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波纹侧板-方钢管混凝土柱偏心受压承载力的计算方法

成果类型:: 实用新型专利

发布时间: 2022-07-01 10:52:47

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:江苏无锡市| 朱建萍 | 2022-10-25 17:02:58

本发明公开了一种波纹侧板 方钢管混凝土柱偏心受压承载力的计算方法,在新型波纹侧板 方钢管混凝土柱的新型结构基础上,本发明在第二类套箍混凝土理论的基础上,将钢管内混凝土和核心混凝土划分开来,分别考虑侧向约束对受压混凝土承载能力的提升。步骤如下:获取新型波纹侧板 方钢管混凝土柱的方钢管壁厚、方钢管内截面的长度和宽度、波纹侧板厚度、柱截面长度和宽度、核心混凝土和方钢管内混凝土的抗压强度标准值以及方钢管钢板的抗压强度标准值;根据受压区高度x判断新型波纹侧板 方钢管混凝土柱处于什么受力状态下:能够确定安装过程中的轴向压力和弯矩的关系。

本发明通过计算得到波纹侧板-方钢管混凝土柱的偏压承载力,分别考虑了波纹板和钢管约束混凝土从而对混凝土抗压强度有提升作用,本算法与第二种算法本质的区别就是考虑了波纹板对混凝土的约束作用,使用本算法,计算结果更加精确,因此能够准确确定安装过程中的轴向压力和弯矩的关系,根据此数据指导能够防止波纹侧板-方钢管混凝土柱过载现象的产生,也能够指导波纹侧板-方钢管混凝土柱的设计和安装,无需对其进行繁琐复杂的模拟计算过程,且本发明方法中计算得到的偏压承载力与模拟值相符,准确度高,能够指导波纹侧板-方钢管混凝土柱的安装和设计过程,具有较好的的应用前景。

为降低柱截面尺寸,减轻自重,提升整体经济性能,方钢管混凝土柱广泛应用于高层及大跨度结构,但普通方钢管混凝土柱用钢量较大,在受压时钢管管壁容易发生鼓曲,导致鼓曲截面无法继续工作;且钢管对混凝土的约束仅集中在角部,对混凝土的套箍作用很难发挥,综合经济性不强。为充分发挥材料强度,提升钢管混凝土柱的综合性能,国内外学者已进行了大量的研究,一种新型波纹侧板-方钢管混凝土柱被逐渐认识和使用,波纹侧板-方钢管混凝土柱的立体结构如图1所示,波纹侧板-方钢管混凝土柱呈矩形,柱的四角分别设有四个方钢管,相邻两个方钢管远离两柱的中轴线的两个面之间通过波纹板相连,方钢管以及由四个方钢管和波纹板之间形成的空隙填装有混凝土。

波纹侧板-方钢管混凝土柱的结构剖面图如图2所示,其中t1为方钢管壁厚,ht、bt为方钢管内截面的长度和宽度,t2为波纹侧板厚度,hr为波纹板高度,h、b为柱截面长度和宽度,fc1、fc2、fa为核心混凝土和方钢管内混凝土的抗压强度标准值以及方钢管钢材的抗压强度标准值。在波纹侧板-方钢管混凝土柱中,方钢管较小的径厚比能够为钢管内混凝土提供更好的约束,将其布置在四角又有利于提升组合柱的抗弯性能;此外,波纹板侧向刚度大,与四角方钢管焊接形成的多腔体既可以对混凝土提供更有效的约束,防止过早鼓曲,充分发挥材料性能,又能在施工中作为模板,减少工期,有效提高施工效率及施工质量。

江南大学是教育部直属、国家“211工程”重点建设高校和“双一流”建设高校。学校具有悠久的办学历史、厚重的文化积淀,源起1902年创建的三江师范学堂,历经国立中央大学、南京大学等发展时期;1958年南京工学院食品工业系整建制东迁无锡独立建校,成立无锡轻工业学院;1962年无锡纺织工学院并入无锡轻工业学院;1995年更名为无锡轻工大学;2001年无锡轻工大学、江南学院、无锡教育学院合并组建江南大学;2003年东华大学无锡校区并入江南大学。

本发明方法方便快捷,仅需要波纹侧板-方钢管混凝土柱的相关尺寸和材质等信息即可计算得到波纹侧板-方钢管混凝土柱的偏压承载力,解决防止出现波纹侧板-方钢管混凝土柱过载的问题,大大节约了工程师的时间成本。

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