？ 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 N0 的计【算公式？(，6.1？。.2-2)和(6】.1.2-3—)系在总结》国内外？约48？0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(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 》。50010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《。360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％》～5：0，％）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 A！DE 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)！φlφe《。。≤φ：0的限制条件 【 ？ 】图1：0 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 φlN》0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＝N—e0和？由试：验确定的《。 M0＝《0.：3N0rc》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(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 》L0/D《。≤50的范》围内对于高强混凝】土在 L0/—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 φl 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 5001！7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G】。B 50017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 5《001？7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！14：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 M》。u＝0.3r—cN0与压弯—段衔接 》