外包式柱脚如图1所示：

图1 外包式柱脚

它让人困惑的地方是：外包混凝土是钢柱的支座还是与钢截面共同工作的、即类似于SRC柱（劲性混凝土柱）的一种柱脚？

解开这个迷惑的方法是隔离体法，把钢与混凝土界面的作用力暴露出来，如图2所示：

(a)外包混凝土隔离体 (b)钢柱隔离体 (c)隔离体水平剖面

图2 钢柱与外包混凝土的相互作用

要有这样的认识：钢柱表面纵向切线方向应力（q_u）是促使外包混凝土与钢柱共同工作的，让外包式柱柱脚向SRC柱靠拢的。为获得这样的认识，我们只要将焊接工字钢的翼缘与腹板之间的焊缝承受的剪应力（图2中的q_u）进行对比：都是剪应力。

因此，增加栓钉的数量，将能够更好地促使外包混凝土与钢柱共同工作；设计时应布置尽可能多一点的栓钉。

布置栓钉的第二个好处是，增加了出钢柱向外包层扩散轴力的能力，柱底混凝土局部承压的负担减轻了。

栓钉使外包层获得轴力，也改善了混凝土外包层的抗剪强度，推迟裂缝开展。

图2中，界面上其他的力是水平方向的，这些力代表了外包层是混凝土的支座，水平力传给了混凝土，外包混凝土的水平截面内的剪力即来自这些界面水平作用力。

因此，由于有栓钉，切向力增大，水平力就可以减小，外包混凝土的剪力是可以减小的，可以采用下式计算：

式中Q是外剪力，H是底层柱子的反弯点到底部的距离，h_r是外包高度，h_s是钢柱截面受力方向的截面高度，h_tc是外包层受拉钢筋形心到受压侧外包层中间的距离。

如果认为外包层完全是钢柱的支座，则外包层内的剪力是：

这个剪力非常大。

最后给大家留一道思考题：请分析一下图3中R和R₁的大小。解答过程可发送至电子邮箱：tonggenshu@tongmsk.com。

(a)界面上力的情况(b)有界面纵向剪力(c)无界面剪力

图3 外包混凝土内剪力计算

本文是《钢结构与钢－混凝土组合结构设计的方法》第6.2节的简介，该书由中国建筑工业出版社2022年6月出版，介绍全新的有逻辑的知识，是作者三十年思考研究的总结，欢迎选购。

文章转自铁木辛柯工程设计与研究公众号