[發(fā)明專利]復合受力狀態(tài)下的寬鋼管混凝土弱軸極限承載判斷方法

在審

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• 申請日: 2020-11-03
• 公開（公告）號: CN112307412A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設計）人: 周耀彬;杜小藝;吳方忠;付波;童根樹;孫浩;張悅
• 申請（專利權）人: 杭州鐵木辛柯建筑結構設計事務所有限公司
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發(fā)明公開了一種復合受力狀態(tài)下的寬鋼管混凝土弱軸極限承載判斷方法。首先采用以下公式計算寬鋼管混凝土柱的截面受壓承載力；采用以下公式計算寬鋼管混凝土柱的混凝土工作承擔系數(shù)；然后采用以下公式判斷寬鋼管混凝土柱在軸力和弱軸彎矩聯(lián)合作用下的截面極限承載力并采取措施提高穩(wěn)定性。本發(fā)明全面解決了寬鋼管混凝土柱截面的弱軸壓彎和拉彎極限承載力計算問題，具有更高的精度，并采取措施提高穩(wěn)定性，極大提高了寬鋼管混凝土結構的準確性。

技術領域

本發(fā)明屬于結構設計技術領域的一種寬鋼管混凝土柱截面極限承載判斷方法，具體涉及一種寬鋼管混凝土柱(截面高寬比大于2)軸力和弱軸彎矩聯(lián)合作用下承載力判斷方法。

背景技術

鋼管混凝土柱通過在空鋼管中填充混凝土而形成，按截面形式不同可分為圓鋼管混凝土柱，方、矩形鋼管混凝土柱等，圖1為寬鋼管混凝土柱。在受力過程中，鋼管對其內(nèi)部混凝土的約束作用使混凝土處于三向受壓狀態(tài)，提高了混凝土的抗壓強度和變形能力；鋼管內(nèi)部的混凝土又可以有效地防止鋼管發(fā)生局部屈曲，因此鋼管混凝土柱具有優(yōu)異的力學性能，具體表現(xiàn)為高承載力、高延性的特點。

關于壓彎荷載作用下矩形鋼管混凝土柱的極限承載力計算，《矩形鋼管混凝土結構技術方法》(CECS159:2004)作出了相關規(guī)定，但現(xiàn)有的計算方法適用于高寬比在2以內(nèi)的情況，因此存在一定程度的缺陷。CECS159:2004計算壓彎、拉彎矩形鋼管混凝土柱的計算公式比較保守，將實際接近拋物線的軸力彎矩相關曲線簡化為節(jié)點相連的三折線。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有方法的不足，提高結構處理的合理性，本發(fā)明提供一種軸力和弱軸彎矩聯(lián)合作用下的寬鋼管混凝土弱軸極限承載判斷方法，解決了現(xiàn)有技術中承載判斷不準確、導致結構安全性過于富余的問題，該方法準確度好，適用范圍廣泛。

本發(fā)明采用的技術方案是：

所述寬鋼管混凝土柱為承受單向壓彎或拉彎荷載的鋼管混凝土柱；

1)首先采用以下公式計算寬鋼管混凝土柱的截面受壓承載力P_p：

P_p＝f*A_s+f_c*A_c

式中：

f_c——混凝土軸心抗壓強度；

A_c——混凝土截面面積；

A_s——鋼管截面面積；

f——鋼材強度設計值；

P_p——軸心抗壓承載力；

2)然后采用以下公式計算寬鋼管混凝土柱的混凝土工作承擔系數(shù)α_c：

α_c——混凝土工作承擔系數(shù)；

3)然后采用以下公式判斷寬鋼管混凝土柱在軸力和弱軸彎矩聯(lián)合作用下的截面極限承載力：

式中：P——軸心壓力設計值；

M_y——弱軸彎矩設計值；

M_Py0——只有彎矩作用時截面的弱軸受彎承載力；

4)若滿足3)中的公式條件，則寬鋼管混凝土柱在彎曲平面內(nèi)的承載穩(wěn)定，不作調(diào)整；

若不滿足2)中的公式條件，則寬鋼管混凝土柱在彎曲平面內(nèi)的承載不穩(wěn)定；若不穩(wěn)定，則增加寬鋼管混凝土柱的截面尺寸，可增加長邊或者短邊或者兩者共同，增加寬鋼管混凝土柱的壁厚，即鋼管壁厚。