钢板－混凝土组合墙压弯承载力计算模型

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1、38四川建筑科学研究第41卷1轴压和纯弯承载力·(5)1．1轴压承载力h(6)对于工程常用的钢材，钢板屈服先于混凝土达到抗压强度，而钢板达到屈服后有明显的屈服平台，=(7)且平台段较长，可以将钢板的承载力与混凝土的承其中，Ol=(2+0．88)／(1+0．813)。载力叠加。则SC组合墙轴压承载力计算式为：由平衡条件可知，两种计算方法的受压区及受Ⅳ=ad,+A=(1+JB)厂vA(1)拉区高度分别相等，其区别有两点：①简化模型忽略式中为混凝土抗压强度；A为混凝土截面积了钢板的线弹性应力区，忽略这部分的影响偏不安为钢板屈服强度；A为

2、钢板截面积；强度比参数／3=全；②简化模型假定混凝土在压区高度范围内混凝jA，l。土均匀受压，均匀抗压强度为0．8。其与平截面1．2纯弯承载力假定的本质区别在于，混凝土总压力大小不变，合力一种合理的计算方法是依据平截面假定和作用点向下移动0．1倍压区高度。这部分简化的影GB50010-2010(混凝土结构设计规范》中钢筋混凝响是偏保守的。下面，定量分析两种计算模型的偏土正截面受弯承载力计算方法。极限状态时，压区差。混凝土压碎，拉区钢板屈服，截面应力分布如图2由于上述区别①，简化计算模型高估的抗弯承(a)所示，通常取混凝土极限压应变

3、=3300￡，载力：但是该方法计算过程较复杂。AM。=(8)式中为钢板屈服应变。由式(5)、(7)、(8)得相对偏差：AM12M一3(1+0．8)(2+0．8)(9)对于工程用钢材和常用配钢率，通常屈服应变~20008，强度比值JB≥1，则：≤4．-86％(110)由于上述区别②，简化计算模型低估的抗弯承基于全截面塑性理论，这里提出一种简化计算载力：方法，简化模型的应力分布如图2(b)所示，并采用△：：O．1flfA．h2如下基本假定：①忽略混凝土抗拉强度，拉区钢板全~．)。凡凡部屈服，达到屈服强度；②压区钢板全部屈服，达由式(5

4、)、(7)、(11)得相对偏差：到屈服强度；③压区高度范围内混凝土均匀受压，均匀抗压强度为0．。：29％(12)根据简化计算模型应力分布(图2b)，由轴向力2．4+0．64卢+吾一⋯平衡有：由上述分析知，两种计算方法的相对误差在(1+0．88)JrA。h1=f,A。h2(2)一4．86％～4．29％之间，在工程可接受范围内。式中h为组合墙全截面高度，h、h分别为压区、2压弯承载力计算模型拉区截面高度。截面抗弯承载力：2．1模型的建立在压弯(Ⅳ，M)复合作用下，极限状态时sc组M=。告(3)合墙截面应力分布如图3所示，并采用如下基本

5、假根据几何条件：定：h1+h2=h(4)1)忽略混凝土抗拉强度，拉区钢板全部屈服，根据式(2)、(3)、(4)得：达到屈服强度fr；2015No．2王海霖，等：钢板一混凝土组合墙压弯承载力计算模型392)压区钢板全部屈服，达到屈服强度．厂v；力可以提高抗弯承载力；在轴压力较大的情况下，增3)压区高度范围内混凝土均匀受压，均匀抗压加轴力对抗弯不利。强度为，其中，c为混凝土应力不均匀系数。由前述纯弯承载力和轴压承载力计算分析知，当轴力N=0时，，c=0．8；当轴力N=Nu时，，c=1．0。假定轴压力Ⅳ在0到Ⅳu之间变化时，，c在0．8

6、到l_0问线性差值，即：图4压弯相互作用包络线Fig．4Interactionenvelopeforcombined下尸compressionandbending钢板应力分析混凝土应力分布2．2模型的拓展图3压弯复合受力极限状态Fig．3Limitstateofcombinedcompression为了改善sc组合墙的受力性能，可以在组合andbending墙端部设置适当的边缘约束构件]，通常约束构件内部采用配置钢筋或者型钢等方式进一步提高组合K=0．8+0．2N墙的承载力。(13)Ⅳ对于带边缘约束构件的SC组合墙(图5a)，可定

7、义参数：以将组合墙全截面分为等效腹板(图5b)和等效翼N(14)缘(图5c)两部分，等效腹板抗压和抵抗部分弯矩，凡：等效翼缘抗弯，全截面抗弯承载力为两部分抗弯承则式(14)化为：载力之和。K=0．8+0．2南(15)根据平衡条件：Ⅳ=(1+)Ahih2(16)—(a】全截面(1+)Ahi(hi)=一一A鬟一Ⅳ(17)根据几何关系有：㈣等效腹板h1+h2=h(18)由式(16)、(17)、(18)得抗弯承载力：(19)(c)等效翼缘其中，参数n、分别依据式(14)、(15)计算。当N=0，即n：0时，由式(19)得：图5带边缘约束构

8、件的sc组合墙Fig．5SCwallswithboundaryelementAJh(2O)yMu：—等效腹板压弯承载力可以直接采用式(19)计当N=Nu，即凡=1+卢时，由式(19)得：M=0(21)算。等效翼缘抗弯承载力由两端一拉一压形成的力偶提