[发明专利]一种钢管混凝土柱平面内稳定承载判断方法

说明书

本发明公开了一种钢管混凝土柱平面内稳定承载判断方法。所述钢管混凝土柱分为承受单向压弯荷载的钢管混凝土柱和承受双向压弯荷载的钢管混凝土柱；对于承受单向压弯荷载，先计算钢管混凝土柱的等效弯矩系数，然后判断承载稳定性：对于承受双向压弯荷载，先计算钢管混凝土柱的等效弯矩系数，再计算绕两个弯曲轴的端弯矩与截面塑性弯矩的比值：然后判断承载稳定性。本发明全面解决了钢管混凝土柱的平面内稳定承载判断问题，具有更高的精度，极大提高了钢管混凝土结构设计的可靠性和安全性，适用广泛。

技术领域

本发明属于结构设计技术领域的一种建工结构稳定判断方法，具体涉及一种钢管混凝土柱平面内稳定承载判断方法。

背景技术

钢管混凝土柱通过在空钢管中填充混凝土而形成，按截面形式不同可分为圆钢管混凝土柱，方、矩形钢管混凝土柱等，如图1所示。在受力过程中，钢管对其内部混凝土的约束作用使混凝土处于三向受压状态，提高了混凝土的抗压强度和变形能力；钢管内部的混凝土又可以有效地防止钢管发生局部屈曲，因此钢管混凝土柱具有优异的力学性能，具体表现为高承载力、高延性的特点。

关于压弯荷载作用下钢管混凝土柱的平面内稳定承载力计算，目前已有两本规范作出了相关规定，分别是《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CECS159:2004)和《钢管混凝土结构技术规范》(GB50936-2014)，但现有的计算方法存在很多局限性和不足。例如CECS159:2004只适用于截面高宽比不大于2的矩形钢管混凝土柱，但随着住宅钢结构的发展，为了达到不在室内凸梁凸柱的目的，柱截面高宽比有增大的趋势，工程中采用的矩形截面高宽比一般都在2以上，最大达到3.5左右，截面参数已超过规范适用范围。为验证规范公式的安全性，选取两个算例进行分析，如图2和图3所示，图上同时给出了数值分析得到的构件平面内稳定承载力相关曲线(N-M曲线)和两本规范公式给出的曲线。通过曲线之间的对比可知，规范公式偏于不安全，因此按照现有的计算方法并不能涵盖所有的参数范围，在某些情况下结构安全性得不到保证。

发明内容

为了克服现有规范计算方法的不足，提高设计的可靠性和安全性，本发明提供一种钢管混凝土柱平面内稳定承载判断方法，解决了现有技术中稳定承载判断不准确、导致结构安全性不保障的技术问题，该方法吻合数值分析结果，准确度好，适用范围广泛。

本发明采用的技术方案是：

所述钢管混凝土柱分为承受单向压弯荷载的钢管混凝土柱和承受双向压弯荷载的钢管混凝土柱；

A)对于承受单向压弯荷载的钢管混凝土柱

A.1)首先采用以下公式计算钢管混凝土柱的等效弯矩系数β_mx：

式中：P——钢管混凝土柱的轴心压力设计值；

M_x1——设计要求中绝对值较大的钢管混凝土柱端弯矩设计值，M_x2——设计要求中绝对值较小的钢管混凝土柱端弯矩设计值，|M_x1|≥|M_x2|；

P_Ex——弯矩作用平面内的构件欧拉临界荷载；

χ_x——与欧拉临界荷载有关的系数；

p_Ex——轴心压力设计值与欧拉临界荷载之比；

A.2)然后采用以下公式判断钢管混凝土柱在所在平面内的承载稳定性：

式中：β_mx——等效弯矩系数；

P_P——钢管混凝土柱全截面受压承载力；