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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!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
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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* /N—u, -M/Mu关【系曲线可《采用直线段C—D,和,抛物:线段A?C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!<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13【 N*/N—。u-: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(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λ【0,<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
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!
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
! 《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!1,0mm砂浆》防火保护的最—小厚度不应小—于25mm》
—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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