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k!T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 k》T
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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
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9》00mm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C?D和抛物线》段AC来描述当M】/Mu≤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*》 /N?u-M/M》u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(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k》T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 !
— 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
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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