型钢混凝土柱设计及构造要求T-139

型钢混凝土柱设计及构造要求第一部分：型钢混凝土柱轴心受压受力性能及承载力计算第二部分：型钢混凝土柱正截面压弯承载力计算第三部分：型钢混凝土柱斜截面承载力计算第四部分：型钢混凝土构件构造要求型钢混凝土柱设计及构造要求第一部分型钢混凝土轴压柱受力性能及承载力计算

1型钢混凝土柱受力性能

2轴心受压柱的破坏特点

3型钢混凝土轴心受压构件承载力计算的基本原则

4轴心受压柱的承载力计算1、型钢混凝土柱受力性能受力状态：

轴压(AxialCompression)

压弯(CombinedCompressionandUniaxialBending)or(CombinedCompressionandBiaxialBending)特点：轴压力的存在对柱的受力性能起着重要的作用。轴压、偏压状态下的柱，承载力极限状态有两种形式：2、轴心受压型钢混凝土柱破坏形态试验表明：型钢轴心受压构件的受力特性和破坏过程和普通钢筋混凝土柱基本一致。型钢部分和混凝土部分的压应变基本相等。破坏过程：加载型钢和混凝土协同工作纵筋/型钢屈服出现纵向裂缝裂缝贯通，形成小柱而破坏与钢筋混凝土轴压构件比较：

相同处：纵筋压屈（型钢压屈）

不同处：型钢与混凝土之间的粘结滑移型钢与混凝土之间粘结滑移对承载力的影响：粘结滑移的增大，对型钢砼柱轴心受压柱的承载力没有明显影响，即砼能达到fc(轴心抗压强度)。原因分析：二者粘结力较差，易产生裂缝；型钢翼缘与腹板间的砼受约束，抗压能力提高。最终表现为不利因素和有利因素的影响相互抵消。2、轴心受压型钢混凝土柱破坏形态3、承载力计算的基本原则型钢砼轴压柱(短柱)的破坏形态与钢筋砼柱的破坏形态基本相同。型钢与砼的变形基本上是一致的，因此可以用强度叠加原理来计算其极限承载力。长柱的极限承载力计算可以在短柱计算的基础上建立起来，与钢筋砼长柱采用的方法相同。3、承载力计算的基本原则箍筋作用的考虑：型钢混凝土柱中的箍筋和横向钢筋对核心砼有约束作用，并且有助于砼和型钢的变形协调。但是，矩形箍筋对提高砼的承载力作用不明显，所以在计算正截面承载力时不考虑。局部屈曲问题（Localbuckling）:由于砼对型钢的约束，试验中均未发现型钢有局部屈曲现象，因此在设计中可以不予考虑。4、型钢混凝土柱轴心受压承载力计算式中：fc——为砼的轴心受压强度设计值；Ac——为砼的净截面积；Ass——为型钢的有效净截面面积，即应扣除因空洞削弱的部分；As'——为纵向受压钢筋的截面面积；fy'——为纵向钢筋的抗压强度设计值；fs'——为型钢的抗压强度设计值；φ——为型钢砼柱的稳定系数；其中，稳定系数φ根据l0/i的值由表1确定。l0为柱的计算长度，可根据柱两端的支承情况，按照《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)取用，i为最小回转半径。4、型钢混凝土土柱轴心受压压承载力计算算4、型钢混凝土土柱轴心受压压承载力计算算其他方法1转成纯钢结构构计算（钢结结构的稳定问问题）2转成钢结构，，但考虑混凝凝土存在的影影响第二部分型钢混凝土偏偏压柱正截面压弯承承载力计算

1偏心受压柱的受力性能

2偏心受压柱破坏形态

3正截面压弯承载力计算

4例题

5其他1、偏压型钢混混凝土柱的受受力性能偏心受压柱承承受轴力N和弯矩M的共同作用，，是一种压弯弯复合受力构构件。因此它它既具有受压压构件的性能能，又具有受受弯构件的性性能。对于一一般偏心受压压柱，偏心距距e0=M/N是影响其受力力性能的一个个重要因素。。此外，由于于弯矩的存在在，柱将产生生侧向挠曲。。侧向挠曲变变形，对柱的的每一个截面面来说是不等等的。侧向挠挠曲变形的发发生，将使轴轴向力的偏心心距在初始偏偏心距的基础础上有所增大大。同时，截截面所受弯矩矩也必然增大大，即在初始始弯矩的基础础上增加了一一个附加弯矩。由于侧向挠挠曲变形沿柱柱高是变化的的，所以各截截面增加的附附加弯矩，也也随之变化。。显然对挠曲曲变形最大的的临界截面影影响最大。1、偏压型钢混混凝土柱的受受力性能附加弯矩与柱柱两端的支承承情况有关，，与柱的高度度有关以及与与柱截面的刚刚度有关，因因此柱的长细细比l0/i（或l0/b，l0/d）也将对柱的的受力行为有有明显影响。。其中，l0为柱的计算长长度，i为柱的最小回回转半径。对对于长细比较大的柱，其二阶效应的影响是不可可忽略的。偏心距距e0的大小小，实实际反反映了了偏心心受压压构件件中M与N的影响响大小小。偏偏心距距很小小时，，轴力力的影影响占占主导导地位位，其其受力力性能能、破破坏形形态与与轴心心受压压构件件比较较接近近。偏偏心距距较大大时，，弯矩矩起主主要作作用，，其受受力性性能、、破坏坏形态态与受受弯构构件比比较接接近。。1、偏压压型钢钢混凝凝土柱柱的受受力性性能因此根根据试试验，，对型型钢砼砼偏心心受压压柱的的正截截面破破坏形形态分分为小小偏心心受压压破坏坏（受受压破破坏））和大大偏心心受压压破坏坏（受受拉破破坏）），而而这两两类破破坏的的界限限状态态可称称为界界限破破坏。由于在在型钢钢混凝凝土柱柱中，，实腹腹型钢钢腹板板是在在柱截截面高高度内内连续续分布布的（（普通通钢筋筋混凝凝土柱柱的受受拉钢钢筋和和受压压钢筋筋集中中配置置在柱柱截面面的某某一高高度处处）。。因此此型钢钢混凝凝土柱柱没有有典型型的界界限破破坏。。钢筋混混凝土土：大大小偏偏压的的界限限破坏坏特征征是在在远离离轴向向力一一侧钢钢筋应应力达达到其其屈服服强度度的同同时靠靠近轴轴力一一侧混混凝土土边缘缘的压压应变变也刚刚好达达到极极限压压应变变。2、型钢钢混凝凝土柱柱受压压破坏坏和受受拉破破坏比比较3、型钢钢混凝凝土柱柱偏压压承载载力计计算（1）简单单叠加加法计计算正正截面面偏压压承载载力。。（2）基于于平截截面假假定的的计算算方法法（1）简单单叠加加法计计算正正截面面偏压压承载载力1）此方方法仅适用于于型钢钢和钢钢筋均均为双双向对对称布布置的的方形形或矩矩形型型钢混混凝土土柱正正截面面受弯弯承载载力验验算。。2）对于于型钢钢或者者钢筋筋为非非对称称配置置的型型钢混混凝土土柱，，可偏偏于安安全地地将非对称称截面面置换换成对对称截截面，然后后采用用简单单叠加加法进进行正正截面面偏压压承载载力验验算。。（1）简单单叠加加法计计算正正截面面偏压压承载载力型钢混混凝土土偏压压构件件正截截面承承载力力计算算的一一般叠叠加法法表达达式：：简化叠叠加法法的基基本思思路：配置置型钢钢后截截面承承载力力不足足的部部分由由钢筋筋混凝凝土截截面承承担，，或反反之钢钢筋混混凝土土截面面承载载力不不足的的部分分由型型钢截截面承承担。。（1）简单单叠加加法计计算正正截面面偏压压承载载力计算步步骤：：先设定定柱内内型钢钢（或或外包包混凝凝土内内纵筋筋）的的截面面面积积，然然后按按照下下面两两种情情况计计算（（下一一张幻幻灯片片）。。分别别计算算出外外包钢钢筋混混凝土土部分分（或或型钢钢部分分）所所承担担的轴轴力和和弯矩矩设计计值。。分别进进行外外包钢钢筋混混凝土土（或或型钢钢）截截面设设计及及承载载力计计算。。然后后加以以比较较，取取两种种情况况下所所得型型钢和和纵筋筋的较较小截截面面面积，，作为为设计计结果果。（1）简单单叠加加法计计算正正截面面偏压压承载载力第一种种情况况：假定定轴向向力主主要由由外包包钢筋筋混凝凝土部部分承承担，，采用用钢筋筋混凝凝土部部分的的轴心心受压压承载载力NRc,c0作为判判别指指标。。对于于在设设计值值N和M作用下下的型型钢混混凝土土构件件，按按其轴轴力设设计值值大小小，再再分为为两种种状态态：（1）简单单叠加加法计计算正正截面面偏压压承载载力第二种种情况况：假定定轴向向力主主要由由柱内内型钢钢承担担，采采取型型钢部部分的的轴心心受压压承载载力Na,c0作为判判别指指标。。对于于在设设计值值N和M作用下下的型型钢混混凝土土构件件，按按其轴轴力设设计值值大小小，再再分为为两种种状态态：（1）简单单叠加加法计计算正正截面面偏压压承载载力型钢部部分承承载力力计算算：型型钢截截面轴轴心受受压承承载力力；型型钢截截面受受纯弯弯承载载力；；型钢截截面压压、弯弯承载载力。混凝土土部分分承载载力计计算：：钢筋筋混凝凝土部部分的的轴心心受压压承载载力；；钢筋筋混凝凝土部部分受受纯弯弯承载载力；；钢筋筋混凝凝土部部分偏偏压承承载力力（按按GB50010-2002《《混凝土土结构构设计计规范范》计算，，其中中计算算受压压区混混凝土土的截截面面面积，，应扣扣除其其中型型钢的的截面面面积积）。。（2）基基于于平平截截面面假假定定的的计计算算方方法法：：计计算算假假定定（2）基基于于平平截截面面假假定定的的计计算算方方法法：：偏心心距距增增大大系系数数对二二阶阶矩矩影影响响的的考考虑虑：：我我国国及及世世界界上上大大多多数数国国家家的的规规范范都都是是以以偏心心距距增增大大系系数数来考考虑虑。。一一方方面面计计算算比比较较简简单单，，另另一一方方面面概概念念比比较较直直接接明明了了。。式中中:f表示示在在二二阶阶矩矩的的作作用用下下柱柱的的附附加加挠挠度度。。φ表示示柱柱在在承承载载能能力力极极限限状状态态下下的的截截面面曲曲率率，，β为与与沿沿柱柱高高曲曲率率分分布布有有关关的的系系数数。。式中中：：K1为考考虑虑偏偏心心率率影影响响的的系系数数，，K2为考考虑虑长长细细比比影影响响的的系系数数，，实际际上上，，一一般般的的柱柱子子l0/h≤15，可可不不考考虑虑长长细细比比的的影影响响，，即即取取K2=1.0；对对于于大大偏偏心心受受压压柱柱，，极极限限曲曲率率与与界界限限曲曲率率比比较较接接近近，，可可不不考考虑虑偏偏心心率率的的影影响响，，即即取取K1=1.0。此外外，，在在偏偏心心受受压压构构件件正正截截面面承承载载力力计计算算中中，，还还要要考考虑虑到到由由于于荷荷载载位位置置的的不不确确定定性性、、材材料料的的不不均均匀匀性性和和施施工工误误差差引引起起的的附附加加偏偏心心距距ea，其其值值取取20mm和偏偏心心方方向向截截面面尺尺寸寸的的1/30两者者中中的的大大值值。。最后后，，截截面面的的初初始始偏偏心心距距为为（2）基基于于平平截截面面假假定定的的计计算算方方法法：：初始始偏偏心心距距（2）基基于于平平截截面面假假定定的的计计算算方方法法：：偏压压承承载载力力计计算算型钢钢混混凝凝土土柱柱偏偏压压承承载载力力计计算算简简图图（2）基基于于平平截截面面假假定定的的计计算算方方法法：：偏压压承承载载力力计计算算偏压压承承载载力力计计算算公公式式（（非非抗抗震震设设计计））条件件1：保保证证型型钢钢受受压压翼翼缘缘屈屈服服条件2：保证极限限状态下型型钢