1985年,張正國和左明生通過試驗研究得到方鋼管混凝土軸壓短柱達到承載極限狀態的剛度條件,然后利用大撓度理論分析管壁的撓曲規律,由剛度條件得出側向約束力,并進一步導出了方鋼管混凝土軸壓短柱承載力計算公式:
式中,—混凝土抗壓強度;
,—鋼管和混凝土的截面面積;
—鋼管的屈服強度;
—寬厚比。
2001年,韓林海等人采用統一理論對方鋼管混凝土柱的強度承載力進行分析。根據800多個試件的計算結果,(=200-500Mpa,=20-60Mpa)的分析,建議軸向應力-應變關系曲線上應變為3000對應的名義應力為鋼管混凝土軸壓強度名義承載力指標,從而導出方鋼管混凝土強度承載力計算公式:
式中,,,
,
其中,—混凝土抗壓強度和鋼管的屈服強度。
該研究成果被國家軍用標準《戰時軍港搶修早強型組合結構技術規程》采用。
在試驗與理論研究的基礎上,一些國家相繼編制了鋼管混凝土結構設計規范。美國制定的ACI318-65規范中,列入了軸心受壓鋼管混凝上柱的計算公式。1971年修訂的ACI318-71則把鋼管混凝土作為組合構件而單獨分列,包括軸心受壓和受彎工作的計算,該規范在1989年再一次被修訂。此外,美國鋼結構推薦的AISC-LRFD1986規范也規定了組合柱的設計方法。日本建筑學會AIJ于1967年制定了“鋼管混凝土組合結構設計標準”,內容包括內填型、外包型以及內填外包型等三種截面,并先后在1980年和1997年進行了修訂。在歐洲,關于鋼管混凝土結構的設計規范,主要有歐洲標準化委員會編制的EC4,英國的BS5400,德國的D1N18806等。除日本AIJ規范對鋼管混凝土柱還采用容許應力設計方法外,其他各國設計規范都采用了極限狀態設計方法。與研究方面的熱潮形成對比,20世紀六七十年代鋼管混凝土結構的工程應用在歐美等國曾一度陷入低谷。究其原因,主要是管內混凝土的澆灌工藝未得到很好解決,人工現場向管內澆灌混凝土勞動強度大、造價高,因而影響了在工程應用中的競爭力,阻礙了它的應用與發展。
鋼管混凝土結構技術在我國開發利用已有近半個世紀的歷史。它在我國的應用和發展經歷了兩個階段:從60年代中期到80年代中期為應用推廣階段,從80年代中期迄今為提高發展階段[10]60年代中期,我國成功地將鋼管混凝土柱應用到北京地鐵車站工程和遼寧鞍山市三冶工業公司的制管車間。70年代又在冶金、造船、電力等行業的單層廠房和重型構架中得到成功的應用。1978年,鋼管混凝土結構第一次被列入國家科學發展規劃。80年代,根據建設部科技發展計劃,在我國開展了較系統的科學試驗研究,使鋼管混凝土結構的計算理論和設計方法取得了長足的進展,己在圓形鋼管混凝土柱的研究中領先于國際水平,并大致形成了三套計算理論和設計方法,集中體現在國家建材工業局編制的《鋼管混凝土結構設計與施工規程》(JCJ01-89)[11]、中國工程建設標準化協會編制的《鋼管混凝土結構設計與施工規程》(CECS28:90)[12]和電力行業編制的《鋼一混凝土組合結構設計規程》(DL/T5085-1999)[13]這三本行業規程中。1995年建設部將鋼管混凝土結構技術列入科技成果重點推廣項目。10年來,時逢盛世,國家經濟迅猛發展,鋼管混凝土技術在我國的高層建筑工程和大跨度橋梁工程中得到卓有成效的應用,已先后建起了世界最高的鋼管混凝土超高層建筑(深圳賽格廣場大廈,高291.6米,1999年建成)和跨度最大的鋼管混凝土拱橋(廣州丫髻沙橋,中跨360米,2000年建成)。2004年,《矩形鋼管混凝土結構技術規程》(CECS59:2004)頒布實施,國家標準《鋼管混凝土結構技術規范》正在編制之中?梢灶A見,隨著我國國民經濟的迅速發展,在現代化的建設事業中,鋼管混凝土必將會有更加廣闊的發展前景。
參考
文獻
[1]中國工程建設標準化協會標準.矩形鋼管混凝土結構技術規程(CECS159:2004).北中國計劃出版社,2004.
[4]鐘善桐.鋼管混凝土結構(第三版).北京:清華大學出版社,2003.
[10]鐘善桐.鋼管混凝土結構在我國的應用和發展.建筑技術,2001,(02):2-4.
[11]國家建筑材料工業局標準.鋼管混凝土結構設計與施工規程(JCJ01-89).上海:同濟大學出版社,1989.
[12]中國工程建設標準化協會標準.鋼管混凝土結構設計與施工規程(CECS28:90).北京:中國計劃出版社,1992.
[13]
中國電力行業標準.鋼一混凝土組合結構設計規程(DL/T5085-1999).北京:中國電力出版社,1999.
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