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8.組合結(jié)構(gòu)耐火驗(yàn)算與防火保護(hù)設(shè)計(jì)8、1,鋼管混凝土柱,鋼管混凝土柱是指在鋼管中填充混凝土而形成且鋼管及其核心混凝土能共同承受外荷載作用的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。在鋼管內(nèi)澆灌低強(qiáng)度的素混凝土或輕質(zhì)混凝土等 可延緩鋼管的升溫,提高其耐火極限 是一種防火性能穩(wěn)定,耐久性能良好的防火保護(hù)方法 且不影響建筑外觀 但對(duì)于這類(lèi)構(gòu)件.鋼管和內(nèi)部填充混凝土的整體共同受力性能相對(duì)較差 因此不能按本規(guī)范第8,1節(jié)規(guī)定的鋼管混凝土柱耐火驗(yàn)算方法進(jìn)行耐火驗(yàn)算、而應(yīng)按純鋼構(gòu)件進(jìn)行耐火驗(yàn)算.其中鋼管截面的溫度計(jì)算應(yīng)考慮內(nèi)部填充材料的影響.8、1,2，火災(zāi)下鋼管混凝土柱的承載力系數(shù)kT,是指火災(zāi)下無(wú)防火保護(hù)鋼管混凝土柱的抗壓承載力與其常溫下抗壓承載力的比值、當(dāng)荷載比R小于kT時(shí).無(wú)防火保護(hù)的鋼管混凝土柱在火災(zāi)下不會(huì)發(fā)生破壞.當(dāng)R大于kT時(shí).火災(zāi)下鋼管混凝土柱所能提供的抗力已不足以抵抗外荷載作用,需進(jìn)行防火保護(hù) 為了提高安全性.本條對(duì)不采取防火保護(hù)措施的適用條件提出了更為嚴(yán)格的要求，荷載比R應(yīng)小于0。75。kT。8。1.3,鋼管混凝土柱的荷載比R表征受火過(guò)程中作用在柱上的荷載水平 8、1.4，8、1。5、鋼管混凝土柱中的鋼管對(duì)內(nèi)部混凝土具有約束作用,二者協(xié)同工作.共同受力 鋼管混凝土柱軸壓試驗(yàn)和理論分析表明.由于組合作用的存在,鋼管混凝土柱的抗壓承載力大于簡(jiǎn)單疊加鋼管和混凝土的抗壓承載力。為保證鋼管和核心混凝土共同工作 當(dāng)鋼管混凝土構(gòu)件尺寸較大、如截面外尺寸大于900mm時(shí)。宜在鋼管內(nèi)壁設(shè)置栓釘或縱向加勁肋、實(shí)際工程中 鋼管混凝土柱通常同時(shí)承受軸向壓力和彎矩,第8.1 4條,第8，1.5條給出的常溫下鋼管混凝土柱的抗壓承載力計(jì)算公式。8 1.4，8、1、5、是在試驗(yàn)研究及大量的數(shù)值算例分析基礎(chǔ)上建立的，在彎矩已知的情況下。由式,8、1 4 式。8，1。5?？汕蟮娩摴芑炷林谠搹澗刈饔孟滤艹惺艿妮S向壓力.即抗壓承載力,由于矩形鋼管混凝土柱在兩個(gè)主軸方向的長(zhǎng)細(xì)比不一定相同、因此有必要進(jìn)行彎矩作用平面外的穩(wěn)定計(jì)算,式 8、1.4、式 8.1。5,適用于鋼管混凝土柱受壓破壞的情況 以下通過(guò)圖示方式解釋式。8、1。4,的物理意義。圖1 3所示為壓彎圓鋼管混凝土柱的N、Nu。M。Mu關(guān)系曲線 可采用直線段CD和拋物線段AC來(lái)描述。當(dāng)M,Mu、1時(shí),直線段CD表示式。8 1，4.1.當(dāng)M Mu。1時(shí)。拋物線段AC表示式,8.1.4。2,式 8.1 4,不適用于鋼管混凝土柱受拉破壞情況，因此當(dāng)N。Nu。φ3η0時(shí) 拋物線段AB用虛線表示 圖中.A點(diǎn)為單純受彎矩作用時(shí)的工況 B點(diǎn)為受拉破壞和受壓破壞的臨界點(diǎn),C點(diǎn)為N，Nu.M,Mu關(guān)系曲線變化的分界點(diǎn)，D點(diǎn)為單純受軸心壓力作用時(shí)的工況。C點(diǎn)與A點(diǎn)關(guān)于拋物圖13，N Nu。M.Mu關(guān)系，線對(duì)稱(chēng)軸對(duì)稱(chēng) E點(diǎn)表示計(jì)算構(gòu)件段范圍內(nèi)的某一最不利軸向壓力和彎矩組合.N M、其對(duì)應(yīng)的承受壓彎作用時(shí)鋼管混凝土柱的抗壓承載力設(shè)計(jì)值N。如圖中F點(diǎn)所示、圖14所示的φ λ關(guān)系曲線分為三個(gè)階段、當(dāng)λ.λ0時(shí)，穩(wěn)定系數(shù)φ 1 為強(qiáng)度破壞、當(dāng)λ.λp時(shí)，鋼管混凝土柱為彈性失穩(wěn)、當(dāng)λ0、λ、λp時(shí)，鋼管混凝土柱為彈塑性失穩(wěn)。圖14。φ。λ關(guān)系曲線示意圖8，1，6,8。1。7 研究表明 在標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)作用下。影響鋼管混凝土柱承載力的因素主要為受火時(shí)間、柱長(zhǎng)細(xì)比和截面周長(zhǎng),為便于工程設(shè)計(jì)，對(duì)無(wú)防火保護(hù)鋼管混凝土柱在標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)作用下的承載力系數(shù)kT進(jìn)行分析，回歸得到了kT計(jì)算公式、8。1。6.8,1.7 該公式計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果及有限元分析結(jié)果均較吻合。8 1，8。8.1、9，金屬網(wǎng)抹M5水泥砂漿防火保護(hù) 非膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料防火保護(hù)是鋼管混凝土柱最常用的兩種防火保護(hù)方式，條文中鋼管混凝土柱防火保護(hù)厚度的計(jì)算公式.8,1、8，8。1.9。是在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上.通過(guò)對(duì)大量的有限元算例計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析、回歸擬合得到的 這些有限元算例.涵蓋了工程中常用的參數(shù)范圍,式 8，1、8、式，8。1 9。的計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果均吻合.附錄C給出了按式。8.1 8。計(jì)算的鋼管混凝土柱防火保護(hù)層厚度,其中，非膨脹型防火涂料保護(hù)層的厚度是以防火涂料的熱傳導(dǎo)系數(shù)為0 10W。m，計(jì)算的，當(dāng)施工采用的防火涂料的熱傳導(dǎo)系數(shù)與該值不同時(shí)、應(yīng)按本規(guī)范附錄A確定施工厚度 此外，按本規(guī)范第4.1節(jié)的有關(guān)規(guī)定.非膨脹型防火涂料保護(hù)層的最小厚度不應(yīng)小于10mm，砂漿防火保護(hù)的最小厚度不應(yīng)小于25mm 8。1,10,火災(zāi)下鋼管混凝土柱內(nèi)混凝土?xí)a(chǎn)生一定的水蒸氣、為保證鋼管和混凝土之間共同工作良好 保證結(jié)構(gòu)的安全。應(yīng)在鋼管上設(shè)置如圖1,5所示的排氣孔 對(duì)于長(zhǎng)柱。僅在樓層位置的鋼管上設(shè)置排氣孔不能保證充分排氣，因此本條規(guī)定排氣孔還要沿鋼柱的高度方向設(shè)置、間距不宜大于6m，圖15。排氣孔位置示意圖.mm.