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    鋼管混凝土軸壓構件抗火承載力的計算

    2019-05-10   來源:   點擊數:0次 選擇視力保護色: 杏仁黃 秋葉褐 胭脂紅 芥末綠 天藍 雪青 灰 銀河白(默認色)   合適字體大小:
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     中國鋼管信息港從權威人士處獲悉:鋼管混凝土;雙剪統一強度理論;核心混凝土鋼管混凝土是將普通混凝土填入薄壁鋼管內而形成的組合材料,它具有普遍混凝土無法比擬的許多優點。最顯著的是它改善了核心混凝土的受力狀態,提高了構件的塑性韌性和承載能力-近年來,鋼管混凝土在建筑結構中應用非常廣泛,建造了大量的建筑物構筑物和橋梁等工程。國內外學者在鋼管混凝土方面進行了大量的研究,根據試驗結果各自給出了計算公式-這些公式為工程設計提供了重要依據。但這些公式大多都是從試驗擬合出的,理論性方面沒有得到較好的解釋,且計算公式和方法都比較冗繁,不便應用-本文采用了國家自然科學基金資助(59779028),陜西省自然科學基金資助(2000C39)趙均海(1960-),男,陜西西安人,長安大學教授,博士,西安建筑科技大學土木工程博士后流動站在站博士后。主要從事固體力學。強度理論和結構工程等研宄。
      
      國內外對鋼管混凝土柱的抗火性能己進行了較深入的研究,但大多數都集中在對它的耐火極限(時間)的研究上,而對它的抗火承載力研究得較少,而從結構工程這一學科來說,抗火承載力這一概念應用起來會更方便、更廣泛。最近,英國學者提出了計算溫度場、極限承載力和截面抗彎剛度的簡化計算公式,在給定任意標準升溫條件下的升溫時刻,根據公式的計算,可求出軸壓穩定抗火承載力。該方法具有一定的局限性。第一,在求截面剛度時,只是將鋼管、混凝土高溫時的抗彎剛度簡單疊加在一起,沒有考慮兩者的組合作用;第二,求穩定承載力用到的穩定系數,是經過與,徑向被劃分成m+1份,其中m份為混凝土,1份為鋼管。環向被劃分成n份,則半個截面被劃分成(m +1)n個單元,從而可求出混凝土單元的面積Ai和坐標xj鋼管單元的面積As及坐標xs/.元的應變為將減去熱膨脹引起的應變bj,即是第ij單元因受力產生的應變4,即給定t時溫度場給定初撓曲v初偏心e假定4是截面單元劃分示意圖將4代入到鋼管、核心混凝土的應力-應變關系中,即得該單元的應力、,將所有單元的應力疊加,得到整個跨中截面的內力計算鋼管混凝土柱高溫下的承載力可采用與常溫相同的方法,只是輸入高溫下的應力-應變關系,即通過荷載-位移全過程曲線的峰值點來確定最大承載力。計算各時刻溫度場條件下構件最大承載力的程序框圖如所示。
      
      本程序由于考慮了構件長度和偏心距的影響,因此利用本程序可計算構件的軸壓強度、穩定承載力及偏壓構件的強度、穩定承載力。
      
      中國鋼管信息港從權威人士處獲悉:在常溫時,本程序的計算結果與試驗結果的對比見表2,表中數據顯示兩者誤差不大。
      
      五、鋼管混凝土軸壓構件抗火承載力的計算1.高溫下鋼管混凝土柱的軸壓組合屈服強度將程序中試件的長細比取為10,不計初撓曲V0的影響,可計算各種工況下構件在任意標準升溫時刻的軸壓極限承載力NuT,從而得到/L,T,即需改變溫度場輸出結果,停機各時刻溫度的最大承載力框圖鋼管混凝土常溫試驗與本文程序計算的結果對比表1編號試件幾何尺寸DX注::c是鋼管混凝土柱軸壓組合屈服強度,相對應于縱向應變為30004時的截面平均應力。
      
      鋼管混凝土高溫試驗與程序計算的結果對比表2編幾何尺寸D含鋼率a材料強度計算長度L長細比入偏心距升溫時間極限荷載(kN)相對誤差試驗計算一注:試件1~5的數據取自文,試件6~9的取自文。
      
      強度;sc為鋼管混凝土柱的截面面積。令服強度折減系數;為常溫下鋼管混凝土柱軸壓組合屈服強度,見文。
      
      通過大量程序計算可知,影響n的主要因素有直徑D,含鋼率a材料強度和升溫時間t等,經計算分析得到計算n的回歸公式為:時間,以h計;/ck分別為鋼管屈服強度、混凝土棱柱體抗壓強度;n為升溫1h時的強度折減系數為驗證回歸公式的精度,將利用回歸公式計算與程序計算的結果進行了對比,見表3.相對誤差均在5%以內,可見回歸公式擬合程度較好。
      
      有了如,鋼管混凝土柱在高溫下的軸壓強度承載力由下式計算2高溫下鋼管混凝土軸壓構件穩定系數9t在實際結構中,構件的長細比通常超過10,因而承載力恒取決于穩定。若利用前面的程序,考慮1/1000的初撓曲,按照具有一定偏心的偏壓構件同樣可計算軸壓構件的穩定承載力。
      
      令NcrT為鋼管混凝土柱在高溫下的軸壓穩定承載力,則高溫下的臨界應力為與常溫情況類似地進行推導,可得到高溫下軸壓構件的穩定系數經過大量計算發現,穩定系數9t主要與長細比入、升溫時間t有關,而與鋼的強度等級、含鋼率a及混凝土等級關系不大。升溫時間大于0.由于鋼管己失去約束作用,整個構件己成為混凝土構件,升溫時間對穩定系數影響較小,按0. 5h的穩定系數來計算。表4列出了不同長細比在t小于0.5h的穩定系數的統計值。當t=0時,即變為常溫下軸壓構件的穩定系數:4.鋼管混凝土軸壓構件抗火承載力計算公式在標準升溫條件下任意升溫時刻t,鋼管混凝土軸壓構件的抗火承載力計算公式為系數n的回歸公式與程序計算結果對比表3左誤差程序公式一軸壓構件穩定系數100時取100;J235/f為不同鋼號時的變換系數。
      
      中國鋼管信息港從權威人士處獲悉:行比較。材料為Q235鋼,Xmax取最大值100. 4.從前面的式(9)知23.6是彈性與彈塑性屈曲的分界點,故此時的板也剛好處在彈4.0=5.2時,由式(16)得Xp,=h/tw<81.9,從前面的式(9)知824是彈性與彈塑性屈曲的分界點,故此時的板也剛好處在彈塑性階段。而GBJ17―88的對應值為100=75,亦稍有保守。
      
      采用有限條法分析軸壓焊接I形截面板件局部屈曲相關性的研究,可得到以下幾點初步結論:影響板屈曲系數的主要因素是板件的寬厚比之比,而與其自身寬厚比的大小無關。腹板、翼緣的屈曲系數可分別采用式(6),(7)進行計算。
      
      建議截面腹板的高厚比與翼緣的寬厚比之比取1~4.當超出該范圍時,要么翼緣太弱,要么腹板太弱,截面都不經濟。
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