方钢管混凝土在钢结构住宅中的应用与计算

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1、方钢管混凝土在钢结构住宅中的应用与计算（山东建大建筑技术有限公司，山东，济南，250013）【】钢管混凝土结构是从型钢混凝土结构及螺旋箍柱发展而来的。国外最早应用型钢混凝土结构，主要是用混凝土来保护钢结构，使之防火性能及防腐蚀性能得到大大改善，不必要进行经常性的、工作量很大的日常维护。后来在结构中才主要利用混凝土来提高结构刚度，以减小结构的侧移。将型钢混凝土用于高层、超高层及高耸钢结构中，以及用于地震区的建筑中，将使建（构）筑物的侧移大大减小。木文对钢管混凝土结构在建筑中的应用进行探讨。【关键词】方钢管混凝

2、土；钢结构住宅中；应用计算1八■>«刖g钢管混凝土是钢-混凝土组合结构中的一种组合设计形式，在建筑结构和桥梁结构中得到了广泛应用。钢管混凝土兼具钢结构和混凝土结构的一些特征，可以充分地发挥钢材和混凝土两种材料的优点，弥补彼此的缺点，因而具有优良的力学性能和经济性。一、方钢管混凝土结构体系方截面钢管混凝土是指在焊接方钢管或挤压成形方钢管中灌入混凝土，使钢材和混凝土共同作用，从而达到提高整体承载能力的一种介于钢结构与混凝土结构之间的组合结构形式。钢-混凝土组合结构与钢结构相比，节省钢材，并增强了构件及建筑物的刚

3、度：与钢筋混凝土结构相比，增大了构件的延性，减轻了结构重量，具有更高的强度，充分发挥了钢（受拉）和混凝土（受压）两种不同材料的特点。除此之外，方钢管混凝土组合结构还具有如下特点：1、截面受力合理大开间是市场对现代住宅提出的要求。选用钢框架体系，在两个方向跨度都较大，需要柱截面在两个方向上都承受较大弯矩，在选择截面时，很难区分强轴和弱轴，设计时要求截面在两个方向上应具奋相近的承载能力，如果采用H形钢，因强、弱轴惯性矩之比较大，设计吋不能经济的满足双向抗弯要求。而方钢管混凝土结构形式则克服了上述缺点，双向同性的

4、优点更能满足结构需要。2、耐火性好在住宅结构体系设计时，要求局部发生火灾不发生整体破坏。方钢管混凝土由于是由钢管和混凝土两种材料组成，混凝土的热熔比较大，发生火灾吋，混凝土吸收钢管传递的热较多，奋效地延长了钢材的耐火时间，使钢管混凝土柱具有较好的耐火性能。火灾后，外界温度降低，己经屈服截面处钢管的强度可以得到不同程度的恢复，为结构加固补强提供了安全的作业环境，同吋也减少了加固工作量和费用。3、塑性、韧性好方钢管混凝土柱具冇很好的塑性和稳定性，£L没冇明显的局部屈曲现象，表现出一定的延性性质。方钢管混凝土构件

5、在大轴压比的情况下仍具奋较好的耗能性能和延性，因而抗震性能良好。二、方钢管混凝土构件计算方法基于组合理论的方钢管混凝土构件计算方法简明，物理意义清楚，适用于工程设计(没有考虑钢管和混凝土之间的协同工作效应，计算结果偏于安全)。1、轴心受力构件计算(1)轴心受压构件的强度计算根据钢管和混凝土共同工作的机制，参照我国建筑结构设计统一标准的规定，轴心受压构件的强度承载力设值的计算公式为上式中是与钢管对混凝土的约束效应和混凝土徐变对承载力影响等因素有关的系数，前者对混凝土的强度有所提高，后者则相反。考虑到的影响因素

6、比较复杂，对轴心受压构件的强度承载力的提高奋限，对于管壁较薄的构件更是如此，为方便使用，α取=1，即得到方钢管混混凝土轴心受压构件的强度计算公式(1)轴心受压构件的稳定计算根据试验资料，方钢管混凝土轴心受压构件受力较接近于钢构件，因此采用钢结构类似的计算公式。(2)轴心受拉构件的强度计算由于混凝土的抗拉强度相对于钢管较小，在计算方钢管混凝土轴心受拉构件吋可不计入混凝土的作用，只考虑方钢管抵抗所有拉力，由极限状态即可得到方钢管混凝土的抗拉承载力计算公式。2、压弯、拉弯构件计算(1)弯矩作用在一个主

7、平面内的方钢管混凝土压弯构件的强度计算弯矩作用在一个主平面内的方钢管混凝土压弯构件的强度，可以根据极限理论进行分析。受拉区混凝土退出工作，并假定极限状态吋，钢管没奋局部屈曲。由极限理论可以推导出钢管混凝土压弯构件的N-M相关公式。该式为二次函数，曲线呈抛物线型。为便于设计，将其简化为两段折线型。在简化N-M相关线中，折线的转折点是将代入实际相关曲线中得到的简化曲线。(2)弯矩作用在一个主平面内的方钢管混凝土压弯构件的稳定计算弯矩作用在一个主平面内的方钢管混凝土压弯构件的稳定分析，是在方钢管混凝土压弯构件的强

8、度分析的基础上，结合轴心受压构件的稳定性分析，比照我国《钢结构设计规范》(GB50017)的设计方法得出的，并与一些实验结果进行了对比。这种方法简明、物理意义清楚、对于实际工程设计是适用的。公式中的β是等效弯矩系数，取值与《钢结构设计规范》(GB50017)相同。公式分母中的(1-0.8N/NEX)是考虑在弹塑性阶段轴力引起弯矩增大的影响。由于压弯构件在两个主轴方向的长细比不一定相同，因此冇必要进行弯矩