1、建筑工程學院建筑工程學院 土木工程專業(yè)本科課程教學土木工程專業(yè)本科課程教學 第第6 6章章 型鋼混凝土柱型鋼混凝土柱 2019.10 2019.10 主主 講：講： 陳陳 建建 鋒鋒 鋼鋼混凝土組合柱的分類混凝土組合柱的分類柱柱鋼包混凝土鋼包混凝土鋼管混凝土鋼管混凝土混凝土包鋼混凝土包鋼型鋼混凝土型鋼混凝土本章內容本章內容從設計角度從設計角度根據(jù)根據(jù)軸壓柱：正截面計算僅一種方法，簡單！軸壓柱：正截面計算僅一種方法，簡單！偏壓柱：對應偏壓柱：對應2個規(guī)程，有個規(guī)程，有2種方法！各有特點！種方法！各有特點！第第6 6章章 型鋼混凝土柱型鋼混凝土柱 涉及的主要規(guī)范涉及的主要規(guī)范 GB50017-20

2、19 CECS28：90 圓圓 CECS159：2019 方方 梁梁 板板 柱柱 JGJ-2019YB9082-97DL/T5085-2019YB9238-92YB 9082-2019 CECS 230-2019 型鋼混凝土柱型鋼混凝土柱 型鋼混凝土柱型鋼混凝土柱設計內容設計內容設設計計內內容容軸壓軸壓柱柱偏偏壓壓柱柱正截面抗壓正截面抗壓JGJ-2019方法一方法一YB9082-97方法二方法二YB9082-2019對應規(guī)范對應規(guī)范一個方法一個方法方法一方法一P斜截面抗剪斜截面抗剪方法二方法二P140方法一方法一P121方法二方法二P123正截面抗壓正截面抗壓斜截面抗剪斜截面抗剪同軸壓柱同軸壓

3、柱 型鋼混凝土柱是在混凝土柱中主要配置軋制或焊接的型鋼。型鋼混凝土柱是在混凝土柱中主要配置軋制或焊接的型鋼。在配置實腹型鋼的柱中還配有少量的縱向鋼筋與箍筋。這些鋼筋在配置實腹型鋼的柱中還配有少量的縱向鋼筋與箍筋。這些鋼筋主要是為了約束混凝土，在計算中也參與受力，同時也是構造需主要是為了約束混凝土，在計算中也參與受力，同時也是構造需求。求。 型鋼混凝土柱配置的型鋼方式分為：實腹式型鋼和空腹式型型鋼混凝土柱配置的型鋼方式分為：實腹式型鋼和空腹式型鋼兩大類。本章主要引見第一類。鋼兩大類。本章主要引見第一類。由于型鋼混凝土柱含鋼率較高，整體的型鋼比分散的鋼筋剛度由于型鋼混凝土柱含鋼率較高，整體的型鋼比

4、分散的鋼筋剛度大得多，因此與同等截面的鋼筋混凝土柱相比，型鋼混凝土柱的大得多，因此與同等截面的鋼筋混凝土柱相比，型鋼混凝土柱的承載力與剛度明顯提高，具有良好的延性及耗能性能。承載力與剛度明顯提高，具有良好的延性及耗能性能。 6.1 概概 述述6.2.1 型鋼型鋼1. 含鋼率含鋼率 柱中受力型鋼的含鋼率不宜小于柱中受力型鋼的含鋼率不宜小于4%，柱中，柱中受力型鋼的含鋼率不宜大于受力型鋼的含鋼率不宜大于10。工程上較適宜。工程上較適宜的含鋼率在的含鋼率在5%8之間。之間。2. 型鋼的方式、混凝土維護層厚度型鋼的方式、混凝土維護層厚度 6.2 型鋼混凝土柱的構造要求型鋼混凝土柱的構造要求JGJ-20

5、19規(guī)定：型鋼的混凝土維護層厚度不宜小于規(guī)定：型鋼的混凝土維護層厚度不宜小于 120mm，主要是為了防止粘結劈裂破壞。，主要是為了防止粘結劈裂破壞。1. 型鋼混凝土柱中的縱向受力鋼筋宜采用型鋼混凝土柱中的縱向受力鋼筋宜采用HRB335、HRB400熱軋鋼筋。熱軋鋼筋。2. 縱向鋼筋的直徑不應小于縱向鋼筋的直徑不應小于16mm，凈距不宜小于，凈距不宜小于60mm，鋼筋與型鋼之間的凈間距不應小于鋼筋與型鋼之間的凈間距不應小于40mm，以便混凝土，以便混凝土的澆灌。的澆灌。3. 型鋼混凝土柱中全部縱向受力鋼筋的配筋率不宜小于型鋼混凝土柱中全部縱向受力鋼筋的配筋率不宜小于0.8，以使型鋼能在混凝土、縱

6、向鋼筋和箍筋的約束下，以使型鋼能在混凝土、縱向鋼筋和箍筋的約束下發(fā)揚其強度和塑性性能。發(fā)揚其強度和塑性性能。6.2.2縱向受力鋼筋縱向受力鋼筋1. 型鋼混凝土框架柱中的箍筋配置應符合國家規(guī)范型鋼混凝土框架柱中的箍筋配置應符合國家規(guī)范GB50010-2019的規(guī)定。的規(guī)定。2. 思索地震作用組合的型鋼混凝土框架柱，柱端加密區(qū)長思索地震作用組合的型鋼混凝土框架柱，柱端加密區(qū)長度、箍筋最大間距和最小直徑應按表度、箍筋最大間距和最小直徑應按表6.2.1規(guī)定采用規(guī)定采用3.柱箍筋加密區(qū)的箍筋最小體積配筋百分率應符合表柱箍筋加密區(qū)的箍筋最小體積配筋百分率應符合表6.2.2的要求的要求矩形箍筋的體積配筋率可

7、按下式計算：矩形箍筋的體積配筋率可按下式計算：sv svvcorA lAS6.2.3 箍箍 筋筋n螺旋箍筋體積配筋率按下式計算：螺旋箍筋體積配筋率按下式計算：n4. 4. 柱箍筋加密區(qū)長度以外的箍筋，箍筋的體積配筋率不柱箍筋加密區(qū)長度以外的箍筋，箍筋的體積配筋率不宜小于加密區(qū)配筋率的一半，并且要求一、二級抗震等級，宜小于加密區(qū)配筋率的一半，并且要求一、二級抗震等級，箍筋間距不應大于箍筋間距不應大于10d10d；三級抗震等級不宜大于；三級抗震等級不宜大于15d15d，d d為為縱向鋼筋直徑。縱向鋼筋直徑。n5. 5. 框架節(jié)點中心區(qū)的箍筋最小體積配筋率：框架節(jié)點中心區(qū)的箍筋最小體積配筋率：n對于

8、抗震等級為一級時，不宜小于對于抗震等級為一級時，不宜小于0.60.6；n對于抗震等級為二級時，不宜小于對于抗震等級為二級時，不宜小于0.50.5；n對于抗震等級為三級時，不宜小于對于抗震等級為三級時，不宜小于0.40.4。 1ssvcorAdS1. 型鋼混凝土柱的混凝土強度等級不應低于型鋼混凝土柱的混凝土強度等級不應低于C30。2. 對于抗震設防為對于抗震設防為9度、度、8度度7度和度和6度時，混凝土強度時，混凝土強度等級不宜超越度等級不宜超越C60、C70、C80。 6.2.5截面外形和尺寸截面外形和尺寸1. 設防烈度為設防烈度為8度或度或9度的框架柱，宜采用正方形截面。度的框架柱，宜采用正

9、方形截面。2. 型鋼混凝土柱的長細比不宜大于型鋼混凝土柱的長細比不宜大于30，即柱的計算長度，即柱的計算長度與截面短邊之比不宜大于與截面短邊之比不宜大于30。 6.2.4混凝土強度等級混凝土強度等級6.3.1實驗研討分析實驗研討分析 軸心受壓柱按長細比不同分為短柱和長柱。我軸心受壓柱按長細比不同分為短柱和長柱。我們以短柱為實驗分析對象。們以短柱為實驗分析對象。 型鋼混凝土短柱在軸心荷載作用下，在加荷初期，型鋼混凝土短柱在軸心荷載作用下，在加荷初期，型鋼與混凝土能較好地共同任務，混凝土、型鋼和型鋼與混凝土能較好地共同任務，混凝土、型鋼和鋼筋變形是協(xié)調的。隨著荷載的添加，沿著柱縱向鋼筋變形是協(xié)調的

10、。隨著荷載的添加，沿著柱縱向產(chǎn)生裂痕。荷載繼續(xù)添加，縱向裂痕逐漸貫穿，把產(chǎn)生裂痕。荷載繼續(xù)添加，縱向裂痕逐漸貫穿，把柱分成假設干小柱而發(fā)生劈裂破壞。在合理配筋情柱分成假設干小柱而發(fā)生劈裂破壞。在合理配筋情況下，型鋼與縱向鋼筋都能到達受壓屈服況下，型鋼與縱向鋼筋都能到達受壓屈服 。 6.3 型鋼混凝土軸心受壓柱承載力計算型鋼混凝土軸心受壓柱承載力計算 與普通鋼筋混凝土柱不同的是，當加荷到破壞荷與普通鋼筋混凝土柱不同的是，當加荷到破壞荷載的載的8080以上時，型鋼與混凝土粘結滑移明顯。因以上時，型鋼與混凝土粘結滑移明顯。因此，普通在沿型鋼翼緣處均有明顯的縱向裂痕。雖此，普通在沿型鋼翼緣處均有明顯的

11、縱向裂痕。雖然在高應力時粘結滑移景象是明顯存在的，但在軸然在高應力時粘結滑移景象是明顯存在的，但在軸心受壓型鋼混凝土柱的實驗中發(fā)現(xiàn)，在合理配鋼情心受壓型鋼混凝土柱的實驗中發(fā)現(xiàn)，在合理配鋼情況下，當柱到達最大荷載時，混凝土的應力依然能況下，當柱到達最大荷載時，混凝土的應力依然能到達混凝土的軸心抗壓強度。到達混凝土的軸心抗壓強度。 長柱的承載力低于一樣條件下的短柱承載力，可長柱的承載力低于一樣條件下的短柱承載力，可采用型鋼混凝土柱的穩(wěn)定系數(shù)來思索這一要素。該采用型鋼混凝土柱的穩(wěn)定系數(shù)來思索這一要素。該穩(wěn)定系數(shù)值隨著長細比的增大而減小，可根據(jù)表穩(wěn)定系數(shù)值隨著長細比的增大而減小，可根據(jù)表6.3.16.

12、3.1確定。確定。6.3.26.3.2承載力計算公式承載力計算公式0.9 ()ccyssssNf AfAfA6.4.1實驗研討分析實驗研討分析 1. 受拉破壞大偏心受壓破壞受拉破壞大偏心受壓破壞 偏心距較大時，荷載作用下拉區(qū)裂痕不斷增寬、變長，受拉鋼筋偏心距較大時，荷載作用下拉區(qū)裂痕不斷增寬、變長，受拉鋼筋與型鋼的受拉翼緣相繼屈服；此時，受壓邊緣混凝土尚未到達極限與型鋼的受拉翼緣相繼屈服；此時，受壓邊緣混凝土尚未到達極限壓應變，荷載可繼續(xù)添加，不斷加荷到受壓區(qū)混凝土到達極限壓應壓應變，荷載可繼續(xù)添加，不斷加荷到受壓區(qū)混凝土到達極限壓應變，且逐漸壓碎剝落時，柱子宣告破壞。變，且逐漸壓碎剝落時，柱

13、子宣告破壞。在破壞時，受壓區(qū)的受壓鋼筋與型鋼受壓的翼緣普通均能到達在破壞時，受壓區(qū)的受壓鋼筋與型鋼受壓的翼緣普通均能到達屈服強度。型鋼的腹板，不論受壓還是受拉，普通都是部分屈服，屈服強度。型鋼的腹板，不論受壓還是受拉，普通都是部分屈服，部分沒有屈服。部分沒有屈服。 6.4 型鋼混凝土偏壓柱正截面承載力計算型鋼混凝土偏壓柱正截面承載力計算 當偏心距較小時，加荷到一定程度，受壓區(qū)混凝土邊當偏心距較小時，加荷到一定程度，受壓區(qū)混凝土邊緣或受壓較大一側的混凝土邊緣應變到達極限壓應變，緣或受壓較大一側的混凝土邊緣應變到達極限壓應變，混凝土壓潰，柱子宣告破壞。混凝土壓潰，柱子宣告破壞。在破壞時，受壓較大一

14、側的鋼筋與型鋼翼緣普通都在破壞時，受壓較大一側的鋼筋與型鋼翼緣普通都能到達屈服，而距軸向力較遠一側的混凝土及鋼筋、型能到達屈服，而距軸向力較遠一側的混凝土及鋼筋、型鋼能夠受壓偏心距很小，也能夠受拉偏心距較鋼能夠受壓偏心距很小，也能夠受拉偏心距較大，但是該側的鋼筋和型鋼均未到達屈服。大，但是該側的鋼筋和型鋼均未到達屈服。 2. 受壓破壞小偏心受壓破壞受壓破壞小偏心受壓破壞1. 界限破壞界限破壞 2.大小偏壓的分界大小偏壓的分界 同普通鋼筋混凝土偏壓柱一樣，也可以用截面相對受壓區(qū)高度大同普通鋼筋混凝土偏壓柱一樣，也可以用截面相對受壓區(qū)高度大小來判別。小來判別。 當時，屬于大偏壓；當時，屬于大偏壓；

15、當當 時，屬于小偏壓；時，屬于小偏壓；當當 時，截面處于界限形狀。時，截面處于界限形狀。b10()()12 0.003bbyasxffhE 6.4.2界限破壞及大小偏壓的界限界限破壞及大小偏壓的界限b細長柱：由于長細比很大，構件的破壞已不是由于構件的細長柱：由于長細比很大，構件的破壞已不是由于構件的資料破壞所引起的，而是由于構件的縱向彎曲失去平衡而資料破壞所引起的，而是由于構件的縱向彎曲失去平衡而引起的破壞，稱為失穩(wěn)破壞。引起的破壞，稱為失穩(wěn)破壞。6.4.3型鋼混凝土偏心受壓長柱的縱向彎曲影響型鋼混凝土偏心受壓長柱的縱向彎曲影響短柱：可以不思索縱向彎曲引起的附加彎矩對構件承載力的短柱：可以不思

16、索縱向彎曲引起的附加彎矩對構件承載力的影影 響，構件的破壞是資料破壞引起的。響，構件的破壞是資料破壞引起的。中長柱：由于長細比較大，其正截面受壓承載力比短柱相中長柱：由于長細比較大，其正截面受壓承載力比短柱相比降低很多，但構件的最終破壞還是資料破壞。比降低很多，但構件的最終破壞還是資料破壞。 在實踐工程中，必需防止失穩(wěn)破壞，對于短柱，在實踐工程中，必需防止失穩(wěn)破壞，對于短柱，可以忽略縱向彎曲的影響。因此，需求思索縱向彎可以忽略縱向彎曲的影響。因此，需求思索縱向彎曲影響的普通是中長柱。在曲影響的普通是中長柱。在JGJ-2019中采用把初始偏心距乘以一個偏心中采用把初始偏心距乘以一個偏心距增大系數(shù)

17、的方法來處理縱向彎曲影響的問題。距增大系數(shù)的方法來處理縱向彎曲影響的問題。2012011( )1400 /ile hh 10.5cf AN假設構件長細比不超越時，視為短柱，可不考假設構件長細比不超越時，視為短柱，可不考慮縱向彎曲對偏心距的影響，取慮縱向彎曲對偏心距的影響，取 。6.4.4附加偏心距附加偏心距 6.4.5型鋼混凝土偏壓柱正截面承載力計算型鋼混凝土偏壓柱正截面承載力計算1.單向偏壓柱計算方法平截面假定根底上的極單向偏壓柱計算方法平截面假定根底上的極限平衡法限平衡法JGJ-2019 021.150.01lh1.00iaeee 對于配置充溢型、實腹型鋼的混凝土柱，其正截對于配置充溢型、

18、實腹型鋼的混凝土柱，其正截面偏心受壓柱的計算，其行業(yè)規(guī)范面偏心受壓柱的計算，其行業(yè)規(guī)范JGJ-2019 JGJ-2019 給出了如下計算方法給出了如下計算方法 (1)(1)根本假定根本假定1 1截面應變堅持平面；截面應變堅持平面；2 2不思索混凝土的抗拉強度；不思索混凝土的抗拉強度；3 3受壓區(qū)邊緣混凝土極限壓應變取受壓區(qū)邊緣混凝土極限壓應變取0.0030.003，相，相應的最大壓應力取混凝土軸心抗壓強度設計值；應的最大壓應力取混凝土軸心抗壓強度設計值；4 4受壓區(qū)混凝土的應力圖形簡化為等效的矩受壓區(qū)混凝土的應力圖形簡化為等效的矩形，其高度取按平截面假定確定的中和軸高度乘以系形，其高度取按平截

19、面假定確定的中和軸高度乘以系數(shù)；數(shù)；1cf16.4.5型鋼混凝土偏壓柱正截面承載力計算型鋼混凝土偏壓柱正截面承載力計算5型鋼腹板的拉、壓應力圖形均為梯形。型鋼腹板的拉、壓應力圖形均為梯形。設計計算時，簡化為等效的矩形應力圖形；設計計算時，簡化為等效的矩形應力圖形； 6鋼筋的應力等于其應變與彈性模量的乘鋼筋的應力等于其應變與彈性模量的乘積，但不大于其強度設計值。受拉鋼筋和型鋼受積，但不大于其強度設計值。受拉鋼筋和型鋼受拉翼緣的極限拉應變取拉翼緣的極限拉應變取 。 其中系數(shù)取值如下：其中系數(shù)取值如下：當混凝土強度等級不超越當混凝土強度等級不超越C50時，系數(shù)取時，系數(shù)取1.0和和0.8；當混凝土強

20、度等級為當混凝土強度等級為C80時，系數(shù)取時，系數(shù)取0.94和和0.74，其間按線性內插法取值。，其間按線性內插法取值。0.01su型鋼混凝土柱正截面受壓承載力計算簡圖見圖型鋼混凝土柱正截面受壓承載力計算簡圖見圖6.4.1(2) 承載力計算公式1cysaafssaafawNf bxfAfAAAN1000()()()2cyssaafaawxN ef bx hf A haf AhaM 2iheea0iaeee0MeN柱截面受拉邊或較小受壓邊豎向鋼筋的應力柱截面受拉邊或較小受壓邊豎向鋼筋的應力和型鋼翼緣應力和型鋼翼緣應力 ，分別不同情況，按下式計算，分別不同情況，按下式計算1大偏壓柱大偏壓柱2) 小

21、偏壓柱小偏壓柱 sa0bxh,syaaff1120.003byasffE 和和 的計算的計算1大偏心受壓柱大偏心受壓柱當當 時時0bxh110()ysbfxh110()aabfxhawNawM1 011hx2 011hx12012()awwaNt h f2小偏心受壓柱 當 時22221212011121()()() 2awwaMt hf1011hx2011hx210()awwaNt h f22212101()()2awwaMt hf式中式中 型鋼的腹板厚度和抗拉強度設計值；型鋼的腹板厚度和抗拉強度設計值； 型鋼腹板頂面、底面至柱截型鋼腹板頂面、底面至柱截面受壓區(qū)外邊緣間隔與的比值。面受壓區(qū)外邊

22、緣間隔與的比值。 值的計算值的計算 對稱配筋矩形截面的偏心受壓構件，其對稱配筋矩形截面的偏心受壓構件，其混凝土截面相對受壓區(qū)高度混凝土截面相對受壓區(qū)高度 ，可按以下近似，可按以下近似公式計算公式計算 watf、12 、0210010100.43()()bcawbecawcbsNf bhNxNf bhMhf bhha 對于型鋼混凝土柱單向偏壓承載力驗算，行業(yè)標對于型鋼混凝土柱單向偏壓承載力驗算，行業(yè)標準準YB9082-97給出如下給出如下的計算方法。的計算方法。(1)偏心距增大系數(shù)偏心距增大系數(shù)1柱的計算長度與截面高度的比值時，應柱的計算長度與截面高度的比值時，應思索柱的彎曲變形對其壓彎承載力的

23、影響，對柱的偏思索柱的彎曲變形對其壓彎承載力的影響，對柱的偏心距乘以增大系數(shù)心距乘以增大系數(shù) 。2型鋼混凝土柱的偏心距增大系數(shù)，按以下公式型鋼混凝土柱的偏心距增大系數(shù)，按以下公式計算：計算：0/8cl h 2.單向偏壓柱計算方法單向偏壓柱計算方法(二二) 普通疊加法，簡單疊加法普通疊加法，簡單疊加法 YB9082-972400(7 6 )1 1.25()10/cclehh 000.40.4crcsscccNf ANNf A01.30.026clh0.71.0 3) 附加偏心距和初始偏心距的計算，公式及符號意義附加偏心距和初始偏心距的計算，公式及符號意義同前同前 (2)普通疊加計算方法普通疊加計

24、算方法 1表達式表達式 對于型鋼混凝土偏壓柱正截面承載力計算的普通對于型鋼混凝土偏壓柱正截面承載力計算的普通疊加法的表達式為疊加法的表達式為 鋼骨混凝土柱接受的軸力和彎矩設計值；鋼骨混凝土柱接受的軸力和彎矩設計值；ssrccycussrccycuNNNMMMN M、 鋼骨部分承當?shù)妮S力及相應的受彎承載力鋼骨部分承當?shù)妮S力及相應的受彎承載力 鋼筋混凝土部分承當?shù)妮S力及相應的受彎承載鋼筋混凝土部分承當?shù)妮S力及相應的受彎承載力。力。2 2計算步驟計算步驟a .a .對于給定的軸力設計值，根據(jù)軸力平衡方程式，恣對于給定的軸力設計值，根據(jù)軸力平衡方程式，恣意假定分配給鋼骨部分和鋼筋混凝土部分所承當?shù)妮S意

25、假定分配給鋼骨部分和鋼筋混凝土部分所承當?shù)妮S力。力。b. b. 采取試分配給鋼骨部分和鋼筋混凝土部分的軸力采取試分配給鋼骨部分和鋼筋混凝土部分的軸力 和和 ，分別再求出兩部分相應所接受的彎矩，分別再求出兩部分相應所接受的彎矩 和和 。c. c. 根據(jù)多次試算結果，從中找出兩部分受彎承載力之根據(jù)多次試算結果，從中找出兩部分受彎承載力之和和 sssscycyNM、rcrccucuNM、sscyNrccuNsscyMrccuM 的最大值。即為在該軸力作用下鋼骨混凝土偏壓柱的的最大值。即為在該軸力作用下鋼骨混凝土偏壓柱的受彎承載力。受彎承載力。3計算公式計算公式a .對于柱內鋼骨，知軸力時對于柱內鋼骨

26、，知軸力時 ，可利用軸力與彎矩的相，可利用軸力與彎矩的相關關系，求得受彎承載力關關系，求得受彎承載力 。鋼骨型鋼的軸力。鋼骨型鋼的軸力彎矩關系式為彎矩關系式為sscyNsscyMsssscycysssssssNMfAWb .對于鋼筋混凝土部分，在試分配軸力對于鋼筋混凝土部分，在試分配軸力 作用下，按普作用下，按普通鋼筋混凝土壓彎偏壓柱計算，求得其受彎承載力通鋼筋混凝土壓彎偏壓柱計算，求得其受彎承載力 。 此時，在確定混凝土部分的截面面積時，需扣除鋼骨此時，在確定混凝土部分的截面面積時，需扣除鋼骨的截面面積。的截面面積。4適用范圍適用范圍a.此方法適用于鋼骨和鋼筋為對稱或非對稱配置的鋼骨此方法適

27、用于鋼骨和鋼筋為對稱或非對稱配置的鋼骨混凝土柱的正截面受彎承載力計算。混凝土柱的正截面受彎承載力計算。b.對于鋼骨和鋼筋為非對稱的鋼骨混凝土柱，采用此方對于鋼骨和鋼筋為非對稱的鋼骨混凝土柱，采用此方法進展正截面受彎承載力驗算較為復雜。法進展正截面受彎承載力驗算較為復雜。rccuNrccuMc.計算結果對比闡明，普通疊加法與實際分析解的計算計算結果對比闡明，普通疊加法與實際分析解的計算結果較符合，但不便設計運用。對于常用的對稱配置結果較符合，但不便設計運用。對于常用的對稱配置的鋼骨混凝土偏壓柱如圖的鋼骨混凝土偏壓柱如圖6.4.3，可采用簡單疊加法。，可采用簡單疊加法。 1計算步驟計算步驟a.先假

28、定柱內鋼骨或縱筋的截面面積，然后按以下先假定柱內鋼骨或縱筋的截面面積，然后按以下兩種情況，分別計算出鋼筋混凝土部分或鋼骨部分兩種情況，分別計算出鋼筋混凝土部分或鋼骨部分所分擔的軸力及彎矩設計值。所分擔的軸力及彎矩設計值。b.分別進展鋼筋混凝土或鋼骨截面設計及承載力計分別進展鋼筋混凝土或鋼骨截面設計及承載力計算。然后加以比較，取兩種情況所得的鋼骨和縱筋較算。然后加以比較，取兩種情況所得的鋼骨和縱筋較小截面面積，作為設計結果。以下公式中，當軸力為小截面面積，作為設計結果。以下公式中，當軸力為壓力時取正號，當軸力為拉力時取負號。壓力時取正號，當軸力為拉力時取負號。(3)簡單疊加法簡單疊加法c. 普通

29、來說，對于采用普通來說，對于采用H型鋼截面的鋼骨混凝土偏壓柱，型鋼截面的鋼骨混凝土偏壓柱，繞鋼骨強軸彎曲時，可按下述情況一計算；繞鋼繞鋼骨強軸彎曲時，可按下述情況一計算；繞鋼骨弱軸彎曲時，可按下述情況二計算。骨弱軸彎曲時，可按下述情況二計算。2計算公式鋼骨、鋼筋混凝土的軸力和彎矩計算公式鋼骨、鋼筋混凝土的軸力和彎矩 第一種情況：第一種情況：a. 當當 ， 時，時， 鋼骨部分鋼骨部分僅接受彎矩，鋼筋混凝土部分的軸力和彎矩設計值為僅接受彎矩，鋼筋混凝土部分的軸力和彎矩設計值為00rcrctcNNN0ssyMM0rccrcsscyNNMMMb.當當 時，鋼筋混凝土部分僅接受軸向力，時，鋼筋混凝土部分

30、僅接受軸向力，鋼骨部分的軸力和彎矩設計值為鋼骨部分的軸力和彎矩設計值為 c.當當 時，鋼筋混凝土部分僅接受軸向拉時，鋼筋混凝土部分僅接受軸向拉力，鋼骨部分的軸力和彎矩設計值為力，鋼骨部分的軸力和彎矩設計值為0rccNNMMNNNsscrccssc00rctNN0ssrcctsscNNNMM第二種情況：第二種情況：a.當當 ， 時，鋼筋混凝土部分時，鋼筋混凝土部分僅接受彎矩，鋼骨部分的軸力和彎矩設計值為僅接受彎矩，鋼骨部分的軸力和彎矩設計值為b.當當 時，鋼骨部分僅接受軸向壓力，鋼筋混凝時，鋼骨部分僅接受軸向壓力，鋼筋混凝土部分的軸力和彎矩設計值為土部分的軸力和彎矩設計值為 00sssstcNN

31、N0rcuMM0sscssrccuNNMMM0sscNN0rcssccrccNNNMMc.當當 時，鋼骨部分僅接受軸向拉力，鋼筋混時，鋼骨部分僅接受軸向拉力，鋼筋混凝土部分的軸力和彎矩設計值為凝土部分的軸力和彎矩設計值為式中式中 分別為鋼骨部分的軸心受壓和軸心分別為鋼骨部分的軸心受壓和軸心受拉承載力；受拉承載力； 鋼骨部分純受彎承載力；鋼骨部分純受彎承載力； 分別為鋼骨部分接受的軸力和彎分別為鋼骨部分接受的軸力和彎矩矩設計值；設計值； 分別為鋼筋混凝土部分的軸心受壓分別為鋼筋混凝土部分的軸心受壓和軸心受拉承載力；和軸心受拉承載力； 0sstNN0rcssctrccNNNMM00ssssctNN

32、、0ssyMssssccNM、00rcrcctNM、 鋼筋混凝土部分純受彎承載力；鋼筋混凝土部分純受彎承載力； 分別為鋼筋混凝土部分接受的軸力分別為鋼筋混凝土部分接受的軸力和彎矩設計值。和彎矩設計值。 3柱中的鋼骨截面軸心和彎曲承載力分別按下式計算柱中的鋼骨截面軸心和彎曲承載力分別按下式計算鋼骨截面的軸心受壓承載力鋼骨截面的軸心受壓承載力鋼骨截面的軸心受拉承載力鋼骨截面的軸心受拉承載力 0rcuMrcrcccNM、0sscssssNf A0sstssssNf A 鋼骨截面純受彎承載力 4偏壓柱中鋼骨壓彎承載力計算a.當 為壓力時，鋼骨部分承載力應滿足 b.當 為拉力時，鋼骨部分承載力應滿足0s

33、syssssssMf WsscNssssccsssssssNMfAWsscN5柱中鋼筋混凝土部分承載力計算柱中鋼筋混凝土部分承載力計算a.軸心受壓承載力軸心受壓承載力b.軸心受拉承載力軸心受拉承載力c.偏壓承載力偏壓承載力ssssccsssssssNMfAW 0()rccccsyssNf AfAA0()rctsyssNfAA 鋼筋混凝土部分在軸向力和彎矩作用下的承載力按鋼筋混凝土部分在軸向力和彎矩作用下的承載力按GB50010-2019進展計算，但在計算中受壓區(qū)混凝土進展計算，但在計算中受壓區(qū)混凝土的截面面積，應扣除其中鋼骨的截面面積。的截面面積，應扣除其中鋼骨的截面面積。6適用范圍適用范圍a

34、.此方法僅適用于其中鋼骨和鋼筋均為雙向對稱布置的，方形或矩形此方法僅適用于其中鋼骨和鋼筋均為雙向對稱布置的，方形或矩形截面的鋼骨混凝土柱。截面的鋼骨混凝土柱。b.對于鋼骨或鋼筋為非對稱配置的鋼骨混凝土柱，可采取一定的方對于鋼骨或鋼筋為非對稱配置的鋼骨混凝土柱，可采取一定的方法把它轉換為對稱的截面就可以。見圖法把它轉換為對稱的截面就可以。見圖6.4.3轉換為對稱的截面轉換為對稱的截面 一鋼骨混凝土柱，截面尺寸為一鋼骨混凝土柱，截面尺寸為采用采用C30C30混凝土混凝土, ,縱向鋼筋采用縱向鋼筋采用HRB400HRB400級鋼筋級鋼筋, ,鋼骨采用鋼骨采用Q345Q345型鋼型鋼, ,接接受受 。

35、強軸受彎，試求柱截面配筋簡單疊加法。見圖強軸受彎，試求柱截面配筋簡單疊加法。見圖6.4.56.4.5。800800cb hmmmm 8000,1450 xNkN MkN m例例 題題6.4.1解：先選定柱內鋼骨為寬翼緣解：先選定柱內鋼骨為寬翼緣H H型鋼型鋼HK450aHK450a，截面尺寸為，截面尺寸為 一按第一種情況計算一按第一種情況計算1.1.鋼骨部分的受彎承載力鋼骨部分的受彎承載力 2.2.鋼筋混凝土部分，近似地取其受壓承載力為鋼筋混凝土部分，近似地取其受壓承載力為23440 300 11.5 21(),17800,2900000ssssmm Amm Wmm01.05 2900000

36、315958000000958ysssssMW fN mkN m014.3 800 800915200091528000rccccNf ANkNNkN因因 為故按第一種情況中的受力形狀為故按第一種情況中的受力形狀 1 1思索鋼筋混凝土部分的軸力和彎矩設計值為思索鋼筋混凝土部分的軸力和彎矩設計值為 設在該柱四角各配三根縱向鋼筋，位置見圖設在該柱四角各配三根縱向鋼筋，位置見圖6.4.56.4.5，那么有效高度。那么有效高度。1 1計算初始偏心距計算初始偏心距 0rccNN8000NkN1450 958 492MkN m0476026907376hmm縱向壓力至截面重心的偏心距縱向壓力至截面重心的偏

37、心距 附加偏心距附加偏心距取兩者中較大值故取取兩者中較大值故取 初始偏心距初始偏心距 04920.062628000MemmmN20ae /30800/3026.727aehmmmm2 7aem m0622789iaeeemm01 89890.30.3737221.1iemmhmm 判別為小偏心受壓此標題不思索縱向彎曲影響，判別為小偏心受壓此標題不思索縱向彎曲影響，2縱向受力鋼筋或直接取縱向受力鋼筋或直接取60mm由于為小偏壓，又采用對稱配筋根據(jù)由于為小偏壓，又采用對稱配筋根據(jù)080073763ssaahhmm/21 89 800/2 63 426isee hamm 150.80.518360

38、110.00332.0 100.0033bysfE1021010103320.43()()8000 100.518 1.0 14.3 800 7370.5188000 100.43 1.0 14.3 800 7371.0 14.3 800 737(0.80.518)(73763)0.809bcbccbsNf bhNef bhf bhha 2100322(1 0.5 )()8000 10426 1.0 14.3 800 7370.809 (1 0.5 0.809)360 (737 63)1708cssysNef bhAAfhamm實配6 20 二按第二種情況計算1.鋼骨的軸心受壓承載力第二種情況

39、中的受力形狀 2思索，鋼骨承當?shù)妮S向壓力為： 且 2.鋼筋混凝土部分接受的軸力和彎矩設計值為 22min 18840.002 800 800 1280ssAAmmbhmm0315 17800560700056078000sscssssNf ANkNNkN5607sscNkN0sscM08000 5607 2393rcssccNN NkN1計算初始偏心距計算初始偏心距縱向壓力至截面重心的偏心距縱向壓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1450rccxMMkN m0/1450/23930.606606rcrccceMNmmm2 7aem m060627633iaeeemm判

40、別為大偏壓2縱向受力鋼筋01 6336330.30.3 737221.1iehmm 0800 737 63ssaah hmm 800 1 63363970(1.0)22isheeamm 取0332(22()8 0 02 3 9 31 02 3 9 31 0( 6 3 3)228 0 01 4 .33 6 0 ( 7 3 76 3 )3 3 2 9icssyshNNeb fAAfham m三結論三結論 從上述計算結果可看出，按第二種情況計算出的鋼筋從上述計算結果可看出，按第二種情況計算出的鋼筋截面面積，大于按第一種情況計算出的鋼筋截面面積；截面面積，大于按第一種情況計算出的鋼筋截面面積；所以應按

41、第一種情況的計算結果進展截面配筋，即取所以應按第一種情況的計算結果進展截面配筋，即取 選取選取620。例題例題6-2按例題按例題6-1的鋼材配置和軸力的鋼材配置和軸力 ，其，其它條件截面尺寸，混凝土強度等級完全一樣。用它條件截面尺寸，混凝土強度等級完全一樣。用平截面假定的極限平衡法，求其極限彎矩平截面假定的極限平衡法，求其極限彎矩M值。值。解：解：1.界限相對受壓區(qū)高度界限相對受壓區(qū)高度21884ssAAmm8000NkN2.有效高度150.80.5293603151120.0033 2 1020.0033byasffE 1256 360 40 628 360 110 300 21 315 (

42、180 21/2)1884 360 300 21 315158.1158ammmm0800158642hhamm3.計算鋼筋應力、型鋼應力10118021201,201/6420.313hmm2 02800 201 599,599/642 0.933hmm110360()(0.8)132810630.529 0.8ysbfxh110315()(0.8)11629300.5290.8aabfxh 4.初步判別大小偏壓初步判別大小偏壓假定假定將知數(shù)據(jù)代入平衡條件將知數(shù)據(jù)代入平衡條件1020111.25 ;1.25hxxhx12012.5()2.5(0.3130.933)11.56423155814

43、1132897754awwaNt h f11 14.3 800642360 1884315 30021( 13281063) 1884( 1162930)3002158141132897754cysaafssaafawNf bxfAfAAAN 把把 截面受力為小偏壓截面受力為小偏壓 38000 10N 0.69960.529b00.6996642449xhmm22132810631328 0.6996 1063 133 /360 /syN mmfN mm2211629301162 0.6996 930 117 /315 /aaN mmfN mm102011.251.25449561hmmxmm

44、205991.251.25449561hmmxmm22221212022221 () () 2.5(1.25 ) 21 (0.313 0.933) (0.313 0.933) 2.5 0.69962(1.25 0.6996) 11.5 640 315awwaMt h f ).(330109001mmNawaafassycMahAfahAfxhbxfeN)()()2(0001mkNMmkNmmNx.1450.3 .3763.3763325511330109001) 5 .190642(21300315)63642(1884360)4495 . 0642(4498003 .141 從以上兩例可看出，兩種不同方法求解，簡單疊加從以上兩例可看出，兩種不同方法求解，簡單疊加法比根本假定的極限平衡法