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    钢管混凝土轴压构件抗火承载力的计算

    2019-05-10   来源:   点击数:0次 选择视力保护色: 杏仁黄 秋叶褐 胭脂红 芥末绿 天蓝 雪青 灰 银河白(默认色)   合?#39318;?#20307;大小:
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     中国钢管信息港从权威人士处获悉:钢管混凝土;双剪统一强度理论;核心混凝土钢管混凝土是将普通混凝土填入薄壁钢管内而形成的组合材料,它具有普遍混凝土无法比拟的许多优点。最显著的是它改善了核心混凝土的受力状态,提高了构件的塑性韧性和承载能力-近年来,钢管混凝土在建筑结构中应用非常广泛,建造了大量的建筑物构筑物和桥梁等工程。国内外学者在钢管混凝土方面进行了大量的研究,根据试验结果各自给出了计算公式-这些公式为工程设计提供了重要依据。但这些公式大多都是从试验拟合出的,理论性方面没有得到较好的解释,且计算公式和方法都比较冗?#20445;?#19981;便应用-本文采用了国?#26131;?#28982;科学基金资助(59779028),陕西省自然科学基金资助(2000C39)赵均海(1960-),男,陕西西安人,长安大学教授,博士,西安建筑科技大学土木工程博士后流动站在站博士后。主要从事固体力学。强度理论和结构工程等研宄。
      
      国内外对钢管混凝土柱的抗火性能?#33322;?#34892;了较深入的研究,但大多数都集中在?#36816;?#30340;耐火极限(时间)的研?#21487;希?#32780;?#36816;?#30340;抗火承载力研究得较少,而从结构工程这一学科来说,抗火承载力这一概念应用起来会更方便、更广泛。最近,英国学者提出了计算温度场、极限承载力和截面抗弯刚度的简化计算公式,在给定任意标准升?#32511;?#20214;下的升温时刻,根据公式的计算,可求出轴压稳定抗火承载力。该方法具有一定的局限性。第一,在求截面刚度?#20445;?#21482;是将钢管、混凝土高温时的抗弯刚度简单叠加在一起,没有考虑两者的组合作用;第二,求稳定承载力用到的稳定系数,是经过与,径向被划分成m+1份,其中m份为混凝土,1份为钢管。环向被划分成n份,则半个截面被划分成(m +1)n个单元,从而可求出混凝土单元的面积Ai和坐标xj钢管单元的面积As?#30333;?#26631;xs/.元的应变为将减去热膨胀引起的应变bj,即是第ij单元因受力产生的应变4,即给定t时温度场给定初挠曲v初偏心e假定4是截面单元划分示意图将4代入到钢管、核心混凝土的应力-应变关系中,即得该单元的应力、,将所有单元的应力叠加,得到整个跨中截面的内力计算钢管混凝土柱高温下的承载力可采用与常温相同的方法,只是输入高温下的应力-应变关系,即通过荷载-位移全过程曲线的峰值点来确定最大承载力。计算各时刻温度场条件下构件最大承载力的程序框图如所示。
      
      本程序由于考虑了构件长度和偏心距的影响,因此利用本程序可计算构件的轴压强度、稳定承载力及偏压构件的强度、稳定承载力。
      
      中国钢管信息港从权威人士处获悉:在常温?#20445;?#26412;程序的计算结果与试验结果的对比见表2,表中数据显示两者误差不大。
      
      五、钢管混凝土轴压构件抗火承载力的计算1.高温下钢管混凝土柱的轴压组合屈服强度将程序中试件的长细比取为10,不计初挠曲V0的影响,可计算各种工况下构件在任意标准升温时刻的轴压极限承载力NuT,从而得到/L,T,即需改变温度场输出结果,停机各时刻温度的最大承载力框图钢管混凝土常温试验与本文程序计算的结果对比表1编号试件几何尺寸DX注?#28023;篶是钢管混凝土柱轴压组合屈服强度,相对应于纵向应变为30004时的截面平均应力。
      
      钢管混凝土高温试验与程序计算的结果对比表2编几何尺寸D含钢率a材料强度计算长度L长细比入偏心距升温时间极限荷载(kN)相对误差试验计算一注:试件1~5的数据取自文,试件6~9的取自文。
      
      强度;sc为钢管混凝土柱的截面面积。令服强度折减系数;为常温下钢管混凝土柱轴压组合屈服强度,见文。
      
      通过大量程序计算可知,影响n的主要因素有?#26412;禗,含钢率a材料强度和升温时间t等,经计算分析得到计算n的回归公式为:时间,以h计;/ck分别为钢管屈服强度、混凝土棱柱体抗压强度;n为升温1h时的强度折减系数为验证回归公式的精度,将利用回归公式计算与程序计算的结果进行了对比,见表3.相对误差均在5%以内,可见回归公式拟合程度较好。
      
      有了如,钢管混凝土柱在高温下的轴压强度承载力由下式计算2高温下钢管混凝土轴压构件稳定系数9t在?#23548;?#32467;构中,构件的长细比通常超过10,因而承载力恒取决于稳定。若利用前面的程序,考虑1/1000的初挠曲,按?#31449;?#26377;一定偏心的偏压构件同样可计算轴压构件的稳定承载力。
      
      令NcrT为钢管混凝土柱在高温下的轴压稳定承载力,则高温下的临界应力为与常温情况类似地进行推导,可得到高温下轴压构件的稳定系数经过大量计算发现,稳定系数9t主要与长细比入、升温时间t有关,而与钢的强度等级、含钢率a及混凝土等级关系不大。升温时间大于0.由于钢管己失去?#38469;?#20316;用,整个构件己成为混凝土构件,升温时间对稳定系数影响较小,按0. 5h的稳定系数来计算。表4列出了不同长细比在t小于0.5h的稳定系数的统计值。当t=0?#20445;?#21363;变为常温下轴压构件的稳定系数:4.钢管混凝土轴压构件抗火承载力计算公式在标准升?#32511;?#20214;下任意升温时刻t,钢管混凝土轴压构件的抗火承载力计算公式为系数n的回归公式与程序计算结果对比表3左误差程序公式一轴压构件稳定系数100?#27604;?00;J235/f为不同钢号时的变换系数。
      
      中国钢管信息港从权威人士处获悉:行比较。材料为Q235钢,Xmax取最大值100. 4.从前面的式(9)知23.6是弹性与弹塑性屈曲的分界点,故此时的板也刚好处在弹4.0=5.2?#20445;?#30001;式(16)得Xp,=h/tw<81.9,从前面的式(9)知824是弹性与弹塑性屈曲的分界点,故此时的板也刚好处在弹塑性阶段。而GBJ17―88的对应值为100=75,亦稍有保守。
      
      采用有限条法分析轴压焊接I形截面板件局部屈曲相关性的研究,可得到以下几点初步结论?#27827;?#21709;板屈曲系数的主要因素是板件的宽厚比之比,而与其自身宽厚比的大小无关。腹板、翼缘的屈曲系数可分别采用式(6),(7)进行计算。
      
      建议截面腹板的高厚比与翼缘的宽厚比之比取1~4.当超出该?#27573;保?#35201;么翼缘太弱,要么腹板太弱,截面都不经济。
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