[发明专利]L形钢管混凝土柱在复合受力下的截面极限承载判断方法

摘要

本发明公开了一种L形钢管混凝土柱在复合受力下的截面极限承载判断方法。首先判断L形钢管混凝土柱截面的极限强度能否满足承载需求：接着计算L形钢管混凝土柱的L形截面的应力比，并进行以下判断：当L形钢管混凝土柱的L形截面的应力比ρ≤1.0时，则L形钢管混凝土柱在双向弯矩和轴力联合作用下的截面极限承载能力满足受力需求；若应力比ρ1.0时，则L形钢管混凝土柱在双向弯矩和轴力联合作用下的截面极限承载能力不满足受力需求。本发明提出的L形钢管混凝土柱截面极限承载能力判断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吻合较好，极大提高了异形钢管混凝土结构设计的可靠性和安全性。

主权项

1.一种L形钢管混凝土柱在复合受力下的截面极限承载判断方法，其特征在于：首先，对于在双向弯矩和轴力联合作用下的L形钢管混凝土柱，采用以下公式来判断L形钢管混凝土柱截面的极限强度能否满足承载需求：式中：P——L形钢管混凝土柱的轴力设计值；P_u——L形钢管混凝土柱全截面受压承载力；p——L形钢管混凝土柱的轴力设计值与全截面受压承载力之比；接着，根据L形钢管混凝土柱所受的弯矩M_x、M_y，按照弯矩的数值所处的区间范围，采用下列公式计算L形钢管混凝土柱的L形截面的应力比ρ：当M_x2≤M_x≤M_x1,M_y1≤M_y≤M_y2时，采用以下公式计算第一应力比ρ₁：α₁＝2‑p式中：M_x——L形钢管混凝土柱绕第一个弯曲轴的弯矩；M_y——L形钢管混凝土柱绕第二个弯曲轴的弯矩；M_x1——当L形钢管混凝土的L形截面的翼缘侧混凝土受压且塑性中性轴平行于第一个弯曲轴时，L形钢管混凝土的L形截面绕第一个弯曲轴的最大抗弯承载力；M_y1——与M_x1相对应的L形截面绕第二个弯曲轴的抗弯承载力；M_x2——与M_y2相对应的L形截面绕第一个弯曲轴的抗弯承载力；M_y2——当L形钢管混凝土柱的L形截面的腹板侧混凝土受压且塑性中性轴平行于第二个弯曲轴时，L形钢管混凝土柱的L形截面绕第二个弯曲轴的最大抗弯承载力；当M_x3≤M_x≤M_x2,M_y3≤M_y≤M_y2时，采用以下公式计算第二应力比ρ₂：α₂＝1.6+0.5p式中：M_x3——当L形钢管混凝土柱的L形截面的翼缘侧混凝土受拉且塑性中性轴平行于第一个弯曲轴时，L形钢管混凝土柱的L形截面绕第一个弯曲轴的最小抗弯承载力；M_y3——与M_x3相对应的L形截面绕第二个弯曲轴的抗弯承载力；当M_x3≤M_x≤M_x4,M_y4≤M_y≤M_y3时，采用以下公式计算第三应力比ρ₃：α₃＝1.6+2p/3式中：M_x4——与M_y4相对应的L形截面绕第一个弯曲轴的抗弯承载力；M_y4——当L形截面的腹板侧混凝土受拉，且塑性中性轴平行于第二个弯曲轴时，L形截面绕第二个弯曲轴的最小抗弯承载力；当M_x4≤M_x≤M_x1,M_y4≤M_y≤M_y1时，采用以下公式计算第四应力比ρ₄：α₄＝2‑p式中：α₁、α₂、α₃、α₄——与p有关的第一、第二、第三、第四计算参数；ρ₁、ρ₂、ρ₃、ρ₄——当弯矩M_x和M_y分别位于不同数值区间时的L形截面应力比计算值；最后采用以下公式获得应力比ρ：ρ＝ρ₂,orρ₄,or max(ρ₁,ρ₃)≤1式中：ρ——L形钢管混凝土柱截面应力比；并进行以下判断：当L形钢管混凝土柱的L形截面的应力比ρ≤1.0时，则L形钢管混凝土柱在双向弯矩和轴力联合作用下的截面极限承载能力满足受力需求；若L形钢管混凝土柱的L形截面的应力比ρ>1.0时，则L形钢管混凝土柱在双向弯矩和轴力联合作用下的截面极限承载能力不满足受力需求。