6  实心！圆形钢管《混，凝土构件承载—力设计 《 ， ？ 6.1 ！。 单肢柱轴心受力承！载力计算 》 ？ 6.1【.1、6.1.2 ！ 本章？。对钢管混凝》土柱：承载力的计算采【用基于实验》的极限平衡理论【其主：要特点是 》   【  1  不—。以柱的某一》临界截面作为考察对！象而以？整长：的钢管混凝土柱即所！谓单元？柱作为考察对—象视之为结构体系的！基本元件 】  ？   2  应用极！限平衡？理论：中的广义应力和【广义应变《概念在试验观—察的基础《上直接？探讨：单元：柱，在轴力 N》 和柱端弯矩 M】 这：两个广义应力—共同作用《。下的广义屈服—条件 【     这—样做的好处是可无需！确知组成《材料（钢管和核心混！凝土）？的本构关系；—可避免？探求钢管混》凝土临界截面在【。非均：匀应变下的应—力分布图和对之【。进行积分等繁难程序！。；可：绕过探求附加挠度和！。。。二阶力矩对临界【截，面极限强《度的影？响（即所谓 P-△！ 效应）这一从理论！上，和，实验上都难于—尽善处理的》问题：。；，同，时可以较《方便地统《一描述？钢管混凝土柱的(】a，。。)材料强度破—坏(b？。)失稳破坏（—包括弹？性失稳和《非弹性失稳）和(】c，)变形过《大（例如《。挠度超过杆》件跨长的1/—50）而不适于继续！承载等三种破坏【。形态从而可直—接在实验《观察的基础上—建立：起简明实《用，的承载力计》算公式和设计方法影！响钢管混凝土—柱极限承载能—力的主要因素诸如(！a)钢管对》核心混凝土的—套箍强化(b)柱】的，长细比(c)荷载偏！。。心，率(d)柱端约束】条件（？转动和侧移）和【(e)沿柱》身的弯矩分》布梯：度等在计算中都可作！出，恰，当的：考虑轴压《柱和偏压《柱，、短拄和长柱—都统一表《达在整套计算公【式中手算《即可完成《无需图表辅助十分】便捷 —    》 将长径比 L/】D，。≤4的钢管混凝【土柱定义《为短柱？可忽略其受》压极限状态的—压曲：。效应（即 》P-△效应）—影响其轴心受压的】破坏荷载（最大荷】载）记为 N—0是钢管混凝土柱承！载力计算的基础 】。     ！短柱轴心《受压极限承载力 N！0 的计《算公式(6.—1，.，2-2)和(6【.1.2-3)系】在，总，结国内外约4—80个试《验，资料的基《础上用极限》。平，衡法导得的公—式(6.1.2-】2，)中的 α 系数的！取值主要《与混凝土强》度等级有关经大量】试验：资料归纳分析并考虑！到计算的简便α 】系数的？取值较原规范有所】调整对普通混凝【土(≤C50)【取 α ＝2—.0；对《高强混凝土(C5】0，～C80)》取 α＝《1.8(图》8、图9)试验结】果和理论分》析表明该公式—对于(a《)钢管？与核心混《凝土同时受载—(b)仅核》心混凝？土，直接：受载(c)钢管在】弹性极限《内预：先受载然后再与核心！混凝土共同受载等加！载方式均话用 ！   ！ 图8 《钢管混凝土》短柱极？限，强度：实测值与《。理论值？的比较？。。 ？ ：。 — 图9 钢管—高强混凝土轴压短】柱极：限强度实《测值与理《。论，值，的比较 —    —  公式(6.【1，.2-2)和(6.！1.：2-3)右》端的系数0.—9是参照新》颁国家标准混凝土】结，。构设计规范GB 】5，0010为提高【包括螺？旋箍：筋柱在内《。。的各种钢筋混—凝土受压构》。件的安全度而引入】的，附加：系数 】    《公式(6.1—.2-1《)的双系《数乘积规律是根据一！系列试？验结果确《定的经用国内外【大量试验结》果（约36》0个：。。）复核证明该公式】与试验？结果符合良》好在压弯《。柱的承载力计算中采！用该公式后可避【免求解 M》-，N 相关方程从而使！计算：。。。大为简化用》。双系数表达的—承载力变化规律也】更为直观 ！     值得【强调指出《套，。。箍效应？使钢：管混凝土柱的承【载力较普《通钢筋？混，凝土柱有大幅度【提高（可达30％～！50％？）相应地在使用荷载！下，的材：。料使用应力》也有同样幅度的【提，高经试验《观察和？理论分？析证明在本规—范规：定的套箍《系数 θsc≤3】和本：规范所设置的安全】度水平内钢管—混凝土柱在使用荷载！下仍然处于弹—性工作？阶段符？合极限状态设—计原则的基本要【求不会？影响其使用》。质量 】  ：  图？1，0为相同长度的标准！单，元柱：与非标准单元—柱，的 M-N 相关】曲线：。。。的比较可以看出【当偏：心，率小于某一数值以】后（图？中E点所对应者【）非标准单元柱的极！限承载能《力 Nu《 将会高于》标准单元柱在轴【心受：压，时的极限承载—。能力；？当偏心率《更小以致趋近于零时！非标准单元》柱的极限承》载能力必然又趋近于！标准单元柱轴心受压！。时，的极限？承载能力其》。 M-N 相关【曲线是一条有峰【值点 D《 的 AD》E 曲线由于— ADE 所代表】的承载能力的—提高是以有》弯，矩 M 《的同时存在为前提的！。是不稳定的一旦【弯，矩消失或《减弱就会引起承载】能力的突然下降为】避免这种《危险特规定了—。在任何情况下—都应遵守式(—6.1.2-5【)φlφ《e≤φ？0的限制条》件 《。 】 ，图10 相同长度的！标准单元《柱与非标准单元【柱的 M-N— ，相关曲线 —。 6.1.3！ ， 由极？限平衡理论》。可知钢管混凝土标】准单元柱在轴力 】N 和端弯》矩 M 共同作用】下的广义屈服条【件在 M《-N 直角》坐，标系：中可以足够精确【地简化为两条直【线 AB《 和 B《。。C (图11)直线！ ，。AB ？与 N 轴》的交点为钢管混【凝土柱的轴心受压承！载力 φ《lN0直《线 ：B，C 与 M 轴的交！点为钢管混凝土【柱的纯弯承载力【 M0根据大量试】验资：料可：建立该二条》直线的方程》式为 【 】 图11 ！M-N 《相关曲线    】。 》     以— M＝Ne0和由】试验：确定的 M0＝【0.3？N0：。rc代入方程—。(38)和(39】。)并定义 经简单变！换后即得 ！ ：     ！  此即《。本规范公式(—38)和(4—0)如令《(40)、(4【1)二？式的 φ《e 相等《即得界限《偏心率  ！ 6.1.4  】本规：范，。公式(6.1.【4-：1)是？总结国内外大量试验！。。结，果（约340个【）得出的经验公式】对于普通混凝土在】 L0/D≤50】的，范围内对于高强【。混凝：土在： L0/D》≤2：0的范围内该公式】的计算值《与试验实测值均符】合良好（图12、】图，13）从现》有的试验数据看【钢管径？厚比 D《/t钢材品种以【及混：凝土强度《等级或？套箍系数等的变【化对 φ《l 值的影响无明显！。规律其变化幅度【都在试验结果—。的离：散程度以内故公式】中对：这些：因素都不予考虑【为合理地发挥钢【管混凝土抗压—承载能力的优—势本规范对》柱的长径《比作：了， L/？D≤20的限—制 《 【 ， 图12 长细比】。对轴心受压柱承【载能：力的影响 — — ？ 图13《 考虑长《细比影响的》。折减系数试验—值与计算曲线比【较（高强混凝土） ！ 《 6.1.5—、6.1.》。。6，  本条的》。等效计算《长度考虑了柱端约束！条，件（转动和侧移【）和沿柱身弯矩分布！梯度等因素》对，柱，承载力的影响 【 ？     柱【端约束条件的影【响借：引入“计算长度【”的办法予以考虑】与国家标准钢结【构设计规范》G，B 50017所】采用的办法完全相】同其中？有侧：移框架和无》侧移框架的判定标准！按现行国家标准钢】结构设计规》范GB 500【17采用 》    】 为考虑沿》柱身弯？矩分布梯度》的影响在实》用上可采用等效【标准单元柱的—办法予以考虑即将】。各种一次弯矩分布图！不为矩形的两—端铰支柱以及悬臂】柱等非？标准柱？转换为具有相同【承载力的一次弯【矩分布图呈矩形的】等效标准柱我国钢结！构设计规范G—B 50017【和国外的一些结【构设计规范例如【美国 A《CI 混凝土结构】规范：采用的是等效弯【矩法即将非标准【柱的：较大端？弯，矩予以缩减取等效弯！矩系数 《c≤1相应的柱长】保持不变（》图1：4，。a）：；，本规范采《。。用的则是等效长【度法即将非标—准柱的长《。度予以缩减》取等效长度系数 k！≤1相应《的柱端较大弯矩 】。M2 保持不变（】图14b）两种处】。理办法的效果应该】。。是相同的《本规：范采用等效长度法】在概念上更为直观对！于在实验《中观察到《的双曲压弯下的零】挠度点漂移现象更易！于解：释   ！ 图1【。4 非标准单—元柱的两种等效【转换法 —     【 本：条所列的等效—长度系数公式—。是根据专门的试验】结果建立《的经：验公：式 6】.1.7  本【条采用的拱》的，。等效计算长》度的计算方法乃中】外有关规范所通【用这：。里忽略沿拱》身弯矩分布图对拱整！体刚度？的影响是《偏于安全的 — 》6.1.8  虽】然钢管混凝土—柱的：。优势在抗压只宜作】受压构件但在个别特！殊工况下钢管混凝】土，柱也可能《。有处于受拉状—态的时？候，为验算这种工况下的！安全：。。性本规范规定—了，钢管混凝土柱—轴心受拉（轴心受拉！和偏心受拉）承【载能力的计算方法在！受拉区采用了—直，线形状的 N-M ！相关方程其轴心【受拉承载力》仅，考虑钢管的作用【受弯承载《力取 Mu＝0【。.，3r：cN：0，与，压弯段？衔接 《