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kT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【
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*《 /N《u -M《。/Mu关系曲线可】采,用直线段CD和抛物!线段AC来描述当M!/Mu≤1时直线】段C:D表:示式(8.1.4】-1);当》M/M?u,>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/N《u<φ3η0时【抛物线段A》。。B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/Mu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
! 图14【所示的φ-λ关系曲!。线分为三《个阶段当λ≤λ【0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≤【λp时钢管混凝土】柱为:弹塑性失稳
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图1!4 φ-λ关—系,曲线示意图》
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10m【m,砂浆防火保护的最】小厚度不应小于【25:m,m
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《1,5 排气孔位置示】意图(m《m)
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