文档介绍：型钢混凝土异形柱的基本力学行为及轴压比限值的研究
西安建筑科技大学
薛建阳
整理课件
1 型钢混凝土异形柱的研究意义
异形柱结构柱肢宽度与隔墙等厚,具有避免室内柱楞凸出、美观适用、得房率高等优点，倍受欢迎。在中国异形（2-2）
整理课件
混凝土临界保护层厚度
力的平衡条件：
计算简图
（2-3）
（2-4）
（2-5）
整理课件
耐久性、防火、刚度等确定保护层厚度
耐久性角度考虑混凝土保护层厚度。
从防火性能角度考虑，保护层60mm时，可耐火3h, 50mm时，可耐火2h。
从提高结构刚度的角度出发，英国规范规定了保护层厚度不小于40mm。
结论：分别从上述各方面考虑，取其中的一个最大值作为SRC异形柱的混凝土最小保护层厚度。
整理课件
SRC异形柱的配钢分析
配T型钢桁架
配槽钢桁架
实腹式配钢
整理课件
斜截面配钢
空腹式配钢在各肢型钢之间焊接腹杆或腹板，形成空间钢构，腹杆也起到栓钉的作用，有利于提高受力性能。
地震区的结构，考虑到地震作用具有往复性，配置交叉斜腹杆的形式效果更好 。
缀件的截面积和间距确定，应满足确保纵向型钢与混凝土协同工作以及构件的抗剪要求 。
整理课件
3 SRC异形柱力学特性分析
SRC异形柱由于截面不规则，导致了其不同于传统的矩形、圆形柱的一些特有性质。
边界条件不同的SRC异形柱的力学特性不同，铰接及一端铰接一端固接的异形柱具有双偏压特性，而两端固接异形柱是单偏压特性。
框架结构中SRC异形柱滞回曲线对称，破坏主要由承载力薄弱一侧的上下端控制。
整理课件
两端铰接异形柱的力学特性
任意取截面上一点dA为研究对象，在外荷载作用下产生的应力为
L形柱截面示意
当仅有绕 x
轴弯矩作用时，
由于异形柱截面不对称 必定会发生双偏压破坏现象
整理课件
两端刚接异形柱的力学特性
框架结构中异形柱的力学模型为两端刚接。
当楼盖只发生沿x轴方向的刚体平移时，相应的各框架柱将只发生绕x轴方向的弯曲变形。是由楼盖平面内刚度无穷大，楼盖给各柱端强力的约束所决定。
根据常识，楼盖发生x轴方向的刚体平移，相应的各框架柱也将只发生x轴方向的弯曲变形。
整理课件
反证法证两端固接异形柱单偏压特性
命题：假定异形柱在楼盖产生x轴方向的刚体平移时，发生双向弯曲。
式中： 、 分别表示框架柱x、y 方向的水平位移。
求解得 ：
代入边界条件得：
整理课件
由于 ， ，必定有 、 ，显然与命题只发生 x 轴方向位移的假定矛盾，命题不成立。
因此，楼盖发生轴x方向的刚体平移时，柱当且仅当发生绕 y轴方向的弯曲变形，即：
结论：这就证明了两端固接异形柱的单偏压特性。
整理课件
低周反复荷载作用下刚接异形柱的受力特性
异形柱框架弯矩示意图
由图可见，正反向荷载作用时，弯矩图对于反弯点反对称，对于T形柱，反复荷载作用下，腹板上下端部交替压碎，同一根柱子上下部分的混凝土、配筋完全相同，承载能力也相同，因此，滞回曲线形状应该是对称的。
整理课件
4 SRC异形柱的轴压比限值
异形柱由于截面不规则，与矩形柱相比，延性差，轴压比限值更为严格。
RC异形柱的轴压比限值较低，影响了其适用范围。
研究如何提高异形柱的轴压比限值，已成为一个亟待解决的问题。加暗柱RC异形柱、钢管混凝土异形柱、SRC异形柱，目的之一就是提高轴压比限值。
整理课件
轴压比限值的确定
一般认为SRC结构的轴压比限值的确定，以位移延性系数μ=3为界。
。
综上可以认为：当SRC异形柱同时满足位移延性系数μ≥3，和极限转角≥，对应的轴压比安全可行。
整理课件
SRC异形柱的轴压比实验
编号
轴压比
位移延性
极限转角
破坏形态
备注
T6
剪切粘结
不满足
L1
剪切粘结
不满足
T1
剪切斜压
T2
剪切斜压
T3
弯曲破坏
十2
弯曲破坏
L3
弯曲破坏
整理课件
试验结果分析
发生剪切粘结破坏的试件，即使轴压比限值很低，也不能满足的μ≥3的延性要求