屈曲承载力简化计算方法研究成果

通过本章试验现象及结果分析，可以比较清楚地认识钢板－砖砌体组合异形柱在偏心受压荷载作用下的受力特点、破坏形态等。对于偏心受压试件而言，钢板的局部屈曲和对拉螺栓的断裂都是破坏的主要特征，本章在此仅给出针对钢板发生可见的屈曲变形时的承载力简化计算方法。

钢板－砖砌体组合异形柱在偏心荷载作用下，靠近加载点侧面的钢板更容易发生局部屈曲。此时，承担竖向荷载的除了外包钢板之外还有内部砖砌体。但是，考虑到内部砖砌体的整体性以及抗拉能力明显不如外包钢板，所以偏心荷载所引起的弯矩主要依靠外包钢板来承担。为了进一步简化计算，受拉与受压区域的砌体按外包钢板的形心线进行划分（图11－20）。

依据《钢结构设计规范》［55］中压弯构件的强度计算原理，针对钢板－砖砌体组合异形柱在偏心受压荷载作用下，对应外包钢板发生可见局部屈曲变形时的承载力可采用公式（11－1）。

在公式（11－1）中，N为试件的竖向荷载；Nm为内部受压区的砖砌体部分的承载力，按第4章进行计算，即Nm＝0.5σAm；As为外包钢板的截面面积；e为加载点到外包钢板截面形心的距离（图11－20）；Ws为外包钢板在弯矩作用面内对较大受压纤维的毛截面模量；σvb为钢板发生可见屈曲变形时的临界应力，按公式（4－1）进行计算。

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图11－20　钢板－砖砌体组合异形柱偏心受压计算简图

依据第4章中的公式（4－2），在本次试验研究中，钢板发生局部屈曲的肢长（类似于薄壁异形柱的肢长）为272mm，其小于对拉螺栓间距300mm或400mm。因此，对拉螺栓的间距对钢板发生局部屈曲的临界应力没有直接影响，这也进一步解释了本章包括第10章中对拉螺栓间距对试件的承载力能力没有明显影响。

基于上述简化计算方法，可以得到本章所有试件的屈曲承载力计算值见表11－3所示。依据本章11.2小节所述，该计算值与试验结果比较接近，可以供加固设计参考。

表11－3　偏心受压试件的屈曲承载力计算值