8》 组合结》构耐火?验算与防《火保:护设计
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8.1 【钢管:混凝土柱
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— 钢管混凝土柱是!指在钢管中填充【混凝:土而形成且钢—。管及其核《。心混凝?土能共同承受—外荷载作用》的结构构件在钢管内!浇灌低强度的素混凝!土或轻质混》凝土等可《延缓钢管的升温【提高其耐火极限是一!种防火性能》稳定、耐久性能良】好的防火《保护方法且》不影响?建筑外观但》对于这?类,构件钢管和》内部填充混凝土【的整体共《同受力性能相对【较差因此不能按本】规,范第8?.,1节规?定的钢管混凝土【柱耐:。火验算方法进行耐】。火,。验算而应《按纯钢构件进行耐】火,验算其中钢》管截面的温度—计算应考虑内—部填充材料的影【。响
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8.1.2 ! 火灾下钢管混【凝土柱的承载力系数!kT是指火灾下【无防:火保护?钢管混?凝土柱的《。抗,压承:载力与其常温下抗压!承载:力的比值《当荷载比《R小:于kT时无防火【保护的钢管》混凝土柱在火灾下】不,会发生破坏;当【。R大于k《T时火灾下钢—管混凝?土,柱所能提供》的抗力已《不足以抵抗外荷【载作用需进》行防火保护为了提】高安全性本条对不采!取防火保《护措施?的适用条件提出了更!为严格的《要求荷载《比R应?。小于0?.75 kT
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8.1—.3 钢管混【凝土柱的荷载比R表!征受火过程中作用在!。柱上:的荷载?水平
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8?.1.4、8.1】.,5 钢管混凝土柱!中的钢管对内部混】凝土具有约束—作用二者协同工作】、共:同受:力钢管混《凝,土柱轴压试验和理】论分析表明由于组】合作用的存在钢【管混凝土柱》的抗:压承载?力大于简单》叠加钢管和混凝土】的抗压承《。载力为保证钢管和】核心混?凝土共同《工作当钢《管混:凝,土构:件尺寸较大》(如截面外尺寸【大于:900mm时)宜在!钢,管内壁设置栓钉【或纵向?加劲肋
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【实际工程中钢管混凝!土柱通常同》时承受轴向压—力,和,弯矩:第8.1.4条、第!8.1.5条给出的!常温下钢管》。混凝土柱的抗压承】载力:计算公式(8.【1.4)、》(8.1.》5)是?在试验研究及大量的!数值算例分析—基础上建立》的在弯矩已》知的情况下由—式(8.1》.4)、式(—8.1.5》)可求得钢》管混凝土柱在该【弯矩作用《下,所能:承受的轴向压力【即,抗压承?载力由于矩形钢管】混凝土柱《在两个?。主,轴方向?的长细比不一定相同!因此有必要进—行弯矩?作用平面外》的稳定计算
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:。 式(8.1】.4:)、式(8.1【.5)适用》于,钢,管混凝土柱受压破】坏,的,情况以?下通过图示方式解释!。式(8.1.—4)的?物理意义图1 【3所示为压弯圆钢】管混凝土柱的—N* /Nu 】-M/Mu关系曲】线可采用直》线段CD《和抛:物,线段AC《来,描述当M/M—u≤1时直线段【CD表示式(8.1!.,4,-1);当M/【Mu>?1时抛?物线段AC》表示式(8.1.4!-2:)式(?8.1.4)—不适用于钢》。管混凝土《柱受拉破坏情况【因此当?N/Nu<φ3η0!时,。抛物线段AB—用虚线表示》图中A点为单纯受】弯矩作用时》的工况;B点为受】拉破坏和受压破坏的!临界点?;C点为N*— /Nu-》M/Mu关》。系曲:线变化?的分界点;》D点为?单纯受轴心压力作用!时的工况;C点与A!点关于抛物
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图13》 N*/Nu【。-M/M《u关系
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《 线对称轴对!称;E?点表示计算构件段】。范围内的某一—最不利轴向压力和弯!矩组:合(N?。M)其对应的承受压!弯,。作用时钢管混—凝土柱?的抗压承载力设【计值N*如图中F点!所示
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图14所!示的φ?-λ:关,系曲:线分为三个阶段当λ!≤λ0时稳定—系数φ=1》为强度破坏;当λ】>λp?时钢管?混凝土柱为》弹性失?稳;当λ0<—。λ≤λ?。p时钢管混凝土柱】为弹塑性失稳—
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图14 φ-】λ关系曲线示—意图
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8.1.6、8.!1.:7 研究表—明在:标准火灾作用下影】响钢:管混凝土柱承—载力的因素主要为】受火时间、》柱长细比和截面周长!为,。便于:工程设?计对无防火保护【钢管混?凝,土柱在标准》火灾作用下的承载】力系数kT》进行分析回归得到】了kT计算公式(】8.1.6)、【(8.?。1.7)该公式【计算结果与》试验结果《及,有限元分《析,。结果均较吻合
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8:.1.8、8.1.!9 ?金属网抹《M5水泥砂浆防【火保护、非膨—胀型钢结构防火【涂料防火《。保护是?钢管混凝《。。土柱最常用的两【种,防火:保护方?。。式,条文中钢管混凝土柱!。防火保护厚》度的:计,。算公式(8.—1,.8)、(8.【。1.9)是在试验】。研究的?基础上通过对大量】的,有限元算例计算【结果进行分析、回归!拟合得到的这些【有限元算例涵盖了】工程:中常用的参数范【围式(8《.1.8)、式【(8.?1.9)的计算结】。果与试验结果均【吻合
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? 附录C给出了】按,式,。(8.1.8—)计算的钢》管,混凝土柱《防,火保护?层厚度其中非—膨胀型防火涂料保护!层的厚度是》以防火涂料的—热传导系数为0.1!0W/(m》·℃)?计算的当施工采【用,的防火涂料》的热传导《系数:与该值不同》时,应按本规范附录【A确定?施工厚度《此外按?本,规范第?。4.1?节的有关规定非【膨胀型防火涂料【保护层的最小厚度不!应小于10mm砂浆!防火保护的最—。小厚度不应小于【25m?。m
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8.1】.10 《 ,火灾:下,钢管混凝土柱内混】凝土会产生一定的】水蒸气为保证钢管】和混凝土之》间共同?工作良好保》证结:构的安全应在钢管上!设置如图1》 5所示的》排气孔对于长柱仅在!楼层:位置:。的钢管上设置排气】孔不:能保证充分排气【因此:本条规?定,排气孔还要沿钢柱】的高度方向设—置间距不宜大于6m!
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图15 排气孔】位置示意图》(,mm)?
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