型鋼混凝土柱設(shè)計(jì)及構(gòu)造要求T-139

型鋼混凝土柱設(shè)計(jì)及構(gòu)造要求第一部分：型鋼混凝土柱軸心受壓受力性能及承載力計(jì)算第二部分：型鋼混凝土柱正截面壓彎承載力計(jì)算第三部分：型鋼混凝土柱斜截面承載力計(jì)算第四部分：型鋼混凝土構(gòu)件構(gòu)造要求型鋼混凝土柱設(shè)計(jì)及構(gòu)造要求第一部分型鋼混凝土軸壓柱受力性能及承載力計(jì)算

1型鋼混凝土柱受力性能

2軸心受壓柱的破壞特點(diǎn)

3型鋼混凝土軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算的基本原則

4軸心受壓柱的承載力計(jì)算1、型鋼混凝土柱受力性能受力狀態(tài)：

軸壓(AxialCompression)

壓彎(CombinedCompressionandUniaxialBending)or(CombinedCompressionandBiaxialBending)特點(diǎn)：軸壓力的存在對(duì)柱的受力性能起著重要的作用。軸壓、偏壓狀態(tài)下的柱，承載力極限狀態(tài)有兩種形式：2、軸心受壓型鋼混凝土柱破壞形態(tài)試驗(yàn)表明：型鋼軸心受壓構(gòu)件的受力特性和破壞過程和普通鋼筋混凝土柱基本一致。型鋼部分和混凝土部分的壓應(yīng)變基本相等。破壞過程：加載型鋼和混凝土協(xié)同工作縱筋/型鋼屈服出現(xiàn)縱向裂縫裂縫貫通，形成小柱而破壞與鋼筋混凝土軸壓構(gòu)件比較：

相同處：縱筋壓屈（型鋼壓屈）

不同處：型鋼與混凝土之間的粘結(jié)滑移型鋼與混凝土之間粘結(jié)滑移對(duì)承載力的影響：粘結(jié)滑移的增大，對(duì)型鋼砼柱軸心受壓柱的承載力沒有明顯影響，即砼能達(dá)到fc(軸心抗壓強(qiáng)度)。原因分析：二者粘結(jié)力較差，易產(chǎn)生裂縫；型鋼翼緣與腹板間的砼受約束，抗壓能力提高。最終表現(xiàn)為不利因素和有利因素的影響相互抵消。2、軸心受壓型鋼混凝土柱破壞形態(tài)3、承載力計(jì)算的基本原則型鋼砼軸壓柱(短柱)的破壞形態(tài)與鋼筋砼柱的破壞形態(tài)基本相同。型鋼與砼的變形基本上是一致的，因此可以用強(qiáng)度疊加原理來計(jì)算其極限承載力。長柱的極限承載力計(jì)算可以在短柱計(jì)算的基礎(chǔ)上建立起來，與鋼筋砼長柱采用的方法相同。3、承載力計(jì)算的基本原則箍筋作用的考慮：型鋼混凝土柱中的箍筋和橫向鋼筋對(duì)核心砼有約束作用，并且有助于砼和型鋼的變形協(xié)調(diào)。但是，矩形箍筋對(duì)提高砼的承載力作用不明顯，所以在計(jì)算正截面承載力時(shí)不考慮。局部屈曲問題（Localbuckling）:由于砼對(duì)型鋼的約束，試驗(yàn)中均未發(fā)現(xiàn)型鋼有局部屈曲現(xiàn)象，因此在設(shè)計(jì)中可以不予考慮。4、型鋼混凝土柱軸心受壓承載力計(jì)算式中：fc——為砼的軸心受壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；Ac——為砼的凈截面積；Ass——為型鋼的有效凈截面面積，即應(yīng)扣除因空洞削弱的部分；As'——為縱向受壓鋼筋的截面面積；fy'——為縱向鋼筋的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；fs'——為型鋼的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；φ——為型鋼砼柱的穩(wěn)定系數(shù)；其中，穩(wěn)定系數(shù)φ根據(jù)l0/i的值由表1確定。l0為柱的計(jì)算長度，可根據(jù)柱兩端的支承情況，按照《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2002)取用，i為最小回轉(zhuǎn)半徑。4、型鋼混凝土土柱軸心受壓壓承載力計(jì)算算4、型鋼混凝土土柱軸心受壓壓承載力計(jì)算算其他方法1轉(zhuǎn)成純鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)計(jì)算（鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定問問題）2轉(zhuǎn)成鋼結(jié)構(gòu)，，但考慮混凝凝土存在的影影響第二部分型鋼混凝土偏偏壓柱正截面壓彎承承載力計(jì)算

1偏心受壓柱的受力性能

2偏心受壓柱破壞形態(tài)

3正截面壓彎承載力計(jì)算

4例題

5其他1、偏壓型鋼混混凝土柱的受受力性能偏心受壓柱承承受軸力N和彎矩M的共同作用，，是一種壓彎彎復(fù)合受力構(gòu)構(gòu)件。因此它它既具有受壓壓構(gòu)件的性能能，又具有受受彎構(gòu)件的性性能。對(duì)于一一般偏心受壓壓柱，偏心距距e0=M/N是影響其受力力性能的一個(gè)個(gè)重要因素。。此外，由于于彎矩的存在在，柱將產(chǎn)生生側(cè)向撓曲。。側(cè)向撓曲變變形，對(duì)柱的的每一個(gè)截面面來說是不等等的。側(cè)向撓撓曲變形的發(fā)發(fā)生，將使軸軸向力的偏心心距在初始偏偏心距的基礎(chǔ)礎(chǔ)上有所增大大。同時(shí)，截截面所受彎矩矩也必然增大大，即在初始始彎矩的基礎(chǔ)礎(chǔ)上增加了一一個(gè)附加彎矩。由于側(cè)向撓撓曲變形沿柱柱高是變化的的，所以各截截面增加的附附加彎矩，也也隨之變化。。顯然對(duì)撓曲曲變形最大的的臨界截面影影響最大。1、偏壓型鋼混混凝土柱的受受力性能附加彎矩與柱柱兩端的支承承情況有關(guān)，，與柱的高度度有關(guān)以及與與柱截面的剛剛度有關(guān)，因因此柱的長細(xì)細(xì)比l0/i（或l0/b，l0/d）也將對(duì)柱的的受力行為有有明顯影響。。其中，l0為柱的計(jì)算長長度，i為柱的最小回回轉(zhuǎn)半徑。對(duì)對(duì)于長細(xì)比較大的柱，其二階效應(yīng)的影響是不可可忽略的。偏心距距e0的大小小，實(shí)實(shí)際反反映了了偏心心受壓壓構(gòu)件件中M與N的影響響大小小。偏偏心距距很小小時(shí)，，軸力力的影影響占占主導(dǎo)導(dǎo)地位位，其其受力力性能能、破破壞形形態(tài)與與軸心心受壓壓構(gòu)件件比較較接近近。偏偏心距距較大大時(shí)，，彎矩矩起主主要作作用，，其受受力性性能、、破壞壞形態(tài)態(tài)與受受彎構(gòu)構(gòu)件比比較接接近。。1、偏壓壓型鋼鋼混凝凝土柱柱的受受力性性能因此根根據(jù)試試驗(yàn)，，對(duì)型型鋼砼砼偏心心受壓壓柱的的正截截面破破壞形形態(tài)分分為小小偏心心受壓壓破壞壞（受受壓破破壞））和大大偏心心受壓壓破壞壞（受受拉破破壞）），而而這兩兩類破破壞的的界限限狀態(tài)態(tài)可稱稱為界界限破破壞。由于在在型鋼鋼混凝凝土柱柱中，，實(shí)腹腹型鋼鋼腹板板是在在柱截截面高高度內(nèi)內(nèi)連續(xù)續(xù)分布布的（（普通通鋼筋筋混凝凝土柱柱的受受拉鋼鋼筋和和受壓壓鋼筋筋集中中配置置在柱柱截面面的某某一高高度處處）。。因此此型鋼鋼混凝凝土柱柱沒有有典型型的界界限破破壞。。鋼筋混混凝土土：大大小偏偏壓的的界限限破壞壞特征征是在在遠(yuǎn)離離軸向向力一一側(cè)鋼鋼筋應(yīng)應(yīng)力達(dá)達(dá)到其其屈服服強(qiáng)度度的同同時(shí)靠靠近軸軸力一一側(cè)混混凝土土邊緣緣的壓壓應(yīng)變變也剛剛好達(dá)達(dá)到極極限壓壓應(yīng)變變。2、型鋼鋼混凝凝土柱柱受壓壓破壞壞和受受拉破破壞比比較3、型鋼鋼混凝凝土柱柱偏壓壓承載載力計(jì)計(jì)算（1）簡單單疊加加法計(jì)計(jì)算正正截面面偏壓壓承載載力。。（2）基于于平截截面假假定的的計(jì)算算方法法（1）簡單單疊加加法計(jì)計(jì)算正正截面面偏壓壓承載載力1）此方方法僅適用于于型鋼鋼和鋼鋼筋均均為雙雙向?qū)?duì)稱布布置的的方形形或矩矩形型型鋼混混凝土土柱正正截面面受彎彎承載載力驗(yàn)驗(yàn)算。。2）對(duì)于于型鋼鋼或者者鋼筋筋為非非對(duì)稱稱配置置的型型鋼混混凝土土柱，，可偏偏于安安全地地將非對(duì)稱稱截面面置換換成對(duì)對(duì)稱截截面，然后后采用用簡單單疊加加法進(jìn)進(jìn)行正正截面面偏壓壓承載載力驗(yàn)驗(yàn)算。。（1）簡單單疊加加法計(jì)計(jì)算正正截面面偏壓壓承載載力型鋼混混凝土土偏壓壓構(gòu)件件正截截面承承載力力計(jì)算算的一一般疊疊加法法表達(dá)達(dá)式：：簡化疊疊加法法的基基本思思路：配置置型鋼鋼后截截面承承載力力不足足的部部分由由鋼筋筋混凝凝土截截面承承擔(dān)，，或反反之鋼鋼筋混混凝土土截面面承載載力不不足的的部分分由型型鋼截截面承承擔(dān)。。（1）簡單單疊加加法計(jì)計(jì)算正正截面面偏壓壓承載載力計(jì)算步步驟：：先設(shè)定定柱內(nèi)內(nèi)型鋼鋼（或或外包包混凝凝土內(nèi)內(nèi)縱筋筋）的的截面面面積積，然然后按按照下下面兩兩種情情況計(jì)計(jì)算（（下一一張幻幻燈片片）。。分別別計(jì)算算出外外包鋼鋼筋混混凝土土部分分（或或型鋼鋼部分分）所所承擔(dān)擔(dān)的軸軸力和和彎矩矩設(shè)計(jì)計(jì)值。。分別進(jìn)進(jìn)行外外包鋼鋼筋混混凝土土（或或型鋼鋼）截截面設(shè)設(shè)計(jì)及及承載載力計(jì)計(jì)算。。然后后加以以比較較，取取兩種種情況況下所所得型型鋼和和縱筋筋的較較小截截面面面積，，作為為設(shè)計(jì)計(jì)結(jié)果果。（1）簡單單疊加加法計(jì)計(jì)算正正截面面偏壓壓承載載力第一種種情況況：假定定軸向向力主主要由由外包包鋼筋筋混凝凝土部部分承承擔(dān)，，采用用鋼筋筋混凝凝土部部分的的軸心心受壓壓承載載力NRc,c0作為判判別指指標(biāo)。。對(duì)于于在設(shè)設(shè)計(jì)值值N和M作用下下的型型鋼混混凝土土構(gòu)件件，按按其軸軸力設(shè)設(shè)計(jì)值值大小小，再再分為為兩種種狀態(tài)態(tài)：（1）簡單單疊加加法計(jì)計(jì)算正正截面面偏壓壓承載載力第二種種情況況：假定定軸向向力主主要由由柱內(nèi)內(nèi)型鋼鋼承擔(dān)擔(dān)，采采取型型鋼部部分的的軸心心受壓壓承載載力Na,c0作為判判別指指標(biāo)。。對(duì)于于在設(shè)設(shè)計(jì)值值N和M作用下下的型型鋼混混凝土土構(gòu)件件，按按其軸軸力設(shè)設(shè)計(jì)值值大小小，再再分為為兩種種狀態(tài)態(tài)：（1）簡單單疊加加法計(jì)計(jì)算正正截面面偏壓壓承載載力型鋼部部分承承載力力計(jì)算算：型型鋼截截面軸軸心受受壓承承載力力；型型鋼截截面受受純彎彎承載載力；；型鋼截截面壓壓、彎彎承載載力?；炷镣敛糠址殖休d載力計(jì)計(jì)算：：鋼筋筋混凝凝土部部分的的軸心心受壓壓承載載力；；鋼筋筋混凝凝土部部分受受純彎彎承載載力；；鋼筋筋混凝凝土部部分偏偏壓承承載力力（按按GB50010-2002《《混凝土土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)規(guī)范范》計(jì)算，，其中中計(jì)算算受壓壓區(qū)混混凝土土的截截面面面積，，應(yīng)扣扣除其其中型型鋼的的截面面面積積）。。（2）基基于于平平截截面面假假定定的的計(jì)計(jì)算算方方法法：：計(jì)計(jì)算算假假定定（2）基基于于平平截截面面假假定定的的計(jì)計(jì)算算方方法法：：偏心心距距增增大大系系數(shù)數(shù)對(duì)二二階階矩矩影影響響的的考考慮慮：：我我國國及及世世界界上上大大多多數(shù)數(shù)國國家家的的規(guī)規(guī)范范都都是是以以偏心心距距增增大大系系數(shù)數(shù)來考考慮慮。。一一方方面面計(jì)計(jì)算算比比較較簡簡單單，，另另一一方方面面概概念念比比較較直直接接明明了了。。式中中:f表示示在在二二階階矩矩的的作作用用下下柱柱的的附附加加撓撓度度。。φ表示示柱柱在在承承載載能能力力極極限限狀狀態(tài)態(tài)下下的的截截面面曲曲率率，，β為與與沿沿柱柱高高曲曲率率分分布布有有關(guān)關(guān)的的系系數(shù)數(shù)。。式中中：：K1為考考慮慮偏偏心心率率影影響響的的系系數(shù)數(shù)，，K2為考考慮慮長長細(xì)細(xì)比比影影響響的的系系數(shù)數(shù)，，實(shí)際際上上，，一一般般的的柱柱子子l0/h≤15，可可不不考考慮慮長長細(xì)細(xì)比比的的影影響響，，即即取取K2=1.0；對(duì)對(duì)于于大大偏偏心心受受壓壓柱柱，，極極限限曲曲率率與與界界限限曲曲率率比比較較接接近近，，可可不不考考慮慮偏偏心心率率的的影影響響，，即即取取K1=1.0。此外外，，在在偏偏心心受受壓壓構(gòu)構(gòu)件件正正截截面面承承載載力力計(jì)計(jì)算算中中，，還還要要考考慮慮到到由由于于荷荷載載位位置置的的不不確確定定性性、、材材料料的的不不均均勻勻性性和和施施工工誤誤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1/30兩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為為（2）基基于于平平截截面面假假定定的的計(jì)計(jì)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計(jì)計(jì)算算方方法法：：偏壓壓承承載載力力計(jì)計(jì)算算型鋼鋼混混凝凝土土柱柱偏偏壓壓承承載載力力計(jì)計(jì)算算簡簡圖圖（2）基基于于平平截截面面假假定定的的計(jì)計(jì)算算方方法法：：偏壓壓承承載載力力計(jì)計(jì)算算偏壓壓承承載載力力計(jì)計(jì)算算公公式式（（非非抗抗震震設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)））條件件1：保保證證型型鋼鋼受受壓壓翼翼緣緣屈屈服服條件2：保證極限限狀態(tài)下型型鋼