？ ，。5  圆形》及多边形钢》管混凝土构件—。。承载：。力设计 【 ， 《 5.1  —单肢钢管混凝土柱】在单：一受力？状态下？。承载力与刚度—。计算 》 ， 《5.1.2  【钢管混？凝，土短柱的轴心受【压强度承载力设计】值， ？     【本规范中《钢管混凝《。土构件承载力的计】。算，采，。用了“钢管混凝土统！。一理论”《中的统一《设计公式统一理论把！钢管混凝土》看作是一种组合材】。料研究它的组合工】。。作性能它的工作性能！具有统一性、—连续性和相关性【 ？     “】。统一性”首先—反映在钢材和混【凝土：两种材料《的统一？把钢：管，和混凝土视为—。一种组合材料来【。看待用组合性—。能，指标：来，。确定其承载力—    ！ ，其次是不同截—面构件的《承，载力的计算》是，统一的不论是实心】或空心钢管混凝土】。构件也无《。论是圆形、多—。边形：还是正方形截面【只要是？对称截？面设计的公式都是统！一的 》    — “连续性”反映】在钢：管混凝土构件的性】能变化是随着钢材和！混凝土的物理参数】及构件的几何参数】的变化而《变化的变化是连续】的  】   “相关性【”反映在钢管混【凝土构件在各—。种荷载作《用下产生的应力【之间存在《着相：关性 —     1【  ：关于轴压《强度设计《值， ：     见！。图1和图2采用有限！元法导？得实：心钢管混凝土轴【压构件轴心压力与纵！向应：变的全过《。程，曲线有强化阶段曲线！确定由弹塑性阶段】终了进入强》化阶段？时为构件的抗—压强度标准值无【。强化阶段曲线而极值！破坏：时确定以极值—点的平均《应力为构件的—抗压强度标准—值(fss》y)经？分，析对各种钢材—和混：凝土以？及，不同含？。钢率如有弹塑—。性阶段和强化阶【段时该点均在纵向压！。应变约为30—。00με 处如无】强化阶段而》为，极值破坏时则在30！00：με 前破坏由【此导得实心钢—管混凝土轴心—受压时？。的抗压强《度设计值《 fss《空心钢管混凝土轴】心受压时由于—存在空心《都在30《00：με 前破坏 】   ！ 图1 B— 点：。和， B 点前极值点】 AB 曲线的【回归关系 】 ，    《  大量空》心钢管混凝土轴【压构件的试验（【200？4年）包括圆形、】正十六边《。形、正？八边形和正方—形证明？当空心率较大时【应力应变全过程【曲线在应《变小于？3，000με 前出】现峰值而破坏图【2所示试件6A-1！和，。6A-2的套—箍系：数θsc＝1—.，2464、空心【率为0.《511和0》.5106》。。B-1和6》B-2的套箍系数为！1.86《9、：空心率为0.3【87和？0.386它们【。的套箍系数》虽都大于《1但由于存》在，空心因而表现为【脆性 】 ， ， ， 图2 空】心钢管混凝土轴压】脆性：破，坏时的压力和应变】曲线 — ，      由图】1将： ，B 点的轴压—强度设计值和— B 点《前破坏时的极值点】进行回归得》实心：或空心钢管》混凝土轴压时的抗】压强度设计值 【 ？ ： —     对于实】心，截面公式中的—系数 ？B 和 C对不【同截面形《状取不同《值同时将 》B、C 中的材【料标准值用设计值代！替其中钢材》的材：料分项系数取四【种钢材的平均—值为1.105【混凝土材料分项系数！按1.4取值—（标准？值等：于设计？值乘上分《项，。系数）？见，本规范表5.—1.2 ！    对于空心】截，面表B-7中的 f！c 都应《乘以1.1这是由】于管内混凝土系离心！法浇：灌混凝土强度提高1！。0％k1《 是由于《空心构件中的混凝】土较少钢管对—混凝土？的套箍作用效应【就较小因《而采用一个套箍【效，应，折，减系数；经分析并】经实验验《证对圆形和正—十六：边形取0《。.6对正八边形取】0，.4正方形取—0，.3最？终，为，了表述简单》对于空心构件—将 k？1 的取值分别【乘到B、《C中统一采用—B、C？来考虑形《状和空心的影—响计算实心构件【时套箍系数》中，的含钢率《用实心构件》的计算空心构件时用！空心的 —     【统一公？式，同时适用于实心与空！心钢管混《凝，土轴压？构件也适用》于不同截面形式【。如圆形和正十六边】。形，、正八？边形、正方形和矩形！。截面：本规范附录B表【B，.0.1～B.【0.6就《是按上述公式计【算得：到的实心和》空心三种截面的抗】压强度设计值这【三，种截面的抗压强【度，。设计值都是各自第一！、二、三《、四组钢材时强度】设计值的《平均值误差都在±5！％以内 【 ，  ：   第一组—钢材是？指钢：材厚度 t≤16】mm；第二组钢材 ！t 在1《6mm～40mm】(Q：235？)和1？6mm～35m【m(Q3《45、Q390、】Q420)范围【；第三？组钢：材 ：。。t 在40m—m，～60mm(Q【235)和35mm！～50mm》(Q3？45、Q390【。、Q4？20：)范围；第四—组钢材 《t， 在60mm～10！。。0mm(Q23【5)和5《0mm～1》00mm(Q3【45、Q390【、Q420)范【围 —   ？  对钢管再生混】。凝土柱分别研究【了，空心：。率为零（实》心，）以及空心率为3】7％的空心钢管【再生混凝土》。短柱的轴心受压承载！力当再生《混凝土和普通混【凝土的强《度等：级都是C《40时它《们的荷载-位移曲线！如下 — 图！3 不同空》心率的空《心钢管再生混凝【土和钢管普通—混凝土轴压破—坏时的荷载位移曲】线 【  ：  ：从图3(a)来看实！心钢管混《凝土和？实，心钢管再生》混凝土的荷载—位移曲线比》较吻合从图3(【b)：来看当空心率—为37％《时空心钢管》混凝土短《柱和空心《钢管再生混凝土短柱！。的极限？承载力基本相同【。这说明运用》实心钢？管混：凝土短柱受压—极限承载力的公【式来计算空心钢管】再生混凝《土短：柱受压？极限承载力》是可行的《当再生混凝土强【度等级与《普通混凝土》相同时它《们应用于空》心钢管混凝土—中的强度也》基本一？样，因此钢管再生混凝】土单肢短柱承—载力可以采用—钢，管混凝？土，短柱的？计，。算公式 】     2—  ：关，于设计可靠度—  【   钢管混凝土】构件可靠度分—析按照构件中钢【管和混凝土分—别承：。担承载？力的：比，例求得构件的组【合可靠度此方法忽】。。略了钢管和混凝土之！间的套箍效应属于】近似法？ 《。    》 设：构件的含钢率为 α！则钢管承担的部【分，内力为？ αfy而》混凝土承《担的部？分内：力应为(1》－α)fck ！ ：     由—此得钢管承担的部】分内力的比例为 】 》    ！   混凝土承担】的部分内力的比例为！。 ， 》 ？  《   ？  钢管《混，凝土构？件，的，组合可靠《度，指，标应为 》 《  【 ，   分析》和试验结《。果只有实心圆截【面和正十六边—。形钢管混凝土—轴压：时具有很大》的塑：性其：他，截面如实《心正方形和矩形截面！以及各种《空心截面轴》。压时都？表现为脆性 — 》  ：  对实心圆截【面和正十六边形钢管！混凝土？构，件的：组，合，可靠度指标均大于】。。3.2？。应按钢结《构要求取《强度设计《值乘以可靠度修正系！数 ：k2可提高》组合轴压《强度设计值 【 ： 】 ，     其他截面！包，括空心钢管混—凝土：构件的组合可靠度指！标虽大于3》.，2但：却小于3.7试【验证：明它们大都属于脆】性破坏其组合可【靠度指标《在建筑结构可—靠度设计统一—标准G？B 50068中并！无规定现按》混凝土？的要求取 》β，sc 小于3.7】的，。比值将其《。强度设计值乘—以可靠度修正系【数 k2以降低【组，合轴压强度设计值】。 ！ 5.1.【3  钢《管混凝土构件的轴心！受拉承载力》设计值计算 】 ， ：    钢管混凝】土构件受拉力作用】时管内混凝》土将开裂不承受【拉力作用只》有钢管承担全—部拉力不过钢管受拉！力作：用而伸长时径—向，将收缩；但》却，受到管内混凝土的】阻碍：而成为纵向受拉而环！向，。也受拉的双向—拉应力状态其受【拉强度将提高提高值！和所受来自混凝土的！阻力大？小有关对《于实心截面》钢管的受《拉强度提高10％】；对于空心截面由】于管内混凝土较【少偏：于安全计不考—虑钢管受拉强度【。的提高 《 ， 5.—1.4？、5：.1.？5  钢管》混凝土构件的受剪】。、受扭？承，载力设计值计—算 —     1—9，86年采用有—限元法导得实心【圆钢：管混凝土构件受纯扭！作用时的全过程曲线！（，图4：）并经？实验验证《受剪强？。度是取？对应于最大剪—应变为3500【με： 处的平均剪应力它！直接和构件的轴压强！度有关对《空心截面《同样采用这种关【系 【 —图4 钢管》混凝土构件受纯扭】时最大剪应力—与，剪应变全过程曲线 ！    】 在钢管混凝—土构：件的受扭过程中其】截面应力是最外圈应！力最大然后向中【心逐步发展塑—性所：以钢管对钢管混凝土！构件的受扭作用是主！要的对于混凝土【来讲对钢管混凝土】构件的受扭起作用的！是混：凝土的受拉强度而】混，。凝土：。的受拉强度是很小】。的即对钢管混凝土】构件的？受扭：贡，献，很小但是在钢管混凝！土中由于《混凝土对钢管起到了！很，好地支撑《作用使？得外钢管能够很好】地发：展塑性？现假设外钢管能【够完：全达到屈服》。强度而不考》虑混凝土的受扭作用！则可以得到》如下：。形式： — 》    《   式中ρ钢管受！扭时的有《效力臂应该》为钢管中心环—线到圆心的距—离即：（图5）但考虑到】钢管通常较薄可近似！取为： r其带来的误差很！小 — 【图5 纯扭时计【算模：型 ：    】 公式(8》)是假？。设外钢管全部达【到屈服但在实际受】扭，极限承载力分析中】我们只考虑》了，部分发展《塑性所以该式所得值！将偏大偏于》不安全需考虑—折减通？。过与相关文》献中的试验》数据对比《可以取折《减系数为0》.71则原公—式变为 】 【    根》据“统？一理论”《把钢管混《凝土：当作统一材料则其】极限扭？矩与扭剪应力有如】下关系 【 ： ？  《   式中fsv】钢管混凝土》构件的极限剪切强】度设计值； —    】      —。 WT截《面，受扭抵？受矩： ？     将】式(9)与式(10！。)，相等：则得到钢管混凝【土构件的等效极【限剪：切强度为 【 —  《   ？  从式《(11)中看—出极限剪切强—度fsv 只—与钢材强度以及含】钢率有关而》与，混凝：土等：级无关钢材的材料分！项，系数取四种钢材的平！均值为1.10【5得本规范公式(】5.1.4-—4) 】    极限—受剪强？度乘以相应》的，。。截面面积便可—得到：实心截面的受剪【承，载力公式即》 ！   》 ，   对于空—心钢：管，混凝土构《件的：受剪：承载力因为受横向荷！载产生？的剪应力在》截面上的剪》应，。。力分布是外边缘为零！而中性轴处最大因】而，计算受剪《承载力时《空，心率对其受剪承载】力影响较大取—折减系？。数为：0.：736？。ψ2－？1.094ψ＋1 ！  —。  ： 式中μ钢管混【。凝土：受剪强度折减系数；！由于等效受剪极限】强度：是通过纯扭》的极限？平衡理论得到的而钢！管混：凝土在受纯剪荷【载时其截面剪应力分！。。。布和纯扭作用—下的应力《分布不同因为—钢管混凝土受纯【剪，作用 【 时最大剪应—力在截面中》轴上：往，两边逐渐减小故要】考，虑折减通过与参考文！献中：公式计算结果—对比可？以取 μ＝0.71！ 》     对于空】心钢：管混凝土构件的受扭！承载力因核心混【凝土对钢管混凝土构！件的：受，扭承载力贡献不大且！空心率对其受扭【承载力影响不大所以！空心钢？管混凝土构件—的，受扭：承载：力在相？应实心？钢管混凝土构件的】受扭承？载力上进行折减折】减系数取为常数0.！9 《。 5.》1.6  钢管混凝！土构件的受弯承载】力设计值计算公式中！。的受弯承载》力，Mu：[本规范公式(5.！1.6-1)]是】采用有限《元，法导得实心钢管混】。凝土受弯时的弯矩与！纵向纤维应》变的全？过程曲线定义—最大：。拉应变为100【00：με 时的弯—。矩为受弯极》限(图6)空心钢管！混凝土构件与—此相同同时考虑了】截面的塑性发展【。。由此得本规范—公式(？5，.1.6《-1) 】。   ？。 ？ 图6 》受弯构件的弯矩【和最大？纵向拉应变的全【过程关系曲线— ， ？ 5？.1.7《、5.？。1.：8  当计算钢【管混凝土《构件在？复杂受？力状：态下的欧拉临界荷】载时钢？。管混凝土构件的弹性！刚度由？实心钢管《混凝土轴压构件短】试件(L/D＝3】.5～4.0)【的平均压应力和【纵向压应变的—全过程曲线》可，得受压的《。弹性模量它》和抗压强度标准值】及钢材的《。弹性模量有关对空】心构件也相同可按下！列公式？计算 《 》 ？   《    《。式中fscP截【面的比例极限； ！      ！     εs【c，P截面的比》例应：变；  ！         ！Es钢？材的：弹性：模量Es《＝206×103】N/mm2； ！ ？       【   fy钢材【的屈：服点应力 】。     由【上列公式可见弹性】。模量 ？Esc 《和轴：压强度标准》值 fscy 成正！比因而上式》可写成下列形—式 】     ！ 由于强度标准值】和，强度设计值的比值】都接近1.3为了】设计方便取 fs】cy＝1《.3fsc》可得： ， 》 》  ：   由轴压刚【度 B？s，c＝A？s，cEsc可得出 】 — ，   —。。 ， 由上列推导可见】实心和空《心构件的系数— kE？ 相同且只和钢【。材的屈服《点 fy 及—弹性模？量 E？s 有关见本—规范表5.1.【7， 》     受弯弹】性模：量推导如下 【   —  轴压刚度  】E，sc：Asc＝EsAs】＋EcAc — ， ， ，     受【弯刚度  E—。scmIsc＝【EsI？s＋EcIc 】 ，    — 二式相比Escm！/Esc《＝[(EsIs＋】Ec：Ic)/《(，。EsAs＋EcAc！)]Asc/Is】c 《     【其中As《c＝：As＋Ac；—。Isc？＝Is＋《Ic；取 n＝Ec！/，Es；δ＝Is/】Ic；αsc＝A】。s/Ac；代入上】式整理后可》得， — ：     】因为  E》scm 和 — Esc 有关而 ！Esc 又和 【fscy 有—关故不同《截面的受弯》弹性模量《也不同 《 《 ，    1  【。实心截？面 ！ ：  ？   2  空【心截面 】 ， —      —当受弯？构件截？面出现受拉区时【由于：受拉区的混凝土【开裂截面的刚度减】小因此截面的—惯性：。矩减小因此受弯刚】度为 EsmIs】s和： Eh？mI：h 《 5.1.9 ！ 当计算钢管混凝】土构件受剪受扭变】。形时钢管混》凝土构件的剪变刚度！和受扭刚度 ！     由【实心圆？钢管混凝土构件【受扭时得到》。的平均剪应》力，与最大剪《应变的全过程曲【。线可：得弹性剪变模量参见！图4对？于空心构件》。计算表？明钢管混凝土—构件抗扭主要—由钢管承担故空心】构，件剪变刚《度和受？扭刚度计算中都是采！用相同情况下实心】。钢管混凝土截面【的剪变模量 】  《   1  实心】。。。截面 【 ？   —    《式中Gs《s等：效剪切模量； 】。 ，   》。       【。 G'？ss剪切模量； 】    】       α含！钢率 《 ，  《   2  空【心截面 】 《 ？   ？   式中ψ空心】率 》  ？   按上式算【得的 Gss 【值因各种截》面第一、第二和【。第，三，组钢材时的受剪模量！相差不大取其平均值！如本规范表5—.1.9所列平均】误差都在《±3％以内 】 5.1.【。10、5.1.1】1  ？钢，管混凝土柱轴压稳】定承载力计算—统一理论把钢管混】凝土视为单一材料因！而可在钢结》构设计规《范稳定系数计算公】式的基础上将—稳定：系数的公式扩展到】钢管混凝土受压构】件上：。得实心和空心—钢管混凝土构件【的稳定系《数的：统一计？算公式 ！ ？     【  式中λsc正】则长：细比； ！        】  E？sc钢管混》凝土弹性模量；【 》。        】   L0构—。件的：。计算长度； 】  《       【  ：i，sc回转半径 】 ？     为了避】免用分？。段函数来计算稳【定系数假设》钢管：混凝土构件的等【效初始？偏心率为 》 —    】。   ？。式中K等《效初始偏心率系数用！来，综合：考虑不同含钢率和】形，状，对稳：。定系：数，的影响经过分析【计算最后给出—钢管混凝土构件的】。等效初始《偏，心率系数为K＝0】.25 《 《。     最后给】出钢管混凝土构件的！。稳定系数计算公【式为 ？ ！ ，    《 ，  通过大量的【。试验对比证明公式】正确可行这样通过查！长细比（《含钢管混凝》土构件的强度—。 fs？c 和钢管混凝【土弹：性模量 E》sc： ）可以得到稳【定系数但虽》然查 λsc方便】由于对计算钢—管混凝土构件的强】度 ：。fsc 《。和钢管混凝土—弹性模量 Esc ！。并不方便故》采用钢结构的处理方！。法转换为按》照钢材的强》度，和弹性模量来查稳定！系数因为钢材的【这些值都是确定的这！样的话需《要，进行等效处理 】   —  具体《可按下列公》式计算 】 ，    由》条文说明5.—1.：7、5.《1.8可知 — ， 《   】    由长—细，比定义 】 《    —   由此本规【范中表5《.1.10轴压构件！的稳定系数由 λs！c(0.001f】y＋0.7》81)查得》 《     与8】0个实验结果—相比：试验值与计算值【之比平？均值为？1.12《4均方差为0.02！。符合良好《  【  ： 对于？拔梢杆截面》沿长度变化因而刚度！沿长度而变化按【照日本柱子》研究委员会1973！年编辑出版的结构】稳定手册H》andboo—k of Str】。。uct？ur：al Stab【ility列—出了四种边界条件的！拔梢杆在轴心—受压时的临》界力公式 ！ ：  —     将—。上式乘以整理后得 ！ — ：      】。 令上式变为下式 ！ —  — ，  ：  由？此拔：梢杆应按《长，细比 ？λ＝βλmax查稳！定系数 【。     式中】EhI0拔梢杆下端！最大截面的》受，弯刚度；《 ， 》       【   A0拔梢杆下！端最大？截面的面积； ！     【      λma！x拔梢杆按下—端截面的回转半径】和二端铰接杆计算】的最大长细比；【    ！      — L柱子的长度； ！ 》      —  ：  m稳《定系数； ！。        】   μ《一一：柱子的计算长度【系数：；二端固定》时μ：＝，0.5；二端铰接】时为1.0；—一端固定《一端铰接时为0.】7，；，一端：固定：。一端：自由时为2.—0 ？ ：     本【规范表？5.1.1》1给出了《四种情况《的 β？ 值Imin/I】max按《照半：径比分别为0.【1，～，1来给？出的：由，此可计算拔》梢，杆，的长细？比并查稳定》系数 φ最后计算】构件的稳定承载力】N，＝φAh《fh；这里Ah 是！拔梢杆的换算等【效截面面《积取距离小端0【.4：L处的截面面—。积因为在推导临【界力时采用的—是等效截面的概念】 ， ， 5.—1.1？2～5.1.14】  ：椭圆形钢《管混凝土构件—的受压强度、—轴心受压稳定承载力！、受：弯承载力椭圆—形钢管混凝土绕【长、短轴的承载力计！算，根据“椭圆形钢【管混凝土构件性能】。的研：究”成果提出 】