规范》第 4.1.7条给出了钢管混凝土框架柱的容许长细比不宜大于80。

钢管混凝土柱计算长细比一般不考虑钢号修正系数 (原则上随着材料强度增加,长细比限值应该减小),对于最常用的Q355级钢材,相当于钢框架柱抗震等级为三级时的长细比要求。

灌入混凝土长细比及承载力变化

1、长细比

钢管混凝土柱由钢管和混凝土两种材料组成,其回转半径和单一材料计算方式稍有不同。

圆钢管混凝土柱由于考虑钢管与混凝土协同工作性能强,回转半径往往超单一材料计算,可近似表达为:i0=D/4(D为钢管直径)。


由表4.2.15-1、表4.2.15-2可知,圆钢管混凝土柱由于按同一材料近似计算,截面回转半径比圆钢管小,导致浇筑混凝土后长细比反而变大;方钢管混凝土柱与方钢管柱的放面回转半径则非常接近。

2、承载力

由表4.2.15-3、表4.2.15-4可知,钢管混凝土柱能显著增强纯钢柱的稳定性,其欧拉临界压力提升约1.52倍。另一方面,钢管灌入混凝土后,其强度明显提升, 随着压力增加,钢管混凝土柱相比钢管柱的抗弯承载力提升幅度逐渐增大。

另一方面,钢管灌入混凝土后,其强度明显提升, 随着压力增加,钢管混凝土柱相比钢管柱的抗弯承载力提升幅度逐渐增大。


结论

综上,钢管混凝土柱能显著增强纯钢柱的稳定性和承载力,在轴向压力较小时其稳定承载力增加幅度一般较大,随着轴向压力的增加,其强度增加幅度逐渐起控制作用。钢管混凝土柱长细比限值是基于弹塑性稳定破坏与弹性稳定破坏的界限而确定的,为保证钢管混凝土柱在地震作用下发生弹塑性稳定披坏,要求其截面受弯承载增加值应低于整体稳定承载力增加值,因此,高轴压比时的长细比应该从严控制。

对于轴压比小于0.3的钢管柱,当其长细比满足《抗规》相关要求时,工程中可根据需要选择钢管柱是否需要浇灌混凝土,无需考虑稳定性不足等问题;当轴压比大于0.3时,钢管混凝土柱自身长细比应满足《钢管混凝土规范》第4.1.7条不宜大于80的相关规定、否则应进行性能化设计。

参考文献

建筑结构设计疑难300问_辛力  


Structure and Art
结构设计与艺术展现
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