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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!
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90《0mm?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C】D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<φ3η!0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1】3 N*/N【u-M/Mu—关,系
! :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(NM!)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1《4,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≤λp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0.10W【/(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25mm
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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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