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(f》ssy)《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3—000με 处如】无强化阶段而为【极值破？坏时则？在3000με【 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 fs—s空心钢管混—凝土轴心《受压时？由，于存在空心都在【3000μ》ε， 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：。300？0με 前出—现峰值而破坏—图，2所示试件6A-】1和6A-2的【套箍系数θ》s，c＝：1.24《64、空《心率为？0.51《1和0？.5106》B，-1和6B-—2的套箍系数为1.！869、空心率【为0.387和0】.3：86：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— fc 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10《％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 k1 》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≤—16mm；第—二组钢材 t 在】16mm～40mm！(Q235)和1】6，mm～3《5mm(Q》345？、，Q，390、《Q，420)范围；第三！。组，。钢材 t 在40】mm～60mm(Q！2，35)和35mm～！5，0mm(Q3—45、？Q，390、Q》42：0)范围；第四组】钢材 t 》在60？m，m～100m—m(Q235)和】50：mm～10》0mm(Q3—4，。5、Q390、Q】42：0)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C40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3：7％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GB《 500《68：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《986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3500μ】ε 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(1？1)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.！105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？00με《。 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f！scP截面》的比例极《限； —。  ？         ！εscP截面的【比例应变；》  【       【  Es钢材—的，弹性模量Es＝2】06×？103？N/mm2》；  】       【  fy钢材的【。屈服点应力 ！    》 由：。上列公式可》见弹性模量 E【。s，c 和轴压》强度：标准值 《fsc？y 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？ fscy＝1【.3fsc可得 】 ！  ？   由轴压刚度】。 Bs？c＝AscEsc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 ：Es 有关见本规】范表5？.1.？7 《。    — 受弯弹性模量推】导，如下 【  ：   轴压刚度  ！EscA《sc＝E《sA：s＋E？cAc 》     受！弯刚度  》Es：cmIsc＝—EsIs＋E—cIc 》     】二式相比E》scm/Esc＝[！(，Es：Is＋Ec》Ic)/(EsA】s＋：EcAc)]A【sc/Isc 】。。     其！中Asc《＝As＋Ac—；Isc＝Is＋】Ic；取 n＝E】c/Es《；δ＝I《s/Ic；αs【c，＝As/Ac；代入！上式整理后可—。得， — ？  《   因为 — Escm —。和  E《sc 有关而— Es？c 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 E《smIss和—。 EhmIh 】 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Gss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 Gs—s 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.《11：。  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λ：sc：正则长？细比； 《   【        】Esc钢管》混凝土弹性模量；】 《       】    《L0：构件：的计算长度； 【 《         ！  ：isc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！＝0.2《5 —     》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 ？Esc？ ）可以得》到稳：定系数但虽然查 λ！sc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，＋0.781)查得！。。    ！ 与80个实验结】果相比试验值与计】算值之比平均值为】1.124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Han《dbook》 of St—ructur—a，。l Stabili！ty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E：hI0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；  ！       【 ， λmax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5.1.11给！出了：四种情况的》。 β： 值Imin/Im！。。ax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.—4L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.》12～5.》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 —