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圆形不锈钢管混凝土压弯承载力设计方法研究

Pantha Subhash 张伟杰 廖飞宇 周健 任梦璐

Pantha Subhash, 张伟杰, 廖飞宇, 周健, 任梦璐. 圆形不锈钢管混凝土压弯承载力设计方法研究[J]. 钢结构(中英文), 2020, 35(5): 27-33. doi: 10.13206/j.gjgS20021801
引用本文: Pantha Subhash, 张伟杰, 廖飞宇, 周健, 任梦璐. 圆形不锈钢管混凝土压弯承载力设计方法研究[J]. 钢结构(中英文), 2020, 35(5): 27-33. doi: 10.13206/j.gjgS20021801
Subhash Pantha, Weijie Zhang, Feiyu Liao, Jian Zhou, Menglu Ren. Research on Design Methods of Load-Carrying for Circular Concrete Filled Stainless Steel Tube Beam Columns[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2020, 35(5): 27-33. doi: 10.13206/j.gjgS20021801
Citation: Subhash Pantha, Weijie Zhang, Feiyu Liao, Jian Zhou, Menglu Ren. Research on Design Methods of Load-Carrying for Circular Concrete Filled Stainless Steel Tube Beam Columns[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2020, 35(5): 27-33. doi: 10.13206/j.gjgS20021801

圆形不锈钢管混凝土压弯承载力设计方法研究

doi: 10.13206/j.gjgS20021801
基金项目: 

国家自然科学基金项目(51878176);福建省科技厅高校产学研合作项目(2018H6005)。

详细信息
    作者简介:

    Pantha Subhash,男,1985年出生,硕士研究生。

    通讯作者:

    廖飞宇,feiyu.liao@fafu.edu.cn。

Research on Design Methods of Load-Carrying for Circular Concrete Filled Stainless Steel Tube Beam Columns

  • 摘要: 不锈钢管混凝土结构兼具了普通钢管混凝土良好的力学性能和优越的耐久性特点,不仅因其灌注了混凝土,工程造价上得到相对降低,同时其被应用于海洋平台、海边建筑、桥梁和超高层建筑时,后期维护成本较普通钢管混凝土结构亦得到显著降低,如中国香港的昂船洲大桥和纽约赫斯特大厦等实际工程中已应用不锈钢管混凝土结构。
    现行的钢管混凝土结构规范或规程,因对不锈钢显著的后期强化特征未予考虑,承载力计算均偏于保守。为使得不锈钢管混凝土组合结构在应用于实际工程时,其良好的承载力得以准确评估,结合圆形不锈钢管混凝土组合结构在压弯荷载作用下的工况,探讨了圆形不锈钢管混凝土压弯承载力的设计方法。采用现行的中国国家标准GB 50936-2014《钢管混凝土结构技术规范》、福建省地方标准DBJ/T 13-51-2010《钢管混凝土结构技术规程》、欧洲规范Eurocode 4和美国钢结构协会规范ANSI/AISC 360四本规范对收集到的40根圆形不锈钢管混凝土压弯构件的承载力进行了计算,并将承载力计算值与承载力实测值进行了对比,可知:GB 50936规范的承载力计算值和实测值比值的平均值与方差分别为0.871和0.105;DBJ/T规范的承载力计算值与实测值比值的平均值与方差分别为0.868和0.073;EC4规范的承载力计算值与实测值比值的平均值与方差分别为0.832和0.067;AISC规范的承载力计算值和实测值平均值与方差分别为0.612和0.122。
    鉴于上述现行规范或规程计算的圆形不锈钢管混凝土压弯构件的承载力结果均偏于保守,利用有限元软件,建立了圆形不锈钢管混凝土压弯构件有限元模型,在验证模型准确性的基础上,分析了不锈钢屈服强度、截面含钢率、核心混凝土强度和长细比对圆形不锈钢管混凝土压弯构件的轴力-弯矩相关曲线的影响,结果表明:轴力-弯矩相关曲线平衡点的横、纵坐标值随着不锈钢屈服强度和截面含钢率的增大而减小,随着核心混凝土强度的增高而增大;长细比越大,轴力-弯矩相关曲线趋近于直线。
    最后,在DBJ/T规程建议的圆形普通钢管混凝土压弯构件相对轴力-相对弯矩强度相关方程的基础上,重新回归平衡点坐标值与约束系数的关系,以适用于圆形不锈钢管混凝土压弯承载力的计算,所提出圆形不锈钢管混凝土压弯承载力简化计算式相比于现行规范或规程的计算式精度更高,得到的承载力计算值与试验实测值更为接近,可为不锈钢管混凝土的工程设计提供参考,也为相关规范或规程的编制提供依据。
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  • 收稿日期:  2020-02-20
  • 刊出日期:  2020-07-14

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