钢骨-方钢管高强混凝土柱正截面承载力的计算

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发布时间：2021-09-12

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钢骨一方钢管高强混凝土柱正截面承载力的计算
陈颖，
(1．广东理工职业学院，广东广州510091；2
朱美春
上海师范大学建筑工程学院，上海201418)
摘要：利用叠加法对钢骨一方钢管高强混凝土柱的正截面承载力进行推导。把组合柱分为方钢管混凝土部分和钢骨部分，根据结构塑
性理论的下限定理，对于给定的轴向力，由平衡条件任意分配方钢管混凝土部分和钢骨部分承担的轴力，并分别求出相应各部分的受弯承
载力，两部分承载力之和的最大值即为钢骨一方钢管混凝土柱在该轴力下的受弯承载力。针对常用的内嵌十字形和工字形钢骨的情况，推
导出叠加法的最终解作为组合柱正截面承载力的计算公式，并给出了组合柱的轴力与弯矩相关曲线。最后给出了一个算例。研究成果可为
该组合柱在工程中的应用提供参考。
关键词：组合柱；方钢管混凝土；叠加法；承载力计算
中图分类号： TU528．01 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2010)07—001I一04
Calculation for bearing capacity of square steel tube column filled with steel-reinforced high-strength concrete
CHEN YillgI,ZHU Mei—chun
(1．Guangdong Vocational College ofTechnology，Guangzhou 510091，China；
2．Arehitectta'eEngineeringSchool，ShanghaiNormalUniversity，Shanghai201418，China)
Abstract： Superposition method is used to calculate the bearing capacity of square steel tube column filled with steel·reinforced hi gh—strength
concrete．According to the lower limit theorem ofplastic theory，the given axial force were arbitrarily distributed to square steel tube filled with
concrete and steel section according to the equilibrium condition．Flexural strength of corresponding part was calculated respectively and max i—
munl value of the sum of them was the bending capacity of the composite column．For composite columns、 th cruciform and I-shaped steel seetions，
ultimate solution had been deduced and regarded as the calculation formula for beating capacity ofthe composite columns，and the N·M in—
temction curve is given as wel1．Finally an example is given to show the use of the calculation formula．The research results Call provide reference
for the engineering application ofcomposite columns．
Keywords： composite qolumn；square steeltubefilledwith concrete；superpositionmethod；bearing capacity
0 引言 1 钢一混凝土组合柱承载力的计算
大量的震害表明，建筑物在地震作用下是否倒塌在很大程
度上取决于柱的设计，这就要求柱不但要有很高的承载力而且
还要有较好的延性。高强混凝土脆性高、延性差，从而使高强
混凝土柱在高烈度地震设防区的应用受到限制。在此情况下，
钢一混凝土组合柱由于具有较高的承载力和良好的延性已在
高层建筑抗震柱中广泛应用。在钢一混凝土组合柱中，两种不
同性质的材料扬长避短，因此具有一系列的优点。工程中常见
的钢一混凝土组合柱有钢骨混凝土柱和钢管混凝土柱。在组合
柱已有研究成果的基础上，王清湘等提出了一种组合重载柱设
计的新模式，即钢骨一钢管高强混凝土柱口-21。该组合柱是在钢管
内填充高强混凝土和型钢而形成。在该组合柱中，外围钢管可
防止混凝土发生粘结破坏，内置钢骨可延缓或抑制高强混凝
土斜裂，从而提高柱子的延性口1，因此该组合柱在工程中有很
好的工程应用前景。为了便于该组合柱在工程中应用，拟采用
叠加法『4．】对钢骨一方钢管高强混凝土柱的正截面承载力进行
计算。
收稿日期：2010-04—10
基金项目：国家自然科学基金资助项目(50078008)
国内外关于钢一混凝土组合柱压弯承载力的简化计算方法
主要有以下4种方法。
1．1 偏心距增大系数法
沿用钢筋混凝土偏心受压构件承载力的计算方法，综合考
虑由于构件纵向挠曲而产生的附加偏心距，采用一个放大系数
来增大弯矩作用平面内的初始偏心距，由此得出危险截面的内
力后就可以求出截面上的应力分布，并通过平衡条件和变形协
调条件求出极限承载力，即为临界荷载。JGJ 138-2001(型钢混
凝土组合结构技术规程》嗍和JCJ 01—89《钢管混凝土设计与施
工规程》【6】即采用了这一方法分别给出了计算偏心受压钢骨混
凝土柱和钢管混凝土柱承载力的计算公式。
1．2 经验系数法
通过对大量试验结果的分析，找出影响构件承载力的主要
因素，然后按选定的参数进行回归，CECS 28：9O《钢管混凝土结
构设计与施工规程》口即采用这一方法给出了偏心受压钢管混凝
土柱承载力的计算公式。