第6型钢溷凝土柱.pptx

1 钢钢混凝土组合混凝土组合柱柱的分类的分类柱柱钢包混凝土钢包混凝土钢管混凝土钢管混凝土混凝土混凝土包钢包钢型钢混凝土型钢混凝土本本章章内内容容2从设计角度从设计角度依据依据轴压柱：轴压柱：正截面计算仅一种方法，简单！正截面计算仅一种方法，简单！偏压柱：偏压柱：对应对应2个规程，有个规程，有2种方法！各有特点！种方法！各有特点！第第6 6章章 型钢混凝土型钢混凝土柱柱 3钢混凝土组合结构钢混凝土组合结构涉及的主要规范涉及的主要规范 钢结构设计规范钢结构设计规范GB50017-2003 钢钢混凝土混凝土组合结组合结构构 钢管混凝土结构设计与施工规程钢管混凝土结构设计与施工规程CECS28：90 圆圆 矩形钢管混凝土结构设计与施工规程矩形钢管混凝土结构设计与施工规程CECS159：2004 方方 梁梁 板板 柱柱 型钢混凝土组合结构技术规程型钢混凝土组合结构技术规程JGJ138-2001钢骨混凝土结构设计规程钢骨混凝土结构设计规程YB9082-97钢混凝土组合结构设计规范钢混凝土组合结构设计规范DL/T5085-1999钢混凝土组合结构楼盖设计与施工规程钢混凝土组合结构楼盖设计与施工规程YB9238-92钢骨混凝土结构设计规程钢骨混凝土结构设计规程YB 9082-2006 CECS 230-2008 高层建筑钢混凝土混合结构设计规程高层建筑钢混凝土混合结构设计规程型钢混凝土型钢混凝土柱柱 4型钢混凝土柱型钢混凝土柱设计内容设计内容设设计计内内容容轴压轴压柱柱偏偏压压柱柱正截面正截面抗压抗压（JGJ138-2001）（方法一）（方法一）（YB9082-97）（方法二）（方法二）（YB9082-2006）对应标准对应标准一个方法一个方法方法一方法一（P139）斜截面斜截面抗剪抗剪方法二方法二（P140）方法一方法一（P121）方法二方法二（P123）正截面正截面抗压抗压斜截面斜截面抗剪抗剪同轴压柱同轴压柱5 型型钢钢混混凝凝土土柱柱是是在在混混凝凝土土柱柱中中主主要要配配置置轧轧制制或或焊焊接接的的型型钢钢。在在配配置置实实腹腹型型钢钢的的柱柱中中还还配配有有少少量量的的纵纵向向钢钢筋筋与与箍箍筋筋。这这些些钢钢筋筋主主要是为了约束混凝土，在计算中也参与受力，同时也是构造需要。要是为了约束混凝土，在计算中也参与受力，同时也是构造需要。型型钢钢混混凝凝土土柱柱配配置置的的型型钢钢形形式式分分为为：实实腹腹式式型型钢钢和和空空腹腹式式型型钢钢两大类。两大类。本章主要介绍第一类本章主要介绍第一类。由由于于型型钢钢混混凝凝土土柱柱含含钢钢率率较较高高，整整体体的的型型钢钢比比分分散散的的钢钢筋筋刚刚度度大大得得多多，因因此此与与同同等等截截面面的的钢钢筋筋混混凝凝土土柱柱相相比比，型型钢钢混混凝凝土土柱柱的的承承载力与载力与刚度明显提高刚度明显提高，具有，具有良好的良好的延性延性及及耗能耗能性能性能。6.1 概概 述述6786.2.1 型钢型钢1.含钢率含钢率 柱柱中中受受力力型型钢钢的的含含钢钢率率不不宜宜小小于于4%，柱柱中中受受力力型型钢钢的的含含钢钢率率不不宜宜大大于于10。工工程程上上较较合合适适的含钢率在的含钢率在5%5%8 8之间。之间。2.型钢的型钢的形式形式、混凝土、混凝土保护层厚度保护层厚度 6.2 型钢混凝土柱的型钢混凝土柱的构造要求构造要求9JGJ138-2001规规定定：型型钢钢的的混混凝凝土土保保护护层层厚厚度度不不宜宜小小于于 120mm，主要是为了主要是为了防止粘结劈裂防止粘结劈裂破坏。破坏。101.型型钢钢混混凝凝土土柱柱中中的的纵纵向向受受力力钢钢筋筋宜宜采采用用HRB335、HRB400热轧钢筋。热轧钢筋。2.纵纵向向钢钢筋筋的的直直径径不不应应小小于于16mm，净净距距不不宜宜小小于于60mm，钢钢筋筋与与型型钢钢之之间间的的净净间间距距不不应应小小于于40mm，以以便便混混凝凝土的浇灌。土的浇灌。3.型型钢钢混混凝凝土土柱柱中中全全部部纵纵向向受受力力钢钢筋筋的的配配筋筋率率不不宜宜小小于于0.8，以以使使型型钢钢能能在在混混凝凝土土、纵纵向向钢钢筋筋和和箍箍筋筋的的约约束束下下发挥其强度和塑性性能。发挥其强度和塑性性能。6.2.2纵向受力钢筋纵向受力钢筋111.型型钢钢混混凝凝土土框框架架柱柱中中的的箍箍筋筋配配置置应应符符合合国国家家标标准准混混凝凝土结构设计规范土结构设计规范GB50010-2010的规定。的规定。2.考考虑虑地地震震作作用用组组合合的的型型钢钢混混凝凝土土框框架架柱柱，柱柱端端加加密密区区长长度、箍筋最大间距和最小直径应按表度、箍筋最大间距和最小直径应按表6.2.1规定采用规定采用3 3.柱柱箍箍筋筋加加密密区区的的箍箍筋筋最最小小体体积积配配筋筋百百分分率率应应符符合合表表6.2.26.2.2的要求的要求n矩形矩形箍筋的体积配筋率可按下式计算：箍筋的体积配筋率可按下式计算：6.2.3 箍箍 筋筋12n螺旋螺旋箍筋体积配筋率按下式计算：箍筋体积配筋率按下式计算：4.柱柱箍箍筋筋加加密密区区长长度度以以外外的的箍箍筋筋，箍箍筋筋的的体体积积配配筋筋率率不不宜宜小小于于加加密密区区配配筋筋率率的的一一半半，并并且且要要求求一一、二二级级抗抗震震等等级级，箍箍筋筋间间距距不不应应大大于于10d；三三级级抗抗震震等等级级不不宜宜大大于于15d，d为为纵向钢筋直径。纵向钢筋直径。5.框架框架节点核心区节点核心区的箍筋最小体积配筋率：的箍筋最小体积配筋率：n对于抗震等级为一级时，不宜小于对于抗震等级为一级时，不宜小于0.6；n对于抗震等级为二级时，不宜小于对于抗震等级为二级时，不宜小于0.5；n对于抗震等级为三级时，不宜小于对于抗震等级为三级时，不宜小于0.4。131.型钢混凝土柱的型钢混凝土柱的混凝土强度等级混凝土强度等级不应低于不应低于C30。2.对对于于抗抗震震设设防防为为9度度、8度度（7度度和和6度度）时时，混混凝凝土土强强度等级度等级不宜超过不宜超过C60、C70、C80。6.2.5截面形状和尺寸截面形状和尺寸1.设防烈度为设防烈度为8度或度或9度的框架柱，宜采用度的框架柱，宜采用正方形截面正方形截面。2.型钢混凝土柱的型钢混凝土柱的长细比不宜大于长细比不宜大于30，即柱的计算长度，即柱的计算长度与截面短边之比不宜大于与截面短边之比不宜大于30。6.2.4混凝土强度等级混凝土强度等级146.3.1试验研究分析试验研究分析 轴轴心心受受压压柱柱按按长长细细比比不不同同分分为为短短柱柱和和长长柱柱。我我们以短柱为试验分析对象。们以短柱为试验分析对象。型型钢钢混混凝凝土土短短柱柱在在轴轴心心荷荷载载作作用用下下，在在加加荷荷初初期期，型型钢钢与与混混凝凝土土能能较较好好地地共共同同工工作作，混混凝凝土土、型型钢钢和和钢钢筋筋变变形形是是协协调调的的。随随着着荷荷载载的的增增加加，沿沿着着柱柱纵纵向向产产生生裂裂缝缝。荷荷载载继继续续增增加加，纵纵向向裂裂缝缝逐逐渐渐贯贯通通，把把柱柱分分成成若若干干小小柱柱而而发发生生劈劈裂裂破破坏坏。在在合合理理配配筋筋情情况下，况下，型钢与纵向钢筋都能达到型钢与纵向钢筋都能达到受压屈服受压屈服。6.3 型钢混凝土型钢混凝土轴心受压轴心受压柱承载力计算柱承载力计算15 与与普通钢筋混凝土柱普通钢筋混凝土柱不同的是，当加荷到破坏荷不同的是，当加荷到破坏荷载的载的80以上时，以上时，型钢型钢与与混凝土粘结滑移明显混凝土粘结滑移明显。因。因此，一般在沿型钢翼缘处均有明显的纵向裂缝。尽管此，一般在沿型钢翼缘处均有明显的纵向裂缝。尽管在高应力时粘结滑移现象是明显存在的，但在轴心受在高应力时粘结滑移现象是明显存在的，但在轴心受压型钢混凝土柱的试验中发现，在压型钢混凝土柱的试验中发现，在合理配钢情况下合理配钢情况下，当柱达到最大荷载时，混凝土的应力仍然能达到混凝当柱达到最大荷载时，混凝土的应力仍然能达到混凝土的土的轴心抗压强度轴心抗压强度。长长柱柱的的承承载载力力低低于于相相同同条条件件下下的的短短柱柱承承载载力力，可可采采用用型型钢钢混混凝凝土土柱柱的的稳稳定定系系数数来来考考虑虑这这一一因因素素。该该稳稳定定系系数数值值随随着着长长细细比比的的增增大大而而减减小小，可可根根据据表表6.3.1确定。确定。6.3.2承载力计算公式承载力计算公式166.4.1试验研究分析试验研究分析 1.受拉破坏受拉破坏（大偏心受压破坏）（大偏心受压破坏）偏偏心心距距较较大大时时，荷荷载载作作用用下下拉拉区区裂裂缝缝不不断断增增宽宽、变变长长，受受拉拉钢钢筋筋与与型型钢钢的的受受拉拉翼翼缘缘相相继继屈屈服服；此此时时，受受压压边边缘缘混混凝凝土土尚尚未未达达到到极极限限压压应应变变，荷荷载载可可继继续续增增加加，一一直直加加荷荷到到受受压压区区混混凝凝土土达达到到极极限限压压应应变，且逐渐压碎剥落时，柱子宣告破坏。变，且逐渐压碎剥落时，柱子宣告破坏。在在破破坏坏时时，受受压压区区的的受受压压钢钢筋筋与与型型钢钢受受压压的的翼翼缘缘一一般般均均能能达达到到屈屈服服强强度度。型型钢钢的的腹腹板板，不不论论受受压压还还是是受受拉拉，一一般般都都是是部部分分屈屈服服，部部分没有屈服。分没有屈服。6.4 型钢混凝土型钢混凝土偏压柱偏压柱正截面承载力计算正截面承载力计算17 当当偏偏心心距距较较小小时时，加加荷荷到到一一定定程程度度，受受压压区区混混凝凝土土边边缘缘或或受受压压较较大大一一侧侧的的混混凝凝土土边边缘缘应应变变达达到到极极限限压压应应变变，混凝土混凝土压溃压溃，柱子宣告，柱子宣告破坏破坏。在在破破坏坏时时，受受压压较较大大一一侧侧的的钢钢筋筋与与型型钢钢翼翼缘缘一一般般都都能能达达到到屈屈服服，而而距距轴轴向向力力较较远远一一侧侧的的混混凝凝土土及及钢钢筋筋、型型钢钢可可能能受受压压（偏偏心心距距很很小小），也也可可能能受受拉拉（偏偏心心距距较较大大），但是该侧的，但是该侧的钢筋钢筋和和型钢型钢均未达到屈服均未达到屈服。2.受压破坏受压破坏（小偏心受压破坏）（小偏心受压破坏）181.界限破坏界限破坏 2.大小偏压的分界大小偏压的分界 同普通钢筋混凝土偏压柱一样同普通钢筋混凝土偏压柱一样，也可以用截面，也可以用截面相对相对受压区高度受压区高度大小来判别。大小来判别。当时，当时，属于大偏压；属于大偏压；当当 时，属于小偏压；时，属于小偏压；当当 时，截面处于界限状态。时，截面处于界限状态。6.4.2界限破坏及大小偏压的界限界限破坏及大小偏压的界限19细细长长柱柱：由由于于长长细细比比很很大大，构构件件的的破破坏坏已已不不是是由由于于构构件件的的材材料料破破坏坏所所引引起起的的，而而是是由由于于构构件件的的纵纵向向弯弯曲曲失失去去平平衡衡而而引起的破坏，称为引起的破坏，称为失稳破坏失稳破坏。6.4.3型钢混凝土偏心受压长柱的型钢混凝土偏心受压长柱的纵向弯曲纵向弯曲影响影响短柱短柱：可以不考虑纵向弯曲引起的附加弯矩对构件承载力的可以不考虑纵向弯曲引起的附加弯矩对构件承载力的影影 响，构件的破坏是响，构件的破坏是材料破坏材料破坏引起的。引起的。中长柱中长柱：由于长细比较大，其正截面受压承载力比短柱相由于长细比较大，其正截面受压承载力比短柱相比降低很多，但构件的最终破坏还是材料破坏。比降低很多，但构件的最终破坏还是材料破坏。20 在在实实际际工工程程中中，必必须须避避免免失失稳稳破破坏坏，对对于于短短柱柱，可可以以忽忽略略纵纵向向弯弯曲曲的的影影响响。因因此此，需需要要考考虑虑纵纵向向弯弯曲曲影影响响的的一一般般是是中中长长柱柱。在在型型钢钢混混凝凝土土组组合合结结构构技技术术规规程程JGJ138-2001中中采采用用把把初初始始偏偏心心距距乘乘以以一一个个偏心距增大系数偏心距增大系数的方法来解决纵向弯曲影响的问题。的方法来解决纵向弯曲影响的问题。21若构件长细比不超过时，视为短柱，可不考若构件长细比不超过时，视为短柱，可不考虑纵向弯曲对偏心距的影响，取虑纵向弯曲对偏心距的影响，取 。6.4.4附加偏心距附加偏心距 6.4.5型钢混凝土型钢混凝土偏压柱正截面偏压柱正截面承载力计算承载力计算1.单单向向偏偏压压柱柱计计算算方方法法（）（平平截截面面假假定定基基础础上上的的极极限平衡法限平衡法JGJ138-2001 ）22 对于配置充满型、实腹型钢的混凝土柱，其正截对于配置充满型、实腹型钢的混凝土柱，其正截面偏心受压柱的计算，其行业标准面偏心受压柱的计算，其行业标准JGJ138-2001 型型钢混凝土组合结构技术规程给钢混凝土组合结构技术规程给出了如下计算方法出了如下计算方法(1)基本假定基本假定1）截面应变保持平面；）截面应变保持平面；2）不考虑混凝土的抗拉强度；）不考虑混凝土的抗拉强度；3）受压区边缘混凝土极限压应变取）受压区边缘混凝土极限压应变取0.003，相，相应的最大压应力取混凝土轴心抗压强度设计值；应的最大压应力取混凝土轴心抗压强度设计值；4）受压区混凝土的应力图形简化为等效的矩）受压区混凝土的应力图形简化为等效的矩形，其高度取按平截面假定确定的中和轴高度乘以系形，其高度取按平截面假定确定的中和轴高度乘以系数；数；6.4.5型钢混凝土型钢混凝土偏压柱偏压柱正截面承载力计算正截面承载力计算235）型钢腹板的拉、压应力图形均为梯形。）型钢腹板的拉、压应力图形均为梯形。设计计算时，简化为等效的矩形应力图形；设计计算时，简化为等效的矩形应力图形；6）钢筋的应力等于其应变与弹性模量的乘）钢筋的应力等于其应变与弹性模量的乘积，但不大于其强度设计值。受拉钢筋和型钢受积，但不大于其强度设计值。受拉钢筋和型钢受拉翼缘的极限拉应变取拉翼缘的极限拉应变取 。其中系数取值如下：其中系数取值如下：当混凝土强度等级不超过当混凝土强度等级不超过C50时，系数取时，系数取1.0和和0.8；当混凝土强度等级为当混凝土强度等级为C80时，系数取时，系数取0.94和和0.74，其间按线性内插法取值。，其间按线性内插法取值。24型钢混凝土柱型钢混凝土柱正截面受压正截面受压承载力计算简图（见图承载力计算简图（见图6.4.1）(2)承载力计算公式承载力计算公式2526柱截面受拉边或较小受压边竖向钢筋的应力柱截面受拉边或较小受压边竖向钢筋的应力和型钢翼缘应力和型钢翼缘应力 ，分别不同情况，按下式计算，分别不同情况，按下式计算1）大偏压柱）大偏压柱2)小偏压柱小偏压柱 27 和和 的计算的计算1）大偏心受压柱）大偏心受压柱当当 时时282）小偏心受压柱）小偏心受压柱 当 时29式中式中 型钢的腹板厚度和抗拉强度设计值；型钢的腹板厚度和抗拉强度设计值；型型钢钢腹腹板板顶顶面面、底底面面至至柱柱截截面面受受压压区区外边缘距离与的比值。外边缘距离与的比值。值的计算值的计算 对对称称配配筋筋矩矩形形截截面面的的偏偏心心受受压压构构件件，其其混混凝凝土土截面相对受压区高度截面相对受压区高度 ，可按下列近似公式计算，可按下列近似公式计算 30 对于型钢混凝土柱单向偏压承载力验算，行业标对于型钢混凝土柱单向偏压承载力验算，行业标准准YB9082-97钢骨混凝土结构设计规程给出如下钢骨混凝土结构设计规程给出如下的计算方法。的计算方法。(1)偏心距增大系数偏心距增大系数1）柱的计算长度与截面高度的比值时，应）柱的计算长度与截面高度的比值时，应考虑柱的弯曲变形对其压弯承载力的影响，对柱的偏考虑柱的弯曲变形对其压弯承载力的影响，对柱的偏心距乘以增大系数心距乘以增大系数 。2）型钢混凝土柱的偏心距增大系数，按下列公式）型钢混凝土柱的偏心距增大系数，按下列公式计算：计算：2.单向偏压柱计算方法单向偏压柱计算方法(二二)（一般叠加法，简单叠加法）YB9082-9731323)附加偏心距和初始偏心距的计算，公式及符号意义附加偏心距和初始偏心距的计算，公式及符号意义同前同前(2)一般叠加计算方法一般叠加计算方法 1）表达式表达式 对对于于型型钢钢混混凝凝土土偏偏压压柱柱正正截截面面承承载载力力计计算算的的一一般叠加法的表达式为般叠加法的表达式为 钢骨混凝土柱承受的轴力和弯矩设计值；钢骨混凝土柱承受的轴力和弯矩设计值；33 钢骨部分承担的轴力及相应的受弯承载力钢骨部分承担的轴力及相应的受弯承载力 钢筋混凝土部分承担的轴力及相应的受弯承载钢筋混凝土部分承担的轴力及相应的受弯承载力。力。2）计算步骤）计算步骤a.对于给定的轴力设计值，根据轴力平衡方程式，任意对于给定的轴力设计值，根据轴力平衡方程式，任意假定分配给钢骨部分和钢筋混凝土部分所承担的轴力。假定分配给钢骨部分和钢筋混凝土部分所承担的轴力。b.采取试分配给钢骨部分和钢筋混凝土部分的轴力采取试分配给钢骨部分和钢筋混凝土部分的轴力 和和 ，分别再求出两部分相应所承受的弯矩，分别再求出两部分相应所承受的弯矩 和和 。c.根据多次试算结果，从中找出两部分受弯承载力之和根据多次试算结果，从中找出两部分受弯承载力之和 34 的的最最大大值值。即即为为在在该该轴轴力力作作用用下下钢钢骨骨混混凝凝土土偏偏压压柱柱的的受弯承载力。受弯承载力。3）计算公式）计算公式a.对对于于柱柱内内钢钢骨骨，已已知知轴轴力力时时 ，可可利利用用轴轴力力与与弯弯矩矩的的相相关关关关系系，求求得得受受弯弯承承载载力力 。钢钢骨骨（型型钢钢）的的轴轴力力弯矩关系式为弯矩关系式为35b.对对于于钢钢筋筋混混凝凝土土部部分分，在在试试分分配配轴轴力力 作作用用下下，按按普普通通钢钢筋筋混混凝凝土土压压弯弯偏偏压压柱柱计计算算，求求得得其其受受弯弯承承载载力力 。此此时时，在在确确定定混混凝凝土土部部分分的的截截面面面面积积时时，需需扣扣除除钢钢骨骨的截面面积。的截面面积。4）适用范围）适用范围a.此此方方法法适适用用于于钢钢骨骨和和钢钢筋筋为为对对称称或或非非对对称称配配置置的的钢钢骨骨混凝土柱的混凝土柱的正截面受弯承载力正截面受弯承载力计算。计算。b.对对于于钢钢骨骨和和钢钢筋筋为为非非对对称称的的钢钢骨骨混混凝凝土土柱柱，采采用用此此方方法进行正截面受弯承载力验算较为复杂。法进行正截面受弯承载力验算较为复杂。36c.计算结果对比表明，计算结果对比表明，一般叠加法一般叠加法与理论分析解的计算结与理论分析解的计算结果果较符合较符合，但不便设计应用。对于常用的对称配置的，但不便设计应用。对于常用的对称配置的钢骨混凝土偏压柱如图钢骨混凝土偏压柱如图6.4.3，可采用，可采用简单叠加法简单叠加法。371）计算步骤）计算步骤a.先先假假定定柱柱内内钢钢骨骨（或或纵纵筋筋）的的截截面面面面积积，然然后后按按下下列列两两种种情情况况，分分别别计计算算出出钢钢筋筋混混凝凝土土部部分分（或或钢钢骨骨部部分分）所分担的轴力及弯矩设计值。所分担的轴力及弯矩设计值。b.分分别别进进行行钢钢筋筋混混凝凝土土（或或钢钢骨骨）截截面面设设计计及及承承载载力力计计算算。然然后后加加以以比比较较，取取两两种种情情况况所所得得的的钢钢骨骨和和纵纵筋筋较较小小截截面面面面积积，作作为为设设计计结结果果。以以下下公公式式中中，当当轴轴力力为为压力时取正号，当轴力为拉力时取负号。压力时取正号，当轴力为拉力时取负号。(3)简单叠加法简单叠加法38c.一一般般来来说说，对对于于采采用用H型型钢钢截截面面的的钢钢骨骨混混凝凝土土偏偏压压柱柱，绕绕钢钢骨骨强强轴轴弯弯曲曲时时，可可按按下下述述情情况况（一一）计计算算；绕绕钢钢骨弱轴弯曲时，可按下述情况（二）计算。骨弱轴弯曲时，可按下述情况（二）计算。2）计算公式（钢骨、钢筋混凝土的轴力和弯矩）计算公式（钢骨、钢筋混凝土的轴力和弯矩）第一种情况：第一种情况：a.当当，时，时，钢骨部分钢骨部分仅承受弯矩，钢筋混凝土部分的轴力和弯矩设计值为仅承受弯矩，钢筋混凝土部分的轴力和弯矩设计值为39b.当当 时，时，钢筋混凝土部分仅承受轴向力，钢筋混凝土部分仅承受轴向力，钢骨部分的轴力和弯矩设计值为钢骨部分的轴力和弯矩设计值为 c.当当 时，时，钢筋混凝土部分仅承受轴向拉钢筋混凝土部分仅承受轴向拉力，钢骨部分的轴力和弯矩设计值为力，钢骨部分的轴力和弯矩设计值为40第二种情况：第二种情况：a.当当 ，时，时，钢筋混凝土部钢筋混凝土部分仅承受弯矩，钢骨部分的轴力和弯矩设计值为分仅承受弯矩，钢骨部分的轴力和弯矩设计值为b.当当 时，时，钢骨部分仅承受轴向压力，钢筋钢骨部分仅承受轴向压力，钢筋混凝土部分的轴力和弯矩设计值为混凝土部分的轴力和弯矩设计值为 41c.当当 时，时，钢骨部分仅承受轴向拉力，钢筋钢骨部分仅承受轴向拉力，钢筋混凝土部分的轴力和弯矩设计值为混凝土部分的轴力和弯矩设计值为式中式中 分别为钢骨部分的轴心受压和轴心分别为钢骨部分的轴心受压和轴心受拉承载力；受拉承载力；钢骨部分纯受弯承载力；钢骨部分纯受弯承载力；分别为钢骨部分承受的轴力和弯矩分别为钢骨部分承受的轴力和弯矩设计值；设计值；分别为钢筋混凝土部分的轴心受压分别为钢筋混凝土部分的轴心受压和轴心受拉承载力；和轴心受拉承载力；42 钢筋混凝土部分纯受弯承载力；钢筋混凝土部分纯受弯承载力；分别为钢筋混凝土部分承受的轴力分别为钢筋混凝土部分承受的轴力和弯矩设计值。和弯矩设计值。3）柱中的钢骨截面轴心和弯曲承载力）柱中的钢骨截面轴心和弯曲承载力分别按下式计算分别按下式计算钢骨截面的轴心受压承载力钢骨截面的轴心受压承载力钢骨截面的轴心受拉承载力钢骨截面的轴心受拉承载力 43钢骨截面纯受弯承载力 4）偏压柱中钢骨压弯承载力计算）偏压柱中钢骨压弯承载力计算a.当 为压力时，钢骨部分承载力应满足 b.当 为拉力时，钢骨部分承载力应满足445）柱中钢筋混凝土部分承载力计算）柱中钢筋混凝土部分承载力计算a.轴心受压承载力轴心受压承载力b.轴心受拉承载力轴心受拉承载力c.偏压承载力偏压承载力45 钢钢筋筋混混凝凝土土部部分分在在轴轴向向力力和和弯弯矩矩作作用用下下的的承承载载力力按按GB50010-2010混混凝凝土土结结构构设设计计规规范范进进行行计计算算，但但在在计计算算中中受受压压区区混混凝凝土的截面面积土的截面面积，应，应扣除其中钢骨扣除其中钢骨的截面面积。的截面面积。6）适用范围）适用范围a.此此方方法法仅仅适适用用于于其其中中钢钢骨骨和和钢钢筋筋均均为为双双向向对对称称布布置置的的，方方形形或或矩矩形形截面的钢骨混凝土柱。截面的钢骨混凝土柱。b.对对于于钢钢骨骨或或钢钢筋筋为为非非对对称称配配置置的的钢钢骨骨混混凝凝土土柱柱，可可采采取取一一定定的的方方法把它转换为对称的截面就可以。见图法把它转换为对称的截面就可以。见图6.4.346转换为对称的截面转换为对称的截面47 一钢骨混凝土柱，截面尺寸为一钢骨混凝土柱，截面尺寸为采用采用C30混凝土混凝土,纵向钢筋采用纵向钢筋采用HRB400级钢筋级钢筋,钢骨采钢骨采用用Q345型钢型钢,承受承受 。强轴受。强轴受弯，试求柱截面配筋（简单叠加法）。见图弯，试求柱截面配筋（简单叠加法）。见图6.4.5。（例（例 题题6.4.1）48解：解：先选定柱内钢骨为宽翼缘H型钢HK450a，截面尺寸为 一按第一种情况计算一按第一种情况计算1.钢骨部分的受弯承载力 2.钢筋混凝土部分，近似地取其受压承载力为49因因 为故按第一种情况中的受力状态为故按第一种情况中的受力状态 1）考虑钢筋混凝土部分的轴力和弯矩设计值为）考虑钢筋混凝土部分的轴力和弯矩设计值为 设设在在该该柱柱四四角角各各配配三三根根纵纵向向钢钢筋筋，位位置置见见图图6.4.5，则则有效高度。有效高度。（1）计算初始偏心距）计算初始偏心距 50纵向压力至截面重心的偏心距纵向压力至截面重心的偏心距 附加偏心距附加偏心距取两者中较大值故取取两者中较大值故取 初始偏心距初始偏心距 51判断为小偏心受压（此题目不考虑纵向弯曲影响，）判断为小偏心受压（此题目不考虑纵向弯曲影响，）（2）纵向受力钢筋（或直接取）纵向受力钢筋（或直接取60mm）由于为小偏压，又采用对称配筋根据由于为小偏压，又采用对称配筋根据5253实配6 20 （）二按第二种情况计算二按第二种情况计算1.钢骨的轴心受压承载力第二种情况中的受力状态 2）考虑，钢骨承担的轴向压力为：且 2.钢筋混凝土部分承受的轴力和弯矩设计值为 54（1）计算初始偏心距）计算初始偏心距纵向压力至截面重心的偏心距纵向压力至截面重心的偏心距附加偏心距附加偏心距初始偏心距初始偏心距55判断为大偏压（2）纵向受力钢筋）纵向受力钢筋56三结论三结论 从上述计算结果可看出，按第二种情况计算出的从上述计算结果可看出，按第二种情况计算出的钢筋截面面积，大于按第一种情况计算出的钢筋截面钢筋截面面积，大于按第一种情况计算出的钢筋截面面积；所以应按第一种情况的计算结果进行截面配筋，面积；所以应按第一种情况的计算结果进行截面配筋，即取即取 选取选取620。例题例题6-2按例题按例题6-1的钢材配置和轴力的钢材配置和轴力 ，其它条件（截面尺寸，混凝土强度等级）完全相同。其它条件（截面尺寸，混凝土强度等级）完全相同。用平截面假定的极限平衡法，求其极限弯矩用平截面假定的极限平衡法，求其极限弯矩M值。值。解：解：1.界限相对受压区高度界限相对受压区高度572.有效高度583.计算钢筋应力、型钢应力594.初步判别大小偏压初步判别大小偏压假定假定将已知数据代入平衡条件将已知数据代入平衡条件60把把 截面受力为小偏压截面受力为小偏压 6162 从以上两例可看出，从以上两例可看出，两种不同方法求解两种不同方法求解，简单叠加简单叠加法法比基本假定的极限平衡法计算比基本假定的极限平衡法计算简便简便，但，但偏于保守偏于保守。63n 型钢混凝土柱在型钢混凝土柱在两个主轴方向均受偏心弯矩两个主轴方向均受偏心弯矩，尽管在某一主轴方向，尽管在某一主轴方向(例如例如x方向方向)偏心矩较大，因此在该方向抗弯配筋较强；但在另一主轴方偏心矩较大，因此在该方向抗弯配筋较强；但在另一主轴方向向(例如例如Y方向方向)的较小弯矩也不可忽略，此时尚应进行绕的较小弯矩也不可忽略，此时尚应进行绕“弱轴弱轴”的承载的承载力验算。如果力验算。如果“弱轴弱轴”方向的弯矩较小，可以忽略，则方向的弯矩较小，可以忽略，则“弱轴弱轴”方向可方向可按轴心受压进行验算。前面所讲内容均按按轴心受压进行验算。前面所讲内容均按“强轴强轴”方向进行承载力计算。方向进行承载力计算。对于对于“弱轴弱轴”方向承载力验算仅以下面例题来说明。方向承载力验算仅以下面例题来说明。（见（见P136，例，例6.5.1）6.5 关于绕关于绕“弱轴弱轴”方向弯曲的验算方向弯曲的验算646.6 型钢混凝土柱型钢混凝土柱斜截面斜截面承载能力计算承载能力计算6.6.1 试验研究分析试验研究分析 根据剪跨比根据剪跨比的大的大小不同，型钢混凝土柱小不同，型钢混凝土柱的的剪切的破坏剪切的破坏形式主要形式主要有有两种两种:剪切斜压破坏剪切斜压破坏 剪切粘结破坏剪切粘结破坏试验表明：试验表明：斜截面受剪承载力斜截面受剪承载力大致等于大致等于型钢腹板型钢腹板和和钢筋混凝钢筋混凝土土两部分斜截面受剪承载力两部分斜截面受剪承载力之之和和，并考虑轴力的影响。，并考虑轴力的影响。656.6.2 斜截面承载力计算斜截面承载力计算1.计算方法计算方法(一一)行业标准行业标准型钢混凝土组合结构技术规程型钢混凝土组合结构技术规程（JGJ138-2001）计算公式）计算公式:666.6.2 斜截面承载力计算斜截面承载力计算2.计算方法计算方法(二二)行业标准钢行业标准钢骨骨混凝土结构设计规程混凝土结构设计规程(YB 9028-97)验算方法和受剪承载力计算公式验算方法和受剪承载力计算公式:且应满足：且应满足：见例题见例题6.6.1676.7 型钢混凝土梁、柱型钢混凝土梁、柱节点节点 梁、柱节点包括下列几种形式梁、柱节点包括下列几种形式:(1)型钢混凝土梁型钢混凝土梁与与型钢混凝土柱型钢混凝土柱的连接的连接;(2)钢梁钢梁与与型钢混凝土柱型钢混凝土柱的连接的连接;(3)钢筋混凝土梁钢筋混凝土梁与与型钢混凝土柱型钢混凝土柱的连接。的连接。节点构造要求节点构造要求:686970717273本章小结本章小结从设计角度从设计角度74其其 中：中：75型钢混凝土柱型钢混凝土柱设计内容设计内容设设计计内内容容轴压轴压柱柱偏偏压压柱柱正截面正截面抗压抗压（JGJ138-2001）（方法一）（方法一）（YB9082-97）（方法二）（方法二）（YB9082-2006）对应标准对应标准一个方法一个方法方法一方法一（P139）斜截面斜截面抗剪抗剪方法二方法二（P140）方法一方法一（P121）方法二方法二（P123）正截面正截面抗压抗压斜截面斜截面抗剪抗剪同轴压柱同轴压柱76设计验算内容及方法：设计验算内容及方法：1.轴心受压柱轴心受压柱（P119）（1）正截面受压承载力）正截面受压承载力（2）斜截面受剪承载力）斜截面受剪承载力且，柱的受剪截面应符合：且，柱的受剪截面应符合：772.偏心受压柱：偏心受压柱：（1）正截面受压承载力）正截面受压承载力设计验算内容及方法：设计验算内容及方法：78轴力轴力弯矩弯矩设计验算内容及方法：设计验算内容及方法：79（2）斜截面受剪承载力）斜截面受剪承载力且，柱的受剪截面应符合：且，柱的受剪截面应符合：设计验算内容及方法：设计验算内容及方法：