型钢混凝土组合柱正截面承载力的分析与评估.pdf

第2()卷第5期结构工程师Vol.20,No.5
2004年10月StructuralEngineersOct.2004

型钢混凝土组合柱正截面承载力的分析与评估

陈水福易建龙钟建海
(浙江大学，杭州310027)

提要本文采用一种可时复杂截面形式的型钢混凝土偏压柱进行截面设计和分析的数值迭代计算机
方法，首先分析了一非对称多边形角柱的正截面承载力;在此基础上，通过实例计算对《型钢混凝土组合
结构技术规程》中建议的组合柱正截面承载力简化计算方法进行了分析和评佑，获得了一些时组合柱设
计有用的结论和建议。
关键词型钢混凝土柱，结构设计，计算机分析、极限承载力

AnalysisandEvaluationofNormalSectionalLoadCarrying
CapacityofSteelReinforcedConcreteColumns

CHENShuifuYIJianlongZHONGJianhai
(ZhejiangUniversity,Hangzhou310027)

AbstractAnaccurateiterativecomputer-methodfordeterminationofnormalsectionalloadcarrying
capacityofsteelreinforcedconcetecompositecolumnsispresentedinthispaper,whichcanbeusedto
analyzethearbitrarilyshapedcompositecolumn.Basedonthis,someexamplesareusedtoevaluatethe
simplifiedmethodsrecommenddedbytheTechnicalSpecificationforSteelReinforcedConcreteComposite
Structures.Then,severalusefulconclusionsandsuggestionsforthedesignofthistypeofcolumnsare
recommended.
Keywordssteereinforcedconcretecolumn,structuraldesign,computeranalysis,ultimateloadcapacity

1前言法，例如冶金工业部发布的《钢骨混凝土结构设汁
规程》[21中建议的简化设计方法、建设部颁发的
型钢混凝土组合结构具有承载能力高、抗震《型钢混凝土组合结构技术规程》[31中建议的简
性能好、施工方便等优点，在上木工程中得到了越化设计方法等。本文将采用文献「11的计算机方
来越广泛的应用。型钢混凝土柱是组合结构中的法，并结合实例计算对文献「3)中建议的简化设计
主要受力构件，通常处于偏心受压的受力状态，截方法进行比较和评估，以期获得对设计有用的结
面形式也有多种多样，如规则的矩形、圆形截面配论和建议。
置对称型钢，但有时为了适应不均匀的受力或受
平面尺寸的限制(如建筑结构中的边柱、角柱，桥2计算机数值迭代法
梁结构中的一些墩台等)，也常采用不规则截面或
规则截面但型钢不对称布置的形式。算机数值迭计代方法〔’」基于平截面假定，不
目前确定型钢混凝土柱正截面承载力的方法考虑混凝土的抗拉强度，混凝土的应力一应变关
主要有两类:一类是计算机分析方法，如文献〔1]系取为抛物线加一段平直线，型钢和钢筋的应力
提出的一种数值迭代的计算机方法，适用于各种一应变关系设为理想弹塑性。截面上的混凝土内
规则和不规则的截面形式，并经大量实例验算与力采用混凝土应力一应变曲线在截面受压区上直
试验结果吻合良好;另一类是实用的简化计算方接积分得到。

万方数据
·结构分析·结构工程师第20卷第5期

为Q235钢;材料分项系数各为了。=1.5,)',=l.
15,Y，二1.1。采用计算机方法对该柱进行承载力
分析，可得到截面的N,-MX-M，包络图如图3所
示。由图可见，M,,-M，包络曲线随着轴力N:的增
加先缓慢扩大再快速缩小，这与柱子的实际受力
情况符合。黔

薪压一兀厂一了\义文
图I组合柱截面定义M舅
采用计算机方法进行截面设计与分析，其关
键问题是如何准确确定截面的中性轴位置，即中
性轴的深度d,:及方位角e(图1)。考虑到中性轴.}0
的深度d。主要取决于截面上总的轴力Nz，因此。{50}x
c
本文采用了以下的迭代方法计算叫:100256[344
d
一r、一d
dn.k=do+N(N。一NZ)1)(图2非对称多边形角柱截面
N,
式中，V7,和Nz分别为由中性轴深度dn和d}计
算得到的轴力，其中N‘:大于设计轴力N，而N:
/1',T--N,,.
中性轴的方位角Bn主要