5第五章 型鋼混凝土結(jié)構(gòu)ppt課件

1、v第五章第五章 型鋼混凝土構(gòu)造型鋼混凝土構(gòu)造v Steel Reinforced Steel Reinforced Concrete StructuresConcrete Structuresv 型鋼混凝土構(gòu)造又稱鋼骨混凝土型鋼混凝土構(gòu)造又稱鋼骨混凝土、勁性鋼筋混凝土構(gòu)造，是指柱、梁、勁性鋼筋混凝土構(gòu)造，是指柱、梁等構(gòu)件，用型鋼做骨架，外包鋼筋混等構(gòu)件，用型鋼做骨架，外包鋼筋混凝土所構(gòu)成的構(gòu)造。凝土所構(gòu)成的構(gòu)造。 5.1 5.1 概述概述1.1.型鋼混凝土構(gòu)件是在混凝土中主要配置型鋼，也型鋼混凝土構(gòu)件是在混凝土中主要配置型鋼，也配有構(gòu)造鋼或少量受力鋼筋。配有構(gòu)造鋼或少量受力鋼筋。 配置構(gòu)造鋼筋

2、、少量受力鋼筋及鋼箍主要目的是配置構(gòu)造鋼筋、少量受力鋼筋及鋼箍主要目的是約束周圍混凝土以及補(bǔ)足所配型鋼的缺乏。約束周圍混凝土以及補(bǔ)足所配型鋼的缺乏。2.2.按配鋼型式，可分為配實(shí)腹型鋼和配空腹式型鋼按配鋼型式，可分為配實(shí)腹型鋼和配空腹式型鋼兩大類。兩大類。配實(shí)腹鋼：可配軋鋼或焊接工字鋼、配實(shí)腹鋼：可配軋鋼或焊接工字鋼、H H型鋼、槽鋼等，型鋼、槽鋼等，配鋼方式如圖配鋼方式如圖4.14.1所示。此時(shí)必需還配有構(gòu)造鋼筋與所示。此時(shí)必需還配有構(gòu)造鋼筋與鋼箍。鋼箍。配空腹鋼：是由角鋼構(gòu)成的空間桁架式骨架，可以配空腹鋼：是由角鋼構(gòu)成的空間桁架式骨架，可以不配構(gòu)造鋼筋與鋼箍，因其本身就能約束混凝土，不配構(gòu)

3、造鋼筋與鋼箍，因其本身就能約束混凝土，直腹桿與斜腹桿也為角骨鋼構(gòu)成，可抗剪。直腹桿與斜腹桿也為角骨鋼構(gòu)成，可抗剪。3.3.型鋼混凝土可以作為柱、梁、剪力墻和筒體等。型鋼混凝土可以作為柱、梁、剪力墻和筒體等。4.4.型鋼混凝土構(gòu)造的優(yōu)點(diǎn)：型鋼混凝土構(gòu)造的優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)度大、剛度大，可減小構(gòu)件斷面，減少構(gòu)造面強(qiáng)度大、剛度大，可減小構(gòu)件斷面，減少構(gòu)造面積；積；延性好、耗能性能好，因此抗震性能好；延性好、耗能性能好，因此抗震性能好；圖圖 型鋼混凝土構(gòu)件型鋼混凝土構(gòu)件5.15.1工廠化制造程度高加快施工安裝速度，改善勞動條件；工廠化制造程度高加快施工安裝速度，改善勞動條件；可利用鋼骨架掛模、滑模，節(jié)省模板、方

4、便施工；可利用鋼骨架掛模、滑模，節(jié)省模板、方便施工；比鋼構(gòu)造節(jié)省大量鋼材，與全鋼構(gòu)造相比，可節(jié)約鋼材比鋼構(gòu)造節(jié)省大量鋼材，與全鋼構(gòu)造相比，可節(jié)約鋼材1/31/3左右。且剛左右。且剛度大，減少側(cè)移、防火防銹性能好。度大，減少側(cè)移、防火防銹性能好。5.5.適用范圍：適用范圍：高層、超高層建筑高層、超高層建筑地震區(qū)建筑地震區(qū)建筑大跨度梁大跨度梁荷載特別重的梁、柱等。荷載特別重的梁、柱等。5.2 5.2 型鋼混凝土梁正截面承載才干分析型鋼混凝土梁正截面承載才干分析 5.2.1 5.2.1 實(shí)驗(yàn)研討實(shí)驗(yàn)研討配實(shí)腹鋼梁配實(shí)腹鋼梁圖圖5.2 M-f5.2 M-f實(shí)驗(yàn)曲線實(shí)驗(yàn)曲線 根據(jù)型鋼混凝土梁的實(shí)驗(yàn)，在加

5、載初期，型鋼與混凝土之間滑移較小，根據(jù)型鋼混凝土梁的實(shí)驗(yàn)，在加載初期，型鋼與混凝土之間滑移較小，根天性堅(jiān)持共同任務(wù)，平截面假定成立。當(dāng)荷載加大較大，約極限荷載根天性堅(jiān)持共同任務(wù)，平截面假定成立。當(dāng)荷載加大較大，約極限荷載的的80%80%以后，滑移明顯，直至破壞。其應(yīng)變?nèi)鐖D以后，滑移明顯，直至破壞。其應(yīng)變?nèi)鐖D4.44.4所示。平截面假定不所示。平截面假定不成立。但是為了便于計(jì)算可以將其折算成一個(gè)修正平截面成立。但是為了便于計(jì)算可以將其折算成一個(gè)修正平截面( (見圖見圖4.10) 4.10) 。 由于鋼筋混凝土有所降低，由于鋼筋混凝土有所降低， 約為約為0.002770.002770.00310.

6、0031，建議可取，建議可取 =0.003=0.003，由于滑移影響，促使受壓區(qū)維護(hù)層較容易剝落。因此影響，由于滑移影響，促使受壓區(qū)維護(hù)層較容易剝落。因此影響到承載才干有所降低。到承載才干有所降低。cucu實(shí)際應(yīng)變修正平截面圖圖5.3 應(yīng)變突變應(yīng)變突變圖圖5.4 5.4 平均應(yīng)變平均應(yīng)變圖圖5.5 5.5 空腹式配鋼構(gòu)件空腹式配鋼構(gòu)件5.2.2 配實(shí)腹鋼的型鋼混凝土梁正截面承載才干計(jì)算配實(shí)腹鋼的型鋼混凝土梁正截面承載才干計(jì)算1.根本假定根本假定 1)梁受力后截面應(yīng)變?nèi)苑掀浇孛婕俣ㄐ拚浇孛媪菏芰蠼孛鎽?yīng)變?nèi)苑掀浇孛婕俣ㄐ拚浇孛?)破壞時(shí)，梁受壓區(qū)邊緣的混凝土極限壓應(yīng)變?yōu)槠茐臅r(shí)，梁受壓區(qū)邊

7、緣的混凝土極限壓應(yīng)變?yōu)?)到達(dá)極限形狀時(shí)，混凝土受壓區(qū)的應(yīng)力圖形可取矩到達(dá)極限形狀時(shí)，混凝土受壓區(qū)的應(yīng)力圖形可取矩形分布，其中應(yīng)力可取形分布，其中應(yīng)力可取 ，受壓區(qū)折算高度，受壓區(qū)折算高度 ，x0為受壓區(qū)實(shí)踐高度。為受壓區(qū)實(shí)踐高度。4)到達(dá)極限形狀時(shí)，不思索混凝土受拉區(qū)參與任務(wù)。到達(dá)極限形狀時(shí)，不思索混凝土受拉區(qū)參與任務(wù)。2.矩形截面梁的計(jì)算矩形截面梁的計(jì)算 型鋼混凝土梁正截面計(jì)算時(shí)，根據(jù)中和軸位置不同型鋼混凝土梁正截面計(jì)算時(shí)，根據(jù)中和軸位置不同分：分： 在型鋼腹板中經(jīng)過；不經(jīng)過型鋼；中和軸恰在型鋼腹板中經(jīng)過；不經(jīng)過型鋼；中和軸恰好在型鋼受壓翼緣中經(jīng)過。好在型鋼受壓翼緣中經(jīng)過。 1)情況可以作

8、為判別其他兩種情況的界限，其應(yīng)力情況可以作為判別其他兩種情況的界限，其應(yīng)力如圖如圖(4.12)所示。所示。003. 0cucf08 . 0 xx 圖4.1 中和軸在型鋼受壓翼緣中通過時(shí)的應(yīng)力圖形/2/2bbraahssfsAsssAAfyshaasrfcX0AfysXsA圖 5.1 中和軸在型鋼受壓翼緣中通過時(shí)的應(yīng)力圖形 圖圖5.6 中和軸在型鋼受壓翼緣中經(jīng)過時(shí)的應(yīng)力圖形中和軸在型鋼受壓翼緣中經(jīng)過時(shí)的應(yīng)力圖形 由于中和軸在型鋼上翼緣經(jīng)過，可以為其應(yīng)力為零，不思索上翼緣作用由于中和軸在型鋼上翼緣經(jīng)過，可以為其應(yīng)力為零，不思索上翼緣作用由力的平衡可得此時(shí)受壓區(qū)高度由力的平衡可得此時(shí)受壓區(qū)高度: :

9、假設(shè)求得的假設(shè)求得的 之間，即按此種情況思索之間，即按此種情況思索其極限彎矩為對型鋼上翼緣邊緣取矩其極限彎矩為對型鋼上翼緣邊緣取矩其中由于翼緣板厚其中由于翼緣板厚 比型鋼高度比型鋼高度 小得多，因此取力臂時(shí)忽略翼緣板厚小得多，因此取力臂時(shí)忽略翼緣板厚的影響的影響假設(shè)上下翼緣面積相等假設(shè)上下翼緣面積相等 ，即型鋼對稱，那么，即型鋼對稱，那么承載才干計(jì)算公式承載才干計(jì)算公式 bfAfhtfAfAfxcsyswssfssy222swsssfsrssyrssyscuhtfhAfaaAfaahAfxabxfMsfsfAA 22ssssrssyrssyscuhAfaaAfaahAfxabxfMssaax8

10、 . 0uMM 5.15.15.2a5.2aftsh5.2b5.2b其中其中 為型鋼全截面面積；為型鋼全截面面積；符號：符號： 梁全高；梁全高； 型鋼截面高；型鋼截面高； 梁寬；梁寬； - -分別表示受拉鋼筋重心至受拉區(qū)邊緣和受壓鋼筋重心至受壓區(qū)邊緣分別表示受拉鋼筋重心至受拉區(qū)邊緣和受壓鋼筋重心至受壓區(qū)邊緣的間隔；的間隔； - -分別為型鋼下翼緣至受拉邊緣和型鋼上翼緣至受壓區(qū)邊緣的間隔；分別為型鋼下翼緣至受拉邊緣和型鋼上翼緣至受壓區(qū)邊緣的間隔； - -分別為受拉鋼筋和受壓鋼筋的截面積；分別為受拉鋼筋和受壓鋼筋的截面積； - -分別為型鋼下翼緣與上翼緣的截面積；分別為型鋼下翼緣與上翼緣的截面積；

11、 - -型鋼腹板厚度；型鋼腹板厚度； - -分別為受拉鋼筋、受壓鋼筋型鋼的設(shè)計(jì)強(qiáng)度。分別為受拉鋼筋、受壓鋼筋型鋼的設(shè)計(jì)強(qiáng)度。同時(shí)必需保證受拉翼緣屈服同時(shí)必需保證受拉翼緣屈服ssAshhb,rraassaa,ssAA,sfsfAAwtyyff,ssssEfahx003. 01)(8 . 05.35.3ssE為型鋼彈性模量為型鋼彈性模量2)2)假設(shè)按假設(shè)按4.14.1式計(jì)算得的式計(jì)算得的 ，屬于第一種情況，即中和軸在型鋼，屬于第一種情況，即中和軸在型鋼腹板中經(jīng)過，按以下應(yīng)力圖形圖腹板中經(jīng)過，按以下應(yīng)力圖形圖5.75.7計(jì)算。計(jì)算。saxAA/2braas/2bhraassAAsyfsXcfssXf

12、 AysfsXfs圖4.2 中和軸在型鋼腹板中通過時(shí)的應(yīng)力圖形圖圖5.7 中和軸在型鋼腹板中經(jīng)過時(shí)的應(yīng)力圖形中和軸在型鋼腹板中經(jīng)過時(shí)的應(yīng)力圖形 此時(shí)應(yīng)根據(jù)力的平衡重新計(jì)算受壓區(qū)高度，普通地此時(shí)應(yīng)根據(jù)力的平衡重新計(jì)算受壓區(qū)高度，普通地假設(shè)普通地假設(shè)普通地 當(dāng)型鋼對稱當(dāng)型鋼對稱, ,即即wswcwssfscsssysswssfsfstftbftaAAfAfAfaahtfAAfx5 . 225. 1ssff ,ssyyaaffwswcwssfscwsssysfsfstftbftaAAfhtfAAfAAfx5 . 225. 1)(5.4a5.4asfsfAA wswcwssfscwsssytftbft

13、aAAfhtfAAfx5 . 225. 1)(5.4b5.4b2222swsssfsswsssfsuaxtfaxAfxahtfaxhAfM22bxfaxAfaxhAfcrsyrsy5.55.5(5.4)(5.4), ,那么那么, ,那么那么對中和軸取矩，可得極限彎矩對中和軸取矩，可得極限彎矩uMM sax同樣承載才干計(jì)算應(yīng)有同樣承載才干計(jì)算應(yīng)有 且保證且保證否那么，仍按第三種情況即否那么，仍按第三種情況即5.25.2式計(jì)算式計(jì)算為了保證型鋼受拉翼緣屈服，還必需滿足為了保證型鋼受拉翼緣屈服，還必需滿足5.35.3式，在第一種情況中，式，在第一種情況中，假設(shè)假設(shè) ，此條件普通都能滿足，不用驗(yàn)算，假

14、設(shè)上下翼緣不等，此條件普通都能滿足，不用驗(yàn)算，假設(shè)上下翼緣不等的配鋼，的配鋼，5.35.3式不能滿足時(shí)，應(yīng)加大受壓翼緣式不能滿足時(shí)，應(yīng)加大受壓翼緣 的面積。的面積。3)3)假設(shè)按假設(shè)按5.15.1式求得的式求得的 ，那么屬于第二種情況，即中和軸，那么屬于第二種情況，即中和軸不經(jīng)過型鋼，此時(shí)按下壓力圖形圖不經(jīng)過型鋼，此時(shí)按下壓力圖形圖5.85.8計(jì)算計(jì)算 根據(jù)力的平衡，可得受壓區(qū)高度根據(jù)力的平衡，可得受壓區(qū)高度 必需滿足必需滿足 ，且必需滿足，且必需滿足5.35.3式以保證型鋼下翼緣屈服，如式以保證型鋼下翼緣屈服，如不滿足不滿足5.35.3式要求，那么應(yīng)調(diào)整配鋼式要求，那么應(yīng)調(diào)整配鋼sfsfAA

15、sfAsax8 . 0csssysssbfAfAfAfx4.64.6sax8 . 0圖圖5.8 中和軸不經(jīng)過型鋼的應(yīng)力圖形中和軸不經(jīng)過型鋼的應(yīng)力圖形 h圖4.3 中和軸不通過型鋼的應(yīng)力圖形/2b/2bXsssarashsasAAarAssffysAAyfXsfc圖 5.3 中和軸不通過型鋼的應(yīng)力圖形 ssssEfax003. 018 . 0sssssrsyuhaxhAfxahAfM5 . 025 .0bxfaxAfcrsy 假設(shè)尚有假設(shè)尚有那么能保證型鋼全截面屈服，此時(shí)極限承載才干按下式計(jì)算那么能保證型鋼全截面屈服，此時(shí)極限承載才干按下式計(jì)算假設(shè)假設(shè)那么闡明中和軸距上翼緣很近，不思索上翼緣作用

16、那么闡明中和軸距上翼緣很近，不思索上翼緣作用可按情況三計(jì)算可按情況三計(jì)算 5.2 5.2 , ,然后對型鋼上翼緣取矩，可得極限承載才干然后對型鋼上翼緣取矩，可得極限承載才干5.75.75.85.8ssssssssEfahxEfa003. 01)(8 . 0003. 018 . 05.95.9)2(xabxfaaAfscrssy)2(swsfsssrsyuhtAhfaahAfM5.105.10 型鋼混凝土構(gòu)造與鋼筋混凝土構(gòu)造及鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)不同，型鋼混凝土構(gòu)造與鋼筋混凝土構(gòu)造及鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)不同，往往不是根據(jù)內(nèi)力計(jì)算出鋼筋面積或型鋼面積，然后選擇往往不是根據(jù)內(nèi)力計(jì)算出鋼筋面積或型鋼面積，然后選擇配筋或型

17、鋼的大小，而是梁斷面確定后，先配置型鋼，然配筋或型鋼的大小，而是梁斷面確定后，先配置型鋼，然后驗(yàn)算其承載才干能否滿足。對于配鋼的方式與型鋼的尺后驗(yàn)算其承載才干能否滿足。對于配鋼的方式與型鋼的尺寸該當(dāng)盡量優(yōu)化，在保證平安的前提下，盡量配得構(gòu)件受寸該當(dāng)盡量優(yōu)化，在保證平安的前提下，盡量配得構(gòu)件受力合理尤其是型鋼而且經(jīng)濟(jì)，這就需求豐富的設(shè)計(jì)閱力合理尤其是型鋼而且經(jīng)濟(jì)，這就需求豐富的設(shè)計(jì)閱歷以及工程界人士進(jìn)一步深化研討。歷以及工程界人士進(jìn)一步深化研討。假設(shè)按假設(shè)按4.54.5式或式或5.4a5.4a、5.4b5.4b式算得的式算得的 ，而按，而按5.65.6式算得式算得的的x x又有又有 ，那么可視為

18、第三種情況，即按，那么可視為第三種情況，即按5.15.1和和5.25.2計(jì)計(jì)算極限承載力，不論哪種情況均應(yīng)有算極限承載力，不論哪種情況均應(yīng)有uMM sax8 . 0sax8 . 05.115.11 3.T 3.T形截面梁的計(jì)算形截面梁的計(jì)算 T T形截面梁當(dāng)中和軸在梁的受壓翼緣中經(jīng)過時(shí)，可按寬為的形截面梁當(dāng)中和軸在梁的受壓翼緣中經(jīng)過時(shí)，可按寬為的矩形截面梁進(jìn)展計(jì)算見圖矩形截面梁進(jìn)展計(jì)算見圖(5.9)(5.9)。bfAsAssAsb/2b/2arsahssarahhfxbfsAasarshsarab/2b/2AsssAhhfx(a)(b)圖4.4圖圖5.9假設(shè)為圖假設(shè)為圖a a的配鋼情況的配鋼情

19、況, ,可按下式斷定中和軸在梁的受壓可按下式斷定中和軸在梁的受壓翼翼緣中經(jīng)過緣中經(jīng)過: : 或或假設(shè)為圖假設(shè)為圖b b斷定中和軸在梁的受壓翼緣中經(jīng)過的公式如下斷定中和軸在梁的受壓翼緣中經(jīng)過的公式如下 syffcsysssAfhbfAfAffcsysyssshbfAfAfAfxsyffcsyswsfsAfhbfAfhtAffcsysyswsfshbfAfAfhtAfx5.135.135.13a5.13a5.125.125.12a5.12a5.2.3 配角鋼骨架的型鋼混凝土梁的正截面承載力計(jì)算配角鋼骨架的型鋼混凝土梁的正截面承載力計(jì)算1.1.實(shí)驗(yàn)分析結(jié)論實(shí)驗(yàn)分析結(jié)論 1 1由于配的是角鋼焊成空間桁

20、架，它對中心混凝土有很好的約束作由于配的是角鋼焊成空間桁架，它對中心混凝土有很好的約束作用。因此對混凝土的強(qiáng)度與構(gòu)件的延性均有所提高。用。因此對混凝土的強(qiáng)度與構(gòu)件的延性均有所提高。 2 2由于腹桿也是由角鋼焊成，這些直腹桿與斜腹桿不僅可替代鋼箍由于腹桿也是由角鋼焊成，這些直腹桿與斜腹桿不僅可替代鋼箍彎起筋抵抗剪力，而且也改善了型鋼與混凝土的粘結(jié)。所以這一類構(gòu)件彎起筋抵抗剪力，而且也改善了型鋼與混凝土的粘結(jié)。所以這一類構(gòu)件直至破壞前，型鋼與混凝土都能堅(jiān)持共同任務(wù)，符合平截面假定，粘結(jié)直至破壞前，型鋼與混凝土都能堅(jiān)持共同任務(wù)，符合平截面假定，粘結(jié)滑移問題不突出。滑移問題不突出。 3 3由于配的空間

21、桁架具有較大的剛度，所以構(gòu)件剛度比鋼筋混凝土由于配的空間桁架具有較大的剛度，所以構(gòu)件剛度比鋼筋混凝土梁有所提高。梁有所提高。 4 4由于角鋼配在構(gòu)件周圍，粘結(jié)性能又較好，因此混凝土維護(hù)層可由于角鋼配在構(gòu)件周圍，粘結(jié)性能又較好，因此混凝土維護(hù)層可比配實(shí)腹鋼構(gòu)件減少，和普通鋼筋混凝土構(gòu)件相當(dāng)，而且可以不用再配比配實(shí)腹鋼構(gòu)件減少，和普通鋼筋混凝土構(gòu)件相當(dāng)，而且可以不用再配構(gòu)造鋼筋與鋼箍。構(gòu)造鋼筋與鋼箍。 5 5剛度較大的角鋼骨架，對裂痕開展起到阻滯作用。剛度較大的角鋼骨架，對裂痕開展起到阻滯作用。 根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)分析，配角鋼骨架梁具有以下優(yōu)越性：根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)分析，配角鋼骨架梁具有以下優(yōu)越性： 1 1強(qiáng)

22、度、剛度、延性均有提高，因此比鋼筋混凝土梁抗震性能得到明強(qiáng)度、剛度、延性均有提高，因此比鋼筋混凝土梁抗震性能得到明顯改善；顯改善； 2 2角鋼骨架本身具有較大的強(qiáng)度與剛度，可以用作掛模，接受施工荷角鋼骨架本身具有較大的強(qiáng)度與剛度，可以用作掛模，接受施工荷載，節(jié)省模板，便于施工；載，節(jié)省模板，便于施工； 3 3由于維護(hù)層小，鑿去較小的混凝土維護(hù)層即可焊接小型附件，省去由于維護(hù)層小，鑿去較小的混凝土維護(hù)層即可焊接小型附件，省去許多繁瑣的預(yù)埋件。許多繁瑣的預(yù)埋件。 因此這種梁適用于高層、地震區(qū)、大跨度及小型預(yù)埋件多的工業(yè)建筑因此這種梁適用于高層、地震區(qū)、大跨度及小型預(yù)埋件多的工業(yè)建筑水電廠、化工廠等

23、。水電廠、化工廠等。2.2.根本假定根本假定 1 1在配鋼適量的情況下，到達(dá)承載才干極限形狀時(shí)，受拉型鋼與受在配鋼適量的情況下，到達(dá)承載才干極限形狀時(shí)，受拉型鋼與受壓型鋼均能屈服；壓型鋼均能屈服； 2 2平均應(yīng)變平截面假定適用；平均應(yīng)變平截面假定適用； 3 3極限形狀時(shí)混凝土應(yīng)力圖形可以折算為矩形應(yīng)力圖形，其應(yīng)力值極限形狀時(shí)混凝土應(yīng)力圖形可以折算為矩形應(yīng)力圖形，其應(yīng)力值可取可取 ，混凝土極限壓應(yīng)變?nèi)。炷翗O限壓應(yīng)變?nèi)?.00330.0033。cf 4 4極限形狀時(shí)不思索混凝土的受拉作用；極限形狀時(shí)不思索混凝土的受拉作用； 5 5由于型鋼骨架對中心混凝土的約束作用，使構(gòu)件承載才干提高。由于型鋼

24、骨架對中心混凝土的約束作用，使構(gòu)件承載才干提高。3.3.承載才干計(jì)算承載才干計(jì)算 正截面承載力計(jì)算可以按以下應(yīng)力圖形正截面承載力計(jì)算可以按以下應(yīng)力圖形: :bhAssssAash0asxfsAsssf Assfcmbx應(yīng)力圖形(1)aAsshbssA0sfsahAssssssbxcmfAfhfbfxhfMuuMh0應(yīng)力圖形(2)圖4.5圖圖5.10 應(yīng)力圖形應(yīng)力圖形1根據(jù)應(yīng)力圖形根據(jù)應(yīng)力圖形(1),(1),由力的平衡得：由力的平衡得： 對受壓區(qū)邊緣取矩，根據(jù)力矩平衡條件對受壓區(qū)邊緣取矩，根據(jù)力矩平衡條件, ,可得極限彎矩可得極限彎矩: :式中，式中， 分別表示受拉型鋼和受壓型鋼形心至受拉區(qū)邊緣

25、和受壓區(qū)分別表示受拉型鋼和受壓型鋼形心至受拉區(qū)邊緣和受壓區(qū) 邊緣的間隔；邊緣的間隔； 為思索型鋼骨架對混凝土的約束承載才干提高系數(shù)，與為思索型鋼骨架對混凝土的約束承載才干提高系數(shù)，與 腹桿間距腹桿間距 等要素有關(guān)，取一平均偏小值等要素有關(guān)，取一平均偏小值5.145.14式求得的式求得的x x，必需滿足：，必需滿足：bfAfAfxcmssssss)2(20 xbfaAfhAfMcmsssssssu5.155.155.145.145.165.16ssaa,sahh010. 1, ssssEfhx0033.018.00bhAssssAash0asxfsAsssf Assfcmbx應(yīng) 力 圖 形 (1

26、)aAsshbssA0sfsahAssssssbxcmfAfhfbfxhfMuuMh0應(yīng) 力 圖 形 (2)圖4.5受壓區(qū)高度還必需滿足受壓區(qū)高度還必需滿足: : T T形截面配角鋼骨架的型鋼混凝土梁根據(jù)受力及配鋼不形截面配角鋼骨架的型鋼混凝土梁根據(jù)受力及配鋼不同分為兩種情況，即中和軸在翼緣經(jīng)過或在腹板中經(jīng)過。同分為兩種情況，即中和軸在翼緣經(jīng)過或在腹板中經(jīng)過。當(dāng)中和軸在翼緣下緣經(jīng)過時(shí)可作為這兩種情況的界限，見當(dāng)中和軸在翼緣下緣經(jīng)過時(shí)可作為這兩種情況的界限，見應(yīng)力圖形應(yīng)力圖形(2),(2),可計(jì)算極限彎矩可計(jì)算極限彎矩: :ssssEfhxa0033.018.020圖圖5.11 應(yīng)力圖形應(yīng)力圖形

27、25.175.17當(dāng)當(dāng) 或或 時(shí)屬于第一種情況；時(shí)屬于第一種情況；即中和軸在翼緣中經(jīng)過即中和軸在翼緣中經(jīng)過,如圖如圖5.12所示。所示。2021ffcsssssssuhbfaAfhAfMffcsssssshbfAfAfxffcsssssshbfAfAfx2021ffcsssssssuhbfaAfhAfM5.185.185.195.195.205.205.215.21bfAssssAbhasxashfMuxfcmbxfsAsshfh0fsAss圖4.6 中和軸在翼緣中通過的應(yīng)力圖形bfAssssAbhasxashfMuxfcmbxfsAsshfh0fsAss圖4.6 中和軸在翼緣中通過的應(yīng)力圖形

28、圖圖5.12 中和軸中和軸在翼緣中經(jīng)過在翼緣中經(jīng)過的應(yīng)力圖形的應(yīng)力圖形此時(shí)假設(shè)此時(shí)假設(shè)可得極限彎矩可得極限彎矩 否那么應(yīng)按照否那么應(yīng)按照 求得極限彎矩求得極限彎矩: : 當(dāng)當(dāng) 或或 屬于第二種情況，即中和軸在梁腹板中經(jīng)過屬于第二種情況，即中和軸在梁腹板中經(jīng)過, ,應(yīng)力圖見圖應(yīng)力圖見圖5.135.13所示。所示。 sax 22021xbfaAfhAfMfcsssssssu205 . 0 xbfhAfMfcsssu0ssAfcssssssbfAfAfx2021ffcmsssssssuhbfaAfhAfM5.225.225.235.235.245.245.255.25MAsshbasssAufbax

29、sfh0fssAshxbxcmfssAsfhffcm(bfb)fh圖4.7 中和軸在梁腹板中通過的應(yīng)力圖形MAsshbasssAufbaxsfh0fssAshxbxcmfssAsfhffcm(bfb)fh圖4.7 中和軸在梁腹板中通過的應(yīng)力圖形圖圖5.13 中和軸中和軸在梁腹板中經(jīng)在梁腹板中經(jīng)過的應(yīng)力圖形過的應(yīng)力圖形由上圖所示應(yīng)力圖形，根據(jù)力的平衡可得受壓區(qū)高度由上圖所示應(yīng)力圖形，根據(jù)力的平衡可得受壓區(qū)高度當(dāng)當(dāng) 時(shí)，極限彎矩時(shí)，極限彎矩 當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí)fcffcsssssbfhbbfAfAfxssssEfhxa0033. 018 . 0202202121ffcfcsssssssuhbbfxbfaA

30、fhAfMsax 22202121ffcfcsssuhbbfxbfhAfM5.265.265.275.275.285.285.3 型鋼混凝土梁斜截面承載才干分析型鋼混凝土梁斜截面承載才干分析 5.3.1 實(shí)驗(yàn)研討與破壞形狀實(shí)驗(yàn)研討與破壞形狀 型鋼混凝土梁的剪切破壞形狀普通有三類：型鋼混凝土梁的剪切破壞形狀普通有三類：1.剪切斜壓破壞：普通當(dāng)剪跨比很小剪切斜壓破壞：普通當(dāng)剪跨比很小( )時(shí)時(shí)發(fā)生；發(fā)生；2.剪切粘結(jié)破壞：這是由于型鋼混凝土構(gòu)件中，剪切粘結(jié)破壞：這是由于型鋼混凝土構(gòu)件中，型鋼與混凝土粘結(jié)力差是其薄弱環(huán)節(jié)，因此型鋼與混凝土粘結(jié)力差是其薄弱環(huán)節(jié)，因此當(dāng)剪跨比較小時(shí)，有時(shí)會發(fā)生剪切粘結(jié)破

31、壞，當(dāng)剪跨比較小時(shí)，有時(shí)會發(fā)生剪切粘結(jié)破壞，產(chǎn)生產(chǎn)生 剪切粘結(jié)破壞裂痕剪切粘結(jié)破壞裂痕 。 配置箍筋能添加對混凝土的約束，對防止粘配置箍筋能添加對混凝土的約束，對防止粘結(jié)破壞有利。結(jié)破壞有利。 對受均布荷載的梁，由于梁上有荷載對受均布荷載的梁，由于梁上有荷載“壓迫壓迫作用，所以維護(hù)層不易發(fā)生粘結(jié)剝落。作用，所以維護(hù)層不易發(fā)生粘結(jié)剝落。3.彎剪破壞剪壓破壞：當(dāng)剪跨比較大時(shí)彎剪破壞剪壓破壞：當(dāng)剪跨比較大時(shí) 發(fā)生剪壓破壞，先由彎矩影響產(chǎn)生垂發(fā)生剪壓破壞，先由彎矩影響產(chǎn)生垂直裂痕，隨剪力添加開展為斜裂痕，最后剪直裂痕，隨剪力添加開展為斜裂痕，最后剪壓區(qū)混凝土壓碎而破壞。壓區(qū)混凝土壓碎而破壞。5.3.2

32、 影響梁抗剪才干的要素影響梁抗剪才干的要素1.剪跨比：剪跨比： 實(shí)踐反映了彎剪共同作用時(shí)，實(shí)踐反映了彎剪共同作用時(shí)，彎矩與剪力作用所彎矩與剪力作用所5 . 12VhM占比例。占比例。 越大闡明以彎矩為主，越大闡明以彎矩為主， 越小闡明以剪力為主。越小闡明以剪力為主。 所以剪跨比不僅影響到構(gòu)件抗剪強(qiáng)度，而且影響到破壞形狀，普通所以剪跨比不僅影響到構(gòu)件抗剪強(qiáng)度，而且影響到破壞形狀，普通 發(fā)生剪切斜壓破壞，發(fā)生剪切斜壓破壞， 發(fā)生剪切粘結(jié)破壞，發(fā)生剪切粘結(jié)破壞， 發(fā)生彎曲剪切破壞剪壓破壞，發(fā)生彎曲剪切破壞剪壓破壞， 發(fā)生彎曲破壞。發(fā)生彎曲破壞。 越小越小M M 影響越小抗剪強(qiáng)度較高，影響越小抗剪強(qiáng)度

33、較高， 越大越大M M 影響越大抗影響越大抗剪強(qiáng)度越低。剪強(qiáng)度越低。2.2.加載方式：均布荷載作用下，粘結(jié)力較好，抗剪強(qiáng)度高，同時(shí)剪跨比加載方式：均布荷載作用下，粘結(jié)力較好，抗剪強(qiáng)度高，同時(shí)剪跨比對其影響不大；集中荷載作用下，抗剪強(qiáng)度較低，同時(shí)剪跨比對其影響對其影響不大；集中荷載作用下，抗剪強(qiáng)度較低，同時(shí)剪跨比對其影響明顯。明顯。3.3.混凝土的強(qiáng)度等級：混凝土強(qiáng)度影響到斜壓桿強(qiáng)度，剪壓區(qū)強(qiáng)度以及混凝土的強(qiáng)度等級：混凝土強(qiáng)度影響到斜壓桿強(qiáng)度，剪壓區(qū)強(qiáng)度以及粘結(jié)力等。粘結(jié)力等。4.4.含鋼率與型鋼強(qiáng)度：含鋼率越高，型鋼強(qiáng)度越高，抗剪才干越大。含鋼率與型鋼強(qiáng)度：含鋼率越高，型鋼強(qiáng)度越高，抗剪才干越

34、大。5.5.寬度比：寬度比： 在一定范圍內(nèi)越大，型鋼約束的混凝土相對較多，梁的在一定范圍內(nèi)越大，型鋼約束的混凝土相對較多，梁的抗剪強(qiáng)度與變形才干提高。抗剪強(qiáng)度與變形才干提高。6.6.型鋼翼緣的維護(hù)層：維護(hù)層太小，易發(fā)生粘結(jié)破壞，產(chǎn)生較大滑移。型鋼翼緣的維護(hù)層：維護(hù)層太小，易發(fā)生粘結(jié)破壞，產(chǎn)生較大滑移。5 . 10 . 25 . 1 0 . 30 . 2 0 . 3bbf/7.7.含箍率：鋼箍本身承當(dāng)剪力，且能約束混凝土，因此使抗剪才干提高，含箍率：鋼箍本身承當(dāng)剪力，且能約束混凝土，因此使抗剪才干提高，因此在配實(shí)腹鋼的型鋼混凝土構(gòu)件，必需配置必要的鋼箍。因此在配實(shí)腹鋼的型鋼混凝土構(gòu)件，必需配置必

35、要的鋼箍。5.3.3 5.3.3 配實(shí)腹式型鋼的抗剪承載力計(jì)算配實(shí)腹式型鋼的抗剪承載力計(jì)算 斜壓破壞的型鋼混凝土梁，在剪切破壞前大致平行的斜裂痕將剪跨斜壓破壞的型鋼混凝土梁，在剪切破壞前大致平行的斜裂痕將剪跨區(qū)的混凝土分割成假設(shè)干斜壓桿?；炷梁托弯摳拱逡煌瑓⑴c斜壓桿任區(qū)的混凝土分割成假設(shè)干斜壓桿?；炷梁托弯摳拱逡煌瑓⑴c斜壓桿任務(wù)。由于斜壓桿主要傳送軸向壓力，因此全梁猶如一個(gè)拱，斜壓桿作為務(wù)。由于斜壓桿主要傳送軸向壓力，因此全梁猶如一個(gè)拱，斜壓桿作為傳送壓力拱圈，型鋼受拉翼緣及縱向受拉鋼筋作為拱的拉桿，因此，剪傳送壓力拱圈，型鋼受拉翼緣及縱向受拉鋼筋作為拱的拉桿，因此，剪切斜壓破壞可假定為拉

36、拱作用機(jī)理。切斜壓破壞可假定為拉拱作用機(jī)理。 彎曲剪切破壞的應(yīng)力見圖彎曲剪切破壞的應(yīng)力見圖4.344.34梁的抗剪承載力計(jì)算公式梁的抗剪承載力計(jì)算公式混凝土抗力混凝土抗力 其中其中 為混凝土的抗力系數(shù)。為混凝土的抗力系數(shù)。svswcVVVV0bhfVcc5.295.295.305.30 圖4.8 彎曲剪切破壞時(shí)的應(yīng)力圖形vvsfvvsvcswvc1圖圖5.14 彎曲剪切破壞時(shí)的應(yīng)力圖形彎曲剪切破壞時(shí)的應(yīng)力圖形型鋼腹板的抗力型鋼腹板的抗力 為型鋼的抗力系數(shù)為型鋼的抗力系數(shù) 鋼箍承當(dāng)?shù)募袅︿摴砍挟?dāng)?shù)募袅? :均布荷載均布荷載 集中荷載集中荷載 在實(shí)驗(yàn)的根底上回歸分析，并參考到可靠目的的要求，得出：

37、在實(shí)驗(yàn)的根底上回歸分析，并參考到可靠目的的要求，得出：均布荷載作用下的矩形梁，以及均布荷載作用下的矩形梁，以及T T形梁工字形梁形梁工字形梁注：或?qū)⑹接疫叺谝豁?xiàng)注：或?qū)⑹接疫叺谝豁?xiàng) 改為改為 其中，其中， 為型鋼腹板厚度與高度，為型鋼腹板厚度與高度， 為型鋼抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，其他符號用同為型鋼抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，其他符號用同 。wwsswhtfV58. 002 . 1hfSAVyvsvsv08 . 0hfSAVyvsvsv002 .158.007.0hSAfhtfbhfVsvyvwwsc5.345.34007. 0bhfc07 . 0bhftsfwwht ,5.315.315.325.325.335

38、.33 上式中，第一項(xiàng)為混凝土的抗力；第二項(xiàng)為型鋼的抗力只思索腹上式中，第一項(xiàng)為混凝土的抗力；第二項(xiàng)為型鋼的抗力只思索腹板作用；第三項(xiàng)為鋼箍的作用。板作用；第三項(xiàng)為鋼箍的作用。在集中荷載作用下的獨(dú)立矩形梁：在集中荷載作用下的獨(dú)立矩形梁：注：亦可將式右邊第一項(xiàng)注：亦可將式右邊第一項(xiàng) 改為改為當(dāng)當(dāng) 時(shí)，取時(shí)，取 ；當(dāng)當(dāng) 時(shí)，取時(shí)，取 。 抗震設(shè)計(jì)時(shí)，均布荷載作用下抗震設(shè)計(jì)時(shí)，均布荷載作用下5 . 15 . 15.25 . 2005 . 13 . 15 . 007. 0hSAfhtfbhfVsvyvwwsc5.355.3505 . 007. 0bhfc05 . 07 . 0bhft)58. 0056

39、. 0(100hSAfhtfbhfVsvyvwwscREu5.365.36集中荷載作用下：集中荷載作用下： 剪切抗力調(diào)整系數(shù)，剪切抗力調(diào)整系數(shù)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)有：設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)有： 且應(yīng)有：且應(yīng)有： ，截面限制條件比鋼筋混凝土梁略松。，截面限制條件比鋼筋混凝土梁略松。5.3.3 5.3.3 配角鋼骨架梁的抗剪承載力計(jì)算配角鋼骨架梁的抗剪承載力計(jì)算均布荷載作用下的矩形梁、以及均布荷載作用下的矩形梁、以及T T形梁、工字梁：形梁、工字梁：集中荷載作用下的矩形獨(dú)立梁：集中荷載作用下的矩形獨(dú)立梁：當(dāng)當(dāng) 時(shí)，取時(shí)，取 ；當(dāng)；當(dāng) 時(shí)，取時(shí)，取 。)5 . 13 . 15 . 0056. 0(100hSAfhtfbhf

40、VsvyvwwscREu5.375.37REuVV 04 . 0bhfVcwswwIwvswcafAhSAfbhfVsin5 . 107. 0005.385.38wswwIwvswcafAhSAfbhfVsin2 . 15 . 12 . 0005 . 15 . 15.25 . 25.395.39uVV 04 . 0bhfVc同樣設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)有：同樣設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)有： 以及應(yīng)有：以及應(yīng)有：符號：符號： 受拉角鋼重心到混凝土受壓邊緣的間隔；受拉角鋼重心到混凝土受壓邊緣的間隔； 豎腹板與斜腹桿的抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度；豎腹板與斜腹桿的抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度； 同一截面內(nèi)豎腹桿截面面積總和；同一截面內(nèi)豎腹桿截面面積總和； 與斜裂痕

41、相交的斜腹桿面積的總和；與斜裂痕相交的斜腹桿面積的總和； 豎腹桿的中心距；豎腹桿的中心距； 斜腹桿與程度軸夾角。斜腹桿與程度軸夾角。同樣，在抗震設(shè)計(jì)時(shí)：同樣，在抗震設(shè)計(jì)時(shí)：均布荷載均布荷載集中荷載集中荷載swf0hwvAwIASwa)sin5 . 116. 0(100wswwIwvswcREufAhSAfbhfV)sin2 . 156. 0(100wswwIwvswcREufAhSAfbhfV5.405.405.415.415.4 5.4 型鋼混凝土梁的剛度變形計(jì)算型鋼混凝土梁的剛度變形計(jì)算 型鋼混凝土構(gòu)件是彈塑性構(gòu)件。隨著荷載型鋼混凝土構(gòu)件是彈塑性構(gòu)件。隨著荷載的變化，構(gòu)件剛度變化。的變化，

42、構(gòu)件剛度變化。uVV 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)有：設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)有： 且應(yīng)有：且應(yīng)有：)32. 0(10bhfVcRE5.4.1 5.4.1 變形特點(diǎn)及影響要素變形特點(diǎn)及影響要素實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：當(dāng)型鋼混凝土梁到達(dá)開裂荷載后，在當(dāng)型鋼混凝土梁到達(dá)開裂荷載后，在M-fM-f曲線并沒有明顯轉(zhuǎn)曲線并沒有明顯轉(zhuǎn)機(jī)點(diǎn)另一個(gè)特點(diǎn)是運(yùn)用階段剛度降低較小，比較接近于線機(jī)點(diǎn)另一個(gè)特點(diǎn)是運(yùn)用階段剛度降低較小，比較接近于線性關(guān)系。性關(guān)系。腹板的存在不僅使梁的承載力提高，同時(shí)對梁的剛度有明腹板的存在不僅使梁的承載力提高，同時(shí)對梁的剛度有明顯影響。腹板的存在使型鋼混凝土梁剛度明顯添加。顯影響。腹板的存在使型鋼混凝土梁剛度明顯添加。5.4.

43、2 5.4.2 剛度計(jì)算剛度計(jì)算型鋼混凝土梁的剛度型鋼混凝土梁的剛度= = 鋼筋混凝土鋼筋混凝土 + +型鋼型鋼 + +型鋼對混凝土約束型鋼對混凝土約束 CSSRCSBBBB5.425.421 1平均受壓區(qū)高度的計(jì)算平均受壓區(qū)高度的計(jì)算: : 在工程中常用在工程中常用、級鋼筋和熱軋型鋼、低合金鋼，可取級鋼筋和熱軋型鋼、低合金鋼，可取忽略忽略t t的微小影響那么有的微小影響那么有式中式中 為截面中鋼為截面中鋼筋和型鋼的重筋和型鋼的重心到截面混凝土受壓區(qū)邊緣的間隔心到截面混凝土受壓區(qū)邊緣的間隔2 2裂痕截面受拉鋼筋和型鋼下翼緣應(yīng)力的計(jì)算裂痕截面受拉鋼筋和型鋼下翼緣應(yīng)力的計(jì)算: : 無論中和軸位置如

44、何，均可一致將鋼筋與型鋼下翼緣的拉無論中和軸位置如何，均可一致將鋼筋與型鋼下翼緣的拉應(yīng)力計(jì)算簡化為應(yīng)力計(jì)算簡化為scsscEEEEE212EssssccAAAdxbx2srssssrsssssha AhaAhaAdAAA 0.077 1.6051.5243sssscssfwahMxhhAAha 5.435.435.445.443 3折算剛心區(qū)寬度折算剛心區(qū)寬度bcbc的計(jì)算的計(jì)算: : 剛心區(qū)折算寬度剛心區(qū)折算寬度其中其中 為型鋼翼緣的寬度。為型鋼翼緣的寬度。 時(shí)，取時(shí)，取 , ,b b為梁截面的寬度。為梁截面的寬度。4 4型鋼混凝土梁的剛度型鋼混凝土梁的剛度: : 型鋼混凝土梁荷載短期效應(yīng)作

45、用下的剛度計(jì)算型鋼混凝土梁荷載短期效應(yīng)作用下的剛度計(jì)算 按圖按圖4.444.44所示的三部分疊加所示的三部分疊加scsssrchaxhax1.6csbbsbcbbcbbCSSRCSBBBB5.455.455.465.46圖圖5.15 型鋼混凝土梁分項(xiàng)剛度計(jì)算圖型鋼混凝土梁分項(xiàng)剛度計(jì)算圖混凝土部分的剛度按工字形截面計(jì)算混凝土部分的剛度按工字形截面計(jì)算: :混凝土剛心區(qū)按彈性剛度計(jì)算混凝土剛心區(qū)按彈性剛度計(jì)算: : 型鋼的剛度由下式計(jì)算型鋼的剛度由下式計(jì)算: : 2061.150.213.5csRCEfE A hB 231122scccscsshBEb hb hax202sssssssssshBE

46、IAax5.475.475.485.485.495.495.5 5.5 型鋼混凝土梁的裂痕計(jì)算型鋼混凝土梁的裂痕計(jì)算 5.5.1 5.5.1 抗裂度驗(yàn)算抗裂度驗(yàn)算 型鋼混凝土梁的抗裂彎矩可表示為型鋼混凝土梁的抗裂彎矩可表示為: :5.5.2 5.5.2 裂痕寬度計(jì)算裂痕寬度計(jì)算 平均裂痕寬度：平均裂痕寬度： 型鋼混凝土梁的最大裂痕寬度：型鋼混凝土梁的最大裂痕寬度：0crmtkMr f W0.481ssscrsWlE0.473sssssscrsWlE,max1.263ssscrsWlE1.2630.5440.3091.7350.45stesssssSAacESS5.505.505.515.514

47、.64.6型鋼混凝土柱的正截面承載才干型鋼混凝土柱的正截面承載才干 處于軸壓或偏壓形狀的柱，到達(dá)承載處于軸壓或偏壓形狀的柱，到達(dá)承載才干極限形狀，能夠資料破壞；由于才干極限形狀，能夠資料破壞；由于變形不可收斂發(fā)生失穩(wěn)破壞。變形不可收斂發(fā)生失穩(wěn)破壞。4.6.1 4.6.1 軸心受壓柱軸心受壓柱軸心受壓柱的正截面強(qiáng)度軸心受壓柱的正截面強(qiáng)度 混凝土凈截面面積，即應(yīng)扣混凝土凈截面面積，即應(yīng)扣除型鋼及鋼筋面積；除型鋼及鋼筋面積； 型鋼有效凈截面面積，即應(yīng)型鋼有效凈截面面積，即應(yīng)扣除因孔洞減弱部分；扣除因孔洞減弱部分； 縱向受壓鋼筋的截面積；縱向受壓鋼筋的截面積； 分別為混凝土軸心抗分別為混凝土軸心抗壓強(qiáng)

48、度設(shè)計(jì)值、縱向鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值、縱向鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值及型鋼抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；及型鋼抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； 為型鋼混凝土柱穩(wěn)定系數(shù)，為型鋼混凝土柱穩(wěn)定系數(shù)，根據(jù)根據(jù) 按表按表4.94.9取用。取用。ccyssssNf Af Af A 5.525.52il /0cAssAsAsycfff,00AIi 換算截面慣性矩?fù)Q算截面慣性矩 換算截面面積換算截面面積 為混凝土凈截面對換算截面重心為混凝土凈截面對換算截面重心 并垂直于彎矩面的軸心慣性矩。并垂直于彎矩面的軸心慣性矩。 為型鋼對上述軸的慣性矩；為型鋼對上述軸的慣性矩； 為鋼筋對上述軸的慣性矩。為鋼筋對上述軸的慣性矩。4.6.2 4.6.2

49、配實(shí)腹型鋼偏心受壓柱實(shí)驗(yàn)研討及根本假定：配實(shí)腹型鋼偏心受壓柱實(shí)驗(yàn)研討及根本假定：配實(shí)腹型鋼偏心受壓柱有兩種破壞方式配實(shí)腹型鋼偏心受壓柱有兩種破壞方式: : 受壓破壞受壓破壞( (小偏心受壓破壞小偏心受壓破壞) )拉壓破壞拉壓破壞( (大偏心受壓破壞大偏心受壓破壞) )0IcI0AsssssscIIII0sssssscAAAA0cssssEE /cssEE /5.535.53ssIsI5.545.545.555.55承載才干計(jì)算時(shí)可作以下假定承載才干計(jì)算時(shí)可作以下假定: :1)1)破壞時(shí)，梁受壓區(qū)邊緣的混凝土極限壓應(yīng)變?yōu)槠茐臅r(shí)，梁受壓區(qū)邊緣的混凝土極限壓應(yīng)變?yōu)? ;2)2)到達(dá)極限形狀時(shí)，混凝土

50、受壓區(qū)的應(yīng)力圖形可取矩形分布到達(dá)極限形狀時(shí)，混凝土受壓區(qū)的應(yīng)力圖形可取矩形分布, ,其其折算應(yīng)力折算應(yīng)力 值取值取fc;fc;3)3)到達(dá)極限形狀時(shí)，不思索混凝土受拉區(qū)參與任務(wù)到達(dá)極限形狀時(shí)，不思索混凝土受拉區(qū)參與任務(wù); ;4)4)無論哪種破壞形狀，極限形狀時(shí)，受壓鋼筋與受壓型鋼均能無論哪種破壞形狀，極限形狀時(shí)，受壓鋼筋與受壓型鋼均能到達(dá)屈服。受拉破壞時(shí)受拉鋼筋、受拉型鋼均能到達(dá)屈服，受到達(dá)屈服。受拉破壞時(shí)受拉鋼筋、受拉型鋼均能到達(dá)屈服，受壓破壞時(shí)，遠(yuǎn)離軸壓力一側(cè)的型鋼和鋼筋能夠受拉或受壓，但壓破壞時(shí)，遠(yuǎn)離軸壓力一側(cè)的型鋼和鋼筋能夠受拉或受壓，但其應(yīng)力均達(dá)不到屈服。其應(yīng)力均達(dá)不到屈服。5)5)

51、在到達(dá)極限形狀時(shí)，截面符合修正平截面假定。在到達(dá)極限形狀時(shí)，截面符合修正平截面假定。由以上假定由以上假定, , 得出界限破壞時(shí)的受壓區(qū)高度得出界限破壞時(shí)的受壓區(qū)高度: :0.003cu0.810.003sbssshaxfE5.565.56Ne0hasarasarAssAXfcAsfyAsyffsfsd dX0sacu=0.003yy=fs/EssAsAsbXhAss(a)( )(bcd圖4.9 拉壓破壞應(yīng)力應(yīng)變圖Ne0hasarasarAssAXfcAsfyAsyffsfsd dX0sacu=0.003yy=fs/EssAsAsbXhAss(a)()(bcd圖4.9 拉壓破壞應(yīng)力應(yīng)變圖5.6.

52、3 配實(shí)腹型鋼大偏心受壓柱的計(jì)算配實(shí)腹型鋼大偏心受壓柱的計(jì)算 ：大偏心受壓極限形狀時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變?nèi)鐖D大偏心受壓極限形狀時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變?nèi)鐖D5.16所示所示: 圖圖5.16 拉壓破壞應(yīng)力應(yīng)變圖拉壓破壞應(yīng)力應(yīng)變圖根據(jù)平截面假定，由應(yīng)變圖中類似三角形的比例很易求得型鋼腹板根據(jù)平截面假定，由應(yīng)變圖中類似三角形的比例很易求得型鋼腹板未屈服區(qū)高度未屈服區(qū)高度 型鋼為型鋼為級鋼時(shí)，級鋼時(shí)， 型鋼為型鋼為級鋼時(shí)級鋼時(shí), ,由應(yīng)力圖形根據(jù)力的平衡由應(yīng)力圖形根據(jù)力的平衡普通地普通地 那么有那么有如如 ，那么更可簡化為，那么更可簡化為那么可得那么可得xd417.0 xd646.05.575.571 .2 51 .2 5c

53、y sy sfsswy ss sfsswN fb x fA fA fx a dt fA fA f h ax dt 5.585.58,ssssyyffAAff5.595.59wssssfsfsctaahxfAAfbxfN)5 . 2()(ssaa wssfsfscthxfAAfbxfN)5 . 2()(5.605.60wscwsfsfstfbfhtAAfNx5 . 2)(5.615.61wsssfssyctdaxfAfAfbxfN)25. 1 (20122cysrysrhNexf bxf Axaf Ahax 221223ssfsssfssswswf Axaf Ahaxf h tf d t5.65

54、5.65 為了順應(yīng)雙向程度力如風(fēng)、地震作用作用的情況，柱經(jīng)常采用對稱為了順應(yīng)雙向程度力如風(fēng)、地震作用作用的情況，柱經(jīng)常采用對稱配鋼，即配鋼，即 ，那么上式進(jìn)一步簡化為：，那么上式進(jìn)一步簡化為： 為了保證極限形狀時(shí)型鋼受拉翼緣屈服，為了保證極限形狀時(shí)型鋼受拉翼緣屈服，x x應(yīng)滿足：應(yīng)滿足：否那么應(yīng)按受壓破壞小偏心受壓計(jì)算否那么應(yīng)按受壓破壞小偏心受壓計(jì)算 為了保證型鋼受壓翼緣屈服為了保證型鋼受壓翼緣屈服,x,x尚應(yīng)滿足：尚應(yīng)滿足： 型鋼為型鋼為級鋼時(shí)，級鋼時(shí)， 型鋼為型鋼為級鋼時(shí)，級鋼時(shí)，對中和軸取矩可得：對中和軸取矩可得： 1.2sxa1.66sxasfsfAAwscwstfbfhtfNx5 .

55、 25.625.62ssssbEfahxx003. 0/1)(8 . 0確為大偏心確為大偏心 5.635.635.645.64假設(shè)假設(shè) 即對稱配鋼即對稱配鋼那么有：那么有：由上式便可解得，柱所能承當(dāng)?shù)膹澗赜缮鲜奖憧山獾?，柱所能承?dāng)?shù)膹澗?。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)有：。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)有：其中其中 為型鋼截面高度，為型鋼截面高度， 為偏心距增大系數(shù)為偏心距增大系數(shù) 思索偏心率影響的系數(shù)思索偏心率影響的系數(shù) 思索長細(xì)比影響的系數(shù)思索長細(xì)比影響的系數(shù) 可不思索長細(xì)比影響，即取可不思索長細(xì)比影響，即取 大偏心受壓可不思索偏心率影響，即取大偏心受壓可不思索偏心率影響，即取,sssfsfyyssffAAffAA)3221()(

56、21)2(2220dhthAfaahAfbxfxheNswssfsrrsyc5.665.660 eN)3261()(21)2(2220dhthAfaahAfbxfxhNeNswssfsrrsyc5.675.67sh21200)(140011KKhlhe5.685.681K2K15/0hl1301heK101. 015. 102hlK0 . 12K0 . 11K假設(shè)假設(shè)4.1034.103式不能滿足，那么闡明受壓翼緣在極限形狀時(shí)不屈服，應(yīng)式不能滿足，那么闡明受壓翼緣在極限形狀時(shí)不屈服，應(yīng)按不思索受壓翼緣計(jì)算，此時(shí)應(yīng)力圖形如圖按不思索受壓翼緣計(jì)算，此時(shí)應(yīng)力圖形如圖5.175.17圖圖5.17 時(shí)的

57、應(yīng)力圖形時(shí)的應(yīng)力圖形 )66. 1 (2 . 1ssaax cysssfs wysNf bxf AfAh tf A 5.695.6920122cysrysrhNexf bxf A x af A h ax 2sssfsss wshf Ah axf hth ax5.715.71bfAfthAfAfNxcsywssfssy)(5.705.70對中和軸取矩可得：對中和軸取矩可得：假設(shè)不僅有假設(shè)不僅有 I I級鋼或級鋼或 級鋼，級鋼，更有更有 ，那么受壓鋼筋亦不屈服，此時(shí)，令那么受壓鋼筋亦不屈服，此時(shí)，令 66. 1sa2 . 1sax 2rax 0 sAsywssfscAfthAfbxfN)(5.72

58、5.72bfAfthAfNxcsywssfs)(5.735.73)2/()(xhahthfxahAfsswssssfs)(21)2(20 xahAfbxfxheNrsyc5.745.74可求得極限彎矩可求得極限彎矩 0 eN4.6.4 4.6.4 配實(shí)腹型鋼小偏心受壓柱的計(jì)算配實(shí)腹型鋼小偏心受壓柱的計(jì)算當(dāng)按當(dāng)按4.1014.101式或式或4.1024.102式計(jì)算的式計(jì)算的x x值有值有那么屬受壓破壞小偏心。其應(yīng)力應(yīng)變圖形如圖那么屬受壓破壞小偏心。其應(yīng)力應(yīng)變圖形如圖4.554.55所示所示腹板未屈服區(qū)高度腹板未屈服區(qū)高度d d 仍有：型鋼為仍有：型鋼為級鋼時(shí)，級鋼時(shí)， 型鋼為型鋼為級鋼時(shí)級鋼時(shí)

59、, , 0.810.003sbssshaxxfExd417. 0 xd646. 05.755.75hsaarAssA0esaarNfAXsfsAcyssAbsAcu=0.003sAXhssfsX0h arfsd圖4.10 小 偏 心 受 壓 應(yīng) 力 應(yīng) 變 圖hsaarAssA0esaarNfAXsfsAcyssAbsAcu=0.003sAXhssfsX0h arfsd圖4.10 小 偏 心 受 壓 應(yīng) 力 應(yīng) 變 圖圖圖5.18 小偏心受壓應(yīng)力應(yīng)變圖小偏心受壓應(yīng)力應(yīng)變圖 型鋼受拉或受壓較小側(cè)翼緣及受拉鋼筋不屈服，其應(yīng)力可根據(jù)型鋼受拉或受壓較小側(cè)翼緣及受拉鋼筋不屈服，其應(yīng)力可根據(jù)平截面假定計(jì)算

60、：平截面假定計(jì)算： 型鋼未屈服翼緣應(yīng)力：型鋼未屈服翼緣應(yīng)力：未屈服受拉鋼筋應(yīng)力未屈服受拉鋼筋應(yīng)力: :上述應(yīng)力正值為拉，負(fù)值為壓。上述應(yīng)力正值為拉，負(fù)值為壓。由圖由圖4.554.55所示的應(yīng)力圖形，軸向力平衡，得：所示的應(yīng)力圖形，軸向力平衡，得： 0.80.0031ssfsshaEx0.80.0031rsshaEx11 .2 51 .2 522cy sssfsws ssfsfsdN fb x fA f Ax atAAh ax 11 .2 51 .2 522cy ss s fsws ss fs fsdN fb x fA f AxatAAhax 5.765.765.775.775.785.78對實(shí)