型钢混凝土柱设计及构造要求

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、型钢混凝土柱轴心受压承载力计算4、型钢混凝土柱轴心受压承载力计算其他方法1转成纯钢结构计算（钢结构的稳定问题）2转成钢结构，但考虑混凝土存在的影响第二部分型钢混凝土偏压柱正截面压弯承载力计算

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、偏压型钢混凝土柱的受力性能偏心受压柱承受轴力N和弯矩M的共同作用，是一种压弯复合受力构件。因此它既具有受压构件的性能，又具有受弯构件的性能。对于一般偏心受压柱，偏心距e0=M/N是影响其受力性能的一个重要因素。此外，由于弯矩的存在，柱将产生侧向挠曲。侧向挠曲变形，对柱的每一个截面来说是不等的。侧向挠曲变形的发生，将使轴向力的偏心距在初始偏心距的基础上有所增大。同时，截面所受弯矩也必然增大，即在初始弯矩的基础上增加了一个附加弯矩。由于侧向挠曲变形沿柱高是变化的，所以各截面增加的附加弯矩，也随之变化。显然对挠曲变形最大的临界截面影响最大。1、偏压型钢混凝土柱的受力性能附加弯矩与柱两端的支承情况有关，与柱的高度有关以及与柱截面的刚度有关，因此柱的长细比l0/i（或l0/b，l0/d）也将对柱的受力行为有明显影响。其中，l0为柱的计算长度，i为柱的最小回转半径。对于长细比较大的柱，其二阶效应的影响是不可忽略的。偏心距e0的大小，实际反映了偏心受压构件中M与N的影响大小。偏心距很小时，轴力的影响占主导地位，其受力性能、破坏形态与轴心受压构件比较接近。偏心距较大时，弯矩起主要作用，其受力性能、破坏形态与受弯构件比较接近。1、偏压型钢混凝土柱的受力性能因此根据试验，对型钢砼偏心受压柱的正截面破坏形态分为小偏心受压破坏（受压破坏）和大偏心受压破坏（受拉破坏），而这两类破坏的界限状态可称为界限破坏。由于在型钢混凝土柱中，实腹型钢腹板是在柱截面高度内连续分布的（普通钢筋混凝土柱的受拉钢筋和受压钢筋集中配置在柱截面的某一高度处）。因此型钢混凝土柱没有典型的界限破坏。钢筋混凝土：大小偏压的界限破坏特征是在远离轴向力一侧钢筋应力达到其屈服强度的同时靠近轴力一侧混凝土边缘的压应变也刚好达到极限压应变。2、型钢混凝土柱受压破坏和受拉破坏比较3、型钢混凝土柱偏压承载力计算（1）简单叠加法计算正截面偏压承载力。（2）基于平截面假定的计算方法（1）简单叠加法计算正截面偏压承载力1）此方法仅适用于型钢和钢筋均为双向对称布置的方形或矩形型钢混凝土柱正截面受弯承载力验算。2）对于型钢或者钢筋为非对称配置的型钢混凝土柱，可偏于安全地将非对称截面置换成对称截面，然后采用简单叠加法进行正截面偏压承载力验算。（1）简单叠加法计算正截面偏压承载力型钢混凝土偏压构件正截面承载力计算的一般叠加法表达式：简化叠加法的基本思路：配置型钢后截面承载力不足的部分由钢筋混凝土截面承担，或反之钢筋混凝土截面承载力不足的部分由型钢截面承担。（1）简单叠历加法计算原正截面偏握压承载力计算伴步骤释：先设定优柱内型僵钢（或产外包混爸凝土内船纵筋）厘的截面些面积，展然后按历照下面峰两种情探况计算错（下一悟张幻灯甚片）。崭分别计水算出外狱包钢筋罩混凝土火部分（份或型钢棋部分）茶所承担火的轴力竞和弯矩叹设计值塑。分别进行警外包钢筋年混凝土（乏或型钢）粉截面设计旧及承载力软计算。然靠后加以比慕较，取两膨种情况下贱所得型钢斜和纵筋的沟较小截面数面积，作迟为设计结堡果。（1）简单唐叠加法楼计算正叹截面偏罚压承载择力第一种枪情况：假灾定轴崖向力扎主要衬由外绢包钢付筋混集凝土陪部分昨承担观，采菠用钢苏筋混矿凝土栋部分稼的轴昨心受性压承鱼载力NRc,薪c0作为融判别扯指标惩。对根于在甩设计恐值N和M作用混下的斥型钢喊混凝踏土构零件，则按其六轴力艘设计罗值大菠小，白再分串为两捐种状辱态：（1）简驳单叠着加法灭计算旁正截墨面偏漂压承率载力第二乡丰种情判况：假呼定轴徒向力语主要萍由柱溉内型流钢承蚊担，吗采取议型钢网部分腾的轴渠心受庄压承慈载力Na,c0作为判像别指标统。对于绝在设计洁值N和M作用借下的剑型钢算混凝得土构钻件，宣按其狗轴力知设计烫值大剑小，坐再分聋为两鼠种状丙态：（1）简单池叠加法棚计算正荐截面偏洗压承载午力型钢部蠢分承载粮力计算蔽：型钢脸截面轴太心受压点承载力料；型钢发截面受仍纯弯承适载力；型钢哄截面团压、鞠弯承蹦载力。混凝土胀部分承辽载力计篮算：钢屑筋混凝炮土部分终的轴心敲受压承载载力；门钢筋混滩凝土部流分受纯沙弯承载宴力；钢旦筋混凝趋土部分爬偏压承质载力（斩按GB跌50摩01沃0-搭20撒02构《混凝甩土结煎构设款计规腹范》计算，素其中计浸算受压还区混凝浓土的截弄面面积警，应扣踪蝶除其中搁型钢的技截面面托积）。（2）基于平嚷截面假定倚的计算方内法：计算恨假定（2）基于平沿截面假定状的计算方堂法：偏心咸距增咸大系要数对二阶矩处影响的考喷虑：我国配及世界上刺大多数国茄家的规范哀都是以偏心距右增大系肉数来考虑裕。一方附面计算牵比较简乘单，另控一方面帖概念比黄较直接垃明了。式中:f表示健在二稍阶矩巷的作画用下钢柱的属附加丸挠度肺。φ表示冒柱在言承载迹能力鹅极限岩状态肠下的牢截面泼曲率败，β为与沿役柱高曲垄率分布启有关的疼系数。式中：K1为考虑究偏心率灭影响的搞系数，K2为考惜虑长肚细比李影响析的系执数，实际上粪，一般镇的柱子l0/h≤15，可不考掘虑长细比渔的影响，宽即取K2=1.磁0；对于大户偏心受压描柱，极限平曲率与界赞限曲率比安较接近，赶可不考虑蜡偏心率的里影响，即摔取K1=1业.0。此外，在蔽偏心受压坏构件正截铺面承载力尼计算中，讨还要考虑柱到由于荷家载位置的翼不确定性甩、材料的剥不均匀性贞和施工误球差引起的强附加偏心辫距ea，其值俗取20兵mm和偏垃心方密向截看面尺猜寸的1/3须0两者中的壁大值。最后，截形面的初始妖偏心距为（2）基于讲平截面暴假定的假计算方颂法：初始偏心悄距（2）基于平刮截面假定夫的计算方络法：偏压承载枯力计算型钢混惹凝土柱拳偏压承卸载力计蜂算简图（2）基傅于平灵截面秋假定巩的计渡算方蹈法：偏压承慌载力计塔算偏压承载瓣力计算公敢式（非抗僻震设计）条件1：保证型锯钢受压翼枕缘屈服条件2：保粘证极邮限状旗态下咏型钢乘受拉占翼缘、受拉万钢筋屈服腹板受压腹板有缩慧压有拉根据今平截庭面假缸定，血此时川截面盏的界孩限受烧压区幅高度淡为：当混凝途土强度失不超过C50时，富参数岩取0.8，C8步0时候取遇为0.吃74，其间苍线性插最值（2）基揭于平荡截面芦假定抽的计倦算方唤法：计算条递件柱截面受军拉边或者猫受压较小防边的纵向疫钢筋应力圆计算方法讽。（2）基于闪平截面嚷假定的暖计算方萍法：计算条纵件4、例题型钢混凝辞土柱正截励面设计简化良叠加懒法基于平晕截面假捐定的计部算方法5、其他类盛型双向订偏压童柱：枪承受更轴向若压力纵和双旅向弯趋矩的纽奉角柱星和纵弱、横汇向框躁架的宪共有梁柱一般锤方法看：（1）不梳考虑住地震舱作用《钢骨混闭凝土结允构设计池规程》冶金喷部钢筋混涝凝土轴订心受压壤构件破鲜坏过程bhAsANcNc混凝土压碎钢筋凸出oNcl混凝土压碎钢筋屈服第一阶段勺：加载至牢钢筋屈服第二阶军段：钢消筋屈服阿至混凝淹土压碎