第三章第三章 型钢混凝土组合结构型钢混凝土组合结构1第一节 一般要求和结构的整体作用第二节 型钢混凝土框架梁第三节 型钢混凝土框架柱第四节 框架梁柱节点第五节 型钢混凝土剪力墙第六节 连接构造2第一节 一般要求和结构的整体作用钢与混凝土两种材料的组合体型钢纵向钢筋和箍筋混凝土从受力性能而言，其基本属于钢筋混凝土结构的范畴3第一节 一般要求和结构的整体作用优点：1）含钢率不受限制，承载力高，刚度大可以减小构件截面，增加建筑物使用面积和楼层高度；与钢结构框架相比，节省钢材502）结构可以二次受力施工阶段的第一阶段荷载与硬化混凝土共同承担使用荷载可以有效减小梁的变形和裂缝宽度。4第一节 一般要求和结构的整体作用优点：3）显著加快施工速度可平行流水施工4）结构延性与耗能能力较好以实腹柱为最好5）与钢结构相比，其耐久性和抗火性能较好。可以单独使用，也可以与钢筋混凝土或钢结构组合使用5第一节 一般要求和结构的整体作用关键技术：1）与不同结构材料的连接节点2）避免沿高度因结构类型改变引起的承载力和刚度突变应重视过渡层的设计6第一节 一般要求和结构的整体作用1、型钢配置形式：1）实腹式：良好的延性和耗能能力2）空腹式：7第一节 一般要求和结构的整体作用3、型钢与混凝土共同作用型钢混凝土组合结构中，型钢表面积与截面面积之比较小，且表面平整，粘结强度小，二者之间容易产生滑移，仅靠粘结强度是无法实现共同工作的。共同工作的标志：忽略的相对滑移措施：配置充满型实腹型钢抗剪连接件，配置必要的纵筋和箍筋限值型钢板材的宽厚比8第一节 一般要求和结构的整体作用3、型钢与混凝土共同作用配置充满型实腹型钢当梁上翼缘处于截面受压区，且配置一定的构造钢筋时，型钢与混凝土能保持较好的共同工作，截面应变分布基本上符合平截面假定9第一节 一般要求和结构的整体作用3、型钢与混凝土共同作用抗剪连接件当钢梁全截面受拉且未在钢梁上翼缘配置抗剪连接件，则当截面拉应力较大时，型钢上翼缘与混凝土交界面处的较大剪力将使交界面发生粘结破坏，出现纵向裂缝。10第一节 一般要求和结构的整体作用3、型钢与混凝土共同作用配置必要的纵筋和箍筋箍筋除了增强截面抗剪承载力外，约束核心混凝土的作用尤为突出，能够增强构件塑性铰区的变形能力和耗能能力，是保证混凝土和型钢、纵向钢筋共同工作的重要因素（防止保护层在破坏阶段时严重剥落）11 型钢混凝土的粘结滑移混凝土混凝土型钢型钢自然粘结作用自然粘结作用连接作用连接作用化化学学胶胶结结力力化化学学胶胶结结力力摩摩擦擦阻阻力力摩摩擦擦阻阻力力机机械械咬咬合合力力连接材料连接材料连接材料连接材料剪切连接件剪切连接件型型钢钢混混凝凝土土构构件件型型钢钢混混凝凝土土结结构构 型钢混凝土的粘结滑移 型钢混凝土的粘结滑移12由于型钢混凝土之间的粘结作用，型钢才能与混凝土共同工作、共同承担荷载，组合成为一种真正的“组合”结构。试验研究结果表明，未设置剪力连接件的构件，在荷载约达到极限荷载的80%前，型钢与混凝土基本上能共同工作，在80%极限荷载以后，二者间有较大的相对滑移产生，变形不能协调一致。13推出试验推出试验短柱试验短柱试验推出试验方案推出试验方案14型钢混凝土结构中，由于粘结滑移的存在将直接影响到构件的受力性能、破坏形态、构件承载能力、裂缝和变形计算。而正是由于对型钢混凝土粘结滑移的不同的考量，各国关于型钢混凝土结构的规范和规程存在较大的差异15在高层和超高层建筑的型钢混凝土框架结构中，作用在梁上的竖向荷载是通过型钢与混凝土之间的粘结作用将剪力传递到混凝土中，最终使型钢与混凝土共同承载受力，梁上的内力也是通过型钢与混凝土的粘结作用传递到节点与柱的混凝土中。为了充分发挥混凝土的承载作用，就应该保证型钢与混凝土之间的粘结作用足够大。16型钢混凝土结构，锚固问题主要存在于型钢混凝土梁柱节点、型钢混凝土柱脚、型钢混凝土简支梁梁端以及型钢混凝土剪力墙中。在目前的设计应用中，都是按照构造要求采用加设剪力连接件的办法加强型钢混凝土构件的锚固作用。17 型钢混凝土组合结构的一般要求一般要求型钢混凝土组合结构的混凝土强度等级不宜低于C30。纵向受力钢筋直径不宜小于16mm，与型钢的净间距不宜小于30mm。箍筋应做成封闭箍筋。而且混凝土保护层最小厚度应符合混凝土结构设计规范。型钢混凝土构件中的型钢钢板厚度不宜小于6mm。而且为保证型钢和混凝土的共同作用需设置抗剪连接件。18型钢混凝土构件混凝土最小保护层厚度型钢混凝土构件混凝土最小保护层厚度19 型钢混凝土组合结构的一般要求截面形式和构造截面形式有矩形、T形等。构造要求（1）截面宽度不宜小于300mm，截面高宽比不宜大于4.（2）梁中纵向受拉钢筋不宜超过两排，如需超过两排，施工上应采取分层浇筑等措施，以保证梁底混凝土的密实。20 型钢混凝土组合结构的一般要求截面形式和构造（3）梁的截面高度大于或等于500mm时，应在梁的两侧沿高度方向每隔200mm设置一根纵向附加钢筋。（4）在梁支座处和上翼缘承受较大固定集中荷载处，应于型钢腹板两侧对称设置支撑加劲肋，以利于承受剪力。（5）梁中箍筋的配置应符合混凝土结构设计规范的规定。21 型钢混凝土组合结构的一般要求截面形式和构造（6）在转换层大梁或托柱梁等主要承受竖向重力荷载的梁中，梁端部型钢上翼缘宜增设栓钉抗剪连接件。（7）型钢混凝土框架梁中配置桁架式型钢，桁架压杆的长细比宜小于120.（8）开孔型钢混凝土框架梁中的孔位宜设置在剪力较小截面附近，且宜采用圆形。22圆形孔孔口加强措施圆形孔孔口加强措施23第二节 型钢混凝土框架梁1、截面形式和构造2、正截面受弯承载力3、斜截面受剪承载力4、变形和裂缝宽度验算24第二节 型钢混凝土框架梁1、截面形式和构造1.2 构造要求：1）截面尺寸，相应的配筋要求；2）保证刚度的措施；3）转换层设计要求；4）保证“强剪弱弯”；5）其他特殊要求；25第二节 型钢混凝土框架梁2、正截面受弯承载力2.1 梁的受弯性能：oa段：受拉混凝土未开裂，型钢和混凝土的应力均较小，Pf关系为直线，截面受力处于弹性阶段。0fPabbcde26第二节 型钢混凝土框架梁2、正截面受弯承载力2.1 梁的受弯性能：ab段：达到a点，梁受拉区开始出现裂缝，随荷载的增加，裂缝不断发展并逐渐趋于稳定，梁开裂后的截面刚度虽然有所减小，但其减小程度比钢筋混凝土梁小，钢截面刚度大，型钢与钢筋仍处于弹性状态。0fPabbcde27第二节 型钢混凝土框架梁2、正截面受弯承载力2.1 梁的受弯性能：bc段：随着荷载增加，受力钢筋和型钢受拉翼缘先后达到屈服，截面刚度有较大降低，型钢腹板有一个自下而上逐渐进入屈服状态。0fPabbcde28第二节 型钢混凝土框架梁2、正截面受弯承载力2.1 梁的受弯性能：cd段：在c点，荷载达到最大值，受压区混凝土压碎，保护层剥落的范围和程度都比钢筋混凝土梁大，梁的受弯承载力也随之降低。0fPabbcde29第二节 型钢混凝土框架梁2、正截面受弯承载力2.1 梁的受弯性能：de段：这一段梁的承载力主要依靠型钢维持，变形可以持续发展很长一段时间，延性性能比钢筋混凝土梁优越。0fPabbcde30第二节 型钢混凝土框架梁2、正截面受弯承载力2.1 梁的受弯性能：在最大承载力之前，梁中型钢截面的应变分布与外包混凝土截面的应变分布基本协调一致，中和轴重合，且接近于直线分布，表明型钢与外包混凝土的粘结作用在最大荷载之前一般不会被破坏。仍可以假定梁截面中型钢与混凝土的应变符合平截面假定。31第二节 型钢混凝土框架梁2、正截面受弯承载力2.1 梁的受弯性能：当型钢偏置于截面受拉区时，型钢上翼缘与混凝土的交界面处可能发生相对滑移，导致型钢和混凝土不能共同工作，接近破坏时交界面附近将产生较大的纵向裂缝，混凝土压碎高度较大，延性较差，所以应在型钢上翼缘设置足够数量的抗剪连接件。设置足够的抗剪连接件后，受力过程中基本上符合平截面假定，破坏时型钢上翼缘与混凝土的交界面并无明显纵向裂缝。32第二节 型钢混凝土框架梁2、正截面受弯承载力2.1 梁的受弯性能：完全粘结梁：充满型型钢混凝土梁以及型钢虽然偏置在截面受拉区、但设置了足够数量抗剪连接件的梁非完全粘结梁：型钢偏置在截面受拉区而未设置抗剪连接件的梁设计中应避免采用非完全粘结梁33第二节 型钢混凝土框架梁2、正截面受弯承载力2.2 受弯承载力计算的简化叠加法：1）一般叠加方法：型钢混凝土梁的受弯承载力由型钢截面承担的受弯承载力Ma和钢筋混凝土部分承担的受弯承载力MRC叠加，取Ma MRC最大值该叠加法是根据塑性理论下限定理建立的，没有考虑型钢和混凝土的共同工作，而且直接应用较为困难。对于对称截面，可采用简化叠加方法。34第二节 型钢混凝土框架梁2、正截面受弯承载力2.2 受弯承载力计算的简化叠加法：2）以平截面假定为基础的计算方法：型钢混凝土梁从开始承受荷载直到破坏其正截面应变符合平截面假定，承载力可采用混凝土结构的计算方法；35第二节 型钢混凝土框架梁2、正截面受弯承载力2.2 受弯承载力计算的简化叠加法：3）采用钢筋混凝土的矩形应力图方法：取受压区混凝土的应力分布为等效矩形应力图，型钢的应力图按全塑性假定简化为双矩形应力图，同时又考虑到其误差，计算中型钢的设计强度乘以折减系数（0.9）。36第二节 型钢混凝土框架梁2、正截面受弯承载力2.2 受弯承载力计算的简化叠加法：简化叠加法可用于型钢对称配置的梁截面非抗震设计抗震设计型钢截面的受弯承载力计算37第二节 型钢混凝土框架梁2、正截面受弯承载力2.3 以平截面假定为基础的计算方法：（1）基本假定：1）截面应变分布符合平截面假定，型钢与混凝土之间无相对滑移；2）不考虑混凝土抗拉强度；3）取受压边缘混凝土极限压应变0.003，相应的最大压应力取混凝土轴心受压强度设计值4）型钢腹板的应力图取为拉、压梯形应力图形。设计计算时，简化为等效矩形应力。38第二节 型钢混凝土框架梁2、正截面受弯承载力2.3 以平截面假定为基础的计算方法：（1）基本假定：5）钢筋应力等于其应变与弹性模量的乘积，但不大于其强度设计值39第二节 型钢混凝土框架梁2、正截面受弯承载力2.3 以平截面假定为基础的计算方法：（2）正截面受弯承载力：把型钢翼缘作为纵向受力钢筋考虑，破坏时上、下翼缘达到屈服强度fa和fa40第二节 型钢混凝土框架梁2、正截面受弯承载力2.3 以平截面假定为基础的计算方法：（2）正截面受弯承载力：非抗震设计41第二节 型钢混凝土框架梁2、正截面受弯承载力2.3 以平截面假定为基础的计算方法：（2）正截面受弯承载力：抗震设计42第二节 型钢混凝土框架梁2、正截面受弯承载力2.3 以平截面假定为基础的计算方法：（2）正截面受弯承载力：当43第二节 型钢混凝土框架梁2、正截面受弯承载力2.3 以平截面假定为基础的计算方法：（2）正截面受弯承载力： 型钢腹板上端处于受压区 型钢腹板下端处于受拉区符合此种情况的破坏，即适筋梁破坏44第二节 型钢混凝土框架梁2、正截面受弯承载力2.3 以平截面假定为基础的计算方法：（2）正截面受弯承载力：截面界限相对受压区高度45第二节 型钢混凝土框架梁例3.2.11）型钢截面受弯承载力2）钢筋混凝土部分的弯矩设计值3）设采用两排四根纵向钢筋，则46第二节 型钢混凝土框架梁例3.2.14） 混凝土截面抵抗系数47第二节 型钢混凝土框架梁例3.2.21） 不考虑受压钢筋混凝土强度等级C30，11.0 10.848第二节 型钢混凝土框架梁例3.2.2由平衡方程49第二节 型钢混凝土框架梁例3.2.2 由平衡方程由平衡方程50第二节 型钢混凝土框架梁例3.2.2按构造要求：选用416（As804mm2）基于平截面假定的计算方法计算较为繁复，但能较好基于平截面假定的计算方法计算较为繁复，但能较好反映钢材和混凝土的共同作用。简单叠加法计算简单，反映钢材和混凝土的共同作用。简单叠加法计算简单，但偏于保守但偏于保守51第二节 型钢混凝土框架梁3、斜截面受剪承载力3.1 斜截面受剪性能和破坏形态破坏形态主要有三种类型：52第二节 型钢混凝土框架梁3、斜截面受剪承载力3.1 斜截面受剪性能和破坏形态破坏形态主要有三种类型：（1）斜压破坏剪跨比1.5且含钢率较小的情况斜裂缝端部剪压区混凝土在正应力和剪应力的共同作用下被压碎54第二节 型钢混凝土框架梁3、斜截面受剪承载力3.1 斜截面受剪性能和破坏形态破坏形态主要有三种类型：（3）剪切粘结破坏不配箍筋或箍筋很少、且剪跨比较大的情况型钢与混凝土的粘结力极易丧失，传递剪力的能力降低，于是在型钢翼缘外侧的混凝土中产生应力集中在型钢翼缘附加产生劈裂裂缝，沿型钢翼缘水平方向发展，导致保护层脱落55第二节 型钢混凝土框架梁3、斜截面受剪承载力3.1 斜截面受剪性能和破坏形态型钢混凝土与钢筋混凝土梁的受剪性能：（1）斜裂缝出现时。实腹式型钢具有较大的抗剪刚度，而且在梁中腹板是连续分布的，对斜裂缝的开展起着较好的抑制作用。（2）斜裂缝出现后，型钢腹板的贡献使梁的受剪承载力大为提高。（3）具有较好的延性破坏特征。56第二节 型钢混凝土框架梁3、斜截面受剪承载力3.1 斜截面受剪性能和破坏形态型钢混凝土与钢筋混凝土梁的受剪性能：（4）可能会发生剪切粘结破坏。型钢与混凝土交界面粘结强度较低，型钢混凝土梁破坏时受压侧保护层混凝土剥离范围大，设计中应通过配置必要的构造箍筋、增加型钢外围混凝土厚度等措施来提高剪切粘结承载力。57第二节 型钢混凝土框架梁3、斜截面受剪承载力3.1 斜截面受剪性能和破坏形态型钢混凝土与钢筋混凝土梁的受剪性能：（5）受力过程中，由于受混凝土的约束，在满足宽厚比的条件下，型钢腹板不会发生局部屈曲，其强度能得以充分发挥，同时，型钢本身可以承担相当大的剪力，型钢混凝土梁的斜截面受剪承载力远比钢筋混凝土梁高。5859第二节 型钢混凝土框架梁3、斜截面受剪承载力3.2 影响斜截面受剪性能的因素（1）剪跨比集中荷载作用下，剪跨比反映了梁中弯、剪应力之比剪跨比较小时，剪跨段内正应力较小，剪应力起控制作用。型钢腹板在近似纯剪应力状态下达到屈服强度，混凝土短柱发生剪切斜压破坏。剪跨比较大（1.52.5），剪跨段内正应力较大剪压破坏剪切粘结破坏60第二节 型钢混凝土框架梁3、斜截面受剪承载力3.2 影响斜截面受剪性能的因素（1）剪跨比剪跨比（2.5）时，梁的承载力往往由弯曲应力控制，一般发生弯曲破坏型钢混凝土梁不会发生斜拉破坏，型钢腹板可以有效阻止斜拉裂缝的产生。均布荷载下，型钢混凝土梁的斜裂缝靠近支座，型钢腹板中正应力相对较小，承载力主要由剪应力控制，型钢腹板的受力基本上接近纯剪。61第二节 型钢混凝土框架梁3、斜截面受剪承载力3.2 影响斜截面受剪性能的因素（2）型钢腹板含钢率含钢率：Aw/bh0由于型钢腹板的刚度较大，斜裂缝出现前，其剪应变与混凝土的基本一致。斜裂缝出现后，由于型钢对腹部的混凝土有约束作用，梁的抗剪刚度降低不多；型钢腹板屈服后，对混凝土的约束丧失，梁的抗剪刚度降低较快，变形增大。但其极限变形远大于混凝土梁，表现出较好的延性性能。62第二节 型钢混凝土框架梁3、斜截面受剪承载力3.2 影响斜截面受剪性能的因素（3）配箍率配箍率：svAsv/bs裂缝出现前，箍筋的应力很小，基本不起作用；设计合理的适筋梁，剪压破坏时，箍筋基本屈服；箍筋的约束作用还能有效防止型钢翼缘与混凝土交界面的剪切破坏63第二节 型钢混凝土框架梁3、斜截面受剪承载力3.2 影响斜截面受剪性能的因素（4）型钢翼缘宽度与梁宽度比bf /b型钢翼缘对梁腹部混凝土具有约束作用，能提高梁的承载力和变形能力；但是，如果比值过大，使梁侧混凝土保护层厚度过小，容易产生剪切粘结破坏64第二节 型钢混凝土框架梁3、斜截面受剪承载力3.2 影响斜截面受剪性能的因素（5）混凝土强度等级一般，混凝土部分受剪承载力随混凝土强度提高而提高；剪跨比一定时，抗剪承载力随混凝土强度提高剪跨比较小时，增长率较大剪跨比较大时，增长率较小65第二节 型钢混凝土框架梁3、斜截面受剪承载力3.3 斜截面受剪承载力计算1）将腹板看作连续分布的箍筋，采用混凝土梁的计算方法含钢量小时，基本符合实际2）剪力分配计算方法荷载的反复作用型钢与混凝土之间的粘结作用丧失，剪力由型钢部分和钢筋混凝土部分一起承担计算较复杂，不易准确66第二节 型钢混凝土框架梁3、斜截面受剪承载力3.3 斜截面受剪承载力计算3）叠加方法用型钢部分与钢筋混凝土部分受剪承载力之和作为型钢混凝土构件的受剪承载力我国采用此种方法67第二节 型钢混凝土框架梁3、斜截面受剪承载力3.3 斜截面受剪承载力计算（1）计算公式型钢混凝土梁在斜截面受剪的过程中，型钢腹板先屈服，而后斜压短柱（斜压破坏）或剪压区（剪压破坏）混凝土被压碎而达到极限状态，同时箍筋屈服。斜截面受剪承载力计算公式可采用箍筋混凝土部分Vac和型钢部分Va叠加：68第二节 型钢混凝土框架梁3、斜截面受剪承载力3.3 斜截面受剪承载力计算（1）计算公式VRC由混凝土部分受剪承载力Vc、斜裂缝相交的箍筋承担的剪力Vsv叠加：69第二节 型钢混凝土框架梁3、斜截面受剪承载力3.3 斜截面受剪承载力计算（1）计算公式型钢受剪承载力，由型钢腹板受剪承载力VRC提供，一般假定型钢全截面受剪：70第二节 型钢混凝土框架梁3、斜截面受剪承载力3.3 斜截面受剪承载力计算（1）计算公式非抗震设计：抗震设计：71第二节 型钢混凝土框架梁3、斜截面受剪承载力3.3 斜截面受剪承载力计算（3）截面限值条件抗震设计：72第二节 型钢混凝土框架梁例例某钢骨混凝土简支梁，计算跨度某钢骨混凝土简支梁，计算跨度l=5m，承受均布荷载，其中恒载设计值承受均布荷载，其中恒载设计值g=12 kN/ m，活载设计值活载设计值q=14 kN/ m，梁的截面尺寸梁的截面尺寸bh=250500mm，as=35mm，钢梁中型钢钢梁中型钢的腹板厚度为的腹板厚度为8mm，腹板的高度腹板的高度214mm，型钢和纵筋均为型钢和纵筋均为级钢，级钢，fay=fy=210N/ mm2，混凝土强度等级为混凝土强度等级为C25，fc=11.9N/ mm2，试验算此梁试验算此梁斜截面抗剪承载力斜截面抗剪承载力. 73第二节 型钢混凝土框架梁解解74第二节 型钢混凝土框架梁4、变形和裂缝宽度验算4.1 刚度计算影响梁的刚度因素：型钢含量纵向受拉钢筋含量相同荷载时，型钢混凝土梁的刚度比钢筋混凝土梁有所提高在正常使用极限状态下的挠度，可根据构件的刚度用结构力学的方法计算75第二节 型钢混凝土框架梁4、变形和裂缝宽度验算4.1 刚度计算裂缝出现以前，型钢混凝土梁截面基本上处于弹性状态，截面刚度可按换算截面的弹性刚度计算；在正常使用荷载下，梁是带裂缝工作的裂缝出现后，纯弯段内的平均应变符合平截面假定，可认为型钢部分与钢筋混凝土部分保持变形协调；76第二节 型钢混凝土框架梁4、变形和裂缝宽度验算4.1 刚度计算正常使用阶段的截面抗弯刚度等于钢筋混凝土截面抗弯刚度和型钢截面抗弯刚度的叠加77第二节 型钢混凝土框架梁4、变形和裂缝宽度验算4.1 刚度计算荷载效应标准组合下型钢混凝土框架梁截面的刚度（短期刚度），钢筋混凝土部分的截面刚度可按下式计算78第二节 型钢混凝土框架梁4、变形和裂缝宽度验算4.1 刚度计算长期荷载作用下，型钢混凝土梁的截面刚度79第三节 型钢混凝土框架柱1、柱的轴压比2、构造要求3、正截面受压承载力4、斜截面受剪承载力80第三节 型钢混凝土框架柱1、柱的轴压比影响柱的延性主要因素之一：随轴压比增大，延性降低；规定轴压比限值是保证框架柱延性性能和耗能能力的必要条件轴压比相同时，型钢混凝土柱比钢筋混凝土柱具有更好的滞回特性和延性性能因此需考虑型钢的有利作用81第三节 型钢混凝土框架柱2、构造要求2.1 箍筋截面的配箍率越高，柱的延性越好箍筋的约束作用混凝土使极限变形增大矩形箍筋的体积配筋率：螺旋箍筋的体积配筋率：82第三节 型钢混凝土框架柱2、构造要求2.2 型钢受力型钢的含钢率不宜小于4，且不宜大于10；一定数量的型钢才能使其具有比钢筋混凝土柱更高的承载力和更好的延性若按构造要求配置型钢，可不受这一规定83第三节 型钢混凝土框架柱2、构造要求2.3 纵向受力钢筋全部纵向受力钢筋的配筋率不宜小于0.8，以使型钢能在混凝土、纵向钢筋和箍筋的约束下发挥其强度和塑性性能；由于框架柱承受的弯矩和轴力较大，因此柱内纵向受力钢筋直径不宜小于16mm，净距不宜小于60mm，以便浇注混凝土纵向钢筋截断不应在中间各层节点处，其框架节点区的锚固和搭接应符合混凝土规范84第三节 型钢混凝土框架柱3、正截面受压承载力3.1 柱的受力性能和破坏形态三种破坏形式：偏心2.0，纵向钢筋屈服，型钢截面也进入屈服，表现为受拉破坏特征；偏心0.19，受拉钢筋并未屈服，表现为受压破坏；偏心0.68，接近界限破坏；85第三节 型钢混凝土框架柱3、正截面受压承载力3.1 柱的受力性能和破坏形态（1）受拉破坏受拉区横向裂缝出现较早，但因型钢抗弯刚度较大，开裂对截面刚度影响不大随着荷载的增加，受拉区型钢腹板逐渐进入屈服，破坏过程缓慢平稳，荷载仍可继续增加；最后，荷载仍可维持较长时间，变形能力很大。86第三节 型钢混凝土框架柱3、正截面受压承载力3.1 柱的受力性能和破坏形态（2）受压破坏受拉区横向裂缝出现较晚，受拉钢筋和型钢受拉翼缘应力发展较慢，型钢受压翼缘和混凝土的压应力则发展较快达到最大承载力时受拉钢筋没有屈服破坏时，受压侧型钢翼缘位置沿柱长方向的保护层混凝土出现粘结裂缝，并随混凝土的压碎整体向外凸出，纵向裂缝向上、下延伸迅速发展，承载力很快衰减87第三节 型钢混凝土框架柱3、正截面受压承载力3.1 柱的受力性能和破坏形态（3）界限破坏型钢混凝土柱没有典型的界限破坏一般以型钢受拉翼缘受拉屈服与受压边缘混凝土极限压应变同时发生的情况定义为型钢混凝土柱的界限破坏。88第三节 型钢混凝土框架柱3、正截面受压承载力3.1 柱的受力性能和破坏形态无论哪种破坏，过了最大荷载点后，由于受压区保护层混凝土被压碎而推出工作，截面弯矩由一较快的衰减过程；此后，型钢以及受型钢翼缘和箍筋约束的混凝土部分仍具有一定的承载力与钢筋混凝土构件不同与钢筋混凝土构件不同89第三节 型钢混凝土框架柱3、正截面受压承载力3.2 简单叠加法计算正截面偏心受压承载力一般叠加方法不便设计应用90第三节 型钢混凝土框架柱3、正截面受压承载力3.2 简单叠加法计算正截面偏心受压承载力简化叠加方法原理：配置型钢后截面承载力不足的部分由钢筋混凝土截面承担，或反之钢筋混凝土截面承载力不足的部分由型钢截面承担；简化叠加方法计算：先设定型钢（或钢筋）面积，然后，按以下两种情况计算钢筋混凝土部分或型钢所承受的轴力和弯矩设计值，取钢材截面较小者为计算结果轴力为压力取正号，为拉力时取负号91第三节 型钢混凝土框架柱3、正截面受压承载力3.2 简单叠加法计算正截面偏心受压承载力（1）第一种情况：当 型钢截面仅承受弯矩，钢筋混凝土部分的轴力和弯矩设计值：当 钢筋混凝土部分仅承受轴力，型钢截面的轴力和弯矩设计值：92第三节 型钢混凝土框架柱3、正截面受压承载力3.2 简单叠加法计算正截面偏心受压承载力（1）第一种情况：当 钢筋混凝土部分仅承受轴向拉力，型钢截面的轴力和弯矩设计值：93第三节 型钢混凝土框架柱3、正截面受压承载力3.2 简单叠加法计算正截面偏心受压承载力（2）第二种情况：当 钢筋混凝土部分仅承受弯矩，型钢截面的轴力和弯矩设计值：94第三节 型钢混凝土框架柱3、正截面受压承载力3.2 简单叠加法计算正截面偏心受压承载力（2）第二种情况：当 型钢截面仅承受轴向压力，钢筋混凝土部分的轴力和弯矩设计值：95第三节 型钢混凝土框架柱3、正截面受压承载力3.2 简单叠加法计算正截面偏心受压承载力（2）第二种情况：当 型钢截面仅承受轴向拉力，钢筋混凝土部分的轴力和弯矩设计值：96第三节 型钢混凝土框架柱3、正截面受压承载力3.2 简单叠加法计算正截面偏心受压承载力柱中型钢截面的承载力计算型钢截面的轴心受压承载力：型钢截面的轴心受拉承载力：型钢截面的轴心受纯弯承载力：97第三节 型钢混凝土框架柱3、正截面受压承载力3.2 简单叠加法计算正截面偏心受压承载力柱中型钢截面的承载力计算在轴力和弯矩作用下，型钢截面的偏心受拉（压）承载力98第三节 型钢混凝土框架柱3、正截面受压承载力3.2 简单叠加法计算正截面偏心受压承载力柱中钢筋混凝土部分的承载力计算钢筋混凝土部分的轴心受压承载力：钢筋混凝土部分的轴心受拉承载力：轴力和弯矩作用下，钢筋混凝土承载力应按规范要求计算。99第三节 型钢混凝土框架柱3、正截面受压承载力3.3 基于平截面假定的简化计算方法正截面承载力计算可采用型钢混凝土梁相同的方法，即以应变平截面假定为基础的简化计算方法采用平截面假定，需进行数值计算，很能直接应用于工程设计因此，应采用简化计算方法100第三节 型钢混凝土框架柱3、正截面受压承载力3.3 基于平截面假定的简化计算方法（1）偏心距增大系数和初始偏心距ei型钢混凝土偏心受压柱在弯曲平面内的侧向弯曲增大了控制截面的偏心距，导致柱的承载力降低偏心距相同时，柱长度越大，柱侧向挠度越大偏心距越小，柱长度的增加对柱侧向挠度和承载力的影响也增大。101第三节 型钢混凝土框架柱3、正截面受压承载力3.3 基于平截面假定的简化计算方法侧向挠度 f 计算（控制截面的截面曲率）偏心距增大系数还可以采用钢筋混凝土柱的偏心距增大系数计算方法102第三节 型钢混凝土框架柱3、正截面受压承载力3.3 基于平截面假定的简化计算方法（2）偏心受压承载力计算103第三节 型钢混凝土框架柱3、正截面受压承载力3.3 基于平截面假定的简化计算方法（2）偏心受压承载力计算非抗震设计其他同型钢混凝土梁计算P67104第三节 型钢混凝土框架柱3、正截面受压承载力3.3 基于平截面假定的简化计算方法（2）偏心受压承载力计算按平截面假定，型钢混凝土柱截面受压界限破坏时的相对受压高度：当混凝土等级不超过C50，10.8；C80， 10.74105第三节 型钢混凝土框架柱3、正截面受压承载力3.3 基于平截面假定的简化计算方法（2）偏心受压承载力计算柱截面受拉边或受压较小边的纵向钢筋应力和型钢翼缘应力取值：当 为大偏心受压构件当 为小偏心受压构件106第三节 型钢混凝土框架柱3、正截面受压承载力3.3 基于平截面假定的简化计算方法（3）框架柱内力设计值1）非抗震设计按荷载效应基本组合的最不利值计算2）抗震设计考虑地震作用组合的框架柱的节点上、下端截面内力设计值计算107第三节 型钢混凝土框架柱3、正截面受压承载力3.3 基于平截面假定的简化计算方法2）抗震设计A、节点上下柱端的弯矩设计值一级抗震等级二级抗震等级108第三节 型钢混凝土框架柱例3.3.1109第三节 型钢混凝土框架柱解1、型钢截面承载力2、钢筋混凝土部分先假定每侧配置6根纵向钢筋110第三节 型钢混凝土框架柱解（1）计算偏心距纵向压力至截面重心的偏心距附加偏心距初始偏心距属于小偏心受压属于小偏心受压111第三节 型钢混凝土框架柱解（2）纵向钢筋112第三节 型钢混凝土框架柱例3.3.2采用基于平截面假定的简化方法求其极限弯矩（1）求型钢混凝土截面受压界限破坏时的相对受压高度113第三节 型钢混凝土框架柱例3.3.2采用基于平截面假定的简化方法求其极限弯矩（1）求型钢混凝土截面受压界限破坏时的相对受压高度114第三节 型钢混凝土框架柱例3.3.2（2）求型钢下翼缘与下部受拉钢筋的合力点（距柱截面下边缘距离，采用力的平衡）（3）截面有效高度115第三节 型钢混凝土框架柱例3.3.2116第三节 型钢混凝土框架柱4、斜截面受剪承载力其对结构抗震能力由重要的影响4.1、框架柱的受剪破坏形态：剪切斜压破坏剪跨比小于1.5的框架柱混凝土沿对角线方向分成若干斜压小柱体剪切粘结破坏剪跨比在1.52.5之间的实腹式型钢柱除柱端产生斜裂缝，沿柱全长在型钢翼缘处还发生连续分布的短小斜裂缝（型钢翼缘与混凝土之间的粘结破坏引起的）117第三节 型钢混凝土框架柱4、斜截面受剪承载力4.1、框架柱的受剪破坏形态：注意：由于柱上作用较大的轴向力，其斜截面受剪性能与梁不同：轴压力有利于抑制斜裂缝的出现和开展，并提高极限受剪承载力当轴压比小于0.5，柱的斜截面受剪承载力基本上随轴压力的增加呈线性增加轴向压力较大时，易出现剪切粘结破坏；轴向力很大时，柱的承载力将受压破坏由于实腹式型钢的作用，混凝土很难形成主斜裂缝，破坏过程比钢筋混凝土较为缓慢118第三节 型钢混凝土框架柱4、斜截面受剪承载力4.2、反复荷载下框架柱的性能：滞回曲线：纺锤形、滞回环饱满，表明构件延性性能和耗能性能较好实腹式型钢混凝土框架柱要好于格构式型钢混凝土框架柱和钢筋混凝土框架柱119第三节 型钢混凝土框架柱4、斜截面受剪承载力4.3、斜截面受剪承载力计算：（1）计算公式根据试验研究，可认为型钢混凝土柱的斜截面受剪承载力由钢筋混凝土和型钢两部分的承载力组成，同时要计入轴压力的有利影响120第三节 型钢混凝土框架柱4.3、斜截面受剪承载力计算：（1）计算公式非抗震设计抗震设计121第三节 型钢混凝土框架柱4.3、斜截面受剪承载力计算：（2）剪力设计值非抗震设计按荷载效应基本组合的最不利值计算抗震设计一级抗震等级122第三节 型钢混凝土框架柱4.3、斜截面受剪承载力计算：（3）截面限值条件柱的受剪截面限制条件与梁相同非抗震设计抗震设计123第四节 框架梁柱节点1、连接形式与构造2、节点核心区的受力性能3、节点承载力计算124第四节 框架梁柱节点1、连接形式与构造125第四节 框架梁柱节点1、连接形式与构造节点为梁柱的重叠区域，是保证结构承载力和刚度的重要部位；连接形式：型钢混凝土柱与型钢混凝土梁型钢混凝土柱与钢筋混凝土梁型钢混凝土柱与钢梁连接要求：构造简单传力明确便于混凝土的浇捣和配筋126第四节 框架梁柱节点1、连接形式与构造三种连接形式中，柱内型钢宜贯通沿高度方向，在型钢柱对应于型钢梁的上下翼缘处或钢筋混凝土梁的上下边缘处设置水平加劲肋加劲肋形式宜便于混凝土浇筑，水平加劲肋应与梁端型钢翼缘等厚，且其厚度不宜小于12mm127第四节 框架梁柱节点1、连接形式与构造型钢混凝土柱与钢筋混凝土梁或型钢混凝土梁的连接节点应采用刚性连接构造；梁的纵向钢筋应伸入柱节点，且应满足钢筋锚固要求；各种连接中，柱内型钢截面形式和纵向钢筋的配置应便于梁纵向钢筋贯穿节点，尽可能减少纵向钢筋穿过柱型钢的数量，且不宜穿过型钢翼缘，因为在有梁约束的节点区，柱型钢的承载能力较大。128第四节 框架梁柱节点1、连接形式与构造梁纵向钢筋也不应与柱内型钢直接焊接连接129第四节 框架梁柱节点1、连接形式与构造牛腿连接形式：设置牛腿易产生高度突变，使混凝土挤压破坏，所以宜把牛腿设计成变截面牛腿柱在吊装时不便当采用牛腿柱时，高度不宜小于0.7h，梁纵向钢筋中一部分钢筋可与钢牛腿搭接或焊接，接头长度应满足内力传递的要求搭接时，钢牛腿上下翼缘应设置两排栓钉，间距不应小于100mm从梁端至牛腿端部以外1.5倍梁高范围内，箍筋应予加密，且满足规范要求130第四节 框架梁柱节点1、连接形式与构造型钢混凝土柱与钢筋混凝土梁或钢梁连接柱内型钢与梁内型钢或钢梁的连接也应采用刚性连接梁内型钢翼缘与柱内型钢翼缘应采用全熔透焊缝连接，梁腹板与柱宜采用摩擦型高强螺栓连接，悬臂梁段与柱应采用全焊接连接131第四节 框架梁柱节点1、连接形式与构造在跨度较大的框架结构中，当采用型钢混凝土梁和钢筋混凝土柱时，梁内的型钢应伸入柱内，且应采取可靠的支承和锚固措施，保证型钢混凝土梁端承受的内力向柱中传递132第四节 框架梁柱节点2、节点核心区的受力性能水平荷载作用下，多层多跨框架梁柱节点核心区的受力133第四节 框架梁柱节点2、节点核心区的受力性能开始受荷载后，节点区处于弹性阶段，型钢腹板、混凝土的剪切变形基本一致；当主拉应力达到混凝土抗拉强度时，沿节点区对角线方向形成斜裂缝，但此时的剪切应变很小，节点剪力主要由型钢腹板和混凝土承担随着荷载增加，核心区斜裂缝不断增多并加宽，剪切变形增大。主斜裂缝一旦形成，沿核心区对角线基本上贯通，型钢腹板开始屈服。134第四节 框架梁柱节点2、节点核心区的受力性能此时，部分箍筋尚未屈服，节点区型钢翼缘边框的应变很小，对核心区混凝土仍有较强的约束即使在型钢腹板屈服后，由于箍筋和型钢翼缘的约束，核心区混凝土仍能承受一定的剪力，而且因型钢腹板屈服后进入强化阶段以及斜裂缝间混凝土骨料的咬合作用合摩擦力，节点承载力还能有所提高，但核心区剪切变形明显增大型钢混凝土节点具有相当的延性135第四节 框架梁柱节点2、节点核心区的受力性能反复荷载作用下的滞回曲线136第四节 框架梁柱节点3、节点承载力计算抗震设防型钢混凝土框架节点设计，应保证在梁端出现塑性铰后不发生剪切脆性破坏；梁柱节点的剪力设计值需要调整：一级抗震等级，采用考虑梁端实配型钢合钢筋、材料强度标准值所对应的弯矩值的平衡剪力乘以增大系数；二级抗震等级，采用梁端弯矩设计值的平衡剪力乘以增大系数；137第四节 框架梁柱节点3.1 型钢混凝土框架梁柱节点剪力设计值Vj（1）型钢混凝土柱与型钢混凝土梁或钢筋混凝土梁连接的梁柱节点1）一级抗震等级顶层中间节点其他层中间节点合端节点138第四节 框架梁柱节点3.1 型钢混凝土框架梁柱节点剪力设计值Vj（1）型钢混凝土柱与型钢混凝土梁或钢筋混凝土梁连接的梁柱节点2）二级抗震等级顶层中间节点其他层中间节点合端节点139第四节 框架梁柱节点3.1 型钢混凝土框架梁柱节点剪力设计值Vj（2）型钢混凝土柱与钢梁连接的梁柱节点1）一级抗震等级顶层中间节点其他层中间节点合端节点140第四节 框架梁柱节点3.1 型钢混凝土框架梁柱节点剪力设计值Vj（2）型钢混凝土柱与钢梁连接的梁柱节点2）二级抗震等级顶层中间节点其他层中间节点合端节点141第四节 框架梁柱节点3.2 框架节点水平受剪截面限值条件为防止混凝土截面过小，以致节点核心区混凝土承受过大的斜压应力，使节点混凝土被压碎142第四节 框架梁柱节点3.3 一、二级抗震等级框架节点的受剪承载力其受剪承载力可由混凝土、箍筋和型钢三部分组成由于型钢的约束作用，混凝土承担的受剪承载力较大；混凝土部分的受剪机理，可视为斜压杆受力，该斜压杆截面面积随柱端轴向压力的增加而增大，但轴向压力的有利作用是有限的对于一级抗震等级结构，由于在大震情况下柱轴向压力的可能减小，甚至于出现受拉情况，为安全起见不考虑轴压力有利影响143第六节 连接构造1、柱与柱的连接2、梁与柱的连接3、梁与墙的连接4、柱脚构造144第六节 连接构造1.1 过渡层的设置在各种结构体系中，当结构下部采用型钢混凝土柱、上部各层采用钢筋混凝土柱或钢柱时，应在两种结构类型间设置结构过渡层，目的是为了避免两种结构连接处的刚度、承载力突变，形成薄弱层145第六节 连接构造1.1 过渡层的设置过渡层应满足下列要求：（1）上部采用钢筋混凝土柱时1）146