CECS 159-2004（条文说明） 矩形钢管混凝土结构技术规程.pdf

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1、中国工程建设标准化协会标准矩形钢管混凝土结构技术规程CECS 159 : 2004 条文说明目次1总则.( 71) 3材料.( 7 2) 3. 1钢材口幻3. 2 连接材料( 74) 3. 3混凝土门的4 基本设计规定.( 7 5) 4. 1 一般规定( 7日4. 2 结构变形( 76) 4. 3 设计指标( 7 7) 4.4 构造要求( 7 7) 5 结构体系和结构分析. ( 8 0) 5. 1 结构体系 5.2 结构分析(82) 6 承重构件设计.( 8 3) 6. 1 轴心受力构件的计算6.2 压弯、拉弯构件的计算6.3 框架柱的设计要求7 节点设计.( 8 8) 7. 1 梁柱连接们7

2、.2 柱子拼接( 9 7) 7. 3 柱脚门8 抗侧力构件设计.( 9 9) 8. 1 支撑的8. 5 带框混凝土剪力精(101) 69 9 楠架设计.(103) 9. 1 一般规定 (103) 9.2 矩形钢管混凝土街架(103)9.3 钢管街架与混凝土板的组合楠架(IO的10 耐火设计.(107) 10. 1 一般规定(107)10. 2 作用和作用效应组合(10的10.4 元防火涂层柱的耐火计算(IO的10.5 有防火保护柱的防火涂层厚度(111)11施工(114)11. 1 一般规定(114)11. 2 矩形钢管构件的制作和施工（口的11. 3 混凝土施工（115) 70 1总则1.

3、0. 4 本规程所采用的符号和术语是根据现行国家标准建筑结构设计术语和符号标准GB/T50083制定的。本规程中许多参数（如荷载、材料等）引用了国家现行有关标准的规定，因此，除本规程有明确规定者外，在设计时还必须遵守国家现行有关的标准。杨强跃、金天德、刘永健按本规程进行了工程试设计。 71 3材料3.1钢材3. 1. 1 本规程规定矩形钢管混凝土构件的钢管可采用Q235、Q345、Q390和Q420四种牌号的钢材，这是依据现行国家标准钢结构设计规范GB50017的规定和我国多年来铜管混凝土结构实践经验提出的。根据现行国家标准冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50018的规定，冷弯型钢构件主要采用Q2

4、35和Q345两种牌号钢材。因此，冷弯成型的矩形钢管目前主要采用上述两种钢材。条文还规定“当有可靠依据时，可采用其他牌号的钢材”，所谓“可靠依据”是指所取用的钢材，其力学性能和化学成分应符合我国有关建筑结构用钢标准的要求。3. 1. 2 建筑结构用钢除了应具有合格的力学性能指标外，还应对一些化学成分含量加以限制，以确保构件的可焊性等加工和维护要求。因此，设计者应根据结构的重要性、荷载特征、应力状态、钢材厚度、连接和加工方法，以及环境条件等不同情况，合理地选用钢材的牌号和级别。根据现行国家标准碳素结构钢GB/T700和低合金高强度结构钢GB/T1591的规定，每一牌号的钢材按其质量又分为不同等级

5、，如Q235分为A、B、C、D四个等级，Q345、Q390和Q420钢分为A、B、C、D、E五个等级。各类牌号的A级钢不提供任一温度量级的冲击韧性试验，且只有当用户提出要求时才进行冷弯试验。Q235A级钢还不保证焊接要求的含碳量。Q235的B、C、D级和Q345、Q390、Q420的B、C、D、E级钢之间除所含化学成分限量不同外，各级钢材分别保证在zo、0、一20和-40时应具有的冲击韧性要求。对在一40以下要求保证冲击 72 韧性的钢材，则应选取相应钢材牌号的E级钢。用于承重结构的钢管材料应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证，对于一些重要

6、的结构和直接承受动力作用的结构还应有冷弯试验合格和冲击韧性的要求。因此，各类牌号的A级钢一般不宜用于直接承受动力作用的结构、要求保证冲击韧性性能的结构和高层结构，Q235A级钢还不能用于焊接结构。条文中未给出矩形铜管混凝土结构钢材抗拉强度和屈服强度的比值，但一般强屈比不应小于1.2。用于抗震结构的钢材的伸长率应大于20%，以保证构件具有足够的塑性变形能力。3.1. 3 国内生产高频焊接直缝矩形管比较多，但也有一些钢厂生产螺旋焊缝圆变方矩形管的，故本条列入了螺旋焊缝生产工艺的矩形管。热轧矩形钢管目前国内尚未生产，但国外的有关标准中均已列入并已生产和应用，例如z国际标准180657/14 40 H

7、ot Formed Structural Hollow Sections中列有热轧方管CSHS）截面20mm20mm400mm400mm，热轧矩形管CRHS）截面50mm30mm500mm300mm，壁厚2.625mm；欧洲标准剧10212-2Hot Finished Structural Hollow Section中列有方管CSHS）截面20mm20mm400mm400mm，矩形管CRHS）截面50mm25mm500mm300mm，壁厚2.520mm；此外，英国规范也列有热轧方钢管CSHS），规格：350mm350mm700mm700mm,壁厚1240mmo随着我国加入WTO，国外先进的生

8、产工艺可能会很快引进国内，故本条文中也列入了热轧矩形钢管。对于采用一条直缝和螺旋焊缝冷弯成型的矩形管，焊缝强度宜与母材等强。3.1. 4 在钢结构制造过程中，由于钢材质量和焊接构造等因素，厚板容易出现层状撕裂，这对沿厚度方向受拉的接头来说是很不利的。因此，需要采用厚度方向性能钢板。关于如何防止层状撕裂以及确定厚度方向所需的断面收缩率6mm的冷成型矩形铜管的钢材强度设计值，可参照钢结构设计规范GB50017的规定取用。4.4构造要求4.4. 1 为了方便向铜管内挠筑混凝土，本规程规定矩形钢管的截面最小边尺寸不应小于lOOmm。规程还规定钢管壁厚不宜小于4mm，这是为了避免钢管在浇筑混凝土时出现局

9、部外鼓现象。如果浇筑混凝土工艺能确保管内混凝土施工质量和不发生钢管管壁外鼓现象，上列限值尚可适当放宽。此外，当矩形铜管混凝土构件截面最大边长不小于800mm时，为确保钢管和混凝土共同作用，宜在柱内壁上采取焊接栓钉、纵向加劲板等构造措施。由于目前这方面的资料很少，本规程中难以提出栓钉、加劲板等构造措施的具体尺寸和设置要求，设计时可借鉴己有的工程经验处理。当有可靠依据时，管内需要设置栓钉的柱截面最大边长尺寸尚可适当放宽。4.4.3 矩形铜管混凝土钢管板件的宽厚比bit和h/t（图4.4. 3) 不宜过大，因为板件的局部屈曲承载力是与板件宽厚比平方成反比，若板件宽厚比过大，则板件将在远低于钢材强度设

10、计值之前发生局部屈曲。由于矩形铜管板组相互制约和板件的薄膜效应，板件出现局部屈曲并不意味板件承载能力耗尽，还可利用板件的屈曲后强度，但要利用板件的屈曲后强度，通常板件只能取其部分有效截面作为计算截面。本规程第6章所有的构件计算和规定，都是在矩形钢管全截 77 面有效的前提下建立的。因此，矩形钢管混凝土构件的铜管截面板件的宽厚比b/t、h/t必须给予限制，以确保构件在丧失整体承载能力之前，钢管不出现局部屈曲，全截面有效。本规程表4.4. 3 给出了矩形铜管板件在各种受力状态下的宽厚比b/t、h/t的限值。若设计的构件符合表4.4. 3的规定，则矩形钢管混凝土的钢管板件可保证全截面有效。表4.4.

11、 3给出的板件宽厚比限值是根据Winter有效宽度b.计算公式确定的。令Winter公式中b.=b即全截面有效，可得到板件宽厚比限值的通式为zr.- 235 (b/t)1田句19.l ./k，响f.(E4. 4. 3-1) 式中，h为空钢管板件稳定系数，如z四边简支板，均匀受压k=4.0，纯弯曲k=23.9，非均匀受压板件稳定系数h与应力梯度的1，有关（的1分别为板件最外边缘的最大和最小应力，并取压力为正、拉力为负），设计规范GB50018给出了非均句受压板件稳定系数的计算公式为z当1二三注0时，k=7. 8-8. 154. 35仙(E4. 4. 3-2) 当0二三1时，k=7. 8-6. 2

12、9十9.78伽(E4. 4. 3-3) 将上述各种受力状态板件的稳定系数h代人式（E4.4. 3-1) 中，即可得到空铜管板件全截面有效的限值。矩形钢管内充实混凝土后，对钢管板件的局部屈曲稳定性能有很大的提高，这也是钢管混凝土构件的有利性能之一。日本学者做的大批矩形铜管混凝土构件试验证实，矩形钢管填充混凝土后，钢管板件局部屈曲稳定性能比空铜管大1.5倍。本规程表4. 4. 3中给出的限值是按空铜管求出的结果乘以1.5倍得出的，经与有限条法理论分析结果对比，此规定是可靠的，并略偏安全。需要说明的是z用Winter有效宽度计算公式只是计算矩形钢管板件的平直段部分，矩形管四个弯角的曲线部分高度（r=

13、2St）总是有效的截面，因此，本规程表4.4. 3给出的限值中也加上 78 了弯角所包含的高度。此外，为方便计算，表4.4. 3给出的非均匀受压板件限值表达式，是将./k值取为二次近似逼近式给出的，其误差约为2%左右，且偏于安全。还应指出的是z在施工阶段，炬形铜管混凝土构件不应计入管内混凝土对管壁局部稳定性的增强效应，对此，在表4.4. 3的注3中作了说明，但公式中材料强度换算系数/2357万中的元，应取截面板件在施工荷载作用下的实际应力1.1。，对压弯板件。取板件最外边缘的最大应力的。若按施工阶段验算得到的空钢管的b/t和h/t小于钢管混凝土的限值（表4.4. 3）时，宜采取措施调整施工工艺

14、，减小施工街载，尽可能取用钢管混凝土的b/t和h/t限值（表4.4. 3），以确保矩形钢管混凝土构件截面设计的经济合理性。否则，钢管的b/t和h/t应满足施工阶段空铜管不发生局部屈曲的要求。4.4.S 钢管侧壁开孔的主要作用是z浇筑混凝土时排气，保证混凝土密实、清除施工缝处的浮浆、溢水等。另外在发生火灾时，钢管内混凝土会有水蒸汽产生，该孔有排除水蒸汽的作用，以防铜管爆裂。 79 5 结构体系和结构分析5.1结构体系5. 1. 1 矩形钢管混凝土与空钢管相比，可显著提高受压承载力，但当管尺寸较小时，承载力的提高与混凝土施工费用相比，优越性相对降低，故一般宜用于尺寸较大的框架柱构件。5. 1. 2

15、 矩形钢管混凝土构件属组合构件，在多、高层建筑中，组合柱与钢柱或（和）钢筋混凝土柱同时使用是常见的。矩形铜管混凝土柱与圆形铜管混凝土柱相比，能较好地满足建筑上的要求，但方钢管柱在荷载作用下，对其中混凝土的约束作用比圆钢管小，在同样荷载下要求采用较大柱截面。在有些工程中，将大直径圆钢管混凝土柱置于建筑物的大厅，以满足特定的建筑要求；或将大直径圆钢管混凝土柱置于建筑的核心部位，发挥它承载力高的特点，代替混凝土剪力墙作为受剪构件，同时，将矩形铜管混凝土柱设在建筑物的周边，发挥其构件连接方便、在建筑上容易协调的特点，使得不同形式的铜管混凝土柱各得其所。5. 1. 3 表5.1. 3系参照有关标准拟定。

16、矩形铜管混凝上框架有良好的延性，其适用高度可不低于钢结构的适用高度。对矩形钢管混凝土框架与混凝土抗侧力结构组成的混合结构的适用高度不低于型钢混凝土框架与混凝土抗侧力结构组成的混合结构的适用高度。5. 1. 5 矩形钢管混凝土和其他构件组成的结构体系，与其他类型的结构一样，应符合结构抗震设计的一般要求，即在平面上结构布置宜整齐规则，力求满足对平面布置规则性的要求；在竖向，结构的质量和刚度宜分布均匀，力求满足对竖向规则性的要求，以减小地震对建筑物的不利影响。 80 5.1. 6 在抗震设防区，结构体系宜有多道抗震设防线，本条规定即体现这一要求，并根据设防烈度的不同，提出不同的要求。5. 1. 7

17、矩形铜管混凝土柱用于多、高层建筑时，可采用不同形式的梁构件。钢梁具有与钢管？昆凝土柱连接方便、重量轻等优点，钢混凝土组合梁与组合柱普遍同时使用，这两种形式的梁宜优先考虑。大跨时可考虑采用钢椅架、矩形钢管混凝土椅架或组合椅架。混凝土梁造价虽然低于钢梁，但混凝土梁的钢筋穿柱及其连接固定，在构造上带来很多困难，且施工较复杂，还可能因钢筋密集影响混凝土浇筑质量，宜逐步减少应用，梁跨度较大时更不宜采用。以铜管混凝土柱组成框架时；根据抗力水平和刚度要求，可配置支撑、剪力墙等抗侧力构件。楼板一般宜采用压型钢板组合楼板，在保证楼盖结构整体性和施工方便等方面具有明显优点。视条件也可采用预制板、带现浇层的叠合板或

18、现浇混凝土板。5.1. 8 支撑可采用钢管、角钢或H型钢制戚，支撑与钢管棍凝土柱的连接常采用节点板连接。支撑与框架的连接，可采用佼接或刚接。当多、高层建筑设支撑、剪力墙后仍不满足层间位移要求时，可设置结构加强层。但加强层上下端内力出现突变，在强震区不宜采用。支撑和剪力墙在竖向宜连续布置，使结构在竖向的刚度分布均匀。5.1. 9 带翼墙或端柱的剪力墙有较好的侧向刚度。由于暗柱的平面外刚度有时难以保证，故通常宜采用带翼墙或端柱的剪力墙。当有根据时，也可采用暗柱作边缘构件。剪力墙与其边缘构件之间应具有可靠连接。5. 1. 10低层建筑一般不设地下室，而多层建筑常设地下室。当设置地下室时，支撑楠架或剪

19、力墙等抗侧力构件应延伸至基础，框架柱应至少伸至地下一层，并考虑必要的埋深，以保证连接可靠。鉴于外包式柱脚在阪神地震中显示性能不佳，根据现行行业标准高层民用建筑钢结构技术规程JGJ99的规定，不宜用于8度及以上地区的建筑。外露式柱脚可用于非抗震建筑。 81 S.2结构分析s. 2.1 本条对矩形钢管混凝土结构的分析作出了规定。1、2矩形铜管混凝土柱在弹性阶段的刚度，应按本规程第5. 2. 2条的规定确定。在多遇地震下，组合结构的阻尼比，日本用0.03，也有用0.04的，本规程取0.035；混合结构的阻尼比取0.04与现行行业标准高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3的取值相同。在罕遇地震下，阻尼比取

20、0.05，与现行国家标准建筑抗震设计规范GB50011的取值相同。3 由于混凝土抗拉强度较低，组合结构的承载力计算中不计入混凝土的抗拉强度。结构分析时，内力与构件刚度有关，混凝土受拉区对构件刚度是有贡献的，故刚度计算时应考虑受拉区混凝土，按等截面构件计算。4 考虑弯矩调幅时，连续梁按等截面梁计算，将混凝土设计截面按弹性模量折算成等效钢截面。按变截面梁计算时，不考虑弯矩调幅。s. 2. 2 本条关于铜管混凝土结构在正常使用极限状态下换算刚度计算的规定，是综合参考了现行中国工程建设标准化协会标准高强度混凝土结构技术规程CECS104和钢管混凝土结构设计与施工规程CECS28的规定，并考虑抗震设计的

21、特点确定的。S.2.3 这一规定体现了二道设防的原则，是抗震设计的重要要求。在抗震分析时，可通过框架部分的楼层剪力调整系数来实现。S.2.4 本条采用了现行国家标准建筑抗震设计规范GB50011 的规定。 82 6 承重构件设计6.1 轴心受力构件的计算6.1. 1 根据钢管和混凝土共同工作的机制，可得到轴心受压构件的承载力设计值计算公式为zNu(f A.+ fcAc) (E6. 1. 1) 式中，是与钢管对混凝土的约束效应和混凝土徐变对承载力影响等因素有关的系数。前者对混凝土的强度有所提高，后者则相反。考虑到的影响因素比较复杂，且对矩形铜管混凝土轴心受压构件承载力的提高有限，对于管壁较薄的构

22、件更是如此，为了使用方便，本规程取1（这一方法也为美国AISC、日本、英国等国家规范所采用），即得到本规程的公式（6.1. 1-2）。各种矩形钢管混凝土构件公式计算值和试验值的比较汇总于表E6.1. 1。表中前三项，计算值与试验值之比小于1表示按公式计算偏于安全，大于1表示偏于不安全；表中后两项，计算值与试验值之比大于1表示按公式计算偏于安全，小于1表示偏于不安全。统计结果表明本规程的计算方法是可取的。E E6.1.1 公式计算值与试验值的比值序号计算公式试件数量最小值最大值平均值方差” ex) （2) 输压强度公式91 0.6455 1. 1700 0.8966 0.0095 2 轴压稳定公

23、式98 0.7926 1. 44 78 0.9568 0.0104 3 纯弯强度公式28 0.7406 0.9813 0.9024 0.0050 4 压弯强度公式81 0.8130 1. 8979 1. 1262 o. 0411 5 压弯稳定公式46 0.7018 1. 2340 1. 0085 0.0171 6.1. 2 根据试验资料，矩形钢管混凝土轴心受压构件的受力较接 83 近于钢构件，因此采用与钢结构类似的计算公式（6.1. 2-1)。公式中的轴心受压稳定系数也近似地采用现行国家标准钢结构设计规范GB50017中的b曲线。构件的长细比则按考虑钢管和管内混凝土共同工作后的公式计算。6.1

24、. 3 当量回转半径ro计算公式（6.1. 3-3）的推导过程如下z矩2 (E.I.十Eclc)形铜管混凝土柱的欧拉力NE丐12 = CA.f十Acfc) Tr2 E. Tr2 E TJ= Nu N，即公式（6. 2. 2-4)。式中，A.旦，ro I.十IcEcJE. .a ci.c .句，即公式（6.1. 3-2）和公式（6.1. 3-3）。A,+AJjf 6.1. 4 由于棍凝土的抗拉强度相对于钢材很小，在计算矩形钢管混凝土轴心受拉构件时，可不计入混凝土的作用，只考虑由矩形钢管抵抗所有的拉力，由此可得到本规程矩形铜管混凝土的抗拉承载力计算公式（6.1.的。6.2 压膏、技弯构件的计算6.

25、 2. 1 弯矩作用在一个主平面内的矩形铜管混凝土压弯构件的强度，可以根据极限状态理论进行分析。矩形钢管混凝土压弯构件在破坏时，假定钢管壁没有局部屈曲，钢管应力达到屈服点，受压区混凝土应力达到极限强度，受拉区混凝土退出工作（图E. 6. 2. 1-1)。由极限状态理论可以推导出钢管混凝土压弯构件的N-M相关公式。该式为二次函数，曲线呈抛物线型（图E6.2. 1-2 中实线）。为便于设计，将其简化为两段折线型（图E6.2. 1-2中的虚线）。在简化N-M相关线中，折线的转折点是将Mu代人实际相关曲线中得到的。简化曲线为：当走c时，M 一一1Mu (E6. 2. 1-1) 84 ;, .Ac ,A

26、b一一分别为计算楼层的支撑斜杆、支撑跨的柱（等刚度代换后的钢柱）和梁的截面面积。中心支撑的斜抨计算内容包括强度和稳定性。稳定性计算中，考虑到在地震作用时斜杆反复受压、拉，且受压屈曲后变形增长较多，当转为受拉时不能完全拉直，造成再次受压时承载力降低，即出现退化现象。长细比越大，退化程度越严重，在公式中是以市来考虑它的影响。8.1. 4 囹8.1. 4(c), (d）中，当采用双版伎接时，支撑安装较为困难，施工时可先拼接一块板，待支撑安装就位后，再拼接第二块板，该板与柱的连接采用单面焊。当承载力满足设计要求时，伎接板也可采用单块板的形式。8.5 带框混摄土剪力墙8. 5.18. 5. 2 本节所指

27、的带框混凝土剪力墙，是指用铜管混凝土柱代替一般钢筋混凝土柱的带框剪力墙结构。目前，这种型式在国内采用较少，积累经验不多，但当结构需要较好的刚度和抗变形能力时，不失为一种较理想的结构型式。鉴于目前对此类结构尚无针对性的计算分析软件，结构分析时可将铜管混凝土柱等刚度（抗推刚度）代换成混凝土构件，从结构动力特性看，二者基本接近，故计算结果与实际也较接近。 101 8.5.3 带框混凝土剪力墙在水平力作用下，柱与剪力墙均参与抵抗弯矩，但考虑到剪力墙本身较薄，分布筋直径又较小，为计算简便起见，条文规定，不考虑剪力墙本身的抗弯能力，而仅作为一种强度安全贮备。弯矩均由边框柱的拉、压轴向力承担。框架梁（明梁或

28、暗梁）也不考虑参与内力分析，仅作为加强措施，作为剪力墙的横向加劲肋。试验表明，取消边框梁，剪力墙承载力将下降10%左右。8.5.7 混凝士剪力墙与铜管混凝土柱之间的连接主要应满足受剪承载力的要求。可根据实际情况采用不同形式的连接，图EB.5. 7为连接形式之一。铜管混.土柱 102 栓钉（桂两端设置）750） 式中fy20一钢材在20（室温）时的屈服强度标准值；T.一钢材的温度；jyT一钢材在高温T.时的屈服强度标准值。 108 高温下的弹性模量可按下式计算zEsT =Es/0 +3. 8 10-9 TD (ElO. 4. 2-2) 式中EsT一一钢材在高温Ts时的弹性模量；Es一钢材的弹性模

29、量。对火灾室以外的结构，可忽略火的影响，取常温下的强度和弹性模量进行计算。局部结构的稳定性验算时，火作用对远离火灾室的结构影响较小，在作近似分析时，可取局部结构进行验算。局部结构与计算简图见图ElO.4. 2-1。梁上线荷载为w，按简单塑性镀理论形成破坏机构时，梁柱的极限弯矩应满足下式的条件：wl2 /8= (Moc +Mph) 式中一荷载系数；Moc一一上柱柱脚的塑性极限弯矩EMph一钢梁的塑性极限弯矩。当I时，局部结构不会破坏。(ElO. 4. 2-3) N BBEE- M。Mpb aw l u2 I. 图ElO.4. 2 1 局部结构与计算简图单构件验算时（图ElO.4. 2-2），火灾

30、室的梁上线荷载为w，按简单塑性镜理论形成破坏机构时，梁的极限弯矩应满足下式的条件：wl2 /8 = (Mpb1 + Mpb2) (ElO. 4. 2-4) 109 式中Mpb1一一梁端在高温下的塑性极限弯矩EMpb2一梁跨中在高温下的塑性极限弯矩。当1时，梁不会破坏。火灾室柱的验算见第10.4. 4条。;iuuWWWuwuE3 卜、二，色图El0.4.22火灾室的梁10.4.3 火灾室柱在火作用下假定柱头、柱脚为镜接。当钢梁伸长时，要维持柱的稳定性，在柱顶需作用有水平力（图ElO.4. 3), 此力应由同层非火灾区的柱或火灾区有保护涂层的柱来提供。图El0.4.3 火作用下柱的受力简图10.4

31、.5 日本学者领木敏郎、古平章夫、中材信行、吉野茂等进行过矩形铜管混凝土柱的轴心受压和偏心受压火灾实验。根据他们的实验，提出了无侧移框架和有侧移框架矩形钢管混凝土柱的耐火承载力设计表达式：无侧移框架柱Nt=2.177AJO/t1)0367 (ElO. 4. 5-1) 有侧移框架柱Nt=O. 673AJO/t1)0116 (ElO. 4. 5-2) 式中Nt火灾时柱子承载力设计值（N);Ac管内混凝土的截面面积（mm2);f；一一圆柱体混凝抗压强度标准值（N/mm2);t，一一一耐火时间（min）。按日本建筑学会铁筋工丁夕。一建物终局强度型耐震设计指针同解说中关于混凝土强度指标取值的说明，其保证

32、率为95%。150mm300mm圆柱体保证率为95%的强度f：与我国现行国家标准混凝土结构设计规范GB50010中150mm150mm立方体保证率为95%的强度Fc.的换算关系为0.8，即zf;/ f1c. =O. 79句0.8棱柱体试件的强度t1c与边长为150mm立方体试件相比z只O.950.8刀.=O. 76凡取试件修正系数0.88，则混凝土轴压强度平均值为zf1c =O. 88 0. 76f1c. =O. 67 f1c. 于是有f1c =O. 67 fO. 8 从而得f =l. 194刀取材料分项系数y=l.4，则f：与设计强度的关系为zf;=l. 194 1. 4Jc = 1. 67

33、2元将上式代人式（ElO.4. 5-1)和式（ElO.4. 5-2）即得z无侧移框架柱N.,=3. 6AJcI/t,)o.a61 有侧移框架柱N.1=1. 13AJ00/t1)0116 当抗侧力构件的水平刚度不小于5倍框架水平刚度时，可以认为是无侧移框架，不满足此条件即认为是有侧移框架。钢管混凝土柱的抗火能力与截面尺寸有关，试验时试件的最小截面尺寸为200mm200mm，为此加上个应用截面限值。10.S 有防火保护柱的防火涂层厚度10.S.1 当钢管混凝土桩被应用于高层建筑或工业厂房等结构中时，对其进行合理的防火设计是非常重要且必要的。在英、德、加拿大、韩、卢森堡和澳大利亚等国，从二十世纪六十

34、年代开始，研究者们就对铜管混凝土柱在火作用下的力学性能进行了大量理论分析和试验研究，例如，Klingsch(1985, 1991); Hass (1991); Caron (1988); Lie和lrwinC1990);Lie0994); Okada等0991):Kim等(2000); Wang0999); Kodur0999); Kodur和Sultan( 2000）等。但上述研究者进行的都是轴压比较小的情况。上述国家在进行钢管混凝土柱的防火设计时，由于考虑到劳动力较为昂贵等因素，大都采用在核心混凝土中配置专门考虑防火的钢筋或钢纤维，或通过降低柱子的轴压比以使构件达到所要求的耐火极限。我国主

35、要采用在钢管中填充素混凝土的钢管混凝土。由于进行钢管混凝土柱耐火极限试验研究时费用昂贵，我国以往在这方面的研究工作相对较少，目前尚未制定该类结构抗火设计方面的规定。这不但制约了该类结构的推广，而且对已建成结构的耐火极限也缺乏必要的科学依据。在已建成的结构中，有的按照钢筋棍凝土的要求外包以混凝土，有的则按钢结构的要求涂以防火涂料。这样做虽然也可能保证防火要求和结构安全性，但是大都因偏于保守而造成浪费，且缺乏科学性和统一性。因此，深入研究钢管海凝土柱的耐火性能，合理确定其防火设计方法是十分迫切的。韩林海第（20012003年）对圆铜管混凝土柱的耐火极限和防火设计方法进行了较系统的理论分析和试验研究

36、，研究成果巳在我国76层、高度为291.6m的深圳赛格广场大厦圆钢管混凝土柱防火保护设计中应用，较按钢结构设计方法相比，该工程取得了节省约4/5防火涂料用量的经济效益。在上述研究成果的基础上，韩林海等对矩形钢管混凝土桩在IS0-834和GB9978 88规定的标准升温曲线下的耐火极限进行了理论分析和试验研究，可合理确定出带保护层或不带保护层铜管混凝土柱的耐火极限，有关的研究成果已在原国家计委产业化重点项目杭州瑞丰商业大厦的方铜管混凝土柱防火设计中应用。本条的规定即是按此法计算获得的矩形钢管混凝土柱在一定耐火极限时的保护层厚度。保护层采用厚涂型钢结构防火涂料时，涂料性能应符合协会标准钢结构防火涂

37、料应用技术规范CECS 24中的有关规定。当有充分依据时，也可采用薄涂型钢结构防火涂料。 113 11施工11.1一般规定11. 1. 1 本章是关于特定钢结构工程制作与施工的规定，故在执行本规程时，还应遵守现行相关的国家标准和行业标准。11. 1. 2 由制作单位根据已批准的设计文件编制施工详图，可较好地将制作条件、安装技术与原设计文件结合起来，使设计更趋完善。11. 1. 3 矩形钢管混凝土构件常用作各种柱子，构造较为复杂，应根据工程特点，结合制作厂的条件编制制作工艺。制作工艺应包括：制作所依据的标准，制作厂的质量保证体系，成品的质量保证体系和为保证成品达到规定的要求而制定的措施。工艺中还

38、应包括：生产场地的布置，采用的加工、焊接设备和工艺装备及检测设备，焊工和检验人员的资质，各类检查项目表格，生产进度计划表及运输计划表等。11. 1. 4 矩形钢管结构的制作单位在必要时应对构造复杂的构件进行工艺试验。复杂构件的加工工艺参数，如加工、装配、焊接的变形控制、尺寸的精度控制等，应从工艺试验中取得，用于指导构件的批量生产，以保证构件的制作质量。11. 2 矩形铜管构件的制作和施工本节的条文基本上是根据现行国家标准钢结构工程施工质量验收规范GB50205和现行行业标准高层民用建筑钢结构技术规程JGJ99的相关内容制订。11. 2. 9 在工程实践中，受现场混凝土浇筑施工条件的限制，或矩形

39、钢管混凝土构件数量较少等因素，会出现预制矩形铜管混凝土 114 构件的情况。为了保证在吊运过程中矩形铜管混凝土构件不受损坏，在构件吊运前管内混凝土应具有一定的强度。本条规定的强度比一般钢筋混凝土构件低，主要考虑到钢管混凝土构件比钢筋混凝土构件轻，且钢管又能承受大部分自重的缘故。11.3 混疆土施工11.3.1 矩形铜管内的混凝土浇筑宜在钢构件安装完毕并验收合格后进行，这是考虑到如先行挠筑混凝土会使结构调整发生困难，甚至无法调整。11.3. 2 本条给出的泵送顶升浇筑、导管法及手工逐段浇筑等三种混凝土浇筑方法是目前国内铜管混凝土工程施工中较为成熟的方法。其中以泵送顶升浇筑法的质量最易控制。随着施

40、工技术的发展，在工程实践中矩形铜管混凝土的施工工艺将会有所不同，但无论采用哪种工艺，都要保证混凝土的强度，还要保证混凝土的密实度。11. 3. 3 采用导管法浇筑混凝土时，日本铜管混凝土结构设计指针同解说规定z挠筑过程中导管下口宜置于混凝土中lOOOmm深处，边上提边浇筑。鉴于我国大多数施工单位缺乏机械提升设备，因此在条文中没有强调，但有条件时应采用这种方法浇筑。11. 3. 7 当棍凝土挠筑到钢管顶端时，可以待混凝土稍微溢出后再将留有排气孔的层间横隔板或封顶板紧压在管端，随即进行点焊。待混凝土强度达到设计值的50%以后，再将横隔板或封顶板按设计要求进行补焊。也可将混凝土浇筑到稍低于管口的位置，待混凝土强度达到设计值的50%后再用相同强度等级的水泥砂浆添至管口，并按上述方法将横隔板或封顶板一次封焊到位。11.3. 9 矩形铜管混凝土构件由于核心混凝土被外围钢管所包覆，因此混凝土浇筑质量的控制存在一定难度。目前一般采用敲击法通过听声音来判断密实度。对一些重要构件和部位则可以采用超声波来检测。由于超声波通过时的声速、振幅、波形等超声参数与管内混凝土的密实度、均匀性和局部缺陆密切相关，因而可应用超声波来检测管内混凝土的质量。具体做法是先对混凝土的强度和缺陷进行标定，获得超声波通过时的超声参数，以此作为标准与钢管混凝土实测结果进行比较，从而确定管内混凝土的质量状况。 116