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1/5】0）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 N0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】480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(？≤C5？0)取 《α ：。＝2：.0：；对：高，强混凝土(C50～！C，80)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《。3，0％～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 θ》sc≤？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10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 ADE 曲【线由于 A》。DE 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)φl》φe≤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《。 BC (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 —φlN0直线 BC！ 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！.3N0r》c代入方程(3【8)和(39—)，并定义 经简单【变，换后即？得 《 ， —   《 ，   此即》本规范公式(3【8)：和(40)》如令(40》)、(41》)二式的 φe 】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 L—0/D？≤50的范围内【对，于高强混凝土在 L！0/D≤20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1】3 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《GB 50》017？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 5001！7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GB【 50017和国】外的一？些结：构设计规范例—如美国？ ACI 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14a《），；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1：4b）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：14： 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.】3rcN0与压【弯，段衔：接 ？