[发明专利]复合受力状态下的矩形钢管混凝土截面极限承载判断方法

说明书

本发明公开了一种复合受力状态下的矩形钢管混凝土截面极限承载判断方法。根据矩形钢管混凝土柱自身属性处理获得矩形钢管混凝土柱的全截面受压承载力和混凝土工作承担系数；将矩形钢管混凝土柱的轴心压力设计值全截面受压承载力之间的比值与混凝土工作承担系数进行比较，根据比较结果分段分类按照以下方式判断矩形钢管混凝土柱截面的承载稳定性并采取措施提高稳定性。本发明全面解决了轴力和弯矩联合作用下矩形钢管混凝土截面的极限承载判断问题，具有更高的精度，并采取措施提高稳定性，极大提高了矩形钢管混凝土结构的准确性。

技术领域

本发明属于结构设计技术领域的一种建工结构极限承载判断方法，具体涉及一种轴力和弯矩联合作用下的矩形钢管混凝土截面极限承载判断方法。

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、宽钢管混凝土柱等，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。

关于轴力和弯矩联合作用下的矩形钢管混凝土柱截面极限承载力计算，目前主要有三方法作出了相关规定，分别是《矩形钢管混凝土结构技术方法》(CECS159:2004)，《钢管混凝土结构技术方法》(GB50936-2014)和《组合结构设计方法》JGJ138-2016，但现有的计算方法存在很多局限性和不足。由于弱轴方向的初始屈服曲面更靠近塑性铰相关曲线，这说明弱轴方向的塑性开展潜力低于绕强轴的塑性开展潜力，对应用来说，宜限制塑性弯矩的充分利用，但CECS159:2004中的三折线方程未考虑此因素。且当宽矩形截面退化成矩形钢管截面时，三折线方程的误差增大。现有技术缺少了更加接近真实构件截面极限承载力的处理方法。

发明内容

为了在矩形钢管混凝土柱中准确判断截面的承载力，克服现有方法存在的偏差，本发明提供一种轴力和弯矩联合作用下的矩形钢管混凝土柱截面极限承载力判断方法，解决了现有方法中承载能力判断不准确、导致结构处理误差较大的技术问题，该方法吻合数值分析结果，准确度好，适用范围广泛，在矩形钢管混凝土柱结构处理中准确判断和提高截面的承载力。

本发明采用的技术方案是：

本发明是在现有方法上，经过与试验值对比，提出了一种在轴力和弯矩联合作用下更适合矩形钢管混凝土截面的极限承载力计算本发明新方法。

所述矩形钢管混凝土柱为承受轴力和弯矩联合作用下的矩形钢管混凝土柱；

1)根据矩形钢管混凝土柱自身属性处理获得矩形钢管混凝土柱的全截面受压承载力P_P和混凝土工作承担系数α_ck；

2)将矩形钢管混凝土柱的轴心压力设计值P和全截面受压承载力P_P之间的比值与混凝土工作承担系数α_ck进行比较，根据比较结果按照以下分段曲线(三曲线拟合)方式判断矩形钢管混凝土柱截面的承载稳定性并采取措施提高稳定性：

当则

当则

当则

式中，M_x——截面弯矩设计值；

M_px0——只有弯矩作用时的截面抗弯承载力；

P——轴心压力设计值；

P_P——轴心抗压承载力；

α_ck——混凝土工作承载系数；

β——修正指数；