已知：柱子采用热扎H 型钢，截面为HW250×250×9×14，轴心压力设计值为1650KN ，柱脚钢材选用Q235，焊条为E43型。基础混凝土强度等级为C15，f c =7.5N/mm 2。 解：选用带靴梁的柱脚，如下图所示。 1． 底板尺寸 锚栓采用d =20mm ，锚栓孔面积A 0约为5000mm 2，靴梁厚度取10mm ，悬臂C = 4d ≈76mm ，则需要的底板面积为： 43 0105.2250005.7101650?=+?=+=?=A f N L B A c mm 2 B = a 1+2t + 2c = 278 + 2 (10+76) = 450mm 500450 105.224 =?==B A L mm 采用B ×L = 450×580。 底板承受的均匀压应力： 45.65000 5804501016503 0=-??=-?=A L B N q N/mm 2 四边支承板（区格①）的弯矩为： b /a = 278/190=1.46，查表8.6.1，α = 0.0786 2M q a α=??=0.0786×6.45×1902=18302 N·mm 三边支承板（区格②）的弯矩为 b 1/a 1=100/278=0.36，查表8.6.2，β = 0.0356 21M q a β=??=0.0356×6.45×2782 = 17746N·mm 悬臂板（区格③）的弯矩为： 186287645.62 12122=??=?=c q M N·mm 各区格板的弯矩值相差不大，最大弯矩为： 18628max =M N.mm 底板厚度为： t ≥3.23205 1862866max =?=?f M mm 取底板厚度为24mm 。 2．靴梁与柱身间竖向焊缝计算 连接焊缝取h f = 10mm ，则焊缝长度L w 为： 3 165010368mm 6040.740.710160 w w f f N L h f ?===
《钢结构基本原理》自主实验报告 实验老师：杨彬 实验组员： 1351078 林子昂 1350882 符徐霞 1350980 李牧遥 1350982 张宇坤 1351012 王慜彦 1351145 张健 实验日期：2015年11月10日
一、实验目的 1 ．了解工字形截面轴心受压钢构件的整体稳定实验方法，包括试件设计、实验装置设 计、测点布置、加载方式、试验结果整理与分析等。 2 ．观察工字形截面轴心受压柱的失稳过程和失稳模式，加深对其整体稳定概念的理解。 3 ．将柱子理论承载力和实测承载力进行比较，加深对工字形截面轴心受压构件整体稳 定系数及其计算公式的理解。 二、实验原理 ●轴心受压构件整体稳定性能概述 整体失稳破坏是轴心受压钢构件的主要破坏形式。 轴心受压构件在轴心压力较小时处于稳定平衡状态，如有微小干扰力使其偏离平衡位置，则在干扰力除去后，仍能回复到原先的平衡状态。随着轴心压力的增加，轴心受压构件会由稳定平衡状态逐步过渡到随遇平衡状态，这时如有微小干扰力使其偏离平衡位置，则在干扰力除去后，将停留在新的位置而不能回复到原先的平衡位置。随遇平衡状态也称为临界状态，这时的轴心压力称为临界压力。当轴心压力超过临界压力后，构件就不能维持平衡而失稳破坏。实际轴心压杆与理想轴心压杆有很大区别。实际轴心压杆都带有多种初始缺陷，如杆件的初弯曲、初扭曲、荷载作用的初偏心、制作引起的残余应力，材性的不均匀等等。这些初始缺陷使轴心压杆在受力一开始就会出现弯曲变形，压杆的失稳属于极值型失稳。 ●工字形截面轴心受压构件的弯曲失稳 工字形截面属于双轴对称截面，因此工字形截面轴心受压构件只可能发生弯曲失稳或扭转失稳。对于常见的非薄壁工字形截面，其截面的抗扭刚度和翘曲刚度都很大，因 此不会发生扭转失稳。当构件未设置沿截面强轴的支撑时，由于工字形截面绕强轴的惯性矩大于绕弱轴的惯性矩，因此构件将发生绕弱轴的弯曲失稳。 三、实测试件几何参数 四、实验装置、加载方式、测点布置概述
钢结构考试题（第四章大题） 4.3.1 请验算图示轴心受压型钢柱：静力荷载标准值N=700KN ，荷载分项系数γ=1.2，其计算长度l ox =8m ，l oy =1.7m ，[λ]=150，钢材为 Q235AF ，f =215N/mm 2，柱采用I28a ，梁高为280mm ，梁宽为122mm ，A=5545mm 2，I x =71.14×106mm 4，I y =3.45×106mm 4. 解：（1） 绕x-x 整体稳定 i x = mm 27.113x =A I λx = 63.7027 .1138000i l x ox == 该截面绕x 轴为a 类，查表得?x =0.835 2 2 3 21542.1815545 835.0107002.1mm N f mm N A N =<=???= ? （2） 绕y-y 轴整体稳定 i y = mm 94.24y =A I λy = 16.6894 .241700i l y oy == 该截面绕y 轴为b 类，查表得：761.0y =? 2 3 mm 06.1995545 761.0107002.1N A N =???= ? ＜ 2 215mm N f = （３）刚度 λx ＜[]λ，λ ｙ ＜[]λ （４）型钢局部稳定一般不必验算。 4.3.2 有一轴心压杆，材料为Q345A ，设计压力为1400KN ，两主轴方向的计算长度分别为
l ox 3m =， l oy =6m ，截面为两个不等肢角钢短肢相并（见习题图 4.4.6）。已知i x 3.52cm =，i y 9.62cm =，总截面面积A=99.478cm 2，验算该杆的整体稳定性。 解： 23.852 .353000i l x ox x === λ 37.622 .966000i l y oy y == = λ 23.85x m ax ==λλ 属b 类截面，查表得：535.0=? 2 2 2 3 mm 315f mm 1.26310 478.99535.010 1400N N A N =?=???= ? 经上述计算，该杆整体稳定保证。 4.3.3轴心受压柱，轴心压力设计值（包括自重）为3000kN ，两端铰接。钢材为Q235钢，要求确定底板尺寸B 及靴梁高度h 。已知：基础混凝土局部承压强度设计值2 /8mm N f c =，底板单个锚栓孔径面积2 0594mm A =，靴梁厚度2 14mm 与柱焊接角焊缝 2 /160,10mm N f mm h W f f == 解： mm B mm B mm A f N B c 620,3.613,37618825948 10 300022 3 02 ===?+?= ?+≥ 取得 靴梁计算： 靴梁受到的均布反力mm N q /1042.2620 21030003 3 ?=??= 靴梁与柱焊接处弯矩、剪力最大，此时， N V N V N V mm N M 3m ax 3 3 3 3 37 2 3 103871038710 36310 4 3000103631501042.21072.2150 102 42.2?=?=?-?= ?=??=??=??= 或 根据靴梁与柱的焊缝连接，需要靴梁的高度h 为：
关于受压杆件长细比的计算 1.对于轴压构件的长细比计算公式如下： i l 0=λ l l ?=μ0 A I i =（根据I 的定义，理解i ） 其中对各个系数进行详解： A —构件的横截面积。矩形面积为A=bh 。对于圆形截面为：42 D A π=，圆管截面22 )1(4απ-=D A 。 I —构件的截面惯性矩。对于矩形的截面惯性矩为123 bh I =，对于圆形截面来说为644 D I π=，对于圆管截面的惯性矩为 )1(6444 απ-=D I 其中D d /=α，d 为圆管内径，D 为圆管外径。 矩形：24/3232022 222bh y b dy b y dA y I h h h =?=?=?= ??- 圆形： 64/)22sin (2164)2cos 1(2164sin sin 320420 42022032202202D D d D d dr r rd r dr dA y I D D πθθθθθθθθππππ=-?=-?==?= ?=??????（θθ2sin 212cos -=） l 为构件的几何长度，其具体长度又根据混凝土，钢结构，砌体等不同的结构形式而有所不同。
μ为长度因数，其值由竿端约束情况决定。例如，两端铰支的细长压杆，μ=1；一段固定、一段自由的细长压杆，μ=2；两端固定的细长压杆，μ=0.5；一段固定一段铰支的细长压杆，μ=0.7。 拓展： 根据i 的计算公式，很明显，我们可以就算出矩形和圆形的回转半径i ： 矩形：12 h i =；圆形（实）：4D i =,圆环:4)1(4α-=D i (不用记) 钢结构受压杆件的容许长细比
第三章 轴心受力构件 本章的意义和内容：在设计以承受恒荷载为主的多层房屋的内柱及桁架的腹杆等构件时，可近似地按轴心受力构件计算。轴心受力构件有轴心受压构件和轴心受拉构件。本章主要讲述轴心受压构件的正截面受压承载力计算、构造要求，以及轴心受拉构件的受拉承载力计算等问题。 本章习题内容主要涉及： 轴心受压构件——荷载作用下混凝土和钢筋的应力变化规律；稳定系数?的确定；配有纵筋及普通箍筋柱的强度计算；配有纵筋及螺旋形箍筋柱的强度计算；构造要求。 轴心受拉构件——荷载作用下构件的破坏形态；构件的强度计算。 一、概 念 题 （一）填空题 1. 钢筋混凝土轴心受压构件计算中，?是 系数，它是用来考虑 对柱的承载力的影响。 2. 配普通箍筋的轴心受压构件的承载力为u N = 。 3. 一普通箍筋柱，若提高混凝土强度等级、增加纵筋数量都不足以承受轴心压力时，可采用 或 方法来提高其承载力。 4. 矩形截面柱的截面尺寸不宜小于 mm 。为了避免矩形截面轴心受压构件长细比过大，承载力降低过多，常取≤l 0 ，≤h l 0 （0l 为柱的计算长度，b 为矩形截面短边边长，h 为长边边长）。 5.《混凝土结构设计规范》规定，受压构件的全部纵筋的配筋率不应小于 ，且不宜超过 ；一侧纵筋的配筋率不应小于 。 6.配螺旋箍筋的钢筋混凝土轴心受压构件的正截面受压承载力为 sso y s y cor c u 2(9.0A f A f A f N α+''+=），其中，α是 系数。 （二）选择题 1. 一钢筋混凝土轴心受压短柱，由混凝土徐变引起的塑性应力重分布现象与纵筋配筋率ρ'的关系是：[ ] a 、ρ'越大，塑性应力重分布越不明显 b 、ρ'越大，塑性应力重分布越明显 c 、ρ'与塑性应力重分布无关 d 、开始，ρ'越大，塑性应力重分布越明显，但ρ'超过一定值后，塑性应力重分布反
型钢混凝土组合结构构件的计算 【摘要】总结了承载能力极限状态下型钢混凝土组合梁、柱的正截面、斜截面的计算要点，再简要介绍了型钢混凝土梁柱节点、剪力墙的计算要点。 【关键词】型钢混凝土组合梁;型钢混凝土组合柱;型钢混凝土剪力墙;承载能力极限状态;正截面计算;斜截面计算;组合结构 0.概述钢筋混凝土结构容易出现开裂，普通重型钢结构民用建筑中含钢量高导致造价高和容易出现几何非线性的失稳和屈曲，将这两种结构从构件层次上通过剪力件进行组合，形成型钢混凝土组合结构可以很好的解决以上两种结构形式的缺点。我国从20世纪50年代开始应用型钢混凝土结构，但研究起步较晚。到了80年代初中国才有组织的进行对SRC结构的系统研究，全国许多单位对型钢混凝土结构构件（包括梁、柱、节点等）的承载力、刚度、裂缝以及延性进行了试验，依据试验结果进行了有关设计理论与计算方法的研究。1997年参照日本规程，原冶金部编制并颁发了《钢骨混凝土结构设计规程》（YB9082－97），2002年建设部又颁发了《型钢混凝土组合结构技术规程》（JGJ138－2001）。我国现采用的SRC结构计算方法是根据《型钢混凝土组合结构技术规程》（JGJ138－2001）基于钢筋混凝土结构的计算方法。型钢混凝土结构是由混凝土包裹型钢做成的，也是钢与混凝土组合的一种新型结构。过去，我国对这种结构的名称叫法不一致，有的称之为劲性钢筋混凝土结构，有的称之为钢骨混凝土结构。2002年建设部发布了《型钢混凝土组合结构技术规程》，将型钢混凝土组合结构(Steel Reinforced Concrete Composite Structure)定义为混凝土内配置轧制型钢或焊接型钢和钢筋的结构，简称SRC结构。型钢混凝土可以做成多种构件，更能组成各种结构，它可代替钢筋混凝土结构和钢结构应用于各类建筑和桥梁结构中。我国对型钢我国《规程》对型钢混凝土组合梁的计算方法是在钢筋混凝土的计算方法基础上进行考虑的，本文重点旨在对常见型钢混凝土组合构件的承载能力计算状态进行归纳总结。 1.型钢混凝土组合梁的计算1.1正截面受弯计算型钢混凝土框架梁，其正截面受弯承载力应按下列基本假定进行计算：(1)截面应变保持平面。(2)不考虑混凝土的抗拉强度。(3)受压边缘混凝土极限压应变?着■取0.003，相应的最大压应力取混凝土轴心抗压强度设计值f■，受压区应力图形简化为等效的矩形应力图，其高度取按平截面假定所确定的中和轴高度乘以系数0.8，矩形应力图的应力取为混凝土轴心抗压强度设计值。(4)型钢腹板的应力图形为拉、压梯形应力图形。设计计算时，简化为等效矩形应力图形；钢筋应力取等于钢筋应变与其弹性模量的乘积，但不大于其强度设计值。受拉钢筋和型钢受拉翼缘的极限拉应变?着■取0.01。根据中和轴的位置型钢截面可以分为三种情况，即第一种情况，中和轴在型钢腹板中通过；第二种情况，中和轴部通过型钢；第三种情况，中和轴恰好在型钢受压翼缘中通过。这三种情况在规范中通过M■,N■控制。型钢截面为充满型实腹型钢的型钢混凝土框架梁 3.小结I.对于型钢混凝土结构而言，目前我国规程计算理论趋于成熟，完全
轴心受压构件承载力计算 按照箍筋配置方式不同，钢筋混凝土轴心受压柱可分为两种：一种是配置纵向钢筋和普通箍筋的柱(图4.2.1a)，称为普通箍筋 柱；一种是配置纵向钢筋和螺旋筋（图）或 焊接环筋(图4.2.1c)的柱，称为螺旋箍筋柱或 间接箍筋柱。 需要指出的是，在实际工程结构中，几 乎不存在真正的轴心受压构件。通常由于荷 载作用位置偏差、配筋不对称以及施工误差 等原因，总是或多或少存在初始偏心距。但 当这种偏心距很小时，如只承受节点荷载屋 架的受压弦杆和腹杆、以恒荷载为主的等跨 多层框架房屋的内柱等，为计算方便，可近 似按轴心受压构件计算。此外，偏心受压构件垂直于弯矩作用平面的承载力验算也按轴心受压构件计算。 一、轴心受压构件的破坏特征 按照长细比的大小，轴心受压柱可分为短柱和长柱两类。对方形和矩形柱，当≤8时属于短柱，否则为长柱。其中为柱的计算长度，为矩形截面的短边尺寸。 1．轴心受压短柱的破坏特征 配有普通箍筋的矩形截面短柱，在轴向压力N作用下整个截面的应变基本上是均匀分布的。N较小时，构件的压缩变形主要为弹性变形。随着荷载的增大，构件变形迅速增大。与此同时，混凝土塑性变形增加，弹性模量降低，应力增长逐渐变慢，而钢筋应力的增加则越来越快。对配置HPB235、HRB335、HRB400、RRB400级热轧钢筋的构件，钢筋将先达到其屈服强度，此后增加的荷载全部由混凝土来承受。在临近
破坏时，柱子表面出现纵向裂缝，混凝土保护层开始剥落，最后，箍筋之间的纵向钢筋压屈而向外凸出，混凝土被压碎崩裂而破坏（图4.2.2）。破坏时混凝土的应力达到棱柱体抗压强度。当短柱破坏时，混凝土达到极限压应变=，相应的纵向钢筋应力值=E s=2×105×mm2=400N/mm2。因此，当纵向钢筋为高强度钢筋时，构件破坏时纵向钢筋可能达不到屈服强度。设计中对于屈服强度超过400N/mm2的钢筋，其抗压强度设计值只能取400N/mm2。显然，在受压构件内配置高强度的钢筋不能充分发挥其作用，这是不经济的。 2.轴心受压长柱的破坏特征 对于长细比较大的长柱，由于各种偶然因素造成的初始偏心距的影响是不可忽略的，在轴心压力N作用下，由初始偏心距将产生附加弯矩，而这个附加弯矩产生的水平挠度又加大了原来的初始偏心距，这样相互影响的结果，促使了构件截面材料破坏较早到来，导致承截能力的降低。破坏时首先在凹边出现纵向裂缝，接着混凝土被压碎，纵向钢筋被压弯向外凸出，侧向挠度急速发展，最终柱子失去平衡并将凸边混凝土拉裂而破坏（图4.2.3）。试验表明，柱的长细比愈大，其承截力愈低，对于长细比很大的长柱，还有可能发生“失稳破坏”。 由上述试验可知，在同等条件下，即截面相同，配筋相同，材料相同的条件下，长柱承载力低于短柱承载力。在确定轴心受压构件承截力计算公式时，规范采用构件
T型截面轴心受压构件试验 姓名： 学号： 实验日期：2014年10月31日 试验老师：王伟，郭小农 任课老师：童乐为 一、试验目的 1、通过试验掌握钢构件的试验方法，包括试件设计、加载装置设计、测点布置、试验结果整理等方法。 2、通过试验观察T字型截面轴心受压柱的失稳过程和失稳模式。 3、将理论极限承载力和实测承载力进行对比，加深对轴心受压构件稳定系数计算公式的理解。 二、试验原理 1.轴心受压构件的整体稳定性及其基本微分方程 轴心受压构件是指其受力通过形心，而整体失稳破坏则是轴压破坏的主要破坏形式。理想压杆是无缺陷杆件，而实际杆件则是有初弯曲、初偏心、残余应力等缺陷的有缺陷杆件。 根据开口薄壁杆件理论，具有初始缺陷的轴心压杆的弹性微分方程为： 2.压杆整体失稳 压杆的整体失稳形式主要有三种，即弯曲失稳、弯扭失稳和扭转失稳。易知对于T形截面有
第1个等式独立，第2、3个等式耦合 有2种情况：绕x轴弯曲失稳；或绕y轴弯曲同时绕杆轴扭转的弯扭失稳。 哪个长细比大，则发生那种失稳； 哪个欧拉荷载小，则发生哪种失稳； 3.T形截面的长细 绕x轴弯曲失稳有 绕y轴弯曲失稳有 绕z轴扭转失稳有 弯扭失稳等效长细比为 4.T形截面的欧拉荷载 绕x轴弯曲失稳有 绕y轴弯曲失稳有 绕z轴扭转失稳有 弯扭失稳为 5.柱子曲线 当λ≤0.215，φ= σ_cr/f_y =1-α_1 λ ^2 当λ≥0.215，φ= σ_cr/f_y =1/(2λ ^2 )[(α_2+α_3 λ +λ ^2 )-√((α_2+α_3 λ +λ ^2 )^2-4λ ^(2 ) ) ] α_1=0.65,α_2=0.965,α_3=0.300 三、试验设计 1.试件设计 注意三点：实现试验目的；考虑加载能力；考虑经济条件； 最终试件设计： B×H×t＝60×60×4.0mm； 试件长度：L＝500~800mm； 钢材牌号：Q235B； 如图所示
轴心受压构件概念题 一、判断题（请在你认为正确陈述的各题干后的括号内打“√”，否则打“×”。每小题1分。） 1．轴心受压构件纵向受压钢筋配置越多越好。（） 2．轴心受压构件中的箍筋应作成封闭式的。（） 3．实际工程中没有真正的轴心受压构件。（） 4．轴心受压构件的长细比越大，稳定系数值越高。（） 5．轴心受压构件计算中，考虑受压时纵筋容易压曲，所以钢筋的抗压强度设计值最大取为2 N。（） 400mm / 6．螺旋箍筋柱既能提高轴心受压构件的承载力，又能提高柱的稳定性。（）×√√××× 二、单选题（请把正确选项的字母代号填入题中括号内，每题2分。） 1.钢筋混凝土轴心受压构件，稳定系数是考虑了（）。 A．初始偏心距的影响； B．荷载长期作用的影响； C．两端约束情况的影响； D．附加弯矩的影响。 2.对于高度、截面尺寸、配筋完全相同的柱，以支承条件为（） 时，其轴心受压承载力最大。 A．两端嵌固； B．一端嵌固，一端不动铰支； C．两端不动铰支； D．一端嵌固，一端自由； 3.钢筋混凝土轴心受压构件，两端约束情况越好，则稳定系数 （）。 A．越大；B．越小；C．不变；D.变化趋势不定。 4.一般来讲，其它条件相同的情况下，配有螺旋箍筋的钢筋混凝土柱 同配有普通箍筋的钢筋混凝土柱相比，前者的承载力比后者的承载力 （）。 A．低；B．高；C．相等；D.不确定。 5.对长细比大于12的柱不宜采用螺旋箍筋，其原因是（）。 A．这种柱的承载力较高； B．施工难度大； C．抗震性能不好；
D．这种柱的强度将由于纵向弯曲而降低，螺旋箍筋作用不能发挥；6.轴心受压短柱，在钢筋屈服前，随着压力而增加，混凝土压应力的 增长速率（）。 A．比钢筋快；B．线性增长；C．比钢筋慢；D.与钢筋相等。 7.两个仅配筋率不同的轴压柱，若混凝土的徐变值相同，柱A配筋率 大于柱B，则引起的应力重分布程度是（）。 A．柱A=柱B；B．柱A>柱B；C．柱A<柱B；D.不确定。 8.与普通箍筋的柱相比，有间接钢筋的柱主要破坏特征是（）。 A．混凝土压碎，纵筋屈服； B．混凝土压碎，钢筋不屈服； C．保护层混凝土剥落； D．间接钢筋屈服，柱子才破坏。 是因为（）。 9.螺旋筋柱的核心区混凝土抗压强度高于f c A．螺旋筋参与受压； B．螺旋筋使核心区混凝土密实； C．螺旋筋约束了核心区混凝土的横向变形； D．螺旋筋使核心区混凝土中不出现内裂缝。 10.为了提高钢筋混凝土轴心受压构件的极限应变，应该（）。 A．采用高强混凝土； B．采用高强钢筋； C．采用螺旋配筋； D．加大构件截面尺寸。 11.规范规定：按螺旋箍筋柱计算的承载力不得超过普通柱的1.5倍， 这是为（）。 A．在正常使用阶段外层混凝土不致脱落 B．不发生脆性破坏； C．限制截面尺寸； D．保证构件的延性A。 12.一圆形截面螺旋箍筋柱，若按普通钢筋混凝土柱计算，其承载力为 300KN,若按螺旋箍筋柱计算，其承载力为500KN,则该柱的承载力应示为（）。 A．400KN；B．300KN；C．500KN；D．450KN。 13.配有普通箍筋的钢筋混凝土轴心受压构件中，箍筋的作用主要是 （）。 A．抵抗剪力； B．约束核心混凝土； C．形成钢筋骨架，约束纵筋，防止纵筋压曲外凸； D．以上三项作用均有。 D A A B D C B D C C A D C
轴心受压柱柱脚设计 一、基本设计原理 柱脚的构造应使柱身的内力可靠地传给基础，并和基础有牢固的连接。轴心受压柱的柱脚主要传递轴心压力，与基础的连接一般采用铰接（图1）。 图1 平板式铰接柱脚 图1是几种常用的平板式铰接柱脚。由于基础混凝土强度远比钢材低，所以必须把柱的底部放大，以增加其与基础顶部的接触面积。图1(a)是一种最简单的柱脚构造形式，在柱子下端仅焊一块底板，柱中压力由焊缝传递至底板，在传给基础。这种柱脚只能用于小型柱，如果用于大型柱，底板会太厚。一般的铰接柱脚常采用图1(b)、(c)、(d)的形式，在柱端部与底板之间增设一些中间传力零件，如靴梁、隔板和肋板等，以增加柱子与底板之间的连接焊缝长度，并且将底板分隔成几个区格，使底板的弯矩减小，厚度减薄。图1(b)中，靴梁焊于柱的两侧，在靴梁之间用隔板加强，以减小底板的弯矩，并提高靴梁的稳定性。图1(c)是格构柱的柱脚构造。图1(d)中，在靴梁外侧设置肋板，底板做成正方形或接近正方形。 布置柱脚中的连接焊缝时，应考虑施焊的方便与可能。例如图1(b)隔板的里侧，图1(c)、(d)中靴梁中央部分的里侧，都不宜布置焊缝。 柱脚是利用预埋在基础中的锚栓来固定其位置的。铰接柱脚只沿着一条轴线设立两个连接于底板上的锚拴，见图1。底板的抗弯刚度较小，锚栓受拉时，底板会产生弯曲变形，阻止柱端转动的抗力不大，因而此种柱脚仍视为铰接。如果用完全符合力学模型的铰，如图3，将给安装工作带来很大困难，而且构造复杂，一般情况没有此种必要。 图2 柱脚的抗剪键图3
铰接柱脚不承担弯矩，只承受轴向压力和剪力。剪力通常由底板与基础表面的摩擦力传递。当此摩擦力不足以承受水平剪力时，即时，应设置抗剪板(或抗剪链)。应在柱脚底板下设置抗剪键（图2），抗剪键由方钢、短T 字钢或H 型钢做成。 N V 4.0>铰接柱脚通常仅按承受轴向压力计算，轴向压力N 一部分由柱身传给靴梁、肋板等，再传给底板，最后传给基础，另一部分是经柱身与底板间的连接焊缝传给底板，再传给基础。然而实际工程中，柱端难于做到齐平，而且为了便于控制柱长的准确性，柱端可能比靴梁缩进一些[图1(c)]。 ⑴底板的计算 ①板的面积 底板的平面尺寸决定于基础材料的抗压能力,基础对底板的压应力可近似认为均匀分布的,这样,所需要的底板净面积(底板宽乘长,减去锚栓孔面积)应按下式确定: n A cc c n f N A β≥ (1-1) 式中 ——基础混凝土的抗压强度设计值； cc f c β——基础混凝土局部承压时的强度提高系数。 cc f 和c β均按《混凝土结构设计规范》取值。 ②底板的厚度 底板的厚度由板的抗弯强度决定，底板可视为一支承在靴梁、隔板和柱端的平板，它承受基础传来的均匀反力。靴梁、肋板、隔板和柱的端面均可视为底板的支承边，并将底板分隔成不同的区格，其中有四边支承、三边支承、两相邻边支承和一边支承等区格。在均匀分布的基础反力作用下，各区格板单位宽度上的最大弯矩为： a. 四边支承区格: 21qa M α= （1-2） 式中 ——作用于底板单位面积上的压应力，q n A N q =； ——四边支承区格的短边长度； a α——系数，根据长边与短边之比按表1取用。 b a α值 表1 a b / 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 3.0 0.4≥α 0.048 0.055 0.063 0.069 0.0750.081 0.0860.0910.0950.0990.101 0.119 0.125 b. 三边支承区格和两相邻边支承区格： （1-3） 212qa M β=式中 ——对三边支承区格为自由边长度；对两相邻边支承区格为对角线长度[见图1(b)、(d)]； 1a
22 (3.14)..() E I l 轴心受压构件整体失稳实验 1 实验目的 ⑴．观察钢管轴心受压丧失稳定的现象过程。 ⑵．比较轴心受压极限承载力与长细比的关系。 ⑶．实测临界压力P cr 实与理论计算临界压力P cr 理进行比较，并计算其误差值。 2 设备和仪器 ⑴．100KN 或300KN 微机控制电子万能试验机。 ⑵．计算机。 ⑶．游标卡尺。 ⑷．钢管。 3 实验原理及试件 理想的轴心受压构件，当轴心压力小于某一数值时，杆件处于直杆平衡状态，这时假设有任意偶然外力作用并发生了弯曲，偶然外力停止作用后，可能性是：一杆件回复到直杆状态，即为稳定平衡；二是杆件不能恢复到直杆状态处于微弯曲的平衡状态，称为临界平衡状态。 当长细杆轴心受压达到某值时，杆件不能保持平衡，而是不断弯曲直至破坏，这种现象为轴心受压杆失去整体稳定性。 理想的轴心受压杆假设是： 1、杆件本身绝对直杆； 2、材料均质，各向同性； 3、无偏心荷载，且在荷载作用之前无初始应力。 临界状态荷载为：cr F = 钢结构的实际杆件不可避免地都存在一定的初始缺陷和残余应力，同时材料还可能不均匀，所以稳定承载力不能只按理想情况考虑。设计规范根据现有的理论考虑了杆件的初弯曲和残余应力，按极限承载力理论进行弹塑性分析。 如图所示是两端铰接、有残余应力和初弯曲的轴心受压构件及其荷载-挠度曲线图。在弹性受力阶段（oa 1段），荷载N 和最大挠度Ym 关系曲线与只有初弯曲、没有残余应力的弹性曲线完全相同，随着压力的N 增大构件截面中某一点达到钢材屈服强度f y 时，截面开始进入弹塑性状态。开始屈服时 a1点的平均应力
a1=Np/A,低于只有初弯曲而无残余应力的有效比例极限f p =f y - r ;当构件凹侧 边缘纤维有残余压应力时也低于只有弯曲而无残余应力的a点。此后弹塑性状态，挠度的增加随N的增加而愈来愈快，直到C 1 点，此时已不可能再增加N，为 了维持平衡，只能卸载，即曲线C 1D 1 下降段。N-Y曲线的极值点C 1 表示由稳定平 衡过渡到不稳定平衡，相应于C 1点的N u 为临界荷载，即极限荷载，它是构件不 能维持内力平衡的极限承载力，属于第二类极值点失稳。平均应力称为临界应力， u =cr=N u /A 理想的轴心受压构件的临界力在弹性阶段是长细比的单一函数。实际轴 压构件受残余应力、初弯曲、初偏心的影响，且影响程度还受截面开关尺寸和屈曲方向的不同而不同，每个柱子都有自己不同的曲线，下面是规范的柱子曲线运动。因每根柱子因各原因极限承载力相差很大，柱子曲线有较大的分布带。 双轴对称的或极对称的构件在失稳时只发生弯曲屈曲. 由实验可发现，当载荷略超出临界载荷时，挠度急剧增加，轴向变形也随之增大，这说明了压杆失稳的危险性。 我国规范采用的轴心受压整体稳定计算公式为: N 型钢混凝土设计要点 型钢混凝土(Steel Reinforced Concrete，简称SRC)结构是以型钢为骨架并在型钢周围配置钢筋和浇筑混凝土的埋入式组合结构体系。由于型钢混凝土的内部型钢与外包混凝土形成整体，共同受力，其受力性能优于这两种结构的简单叠加，因此型钢混凝土结构在我国已得到日益广泛的应用。 01SRC组合结构的结构类型 早年美国及日本为了解决钢结构建筑的耐火、耐久性及增加钢结构房屋的抗水平力作用的刚度和避免受压屈曲, 简单地在钢结构外部包围以砖石砌体, 在静载作用时取得一定的效果, 日本关东大地震, 建筑物震害严重, 但是, 钢结构外包钢筋混凝土的建筑(日本兴业银行大楼) 却没有震害, 这才开始确认了SRC 结构的抗震性, 以后再经过多次大地震害调查, 又进一步证实实腹式型钢的结构(SRC结构) 的抗震性能是优越的。SRC结构兼有钢结构和钢筋混凝土结构的各自优点, 而又克服了他们在单独使用时的一些缺点。 目前SRC结构构件在各种结构体系中的应用一般有以下方式： (1) SRC纯框架或支撑框架结构； (2) SRC框架(框筒) ———SRC剪力墙(核心筒)或钢筋混凝土剪力墙(核心筒) 结构; (3)地下室或底部若干层采用SRC, 上部采用钢结构; (4)地下室或底部若干层采用SRC, 上部采用钢筋混凝土结构； (5)框架柱采用SRC, 梁采用钢或钢筋混凝土; (6)在一般剪力墙和筒体———剪力墙中采用SRC剪力墙。 02SRC梁正截面承载力计算方法 型钢混凝土结构可根据内部配钢形式的不同分为实腹式和空腹式两大类。实腹式型钢通常采用由钢板焊接拼制成或直接轧制而成的工字型、H 型、口字型、十字型截面等；空腹式型钢一般由缀板或缀条连接角钢或槽钢构成空间桁架式骨架。 §4.7 轴心受压柱的柱头和柱脚 为了使柱子实现轴心受压，并安全将荷载传至基础，必须合理构造柱头、柱脚。原则是：传力明确、过程简洁、经济合理、安全可靠，并且具有足够的刚度而构造又不复杂。 为了达到如上要求，通常存在不可调合的矛盾，这时就必须抓主要矛盾。 一. 柱头 1．实腹式柱头 传力路线：梁焊缝突缘挤压垫板承压柱顶板焊缝①加劲肋焊缝②柱身 有时，当荷载较大时，加劲肋高度1h 将很大，显然构造不合理，这时，可将腹板切开一个缺口，将两边的加劲肋连为一体，这时，四条焊缝就都只承受N /4力并均匀受剪，但要求1h ≤f 60h （侧焊缝最大焊缝长度） 2．格构式柱头 传力路线： 梁焊缝垫板挤压垫板承压柱顶板焊缝1加劲肋焊缝2缀板焊缝3柱肢 缀板与加劲肋受力形式相同。加劲肋的抗弯及抗剪强度应进行计算。 3．简单实腹式柱端构造 这两种构造非常简单——传力简捷，但不明确，只有在荷载不太大的时候采用，无论哪一种都应当考虑其中一边无活荷作用时偏心荷载的作用。 4. 侧面和梁连接的柱头 按V =1.25N 计算承托焊缝 二．柱脚 通常为铰接。 传力路线：柱肢焊缝1靴梁焊缝2底板承压混凝土基础 通常柱肢制作稍短一些，其与底板用构造焊缝相连，不计受力。计算自下而上，即从底板开始，从柱底板放大的概念上讲，可以将柱脚定义为“柱鞋”，即保 证混凝土基础不被压坏。 1．底板 L B ?≥ c f N c f ——混凝土轴心抗压设计强度 1a ——槽钢高度 t ——靴梁厚度10～14mm c ——悬臂宽度，c =3～4倍螺栓直径d 。d =20～24mm ，则L 可求。 底板的厚度确定取决于受力大小，可将其分为不同受力区域：四边支承、三边支承和一边支承（悬臂板）。 悬臂部分： 其中：（取单位宽度）BL N q = 三边支承部分： a 1——自由边长度 β──因数，与11/a b 有关。 从表中可以看出，1b 越小，约束作用越大，3M 小，反之，1b 大，则第三约束边作用小，当11/a b ≥1.4时，此影响接近于0，板所受弯矩为2)1/8(qa M =，为了减小板厚，1b ＞1a 时，可加隔板，进一步划分一块四边支承部分。 四边支承部分： a ——四边支承板短边长度 α——因数，与b /a 有关。 PKPM 型钢梁、混凝土柱框架结构分析要点 1、参考规范 《型钢混凝土组合结构技术规程》（JGJ 138-2001） 《钢骨混凝土结构技术规程》（YB 9082-2006） 2、型钢混凝土组合结构的相关构造规定 1）抗震等级确定： 4.1.1 型钢混凝土组合结构分为全部结构构件采用型钢混凝土的结构和部分结构构件采用型钢混凝土的结构。 注意：整体框架结构仅少量几根转换梁使用型钢梁，其他均为普通混凝土构件，整体框架结构可按普通框架结构按《抗规》确定抗震等级，再在此基础上将转换梁及转换柱抗震等级提高一级即可； 2）位移比、挠度及裂缝限值要求： 在PKPM中，应在梁施工图模块中查看梁挠度（为弹塑性挠度），不应在SATWE中查看弹性挠度（该数值永远不会变红），若弹塑性挠度飘红，可考虑受压楼板翼缘作用，该选项有利于减少计算挠度值； 3）钢筋直径及混凝土保护层厚度要求： 4）型钢宽厚比要求： 5）栓钉直径要求： 4.3.5 在需要设置栓钉的部位，可按弹性方法计算型钢翼缘外表面处的剪应力，相应于该剪应力的剪力由栓钉承担；栓钉承载力应按国家标准《钢结构设计规范》GBJ 17-88的规定计算。型钢上设置的抗剪栓钉的直径规格宜选用19mm和22mm，其长度不宜小于4倍栓钉直径，栓钉间距不宜小于6倍栓钉直径。 6）型钢含量控制 https://www.doczj.com/doc/849392351.html,/p-287805885.html 托柱型钢混凝土转换梁的设计与应用硕士论文P28. 也可参考：《钢骨混凝土结构技术规程》（YB 9082-2006）P106 7)含型钢梁的框架结构中其他普通构件的配筋率要求 一、选择题 的构件，在拉力N作用下的强度计算公1. 一根截面面积为A，净截面面积为A n 式为______。 2. 轴心受拉构件按强度极限状态是______。 净截面的平均应力达到钢材的抗拉强度 毛截面的平均应力达到钢材的抗拉强度 净截面的平均应力达到钢材的屈服强度 毛截面的平均应力达到钢材的屈服强度 3. 实腹式轴心受拉构件计算的内容有______。 强度强度和整体稳定性强度、局部稳定和整体稳定强度、刚度（长细比） 4. 轴心受力构件的强度计算，一般采用轴力除以净截面面积，这种计算方法对下列哪种连接方式是偏于保守的？ 摩擦型高强度螺栓连接承压型高强度螺栓连 接普通螺栓连接铆钉连接 5. 工字型组合截面轴压杆局部稳定验算时，翼缘与腹板宽厚比限值是根据 ______导出的。 6. 图示单轴对称的理想轴心压杆，弹性失稳形式可能为______。 X轴弯曲及扭转失稳Y轴弯曲及扭转失稳 扭转失稳绕Y轴弯曲失稳 7. 用Q235号钢和16锰钢分别建造一轴心受压柱，其长细比相同，在弹性范围内屈曲时，前者的临界力______后者的临界力。 大于小于等于或接近无法 比较 8. 轴心受压格构式构件在验算其绕虚轴的整体稳定时采用换算长细比，是因为______。 格构构件的整体稳定承载力高于同截面的实腹构件 考虑强度降低的影响 考虑剪切变形的影响 考虑单支失稳对构件承载力的影响 9. 为防止钢构件中的板件失稳采取加劲措施，这一做法是为了______。 改变板件的宽厚比增大截面面积改变截面上的应力分布状态增加截面的惯性矩 10. 轴心压杆构件采用冷弯薄壁型钢或普通型钢，其稳定性计算______。 对混凝土轴心受压的认识 曹春贤 建筑工程技术学院建工11-8班[ 摘要]：以混凝土为主要材料制作的结构称为混凝土结构，它包括混凝土结构、钢筋混凝土结构、钢管混凝土结构、型钢混凝土结构和预应力混凝土结构等。钢筋混凝土结构是现代工程中最常见的混凝土结构形式之一。本文通过对混凝土轴心受压构件截面形状、尺寸模数 等方面的基本探讨，从而加深对混凝土轴心受压构件的认识。 [ 关键词]：混凝土轴心受压 1 受压构件的分类 1）.基本概念 轴心受压构件：纵向压力作用线与构建轴线重合的构件称为轴心受压构件，实际工程中，几乎没有真正意义上的轴心受力构件，但设计时，桁架中受拉、受压腹杆等可简化为轴心受力构件计算，如框架结构中的中柱等。 2）受压构件（柱）往往子结构中具有重要作用，一旦产生破坏，往往导致整个结构的损坏，甚至倒塌。 2 受压构件的构造要求 1）材料强度等级：受压构件的承载力主要取决于混凝土强度，采用较高强度等级的混凝土可以减小构件尺寸，节省钢材，因而柱中混凝土一般宜采用较高强度等级，一般不低于C20，但不宜选用高强度钢筋。其原因是受压钢筋要与混凝土一起工作，钢筋应变收到混凝土极限压应变的限制，而混凝土极限压应变很小，所以高强度钢筋受压强度不能充分利用，《混凝土规范》规定受压钢筋的最大抗压强度为400mpa。纵向钢筋一般采用HRB335级和HRB400级热轧钢筋。 2）截面形式和模数尺寸 ①钢筋混凝土受压构件通常采用方形或矩形截面，以便制作模板（一般采用正方形，矩形，圆形和正多边形截面） ②为施工方便，截面尺寸一般不小于250×250㎜;为方便末模板尺寸模数化，800㎜以下的採用50㎜作为模数，800㎜以上的则采用100㎜作为模数，对于工字型截面，腹板厚度不小于100㎜，长细比控制在l/b≤30或l/d≤25（b为矩形截面短边，d为圆形截面直径）之内。 3）纵向受力钢筋 ①设置纵向受力钢筋的作用：协助混凝土承受压力；承受可能的弯矩以及混凝土收缩和温度变形引起的拉应力；防止构件突然的脆性破坏。 ②布置方式：轴心受压柱的纵向受力钢筋应沿截面四周均匀对称布置，并且不少于4根（矩形）或6根（圆形），全部受压钢筋的最小配筋率为0.6﹪，最大不宜大于5﹪，纵筋的间距不小于50㎜。 ③纵向受力钢筋的致敬d不宜小于12㎜，通常采用12~32㎜.一般宜采用根数较少、直径较粗的钢筋，以保证骨架的刚度。 4)箍筋 结构构件计算书 轴心受压构件纵向受压钢筋计算 项目名称_____________日期_____________ 设计者_____________校对者_____________ 一、构件编号: ZH-1 二、依据规范: 《混凝土结构设计规范》 (GB 50010-2010) 三、计算参数 1.几何参数: 截面形状: 矩形 截面宽度: b=400mm 截面高度: h=400mm 构件的计算长度: lo=5000mm 2.材料信息: 混凝土强度等级: C30 fc =14.3N/mm2 钢筋类型: HRB335 fy'=300N/mm2 3.设计参数: 结构重要性系数: γo=1.0 纵筋最小配筋率: ρmin=0.600% 4.荷载信息: 轴向力设计值: N=2000.000kN 四、计算过程 1.确定稳定系数Φ: lo/b=5000/400=12.500 查《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)表6.2.15 得, Φ= 0.943 2.计算纵筋面积A's: 截面面积A=bh=400*400=160000mm2 A's= (γo*N/0.9Φ-fc*A)/fy' = (1.0*2000.000*1000/(0.9*0.943)-14.3*160000)/300=228mm2 纵筋配筋率ρ=A's/A=(228/160000)%=0.143%≤3%,结果符合标准。 3.验算纵筋配筋率: ρ=A's/A=(228/160000)%=0.143% ρmin=0.600% ρ＜ρmin 纵筋配筋率不满足要求 所以满足最小配筋面积A's=A*ρmin=160000*0.600=960mm2 第1页，共1页 型钢混凝土结构 摘要：简要介绍型钢混凝土结构的类型及优越性，并对其在国内外的发展过程及应用现状做出评述，应用具有理论意义和实用价值。 关键词：型钢混凝土结构 一、型钢混凝土结构概况 （一）型钢混凝土结构的一般概念 近年来，随着我国建筑业的快速发展，型钢混凝土组合结构在各种工程结构中得到了更为广泛的应用。在大跨度建筑、高层以及超高层建筑工程中，型钢混凝土组合结构体现出了比钢结构和钢筋混凝土结构更加优越的特性。 一、概述 型钢混凝土组合结构的特性是在型钢结构的外面有一层混凝土的外壳，过去也采用劲性钢筋混凝土结构这个名称。型钢混凝土组合结构构件中除配臵型钢外，一般还应配臵普通纵向钢筋和箍筋。在型钢混凝土组合结构构件中型钢可以分为实腹式和空腹式两大类。空腹式型钢比较节省材料，但制作费用较多，实腹式型钢制作简便，承载能力大。 型钢混凝土组合结构具有以下优点： 1.型钢混凝土组合结构承载力高，刚度大，截面小，更能满足高层及超高层建筑的要求。 2.型钢混凝土组合结构施工速度快，工期短。 3.型钢混凝土组合结构的延性好，抗震性能更加优越。 4.型钢混凝土组合结构的耐久性和耐火性均好于钢结构。 5.型钢混凝土组合结构与钢结构相比，可大大的节约钢材。型钢混凝土框架比钢框架可节省钢材达50%或者更多一些。 二、型钢混凝土的材料性能和一般构造要求： 1.型钢：型钢混凝土构件的型钢材料宜采用牌号Q235的碳素结构钢以及Q345的低合金高强度结构钢，其质量标准应符合现行国家标准，钢材性能要求应满足抗拉强度、伸长率、屈服点、硫磷含量、冷弯实验、冲击韧性合格的要求。若用于地震区，应具有良好的延性，钢材的极限抗拉强度和屈服强度不能太接近，其强屈比不小于1.2。 型钢混凝土组合结构构件中的型钢板厚不宜过薄，以利于焊接和满足局部稳定要求，厚度不宜小于6mm。由于型钢受混凝土和箍筋的约束，不易发生局部压屈，因此，钢板的宽厚比可大致比纯钢结构放松1.5~1.7倍 2.钢筋和混凝土： 型钢混凝土组合结构中的纵向钢筋和箍筋宜采用延性较好的热轧钢筋，其纵向受力钢筋直径不宜小于16mm，纵筋与型钢的净间距不宜小于30mm，其他构造要求均应满足国标《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）的要求。 为了充分发挥型钢混凝土组合结构中型钢的作用，混凝土强度等级不宜小于C30。为便于混凝土的浇筑，规定混凝土最大骨料直径小于型钢外侧混凝土保护层厚度的1/3，且不宜大于25mm。 3.混凝土保护层厚度： 型钢混凝土构件中对钢筋的混凝土保护层厚度要求与钢筋混凝土结构相同，对型钢也有一定的混凝土保护层厚度的要求，这是为了防止型钢发生局部压屈变形，保证型钢、钢筋混凝土相互粘结而整体工作，也是为了提高型钢混凝土型钢混凝土设计要点
轴心受压柱的柱头和柱脚
PKPM 型钢梁、混凝土柱框架结构分析要点
轴心受压构件
对混凝土轴心受压的认识
轴心受压构件纵向受压钢筋计算
型钢混凝土结构
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