對(duì)不銹鋼管和橢圓管而言,其在軸力和雙向彎矩作用下的承載力計(jì)算以及軸壓和雙向彎曲作用下的整體穩(wěn)定計(jì)算,按以往規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)單套用開(kāi)口截面構(gòu)件的計(jì)算公式是不正確的。針對(duì)不銹鋼管的強(qiáng)度計(jì)算,我國(guó)GB 50017—2017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中已將雙向彎矩作用效應(yīng)由過(guò)去的線性疊加更正為矢量合成方式。關(guān)于壓彎作用下的圓鋼管柱整體穩(wěn)定性,當(dāng)繞截面兩個(gè)正交軸的彎矩沿構(gòu)件長(zhǎng)度方向的分布形式不同時(shí),各截面上合成彎矩的矢量大小和方向都會(huì)變化,若套用開(kāi)口截面的線性疊加計(jì)算公式,存在過(guò)于保守或不安全的情況。為此,提出了新的穩(wěn)定承載力計(jì)算公式,比起現(xiàn)行各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中的整體穩(wěn)定計(jì)算公式具有更好的精度,已在GB 50017—2017中采用。但該公式適用于柱中間沒(méi)有橫向力作用的圓管柱的雙向壓彎整體穩(wěn)定計(jì)算,對(duì)有橫向力作用的柱,該計(jì)算方法的適用性還未得到驗(yàn)證。此外,橢圓管的相關(guān)計(jì)算公式尚需研究。
為適應(yīng)建筑表現(xiàn)的需要或主體結(jié)構(gòu)與圍護(hù)的配合,有些公共建筑要求箱形截面構(gòu)件制作時(shí)人為產(chǎn)生一定扭轉(zhuǎn)。這種扭轉(zhuǎn)與隨機(jī)產(chǎn)生的初始缺陷不同,具有特定的分布規(guī)律。2008年國(guó)家體育場(chǎng)(鳥(niǎo)巢)的構(gòu)件就是其中一例。同濟(jì)大學(xué)與中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院對(duì)初扭轉(zhuǎn)為焊接箱形截面構(gòu)件進(jìn)行了軸壓試驗(yàn),表明該初扭轉(zhuǎn)基本不影響構(gòu)件的軸壓穩(wěn)定性。上海世博會(huì)展覽館結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)則出現(xiàn)了扭轉(zhuǎn)達(dá)到3°/m的箱形截面構(gòu)件,同濟(jì)大學(xué)和華東建筑設(shè)計(jì)研究院進(jìn)行了構(gòu)件的軸壓、彎曲和壓彎試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)初始扭轉(zhuǎn)構(gòu)件在外力荷載作用下扭轉(zhuǎn)變形會(huì)有一定增幅,但對(duì)矩形、箱形構(gòu)件整體穩(wěn)定性能有一定的改善,其主要機(jī)理是初始扭轉(zhuǎn)箱形構(gòu)件在壓、彎荷載下產(chǎn)生的翹曲正應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力一般較小、可忽略不計(jì);初始扭轉(zhuǎn)造成箱形構(gòu)件截面的強(qiáng)、弱軸沿縱向不斷變化,提高了構(gòu)件的整體抗側(cè)剛度,但目前針對(duì)這類情況的理論計(jì)算方法還有待建立。大型公共建筑中,彎曲管較人工扭轉(zhuǎn)管出現(xiàn)更多。對(duì)曲率較小的彎管節(jié)點(diǎn)已進(jìn)行了較為充分的研究,并已得出可以參照直管節(jié)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的結(jié)論,而構(gòu)件的受力性能則主要還依賴有限元進(jìn)行分析,特定情況下的計(jì)算,例如穩(wěn)定性計(jì)算還未建立。
不銹鋼管或鋼管混凝土除了直接作為傳力構(gòu)件外,還可以僅作為約束部件、只對(duì)核心部件提供環(huán)向約束。早期對(duì)鋼管約束混凝土構(gòu)件的受力性能進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)圓鋼管約束素混凝土構(gòu)件的承載力高于相應(yīng)的圓鋼管混凝土組合構(gòu)件。其后對(duì)鋼管約束素混凝土柱、鋼筋混凝土柱的受力性能和影響因素分別進(jìn)行了研究,并給出了合理的設(shè)計(jì)方法。鋼管約束混凝土是一種新型構(gòu)件形式,國(guó)內(nèi)外在該方面的研究還很少,還沒(méi)有制定相關(guān)規(guī)范。屈曲約束支撐(BRB)一般是由十字形或一字形鋼板構(gòu)成的核心部件與鋼管混凝土構(gòu)成的約束部件組成,屈曲約束支撐中的外套管是鋼管混凝土作為約束部件的又一應(yīng)用。通過(guò)對(duì)屈曲約束支撐滯回性能、耗能能力的研究,提出了不同套管形式的屈曲約束支撐。