1附录f圆形钢管混凝土构件设计f1构件设计f11钢管混凝土单肢.docx

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1附录f圆形钢管混凝土构件设计f1构件设计f11钢管混凝土单肢

附录F圆形钢管混凝土构件设计

F.1构件设计

F.1.1钢管混凝土单肢柱的轴向受压承载力应满足下列公式规定：

持久、短暂设计状况N≤Nu（F.1.1-1）

地震设计状况N≤Nu/γRE（F.1.1-2）

式中：

N——轴向压力设计值；

Nu——钢管混凝土单肢柱的轴向受压承载力设计值。

F.1.2钢管混凝土单肢柱的轴向受压承载力设计值应按下列公式计算：

（F.1.2-1）

（当θ≤[θ]时）（F.1.2-2）

（当θ＞[θ]时）（F.1.2-3）

（F.1.2-4）

且在任何情况下均应满足下列条件：

（F.1.2-5）

表F.1.2系数α、[θ]取值

混凝土等级

≤C50

C55～C80

α

2.00

1.80

[θ]

1.00

1.56

式中：

N0——钢管混凝土轴心受压短柱的承载力设计值；

θ——钢管混凝土的套箍指标；

α——与混凝土强度等级有关的系数，按本附录表F.1.2取值；

[θ]——与混凝土强度等级有关的套箍指标界限值，按本附录表F.1.2取值；

Ac——钢管内的核心混凝土横截面面积；

fc——核心混凝土的抗压强度设计值；

Aa——钢管的横截面面积；

fa——钢管的抗拉、抗压强度设计值；

φl——考虑长细比影响的承载力折减系数，按本附录第F.1.4条的规定确定；

φe——考虑偏心率影响的承载力折减系数，按本附录第F.1.3条的规定确定；

φ0——按轴心受压柱考虑的φl值。

F.1.3钢管混凝土柱考虑偏心率影响的承载力折减系数φe应按下列公式计算：

当e0/rc≤1.55时，

（F.1.3-1）

（F.1.3-2）

当e0/rc＞1.55时，

（F.1.3-3）

式中：

e0——柱端轴向压力偏心距之较大者；

rc——核心混凝土横截面的半径；

M2——柱端弯矩设计值的较大者；

N——轴向压力设计值。

F.1.4钢管混凝土柱考虑长细比影响的承载力折减系数φl应按下列公式计算：

当Le/D＞4时：

（F.1.4-1）

当Le/D≤4时：

（F.1.4-2）

式中：

D——钢管的外直径；

Le——柱的等效计算长度，按本附录F.1.5条和第F.1.6条确定。

F.1.5柱的等效计算长度应按下列公式计算：

（F.1.5）

式中：

L——柱的实际长度；

μ——考虑柱端约束条件的计算长度系数，根据梁柱刚度的比值，按现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017确定；

k——考虑柱身弯矩分布梯度影响的等效长度系数，按本附录第F．1.6条确定。

F.1.6钢管混凝土柱考虑柱身弯矩分布梯度影响的等效长度系数k，应按下列公式计算：

1，轴心受压柱和杆件（图F.1.6a）：

（F.1.6-1）

2，无侧移框架柱（图F.1.6b、c）：

（F.1.6-2）

3，有侧移框架柱（图F.1.6d）和悬臂柱（图F.1.6e、f）：

当e0/rc≤0.8时

（F.1.6-3）

当e0/rc＞0.8时，取k=0.5。

当自由端有力矩M1作用时，

（F.1.6-4）

并将式（F.1.6-3）与式（F.1.6-4）所得是值进行比较，取其中之较大值。

式中：

β——柱两端弯矩设计值之绝对值较小者M1与绝对值较大者M2的比值，单曲压弯时β取正值，双曲压弯时β取负值；

β1——悬臂柱自由端弯矩设计值M1与嵌固端弯矩设计值M2的比值，当β1为负值即双曲压弯时，则按反弯点所分割成的高度为L2的子悬臂柱计算（图F.1.6f）。

注：

1，无侧移框架系指框架中设有支撑架、剪力墙、电梯井等支撑结构，且其抗侧移刚度不小于框架抗侧移刚度的5倍者；有侧移框架系指框架中未设上述支撑结构或支撑结构的抗侧移刚度小于框架抗侧移刚度的5倍者；

2，嵌固端系指相交于柱的横梁的线刚度与柱的线刚度的比值不小于4者，或柱基础的长和宽均不小于柱直径的4倍者。

图F.1.6框架柱及悬臂柱计算简图

F.1.7钢管混凝土单肢柱的拉弯承裁力应满足下列规定：

（F.1.7-1）

（F.1.7-2）

（F.1.7-3）

式中：

N——轴向拉力设计值；

M——柱端弯矩设计值的较大者。

F.1.8当钢管混凝土单肢柱的剪跨a（横向集中荷载作用点至支座或节点边缘的距离）小于柱子直径D的2倍时，柱的横向受剪承载力应符合下式规定：

V≤Vu（F.1.8）

式中：

V-横向剪力设计值；

Vu——钢管混凝土单肢柱的横向受剪承载力设计值。

F.1.9钢管混凝土单肢柱的横向受剪承载力设计值应按下列公式计算：

（F.1.9-1）

（F.1.9-2）

式中：

V0——钢管混凝土单肢柱受纯剪时的承载力设计值；

N‘——与横向剪力设计值V对应的轴向力设计值；

a——剪跨，即横向集中荷载作用点至支座或节点边缘的距离。

F.1.10钢管混凝土的局部受压应符合下式规定：

Nl≤Nul（F.1.10）

式中：

Nl——局部作用的轴向压力设计值；

Nul——钢管混凝土柱的局部受压承载力设计值。

F.1.11钢管混凝土柱在中央部位受压时（图F.1.11），局部受压承载力设计值应按下式计算：

（F.1.11）

式中：

N0——局部受压段的钢管混凝土短柱轴心受压承载力设计值，按本附录第F．1.2条公式（F.1.2-2）、（F.1.2-3）计算；

Al——局部受压面积；

Ac——钢管内核心混凝土的横截面面积。

图F.1.11中央部位局部受压

F.1.12钢管混凝土柱在其组合界面附近受压时（图F.1.12），局部受压承载力设计值应按下列公式计算：

当Al/Ac≥1/3时：

（F.1.12-1）

当Al/Ac＜1/3时：

（F.1.12-2）

式中：

N0——局部受压段的钢管混凝土短柱轴心受压承载力设计值，按本附录第F．1.2条公式（F.1.2-2）、（F.1.2-3）计算；

N’——非局部作用的轴向压力设计值；

ω——考虑局压应力分布状况的系数，当局压应力为均匀分布时取1.00；当局压应力为非均匀分布（如与钢管内壁焊接的柔性抗剪连接件等）时取0.75。

当局部受压承载力不足时，可将局压区段的管壁进行加厚。

图F.1.12组合界面附近局部受压

F.2连接设计

F.2.1钢管混凝土柱的直径较小时，钢梁与钢管混凝土柱之间可采用外加强环连接（图F.2.1-1），外加强环应是环绕钢管混凝土柱的封闭的满环（图F.2.1-2）。

外加强环与钢管外壁应采用全熔透焊缝连接，外加强环与钢梁应采用栓焊连接。

外加强环的厚度不应小于钢梁翼缘的厚度，最小宽度c不应小于钢梁翼缘宽度的70%。

图F.2.1-1钢梁与钢管混凝土柱采用外加强环连接构造示意

图F.2.1-2外加强环构造示意

F.2.2钢管混凝土柱的直径较大时，钢梁与钢管混凝土柱之间可采用内加强环连接。

内加强环与钢管内壁应采用全熔透坡口焊缝连接。

梁与柱可采用现场直接连接，也可与带有悬臂梁段的柱在现场进行梁的拼接。

悬臂梁段可采用等截面（图F.2.2-1）或

变截面（图F.2.2-2、图F.2.2-3）；采用变截面梁段时，其坡度不宜大于1/6。

图F.2.2-1等截面悬臂钢梁与钢管混凝土柱采用内加强环连接构造示意

图F.2.2-2翼缘加宽的悬臂钢梁与钢管混凝土柱连接构造示意

1-内加强环；2一翼缘加宽；3一变高度（腹板加腋）悬臂梁段

图F.2.2-3翼缘加宽、腹板加腋的悬臂钢梁与钢管混凝土柱连接构造示意

1-内加强环；2一翼缘加宽；3一变高度（腹板加腋）悬臂梁段

F.2.3钢筋混凝土梁与钢管混凝土柱的连接构造应同时满足管外剪力传递及弯矩传递的要求。

F.2.4钢筋混凝土梁与钢管混凝土柱连接时，钢管外剪力传递可采用环形牛腿或承重销；钢筋混凝土无梁楼板或井式密肋楼板与钢管混凝土柱连接时，钢管外剪力传递可采用台锥式环形深牛腿。

也可采用其他符合计算受力要求的连接方式传递管外剪力。

F.2.5环形牛腿、台锥式环形深牛腿可由呈放射状均匀分布的肋板和上、下加强环组成（图F.2.5）。

肋板应与钢管壁外表面及上、下加强环采用角焊缝焊接，上、下加强环可分别与钢管壁外表面采用角焊缝焊接。

环形牛腿的上、下加强环以及台锥式深牛腿的下加强环应预留直径不小于50mm的排气孔。

台锥式环形深牛腿下加强环的直径可由楼板的冲切承载力计算确定。

（图F.2.5移下页）

F.2.6钢管混凝土柱的外径不小于600mm时，可采用承重销传递剪力。

由穿心腹板和上、下翼缘板组成的承重销（图F.2.6），其截面高度宜取框架梁截面高度的50%，其平面位置应根据框架梁的位置确定。

翼缘板在穿过钢管壁不少于50mm后可逐渐收窄。

钢管与翼缘板之间、钢管与穿心腹板之间应采用全熔透坡口焊缝焊接，穿心腹板与对面的钢管壁之间（图F.2.6a）或与另一方向的穿心腹板之间（图F．2.6b）应采用角焊缝焊接。

（图F.2.6移下页）

F.2.7钢筋混凝土梁与钢管混凝土柱的管外弯矩传递可采用井式双梁、环梁、穿筋单梁和变宽度梁，也可以采用其他符合受力分析要求的连接方式。

F.2.8井式双梁的纵向钢筋可从钢管侧面平行通过，并宜增设斜向构造钢筋（图F.2.8）；井式双梁与钢管之间应浇筑混凝土。

（图F.2.8移下页）

图F.2.5环形牛腿构造示意

1-上加强环；2-腹板或肋板；3-下加强环；4-钢管混凝土柱；5-排气孔

图F.2.6承重销构造示意

图F.2.8井式双梁构造示意

1-钢管混凝土柱；2-双梁的纵向钢筋；3-附加斜向钢筋

F.2.9钢筋混凝土环梁（图F.2.9）的配筋应由计算确定。

环梁的构造应符合下列规定：

1，环梁截面高度宜比框架梁高50mm；

2，环梁的截面宽度宜不小于框架梁宽度；

3，框架梁的纵向钢筋在环梁内的锚固长度应满足现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的规定；

4，环梁上、下环筋的截面积，应分别不小于框架梁上、下纵筋截面积的70%；

5，环梁内、外侧应设置环向腰筋，腰筋直径不宜小于16mm，间距不宜大于150mm；

6，环梁按构造设置的箍筋直径不宜小于lOmm，外侧间距不宜大于150mm。

图F.2.9钢筋混凝土环梁构造示意

1-钢管混凝土柱；2-环梁的环向钢筋；3-框架梁纵向钢筋；4-环梁箍筋

F.2.10采用穿筋单梁构造（图F.2.10）时，在钢管开孔的区段应采用内衬管段或外套管段与钢管壁紧贴焊接，衬（套）管的壁厚不应小于钢管的壁厚，穿筋孔的环向净矩s不应小于孔的长径b，衬（套）管端面至孔边的净距w不应小于孔长径b的2.5倍。

宜采用双筋并股穿孔（图F.2.10）

图F.2.10穿筋单梁构造示意

1-并股双钢筋；2-内衬加强管段；3-柱钢管

F.2.11钢管直径较小或梁宽较大时，可采用梁端加宽的变宽度梁传递管外弯矩的构造方式（图F.2.11）。

变宽度梁一个方向的2根纵向钢筋可穿过钢管，其余纵向钢筋可连续绕过钢管，绕筋的斜度不应大于1/6，并应在梁变宽度处设置附加箍筋。

图F.2.11变宽度梁构造示意

1-框架梁纵向钢筋；2-框架梁附加箍筋

本规程用词说明

1，为便于在执行本规程条文时区别对待，对于要求严格程度不同的用词说明如下：

1）表示很严格，非这样做不可的：

正面词采用“必须”，反面词采用“严禁”；

2）表示严格，在正常情况下均应这样做的：

正面词采用“应”，反面词采用“不应”或“不得”；

3）表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的：

正面词采用“宜”，反面词采用“不宜”；

4）表示有选择，在一定条件下可以这样做的，采用“可”。

2，条文中指明应按其他标准执行的写法为：

“应符合……的规定”或“应按……执行”。

引用标准名录

1《建筑地基基础设计规范》GB50007

2《建筑结构荷载规范》GB50009

3《混凝土结构设计规范》GB50010

4《建筑抗震设计规范》GB50011

5《钢结构设计规范》GB50017

6《工程测量规范》GB50026

7《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086

8《地下工程防水技术规范》GB50108

9《滑动模板工程技术规范》GB50113

10《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119

11《粉煤灰混凝土应用技术现范》GB50146

12《混凝土质量控制标准》GB50164

13《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202

14《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204

15《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205

16《组合钢模板技术规范》GB50214

17《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223

18《大体积混凝土施工规范》GB50496

19《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497

20《塔式起重机安全规程》GB5144

21《起重机械安全规程》GB6067

22《施工升降机安全规程》GB10055

23《塔式起重机》GBlT5031

24《施工升降机标准》GBlT10054

25《混凝土泵》GBlT13333

26《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GB/T14370

27《预拌混凝土》GB/T14902

28《混凝土强度检验评定标准》GB/T50107

29《高层建筑箱形与筏形基础技术规范》JGJ6

30《建筑变形测量规程》JGJ8

31《钢筋焊接及验收规程》JGJ18

32《钢筋焊接接头试验方法》JGJ27

33《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33

34《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46

35《建筑施工安全检查标准》JGJ59

36《液压滑动模板施工安全技术规程》JGJ65

37《建筑施工高处作业安全技术规范》JGJ80

38《无粘结预应力混凝土结构技术规程》JGJ92

39《建筑桩基技术规范》JGJ94

40《冷轧带肋钢筋？

昆凝土结构技术规程》JGJ95

41《钢框胶合板模板技术规程》JGJ96

42《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99

43《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102

44《建筑工程冬期施工规程》JGJ104

45《钢筋机械连接技术规程》JGJ107

46《钢筋焊接网}昆凝土结构技术规程》JGJ114

47《建筑基坑支护技术规程》JGJ120

48《建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范》JGJ128

49《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130

50《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133

51《型钢混疑土组合结构技术规程》JGJ138

52《施工现场机械设备检查技术规程》JGJ160

53《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162

54《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》JGJ166

55《清水混凝土应用技术规程》JGJ169

56《建筑施工土石方工程安全技术规范》JGJ180

57《混凝土泵送施工技术规程》JGJ/T10

58《钢绞线、钢丝束无粘结预应力筋》JG3006