翻新时间：2022-09-16
圆钢管混凝土构件抗剪强度计算方法比较
【关键词】钢管混凝土，抗剪，承载力，设计
【中图分类号】TU375 【文献识别码】A【文章编号】
1 前言
圆钢管混凝土由于钢管和内部核心混凝土“相互作用、优势互补”使得钢管混凝土具有承载力高、抗震性能好、施工方便等诸多优点，越来越受到工程师的青睐，在桥梁结构和高层建筑结构中的应用较为广泛[1]。随着钢管混凝土工程实践的不断深入，发现在某些情况下，例如钢管混凝土柱之间设有斜撑的节点处，大跨重载梁的梁柱节点区域等，横向抗剪问题变得突出，因此深入研究钢管混凝土抗剪强度有非常重要的工程意义。
以往对钢管混凝土抗剪性能研究有：文献[2-5]进行了圆钢管混凝土抗剪性能的实验研究和理论分析；文献[6-7]进行了圆钢管混凝土抗剪试件的实验研究，并基于实验结果建议了圆钢管混凝土柱的抗剪承载力的计算公式。文献[8]根据纯扭试件的计算结果来确定钢管混凝土的抗剪力学特性，即受扭时的剪切屈服点为钢管混凝土的组合强度标准值，采用有限元法对纯扭构件进行了大量的计算分析，最后提出了组合剪切模量、剪切刚度和抗剪强度的简化计算公式，简化计算公式与实验结果吻合较好。文献[9] 采用有限元软件ABAQUS对钢管混凝土基本剪切性能进行了研究，提出了钢管混凝土抗剪强度的简化计算公式，简化计算结果与试验结果吻合较好。
2 各规程抗剪承载力计算公式介绍
（1）
式
（1）中： 为钢管混凝土纯剪构件抗剪承载力设计值； 为钢管混凝土构件的组合截面面积； 为钢管混凝土的组合剪切强度设计值，其计算公式表达式如下：
（2）
（3）
―钢管混凝土抗剪承载力计算系数，按下式计算：
（4）
以上各式中， 为截面含钢率（钢管横截面面积与核心混凝土截面面积之比）， 为钢管混凝土的约束效应系数， 为钢管混凝土轴压强度设计值， 为混凝土轴心抗压强度设计值。
2.2 CECS28：2012规程[11]
（5）
式
（5）中， 为钢管内的核心混凝土横截面面积； 为混凝土轴心抗压强度设计值， 为钢管混凝土的约束效应系数，按下式计算：
（6）
式
（6）中， 为钢管的横截面面积； 为钢材抗拉强度设计值。
（7）
式
（7）中， 为钢管混凝土构件的组合截面面积； 为钢管混凝土的受剪强度设计值，其计算公式表达式如下：
（8）
上式中， 为截面含钢率（钢管横截面面积与核心混凝土截面面积之比）， 为钢材抗拉强度设计值。
3 各规程抗剪承载力计算公式计算结果比较
为了比较以上各规程在计算圆钢管混凝土构件抗剪强度计算结果的差异，以下采用典型计算算例的计算结果进行比较。算例的计算条件为：Q235钢和Q420钢，混凝土强度为C
30、C50和C80，截面含钢率 从0.04-0.2，选用了两种截面尺寸，钢管外径D=400mm和D=800mm。
（2） C50混凝土
（2） C50混凝土
（3） C80混凝土
（3） C80混凝土
（a） Q235钢材 （b）Q420钢材
图1 圆钢管混凝土抗剪承载力计算结果比较（D=400mm）
图2给出了钢管外径D=800mm时不同参数情况下各规程计算得到的圆钢管混凝土构件抗剪强度 ～ 关系曲线，各规程计算结果的差异规律与图1类似，不再重复。
（1） C30混凝土
（1） C30混凝土
（2） C50混凝土
（2） C50混凝土
（3） C80混凝土
（3） C80混凝土
（a） Q235钢材 （b）Q420钢材
图2 圆钢管混凝土抗剪承载力计算结果比较（D=800mm）
4 结语
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