6.1 承载力计算

       
图6.1.2  偏心受压框架柱的承载力计算

        非抗震设计

（6.1.2-1）

（6.1.2-2）

        抗震设计

（6.1.2-3）

（6.1.2-4）

（6.1.2-5）

（6.1.2-6）

        当，时，

（6.1.2-7）

（6.1.2-8）

        当，时，

（6.1.2-9）

（6.1.2-10）

        受拉边或受压较小边的钢筋应力和型钢翼缘应力可按下列条件计算
        当时，为大偏心受压构件，取，；
        当时，为小偏心受压构件，及分别按公式  （6.1.4-1）及（6.1.4-2）计算。

（6.1.2-11）

        式中        e——轴向力作用点至受拉钢筋和型钢受拉翼缘的合力点之间的距离；
                       ——轴向力对截面重心的偏心距，取=M/N；
                       ——考虑荷载位置不定性、材料不均匀，施工偏差等引起的附加偏心距；按本规程6.1.5条规定计算；
                       ——偏心受压构件考虑挠曲影响的轴向力偏心距增大系数；按本规程6.1.3条规定计算，当长细比（或）小于或等于8时，可取=1.0。
        注：配置十字形型钢的型钢混凝土柱，当截面尺寸、型钢及钢筋配置符合附录A时，其正截面承载力简化计算可按附录A进行。
6.1.3 型钢混凝土框架柱，其正截面偏心受压承载力计算，应考虑构件在弯矩作用平面内挠曲对轴向力偏心距的影响，应将轴向力对截面重心的偏心矩e₀乘以偏心距增大系数η，其值可按下列公式计算：

 (6.1.3-1)

 (6.1.3-2)

 (6.1.3-3)

        式中        ——构建计算长度；
                       ——偏心受压构件的截面曲率修正系数，当时，取；
                       ——考虑构件长细比对截面曲率的影响系数，当时，取。
6.1.4 型钢混凝土框架柱受拉或受压较小边的纵向钢筋应力和型钢翼缘的应力，可按下列近似公式计算:

(6.1.4-1)

(6.1.4-2)

6.1.5 在偏心受压构件的正截面承载力计算中，应考虑轴向压力在偏心方向存在的附加偏心距e_a，其值取20mm和偏心方向截面尺寸的1/30，两者中的较大值。
6.1.6 考虑地震作用组合的框架柱的节点上、下端的内力设计值应按下列规定采用:
        1 节点上、下柱端的弯矩设计值
        一级抗震等级

(6.1.6-1)

        二级抗震等级

(6.1.6-2)

        对三级抗震等级，取地震作用组合下的弯矩设计值。
        式中        ——节点上、下柱端的弯矩设计值之和；节点上柱端和下柱端的弯矩设计值， 一般可按上、下柱端弹性分析所得的考虑地震作用组合的弯矩比进行分配；
                       ——同一节点左、右梁端按顺时针和逆时针方向组合，采用实配钢筋和实配型钢、材料强度标准值，且考虑承载力抗震调整系数的正截面受弯承载力所对应的弯矩值之和的较大值；每端值按本规程第5.1.3条规定计算；

                       ——同一节点左、右梁端按顺时针和逆时针方向考虑地震作用组合的弯矩设计值之和。

        2 一、二、三级抗震等级的节点上、下柱端的轴向压力设计值，取地震作用组合下各自的轴向压力设计值。
6.1.7 按一、二级抗震等级设计的框架结构底层柱根和框支层柱两端截面的弯矩设计值，应分别乘以增大系数1.5和1.25。
6.1.8 考虑地震作用组合的框架柱、框支层柱的剪力设计值Vc应按下列规定计算:
        一级抗震等级

(6.1.8-1)

        二级抗震等级

(6.1.8-2)

        三级抗震等级

(6.1.8-3)

        式中        ——框架柱下、下端采用实配钢筋和实配型钢、材料强度标准值，且考虑承载力抗震调整系数的正截面受弯承载力对应的弯矩值；
                             ——考虑地震作用组合的框架上、下端弯矩设计值；
                                      ——柱的净高。
        在公示(6.1.8-1)中，与之和，应分别按顺时针和逆时针方向进行计算，并取其较大值。每端的值，可按本规程公式(6.1.2-3)。(6.1.2-4)确定，此时，应将不等式改为等式，对于对称配筋截面柱，将以代替，其中，将、、、、以、、、、代替，将、、、以实配的截面面积代替。

        在公式(6.1.8-2)、(6.1.8-3)中，M^t_c与M^b_c之和，应分别按顺时针和逆时针方向进行计算，并取其较大值，M^t_c与M^b_c的取值，应按本规程6.1.6条确定。
6.1.9 框架柱的受剪截面应符合下列条件：
        非抗震设计

(6.1.9-1)

(6.1.9-2)

        抗震设计

(6.1.9-3)

(6.1.9-4)

6.1.10 框架柱的斜截面受剪承载力应按下列公式计算:
        非抗震设计

(6.1.10-1)

        抗震设计

(6.1.10-2)

        式中      ——框架柱的计算剪跨比，其值取上、下端较大弯矩设计值M与对应的剪力设计值V和柱截面有效高度的比值；即M/；当框架结构中的框架柱的反弯点在柱层高范围内时，柱剪跨比也可采用1/2柱净高与柱截面有效高度的比值；当小于1时，取1；当大于3时，取3；
                            N——考虑地震作用组合的框架柱的轴向压力设计值；当，取N=。

6.1.11 考虑地震作用组合的框架柱，其轴压比N/（fcAc+faAa）不宜大于表6.1.11规定的限值。

表6.1.11  框架柱的轴压比限值

注：剪跨比不大于2的框架柱，其轴压比限值应比表6.1.11中数值减小0.05。

6.1.1 型钢混凝土框架柱正截面偏心受压承载力计算的基本假定，是通过试验研究，在分析了型钢混凝土压弯构件的基本性能基础上提出的。其计算基本假定与受弯构件正截面受弯承载力的基本假定相同。

6.1.2～6.1.5 配置充满型实腹型钢的型钢混凝土框架柱的正截面偏心受压承载力计算公式，是在基本假定基础上，采用极限平衡方法，以及型钢腹板应力图形简化为拉压矩形应力图情况下，作出的简化计算方法，对于框架柱处于大偏压、或小偏压受力情况，给出了不同的腹板受弯承载力和腹板轴向承载力的计算式，其他计算参数，基本上参照钢筋混凝土偏心受压承载力计算公式中的参数。

对于配十字型、箱型截面型钢的型钢混凝土组合柱，其正截面偏心受压承载力计算在附录 A 中给出了简化计算方法。

6.1.6～6.1.8 考虑地震作用的框架柱上、下柱端、框架底层柱根、框支层柱两端的弯矩设计值，以及框架柱、框支柱的剪力设计值的确定，都与现行国家标准《混凝土结构设计规范》 GBJ 10—89 相一致。

6.1.9 框架柱的受剪截面控制条件与框架梁一致。

6.1.10 试验研究表明，型钢混凝土框架柱的斜截面受剪承载力可由钢筋混凝土和型钢二部分的斜截面受剪承载力组成，压力对受剪承载力也有有利的影响。计算公式中型钢部分对受剪承载力的贡献只考虑型钢腹板部分的受剪承载力。

6.1.11 型钢混凝土框架柱轴压比限值的规定是保证框架柱具有较好的延性和耗能性能的必要条件，通过不同轴压比情况下，承受低周反复荷载作用的型钢混凝土压弯构件试验表明，在相同的轴压比情况下，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，因此其轴压比计算中应考虑型钢的有利作用，即型钢混凝土柱的轴压比按计算。轴压比限值的确定，是在试验研究基础上，规定二级抗震等级的框架结构柱的轴压比限值为 0.75 ，此控制值能保证框架柱延性系数达到 3 。对于其他不同抗震等级，不同结构体系的框架柱，其轴压比限值相应进行调整。