[发明专利]一种异形钢管混凝土柱双向压弯稳定承载判断方法

说明书

本发明公开了一种异形钢管混凝土柱双向压弯稳定承载判断方法。首先计算异形钢管混凝土柱绕两个弯曲轴的等效弯矩系数，然后判断双向压弯受力状态下异形钢管混凝土柱的承载稳定性：若满足条件，则异形钢管混凝土柱在双向压弯荷载作用下承载稳定；若不满足条件，则异形钢管混凝土柱在双向压弯荷载作用下承载不稳定。本发明提出的异形钢管混凝土柱双向压弯稳定承载公式填补了现有结构设计技术的空白，公式计算结果与数值结果相比偏于安全，极大提高了异形钢管混凝土结构设计的可靠性和安全性。

技术领域

本发明属于结构设计技术领域的一种建工结构构件稳定判断方法，具体涉及一种异形钢管混凝土柱双向压弯稳定承载判断方法。

背景技术

钢管混凝土柱通过在空钢管中填充混凝土而成，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。

根据截面形式的不同，钢管混凝土柱可分为圆钢管混凝土柱，方、矩形钢管混凝土柱、异形钢管混凝土柱等。在住宅建筑中，若竖向承重构件采用圆钢管混凝土柱或方、矩形钢管混凝土柱，柱截面宽度一般都会大于隔墙宽度，柱子会在房间局部形成凸角，影响建筑空间的使用。若将竖向承重构件改为异形钢管混凝土柱(图1)，则可将柱截面隐藏于建筑墙体中，避免了住宅建筑中常见的凸柱现象，提高了建筑内部空间利用率，因此异形钢管混凝土柱在住宅建筑中具有广阔的应用前景。

由于异形钢管混凝土柱一般都布置在建筑平面的角部或边部，同时地震作用方向也存在着不确定性，因此异形钢管混凝土柱通常会处于双向压弯状态。关于双向压弯荷载作用下钢管混凝土柱的稳定承载力计算，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)，但这两本规范仅适用于圆钢管混凝土柱和方、矩形钢管混凝土柱。从国内外相关的研究文献来看，目前也未见到双向压弯荷载作用下的异形钢管混凝土柱稳定承载力计算方法。

发明内容

为促进异形钢管混凝土柱在工程中的应用，本发明提供一种异形钢管混凝土柱双向压弯稳定承载判断方法，解决了现有技术中缺乏异形钢管混凝土柱双向压弯稳定承载判断方法的技术难题，该方法与数值分析结果相比，偏于安全，适用性强。

本发明采用的技术方案是：

对于承受双向压弯荷载的异形钢管混凝土柱，首先采用以下公式计算异形钢管混凝土柱绕两个弯曲轴的等效弯矩系数β_mx和β_my：

式中：

M_x1——绝对值较大的异形钢管混凝土柱绕第一个弯曲轴的端弯矩，M_x2——绝对值较小的异形钢管混凝土柱绕第一个弯曲轴的端弯矩，|M_x1|≥|M_x2|；

M_y1——绝对值较大的异形钢管混凝土柱绕第二个弯曲轴的端弯矩，M_y2——绝对值较小的异形钢管混凝土柱绕第二个弯曲轴的端弯矩，|M_y1|≥|M_y2|；

β_mx、β_my——分别为异形钢管混凝土柱绕两个弯曲轴的等效弯矩系数；

然后采用以下公式判断双向压弯受力状态下异形钢管混凝土柱的承载稳定性：

式中：

N——异形钢管混凝土柱的轴心压力设计值；

——异形钢管混凝土柱的轴心受压稳定系数；