圓形鋼管混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)

1、附錄 F圓形鋼管混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)F.1構(gòu)件設(shè)計(jì)鋼管混凝土單肢柱的軸向受壓承載力應(yīng)滿足下列要求：持久、短暫設(shè)計(jì)狀況NNu地震設(shè)計(jì)狀況N 1.25Nu式中： N 軸向壓力設(shè)計(jì)值；Nu 鋼管混凝土單肢柱的軸向受壓承載力設(shè)計(jì)值。鋼管混凝土單肢柱的軸向受壓承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)按下列公式計(jì)算：Nule N0當(dāng)0.5<時(shí)N00.9Ac fc (1)當(dāng)2.5>時(shí)N00.9Ac fc (1)AafaAcfc且在任何情況下均應(yīng)滿足下列條件：le0表 F.1.2系數(shù)、 混凝土等級C50C55C802.001.80 1.001.56式中： N0 鋼管混凝土軸心受壓短柱的承載力設(shè)計(jì)值； 鋼管混凝土的套箍指標(biāo)； 與混

2、凝土強(qiáng)度等級有關(guān)的系數(shù)，按表F.1.2 取值； 與混凝土強(qiáng)度等級有關(guān)的套箍指標(biāo)界限值，按表F.1.2 取值， 1 (1)2 ；Ac 鋼管內(nèi)的核心混凝土橫截面面積；fc 核心混凝土的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；Aa 鋼管的橫截面面積；fa 鋼管的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；l 考慮長細(xì)比影響的承載力折減系數(shù)，按本附錄第F.1.4 條的規(guī)定確定；e 考慮偏心率影響的承載力折減系數(shù)，按本附錄第F.1.3 條的規(guī)定確定；1810 按軸心受壓柱考慮的l 值。F.1.3 鋼管混凝土柱考慮偏心率影響的承載力折減系數(shù)e ，應(yīng)按下列公式計(jì)算：當(dāng) e0rc1.55時(shí)，e1(F.1.3-1)e1.85 01rce0M 2(F.1.3

3、-2)N當(dāng) e0rc1.55時(shí)，e0.3(F.1.3-3)e00.4rc式中： e0 柱端軸向壓力偏心距之較大者；rc 核心混凝土橫截面的半徑；M 2 柱端彎矩設(shè)計(jì)值的較大者；N 軸向壓力設(shè)計(jì)值。F.1.4鋼管混凝土柱考慮長細(xì)比影響的承載力折減系數(shù)l ，應(yīng)按下列公式計(jì)算：當(dāng) LeD4時(shí)：l10.115 Le D4(F.1.4-1)當(dāng) LeD4時(shí)：l1(F.1.4-2)式中： D 鋼管的外直徑；Le 柱的等效計(jì)算長度，按本附錄第F.1.5 條和本附錄第F.1.6 條的規(guī)定確定。F.1.5柱的等效計(jì)算長度應(yīng)按下列公式計(jì)算：LekL(F.1.5)式中： L 柱的實(shí)際長度； 考慮柱端約束條件的計(jì)算長度

4、系數(shù)，根據(jù)梁柱剛度的比值，按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)GB50017 確定；k 考慮柱身彎矩分布梯度影響的等效長度系數(shù)，按本附錄第F.1.6 條的規(guī)定確定。F.1.6鋼管混凝土柱考慮柱身彎矩分布梯度影響的等效長度系數(shù)k ，應(yīng)按下列公式計(jì)算：1軸心受壓柱和桿件 (圖 F.1.6a)：k1(F.1.6-1)2無側(cè)移框架柱 (圖 F.1.6b、 c)：k0.50.3 0.22(F.1.6-2)3有側(cè)移框架柱 (圖 F.1.6d)和懸臂柱 (圖 F.1.6e、 f) ：182當(dāng) e0rc0.8時(shí)k1 0.625e0 rc(F.1.6-3)當(dāng) e0rc0.8時(shí)，取 k 0.5 。當(dāng)自由端有力矩 M 1 作用時(shí)，k(

5、1 1)2(F.1.6-4)并將式 (F.1.6-3)與式 (F.1.6-4)所得 k 值進(jìn)行比較，取其中之較大值。式中： 柱兩端彎矩設(shè)計(jì)值之絕對值較小者M(jìn)1 與較大者 M2 的比值，M1M 2 ，單曲壓彎時(shí)，為正值，雙曲壓彎時(shí)，為負(fù)值；1 懸臂柱自由端彎矩設(shè)計(jì)值M 1 與嵌固端彎矩設(shè)計(jì)值M 2 的比值，當(dāng)1 為負(fù)值 (雙曲壓彎 )注： 1時(shí)，則按反彎點(diǎn)所分割成的高度為L2 的子懸臂柱計(jì)算 (圖 F.1.6f)。5無側(cè)移框架指框架中設(shè)有支撐桁架、剪力墻、筒體等支撐結(jié)構(gòu)，且其抗側(cè)移剛度不小于框架抗側(cè)移剛度的倍者。有側(cè)移框架指框架中未設(shè)上述支撐結(jié)構(gòu)或支撐結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度小于框架抗側(cè)移剛度的5 倍者

6、。2嵌固端指相交于柱的橫梁的線剛度與柱的線剛度的比值不小于4 者，或柱基礎(chǔ)的長和寬均不小于柱直徑的4倍者。(a)軸心受壓(b)無側(cè)移單曲壓彎(c)無側(cè)移雙曲壓彎(d)有側(cè)移雙曲壓彎(e)單曲壓彎(f) 雙曲壓彎圖框架柱及懸臂柱計(jì)算簡圖鋼管混凝土單肢柱的軸向受拉承載力應(yīng)滿足下列要求：持久、短暫設(shè)計(jì)狀況N Nut(F.1.7-1)式中： N 軸向拉力設(shè)計(jì)值；183Nut 鋼管混凝土單肢柱的軸向受拉承載力設(shè)計(jì)值;地震設(shè)計(jì)狀況SkRk(F.1.7-2)式中： Sk 設(shè)防烈度地震作用組合的效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值，按本規(guī)程3.9.5條計(jì)算； 承載力利用系數(shù)；按本規(guī)程3.9.5 條取值；Rk 材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的構(gòu)件承

7、載力標(biāo)準(zhǔn)值。鋼管混凝土單肢柱的拉彎承載力應(yīng)滿足下列規(guī)定：NM(F.1.8-1)1N utM uN ut Aafa / (1 2e0 )(F.1.8-2)rcM u0.3rc N0(F.1.8-3)e0M(F.1.8-4)N式中： N 軸向拉力設(shè)計(jì)值；M 柱端彎矩設(shè)計(jì)值；e0 軸向拉力的偏心距；rc 鋼管的內(nèi)半徑。當(dāng)鋼管混凝土單肢柱的剪跨a （橫向集中荷載作用點(diǎn)至支座或節(jié)點(diǎn)邊緣的距離）小于柱子直徑的 2 倍時(shí)，即需驗(yàn)算柱的橫向受剪承載力，并應(yīng)滿足下列要求：持久、短暫設(shè)計(jì)狀況VVuc式中： V 橫向剪力設(shè)計(jì)值；DVuc 鋼管混凝土單肢柱的橫向受剪承載力設(shè)計(jì)值。地震設(shè)計(jì)狀況SkRk(F.1.9-2)

8、式中：Sk 設(shè)防烈度地震作用組合的效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值，按本規(guī)程3.9.5條計(jì)算； 承載力利用系數(shù)；按本規(guī)程3.9.5 條取值；Rk 材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的構(gòu)件承載力標(biāo)準(zhǔn)值。鋼管混凝土單肢柱的橫向受剪承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)按下列公式計(jì)算：Vuc (V00.1N ) 10.45a(F.1.10-1)DV00.2Ac fc (13 )(F.1.10-2)式中： V0 鋼管混凝土單肢柱受純剪時(shí)的承載力設(shè)計(jì)值；N ' 與橫向剪力設(shè)計(jì)值V 對應(yīng)的軸向力設(shè)計(jì)值；184a 剪跨，即橫向集中荷載作用點(diǎn)至支座或節(jié)點(diǎn)邊緣的距離；D 鋼管混凝土柱的外徑；Ac 鋼管內(nèi)的核心混凝土橫截面面積；fc 核心混凝土的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； 鋼

9、管混凝土的套箍指標(biāo)，按公式（）確定。注：橫向剪力V 必須以壓力方式作用于鋼管混凝土柱。鋼管混凝土的局部受壓應(yīng)滿足下列要求：N Nul(F.1.11)l式中： Nl 局部作用的軸向壓力設(shè)計(jì)值；N 鋼管混凝土柱的局部受壓承載力設(shè)計(jì)值；ulF.1.12 鋼管混凝土柱在中央部位受壓時(shí)( 圖 F.1.12)，局部受壓承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)按下列公式計(jì)算：NulN0Al(F.1.12)Ac式中： N0 局部受壓段的鋼管混凝土短柱軸心受壓承載力設(shè)計(jì)值，按本附錄第 F.1.2 條公式 (F.1.2-2)和公式 (F.1.2-3)計(jì)算；Al 局部受壓面積；Ac 鋼管內(nèi)核心混凝土的橫截面面積。圖 F.1.12 中央部位局

10、部受壓F.1.13 鋼管混凝土柱在其組合界面附近受壓時(shí)(圖 F.1.13)，局部受壓承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)按下列公式計(jì)算：當(dāng) AlAc1 3時(shí)：N ul( N0Al(F.1.13-1)Nc )Ac當(dāng) AlAc1 3時(shí)：N ul( N 0Al(F.1.13-2)N c ) 3Ac式中： N0 局部受壓段的鋼管混凝土短柱軸心受壓承載力設(shè)計(jì)值，按本附錄第 F.1.2 條公式 (F.1.2-2)和公式 (F.1.2-3)計(jì)算；185Nc 非局部作用的軸向壓力設(shè)計(jì)值； 考慮局壓應(yīng)力分布狀況的系數(shù)，當(dāng)局壓應(yīng)力為均勻分布時(shí)，取1；當(dāng)局壓應(yīng)力為非均勻分布時(shí) (例如與鋼管內(nèi)壁焊接的柔性抗剪連接件)，取0.75。當(dāng)局部受

11、壓承載力不足時(shí)，可將局壓區(qū)段(等于鋼管直徑的1.5 倍 )的管壁加厚，予以補(bǔ)強(qiáng)。注：這里所謂的柔性抗剪連接件包括節(jié)點(diǎn)構(gòu)造中采用的內(nèi)加強(qiáng)環(huán)、環(huán)形隔板、鋼筋環(huán)和焊釘?shù)?。?nèi)襯管段和穿心牛腿 (承重銷 )可視為剛性抗剪連接件。圖組合界面附近局部受壓F.2連接設(shè)計(jì)F.2.1 鋼管混凝土柱的直徑較小時(shí)，鋼梁與鋼管混凝土柱之間可采用外加強(qiáng)環(huán)連接（圖F.2.1-1），外加強(qiáng)環(huán)應(yīng)是環(huán)繞鋼管混凝土柱的封閉的滿環(huán)（圖）。外加強(qiáng)環(huán)與鋼管外壁可采用角焊縫或?qū)优c角接焊縫連接，外加強(qiáng)環(huán)與鋼梁應(yīng)采用栓焊連接。外加強(qiáng)環(huán)的厚度不應(yīng)小于鋼梁翼緣的厚度、最小寬度c不應(yīng)小于鋼梁翼緣寬度的0.7 倍。c外加強(qiáng)環(huán)圖鋼梁與鋼管混凝土柱采用

12、外加強(qiáng)環(huán)連接構(gòu)造示意186cccc角柱邊柱中柱中柱外加強(qiáng)環(huán)（封閉的滿環(huán)）圖外加強(qiáng)環(huán)構(gòu)造示意內(nèi)加強(qiáng)環(huán)(a) 立面圖(b) 平面圖圖等截面懸臂鋼梁與鋼管混凝土柱采用內(nèi)加強(qiáng)環(huán)連接構(gòu)造示意鋼管混凝土柱的直徑較大時(shí)，鋼梁與鋼管混凝土柱之間可采用內(nèi)加強(qiáng)環(huán)連接。內(nèi)加強(qiáng)環(huán)的鋼板壁厚不應(yīng)小于鋼梁翼緣的厚度，預(yù)留排氣孔的直徑不宜小于50mm，預(yù)留澆灌孔的直徑不宜小于150mm。內(nèi)加強(qiáng)環(huán)與鋼管內(nèi)壁應(yīng)采用全熔透坡口焊縫連接。梁與柱可采用現(xiàn)場直接連接，也可與帶有懸臂梁段的柱在現(xiàn)場與梁拼接，可采用等截面懸臂梁段（圖），一級和二級時(shí)，宜采用端部擴(kuò)大形連接（圖、圖）、梁端加蓋板或骨形連接。187梁腹板加腋內(nèi)加強(qiáng)環(huán)內(nèi)加強(qiáng)環(huán)&l

13、t;1:6(a) 立面圖(a) 立面圖翼緣加寬翼緣加寬(b) 平面圖(b) 平面圖圖 F.2.2-2翼緣加寬的懸臂鋼梁與圖 F.2.2-3翼緣加寬、腹板加腋的懸臂鋼梁與鋼管混凝土柱連接構(gòu)造示意鋼管混凝土柱連接構(gòu)造示意鋼梁與鋼管混凝土柱可采用鋼梁穿過鋼管混凝土柱的穿心式連接，鋼管壁與鋼梁翼緣應(yīng)采用全全熔透坡口焊，鋼管壁與鋼梁腹板可采用角焊縫（圖）。(a) 立面圖(b) 平面圖圖鋼梁鋼管混凝土柱穿心式連接1鋼管混凝土柱2鋼梁鋼筋混凝土梁與鋼管混凝土柱的連接構(gòu)造應(yīng)同時(shí)滿足管外剪力傳遞及彎矩傳遞的要求。鋼筋混凝土梁與鋼管混凝土柱連接時(shí)，鋼管外剪力傳遞可采用環(huán)形牛腿、抗剪環(huán)；鋼筋混凝土無梁樓板或井式密肋

14、樓板與鋼管混凝土柱連接時(shí)，鋼管外剪力傳遞可采用臺錐式環(huán)形深牛腿。也可采用其他符合計(jì)算受力要求的連接方式傳遞管外剪力。環(huán)形牛腿、臺錐式環(huán)形深牛腿可由呈放射狀均勻分布的肋板和上下加強(qiáng)環(huán)組成（圖）。肋板應(yīng)與鋼管壁外表面及上、下加強(qiáng)環(huán)采用角焊縫焊接，上、下加強(qiáng)環(huán)可分別與鋼管壁外表面采用角焊縫焊接。環(huán)形牛腿的上、下加強(qiáng)環(huán)以及臺錐式深牛腿的下加強(qiáng)環(huán)應(yīng)打直徑不小于50mm 的圓孔。臺錐式環(huán)形188深牛腿下加強(qiáng)環(huán)的直徑可由樓板的沖切強(qiáng)度確定。上加強(qiáng)環(huán)b1bl2t2上加強(qiáng)環(huán)ltw11hhwtt腹板下加強(qiáng)環(huán)腹板下加強(qiáng)環(huán)b( 肋板)( 肋板)鋼管混凝土柱鋼管混凝土柱a)b)bDbbDb根據(jù)上加強(qiáng)環(huán)寬度確定是否開孔t

15、td>50mmd>50mm1122a）環(huán)形牛腿b）臺錐式深牛腿圖 F.2.6環(huán)形牛腿構(gòu)造示意F.2.7 抗剪環(huán)可采用通過雙面角焊縫焊接于鋼管壁外表面的閉合的鋼筋環(huán)或閉合的帶鋼環(huán)（圖F.2.7）。鋼筋直徑d 不應(yīng)小于20mm；帶鋼厚度b 不應(yīng)小于20mm，帶鋼高度h 不應(yīng)小于其厚度。每個(gè)連接節(jié)點(diǎn)的抗剪環(huán)不應(yīng)少于兩道。設(shè)置兩道抗剪環(huán)時(shí)，一道可在距框架梁底50mm 的位置且宜盡可能接近框架梁底，另一道可在距框架梁底1/2 梁高的位置。帶鋼1hb1抗剪環(huán)圓鋼鋼管混d凝土柱11圖抗剪環(huán)構(gòu)造示意鋼筋混凝土梁與鋼管混凝土柱的管外彎矩傳遞可采用環(huán)梁、穿筋單梁，也可采用其他符合受力分析要求的連接方式

16、。鋼筋混凝土環(huán)梁（圖）的配筋應(yīng)由計(jì)算確定。環(huán)梁的構(gòu)造應(yīng)符合下列規(guī)定：1環(huán)梁截面高度宜比框架梁高30mm；1892環(huán)梁的截面寬度不宜小于框架梁寬度，不應(yīng)小于2/3 框架梁寬度；3框架梁的縱向鋼筋在環(huán)梁內(nèi)的錨固長度應(yīng)滿足現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50010的規(guī)定；4環(huán)梁上、下環(huán)筋的截面積，應(yīng)分別不小于框架梁上、下縱筋截面積的0.7 倍；5環(huán)梁內(nèi)、外側(cè)應(yīng)設(shè)置環(huán)向腰筋，腰筋直徑不宜小于14mm，間距不宜大于150mm；6環(huán)梁按構(gòu)造設(shè)置的箍筋直徑不宜小于10mm，外側(cè)間距不宜大于150mm。00323412圖鋼筋混凝土環(huán)梁構(gòu)造示意環(huán)梁截面配筋示意注： 1Ash1、 Ash2 為焊接環(huán)向鋼筋，焊接長度為10d(單面焊 )或 5d(雙面焊 )。注：1、Ash1與Ash3為焊接環(huán)向鋼筋，焊接長度為10d(單面焊)或5d(雙面焊 ) 。2As3 為環(huán)梁腰筋，直徑不應(yīng)小于14mm，間距不應(yīng)大于150mm，下方第一道腰筋應(yīng)位于框架梁底筋的上表面。2、As3為環(huán)梁腰筋 , 直徑不應(yīng)小于 14mm，間距不應(yīng)大于 150mm，底下第一道腰筋應(yīng)位于框架梁底筋表面。3b1、b2、b3 分別為各閉合箍筋的肢距，b1b2b3。2、抗剪環(huán)筋不宜小于兩道，且直徑不宜小于25mm。箍筋外肢距抗剪環(huán)筋凈距為 20mm。3抗剪環(huán)筋不宜小于