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外包式柱腳如圖1所示：

圖1 外包式柱腳

它讓人困惑的地方是：外包混凝土是鋼柱的支座還是與鋼截面共同工作的、即類(lèi)似于SRC柱（勁性混凝土柱）的一種柱腳？

解開(kāi)這個(gè)迷惑的方法是隔離體法，把鋼與混凝土界面的作用力暴露出來(lái)，如圖2所示：

(a)外包混凝土隔離體 (b)鋼柱隔離體 (c)隔離體水平剖面

圖2 鋼柱與外包混凝土的相互作用

要有這樣的認(rèn)識(shí)：鋼柱表面縱向切線方向應(yīng)力（q_u）是促使外包混凝土與鋼柱共同工作的，讓外包式柱柱腳向SRC柱靠攏的。為獲得這樣的認(rèn)識(shí)，我們只要將焊接工字鋼的翼緣與腹板之間的焊縫承受的剪應(yīng)力（圖2中的q_u）進(jìn)行對(duì)比：都是剪應(yīng)力。

因此，增加栓釘?shù)臄?shù)量，將能夠更好地促使外包混凝土與鋼柱共同工作；設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)布置盡可能多一點(diǎn)的栓釘。

布置栓釘?shù)牡诙�個(gè)好處是，增加了出鋼柱向外包層擴(kuò)散軸力的能力，柱底混凝土局部承壓的負(fù)擔(dān)減輕了。

栓釘使外包層獲得軸力，也改善了混凝土外包層的抗剪強(qiáng)度，推遲裂縫開(kāi)展。

圖2中，界面上其他的力是水平方向的，這些力代表了外包層是混凝土的支座，水平力傳給了混凝土，外包混凝土的水平截面內(nèi)的剪力即來(lái)自這些界面水平作用力。

因此，由于有栓釘，切向力增大，水平力就可以減小，外包混凝土的剪力是可以減小的，可以采用下式計(jì)算：

式中Q是外剪力，H是底層柱子的反彎點(diǎn)到底部的距離，h_r是外包高度，h_s是鋼柱截面受力方向的截面高度，h_tc是外包層受拉鋼筋形心到受壓側(cè)外包層中間的距離。

如果認(rèn)為外包層完全是鋼柱的支座，則外包層內(nèi)的剪力是：

這個(gè)剪力非常大。

最后給大家留一道思考題：請(qǐng)分析一下圖3中R和R₁的大小。解答過(guò)程可發(fā)送至電子郵箱：tonggenshu@tongmsk.com。

(a)界面上力的情況(b)有界面縱向剪力(c)無(wú)界面剪力

圖3 外包混凝土內(nèi)剪力計(jì)算

本文是《鋼結(jié)構(gòu)與鋼－混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法》第6.2節(jié)的簡(jiǎn)介，該書(shū)由中國(guó)建筑工業(yè)出版社2022年6月出版，介紹全新的有邏輯的知識(shí)，是作者三十年思考研究的總結(jié)，歡迎選購(gòu)。

文章轉(zhuǎn)自鐵木辛柯工程設(shè)計(jì)與研究公眾號(hào)