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中国工程建设协会标准

实心与空心钢管混凝土结构技术规程

Technical specification for solid and hollow concrete-filled steel tubular structure
CECS 254：2012

主编单位：哈尔滨工业大学
        批准单位：中国工程建设标准化协会
施行日期：2012年10月1日

中国工程建设标准化协会公告
第111号
关于发布《实心与空心钢管混凝土结构技术规程》的公告

    根据中国工程建设标准化协会建标协字[2010]91号文《关于印发<2010年第二批工程建设协会标准制订、修订计划>的通知》的要求，由哈尔滨工业大学等单位全面修订的《实心与空心钢管混凝土结构技术规程》，经本协会轻型钢结构专业委员会组织审查，现批准发布，编号为CECS 254：2012，自2012年10月1日起施行。原《空心钢管混凝土结构技术规程》为CECS 254：2009同时废止。

中国工程建设标准化协会
二〇一二年六月二十六日

前言

    根据中国工程建设标准化协会建标协字[2010]91号文《关于印发<2010年第二批工程建设协会标准制订、修订计划>的通知》的要求，由哈尔滨工业大学会同有关单位在《空心钢管混凝土结构技术规程》CECS 254：2009的础上进行修订而成的。
    本规程共分8章和3个附录，主要技术内容包括：总则，术语和符号，材料，基本设计规定，钢管混凝土承重构件设计和刚度计算，构造要求和节点设计，钢管混凝土构件的加工制作与施工，防火设计等。
    本规程修订的主要技术内容是：1、增加了实心钢管混凝土构件的设计，采用了统一理论的思想，把实心和空心钢管混凝土构件的设计统一起来；2、补充了高层施工对钢管混凝土构件承载力的影响；3、修改了钢管混凝土构件的组合抗剪强度设计公式；4、修改了钢管混凝土组合剪变刚度的计算公式；5、补充了钢管混凝土柱抗汽车撞击力的验算；6、补充了椭圆形钢管混凝土构件设计；7、修改了单肢钢管混凝土构件在压、弯、扭、剪共同作用承载力计算公式；8、增加了再生钢管混凝土构件的承载力设计公式；9、修改了空心钢管混凝土柱地震设计时的轴压比限制；10、补充了海砂钢管混凝土的应用规定；11、修改了钢管混凝土构件的防火设计公式。
    根据原国家计委计标[1986]1649号文《关于请中国工程建设标准化委员会负责组织推荐性工程建设标准试点工作的通知》的要求，推荐给工程建设设计、施工等使用单位及工程技术人员采用。
    本规程由中国工程建设标准化协会轻型钢结构专业委员会CECS/TC28(武汉市武昌中南二路10号，中南建筑设计院股份有限公司，邮政编码：400071)归口管理，由哈尔滨工业大学深圳研究生院(广东深圳南山区西丽大学城哈工大研究生院E401，邮编518055)负责解释。在使用过程中如发现需修改或补充之处，请将意见和资料径寄解释单位。
    主编单位：哈尔滨工业大学
    参编单位：中南建筑设计院股份有限公司
              厦门中福元建筑设计研究院
              深圳市市政设计研究院有限公司
              上海中技桩业股份有限公司
              中国建筑第五工程局有限公司
              中建钢构有限公司
              奥雅纳工程顾问有限公司
    主要起草人：查晓雄 钟善桐
    (以下按姓氏笔画为序)
    王宏 王成武 王玉银 刘曙 江民 尧国皇 余敏 李春田 陈礼建 陈宜言 杨末雨 林奉军 和雪峰 赵源畴 徐国林 徐厚军 钟华 姜瑞娟 高军峰 戴立先
    主要审查人：周绪红 樊小卿 肖从真 白国良 韦灼彬 陈宝春 鲍广鉴

1 总则

1．0．1 为使钢管混凝土结构的设计、加工与施工贯彻执行国家的技术经济政策，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，制定本规程。

1．0．2 本规程适用于采用钢管混凝土结构的工业与民用房屋结构、送电变电构架、风力发电机组塔架、微波塔及基础桩等的设计、加工制作及施工。

1．0．3 本规程采用现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068制定，符号、计量单位和基本术语按符合现行国家标准《建筑结构术语和符号标准》GB/T 50083的规定。

1．0．4 实心与空心钢管混凝土设计、施工，除应符合本规程外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

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2 术语和符号

2．1 术语

2．1．1 钢管混凝土结构 concrete-filled steel tubular structures (abbreviated as CFST structures)
    采用钢管混凝土构件作为主要受力构件的结构，简称为CFST结构。

2．1．2 钢管混凝土构件 concrete-filled steel tubular members(abbreviated as CFST members)
    在钢管内填充混凝土的构件，包括实心钢管混凝土和空心钢管混凝土构件，构件截面可为圆形、矩形及多边形。简称为CFST构件。

2．1．3 实心钢管混凝土构件 solid-concrete filled steel tubular members(abbreriated as S-CFST members)
    钢管中填满混凝土的构件，简称为S-CFST构件。

2．1．4 实心圆形和正十六边形钢管混凝土构件 solid circular
    CFST members and 16-sides CFST members外形为圆形和正十六边形的实心钢管混凝土构件。

2．1．5 实心正八边形钢管混凝土构件 solid octagonal CFST members
    外形为正八边形的实心钢管混凝土构件。

2．1．6 实心正方形钢管混凝土构件 solid square CFST members
    外形为正方形的实心钢管混凝土构件。

2．1．7 实心矩形钢管混凝土构件 solid rectangular CFST members
    外形为矩形的实心钢管混凝土构件。

2．1．8 空心钢管混凝土构件 hollow-concrete filled steel tubular members(abbreviated as H-CFST members)
    在空钢管中灌入一定量混凝土，在离心机上用离心力将混凝土密贴于钢管内壁，然后自然养护或蒸汽养护，制成中部空心的钢管混凝土构件，简称为H-CFST构件。

2．1．9 圆形和正十六边形空心钢管混凝土构件 circular and 16-sides H-CFST members
    外形为圆形和正十六边形的空心钢管混凝土构件。

2．1．10 正八边形空心钢管混凝土构件 octagonal H-CFST members
    外形为正八边形的空心钢管混凝土构件。

2．1．11 正方形空心钢管混凝土构件 square H-CFST members
    外形为正方形的空心钢管混凝土构件。

2．1．12 矩形空心钢管混凝土构件 rectangular H-CFST members
    外形为矩形的空心钢管混凝土构件。

2．1．13 等效截面构件 equivalent section members
    钢材和混凝土型号相同，钢管和混凝土的面积皆相等，只是截面形状不同的构件。

2．1．14 含钢率和空心率 steel ratio and hollow ratio
    含钢率是构件截面中钢管的面积与混凝土的面积之比。空心率是构件截面中空心部分的面积与混凝土加空心部分面积之比。

2．1．15 组合抗压强度标准值和组合抗压强度设计值 characteristic value of composite compressive srength and design value of composite compressive srength
    钢管混凝土构件视为是钢管和混凝土合成为单一组合材料的统一体，这种组合材料的抗压标准强度和设计强度。

2．1．16 组合截面面积 composite area of cross-section
    钢管混凝土构件视为统一体，钢管和混凝土的截面总面积。

2．1．17 组合惯性矩 composite moment of inertia
    钢管混凝土构件视为统一体，钢管和混凝土组合截面对中和轴的惯性矩。

2．1．18 组合轴压刚度 composite compression rigidity
    钢管混凝土构件视为统一体，组合弹性模量和组合面积的乘积。

2．1．19 组合抗弯刚度 composite bending rigidity
    钢管混凝土构件视为统一体，组合抗弯弹性模量和组合惯性矩的乘积。

2．1．20 格构式实心钢管混凝土构件 latticed solid CFST members
    两个、三个、四个或更多的实心钢管混凝土构件，用缀条或缀板连接组成的构件。

2．1．21 格构式空心钢管混凝土构件 latticed H-CFST、members
    两个、三个、四个或更多的空心钢管混凝土构件，用缀条或缀板连接组成的构件。

2．1．22 钢管海砂混凝土 sea sand concrete filled steel tube
    采用海砂混凝土的钢管混凝土。

2．1．23 钢管再生混凝土 recycled concrete filled steel tube
    采用再生混凝土的钢管混凝土。

2．1．24 椭圆形钢管混凝土 elliptic CFST
    外形为椭圆形的钢管混凝土。

2．2 符号

2．2．1 作用、作用效应和抗力
N_t^b、N_c^b、N_v^b——一个普通螺栓或高强度螺栓的受拉、承压、受剪承载力设计值；
N、N_t、M、T、V——轴向压力、拉力、弯矩、扭矩、剪力设计值；
N₀、N_ut、M₀、T₀、V₀——钢管混凝土构件轴心受压、轴心受拉、受弯、受扭、受剪承载力设计值；
N_E——欧拉临界力；
N_l——局部作用的轴向压力设计值；
N_ul——钢管混凝土柱的局部受压承载力设计值。

2．2．2 材料性能和抗力
B_sc、Bscm——钢管混凝土构件截面的组合轴压弹性刚度、组合抗弯弹性刚度；
B_G、B_T——钢管混凝土构件组合剪变刚度、组合抗扭刚度；
E_s、E_c——钢材、混凝土的弹性模量；
E_s^t——钢材的切线模量；
E_sc、E_scm——钢管混凝土构件的组合弹性模量、组合抗弯弹性模量；
G_ss——实心钢管混凝土构件组合剪变模量；
G_s——钢材的剪变模量；
f——钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值；
f_y——钢材的抗拉、抗压和抗弯强度标准值；
f_ck、f_c——混凝土的抗压强度标准值、设计值；
f_tk、f_t——混凝土的轴心抗拉强度标准值、设计值；
f_ce——钢材端面承压(刨平顶紧)强度设计值；
f^y_sc、f_sc——钢管混凝土的组合抗压强度标准值、设计值；
f_sv——钢管混凝土的组合抗剪强度设计值；
f^w_t、f_wc、fw_w——对接焊缝的抗拉强度、抗压强度、抗剪强度设计值；
f_f^w——角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值；
f_t^b、f_b^b、f_c^b——螺栓的抗拉、抗剪、承压强度设计值。

2．2．3 几何参数
A_sc——实心或空心钢管混凝土构件的组合截面面积，即钢管面积和管内混凝土面积之和；
A_s、A_c、A_h——钢管、管内混凝土、管内空心部分的面积；
A_l——局部受压面积；
A_b——混凝土局部受压计算底面积；
D——圆形截面的直径；
e——作用荷载的偏心距；
I_sc、I_s、I_c——钢管混凝土构件、钢管、管内混凝土的截面惯性矩；
i_sc——钢管混凝土构件的组合截面回转半径；
L₀——受压构件的计算长度；
L_e——柱的等效计算长度或拱肋的等效计算长度；
r₀——圆钢管混凝土构件的截面半径；
r_co、r_ci——管内混凝土的外半径、内半径；
t ——钢管的厚度；
W_sc、W_s、W_c——钢管混凝土构件组合截面、钢管、管内混凝土的截面模量；
λ_sc——钢管混凝土构件的组合长细比，等于构件的计算长度与组合截面的回转半径之比；
λ_sc——钢管混凝土构件的折算长细比；
λ_x——钢管混凝土构件绕 x 轴的长细比；
λ_y——钢管混凝土构件绕 y 轴的长细比；
λ_ox——格构式钢管混凝土构件绕 x 轴的换算长细比；
λ_oy——格构式钢管混凝土构件绕y轴的换算长细比；
λ₁——格构式钢管混凝土构件的单肢长细比。

2．2．4 计算系数
α_sc——钢管混凝土构件的含钢率；
θ——钢管混凝土构件的套箍系数；
Ψ——空心率，即空心部分的面积与混凝土的面积加空心部分的面积之和的比值；
φ——轴心受压构件稳定系数；
φ_l——考虑长细比影响的承载力折减系数；
φ_e——考虑偏心率影响的承载力折减系数；
γ_RE——抗震调整系数；
γ₀——结构重要性系数。

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3．1 钢材

3．1．1 钢管可采用Q235和Q345钢材，也可采用Q390和Q420钢材。一般构件可采用B级钢，在－30℃以上共作的柱子和塔架，可采用B级钢；在低于－30℃工作的塔架结构，应采用C级钢。
    钢材质量应符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T 700和《低合金高强度结构钢》GB/T 1591的规定。当有可靠根据时，可采用其他牌号的钢材。
    钢管可采用耐候钢，其质量要求应符合现行国家标准《焊接结构用耐候钢》GB/T 4172的规定。

3．1．2 承重结构的圆钢管宜优先选用直缝焊接圆钢管，其技术要求与力学性能应符合现行国家标准《冷弯型钢》GB/T 6725与《直缝电焊钢管》GB/T 13793中的规定，不宜选用流体用的螺旋焊管。当有可靠依据时，可选用热轧无缝钢管。
    承重结构的冷成型矩形钢管，其材质、材性等要求应符合现行行业标准《建筑结构冷弯矩形钢管》JG/T 178中Ⅰ级产品的规定。
    冷弯矩形钢管用于直接承受动荷载或低温环境时，宜经专门论证后采用。

3．1．3 钢材的强度设计值 f 、弹性模量E_s和剪变模量G_s应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017采用。

3．1．4 抗震设计时，钢管混凝土结构的钢材应符合下列规定：
    1 钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.85；
    2 钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率不应小于20％；
    3 钢材应有良好的可焊性和合格的冲击韧性。

3．2 混凝土

3．2．1 钢管内的混凝土强度等级不应低于C30。混凝土的抗压强度和弹性模量应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010采用，当采用C80以上高强混凝土时，应有可靠的依据。

3．2．2 实心钢管混凝土构件中可采用海砂混凝土。海砂混凝土的配合比设计、施工和质量检验和验收应按现行行业标准《海砂混凝土应用技术规范》JGJ 206有关规定执行，其抗压强度和弹性模量应和普通混凝土相同。

3．2．3 钢管混凝土构件中可采用再生骨料混凝土。再生混凝土骨料选用和要求应符合现行国家标准《混凝土用再生粗骨料》GB/T 25177和《混凝土和砂浆用再生细骨料》GB/T 25176的有关规定；
    再生混凝土的配合比设计、施工和质量检验和验收应按《再生骨料应用技术规程》JGJ/T 240的有关规定执行。再生混凝土的拌合物性能、力学性能、质量控制、抗压强度和弹性模量等应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010中相同强度等级混凝土的规定取值。
    再生混凝土受压弹性模量Erc的确定应按照现行国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T 50081提供的试验方法执行。在缺乏试验条件或试验资料时，可按表3．2．3取值。

表3．2．3 再生混凝土弹性模量(×10⁴N/mm²)

强度等级	C30	C35	C40	C50	C60
弹性模量	2.42	2.53	2.63	2.76	2.88

3．2．4 钢管混凝土构件中可采用自密实混凝土。自密实混凝土的配合比设计、施工、质量检验和验收可按现行行业标准《自密实混凝土应用技术规程》JGJ/T 283的有关规定执行。

3．3 连接材料

3．3．1 用于钢管混凝土构件的焊接材料应符合下列要求：
    1 手工焊接用的焊条应符合现行国家标准《碳钢焊条》GB/T 5117或《低合金钢焊条》GB/T 5118的规定。选择的焊条型号应与被焊钢材的力学性能相适应。
    2 自动或半自动焊接用的焊丝和焊剂应与被焊钢材相适应，并应符合国家现行有关标准的规定。
    3 二氧化碳气体保护焊接用的焊丝应符合现行国家标准《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》GB/T 8110的规定。
    4 两种钢材相焊接时，宜采用与强度较低的钢材相适应的焊条或焊丝。

3．3．2 焊缝的强度设计值应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017采用。

3．3．3 用于钢管混凝土构件的连接紧固件应符合下列规定：
    1 普通螺栓应符合现行国家标准《六角头螺栓-C级》GB/T 5780和《六角头螺栓-A级和B级》GB/T 5782的规定，宜采用4.6级和4.8级的C级螺栓。
    2 高强度螺栓应符合现行国家标准《钢结构用高强度大六角头螺栓》GB/T 1228、《钢结构用高强大六角螺母》GB/T 1229、《钢结构用高强度垫圈》GB/T 1230、《钢结构用高强大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》GB/T 1231或《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副》GB/T 3632的规定。高强度螺栓的预应力和摩擦面的抗滑移系数应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017选用。
    3 栓钉应符合现行国家标准《圆柱头焊钉》GB/T 10433的规定。用于栓钉的钢材屈服强度不应低于235N/mm²。

3．3．4 钢管混凝土结构中的普通螺栓连接和高强度螺栓连接的强度设计值，应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的规定采用。

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4 基本设计规定

4．1 一般规定

4．1．1 本规程除疲劳计算外，结构计算采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项系数设计表达式进行计算。

4．1．2 空心钢管混凝土构件的钢管外径(圆管直径、多边形和正方形的外接圆直径)不宜小于168mm，壁厚不宜小于3mm。空心变截面杆小端外径不宜小于130mm，壁厚不宜小于3mm，(空心钢管混凝土各种截面形常数宜符合本规程附录A的规定)。实心钢管混凝土构件的钢管外径或边长不宜小于100mm，壁厚不宜小于3 mm。

4．1．3 实心和空心钢管混凝土轴心受压和小偏心受压构件：圆形和正十六边形的钢管外径与壁厚之比D/t不应大于135 ，矩形截面的边长和壁厚比B/t不应大于60 ；变电构架中的受弯构件：圆形和正十六边的钢管外径与壁厚之比D/t不应大于177，矩形截面的边长和壁厚比B/t不应大于135 。
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4．1．4 构件的容许长细比[λ]不宜超过表4．1．4的限值。

表4．1．4 构件的容许长细比[λ]

结构名称		[λ]
房屋框架柱		80
框架-支撑结构中的钢管混凝土支撑		120
格构式柱受压腹杆		150
受拉构件		200
送变电格构式构筑物	主杆或弦杆	120
	腹杆	200
	减小受压杆长   细比的支撑杆	250
	拉杆	400

4．1．5 钢构件与钢管混凝土构件之间的连接，以及钢管混凝土结构施工安装阶段(浇筑混凝土前和混凝土终凝前)钢管的强度、变形和稳定性应按钢构件验算。

4．1．6 实心钢管混凝土构件常用含钢率宜为6％～10％，混凝土强度等级宜为C40～C60；空心钢管混凝土构件常用含钢率宜为5％～15％，混凝土强度等级宜为C30～C40。

4．1．7 空心钢管混凝土构件的空心率Ψ不宜小于0.25，且不宜大于0.75，有抗震设防时，尚不应大于本规程表4．4．5限值。

4．1．8 钢管混凝土单肢构件宜用作轴心受压或轴压力偏心较小的构件；当轴压力偏心较大时，可采用钢管混凝土格构式构件。

4．1．9 工业与民用房屋建筑中，钢管混凝土构件宜满足下列要求：
    1 实心与空心钢管混凝土构件套箍系数设计值θ_sc宜为0.6～2.0。当有抗震设防要求时θ_sc，宜大于1.0，套箍系数设计值θ_sc可按本规程相关条文规定计算。
    2 实心钢管混凝土构件的长径比L/D不宜大于20，长细比λ＝L/i不宜大于80。当有抗震设防要求时，L/D不宜大于15，λ不宜大于60，其中 L 和 i 分别为钢管混凝土构件的净长和回转半径，D 为钢管的外径尺寸。
    3 实心圆钢管径厚比D/t宜为20～100，D 和 t 分别为钢管外径和壁厚；对一般承重柱，采用普通混凝土时，D/t可取70左右，采用高强混凝土时，D/t可取50。

4．2 结构类型与布置

4．2．1 实心与空心钢管混凝土结构可适用于表4．2．1所列结构类型。

表4．2．1 实心与空心钢管混凝土结构的适用结构类型

结构类型	说明
框架结构	1 框架结构指柱采用实心与空心钢管混凝土构件，梁采用钢梁、钢筋混凝土梁或钢-混凝土组合梁。   2 剪力墙、核心筒和筒中筒中的内筒为钢筋混凝土墙(筒)，或钢-混凝土组合墙(筒)。   3 框架-支撑结构指采用实心与空心钢管混凝土柱，钢梁和钢支撑(或钢管混凝土支撑)结构。   4 部分框支剪力墙结构中的框支柱仅限于采用实心钢管混凝土柱。   5 空心钢管混凝土杆塔构筑物结构含单肢柱及格构柱。
框架-剪力墙结构
框架-核心简结构
框架-支撑结构
筒中筒结构
部分框支-剪力墙结构
杆塔构筑物结构
管桩基础

4．2．2 工业与民用建筑采用实心与空心钢管混凝土结构时，其建筑形体、结构体系、构件布置、结构材料及抗震设防标准，应符合国家现行标准《建筑抗震设计规范》GB 50011、《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223、《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3和《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99的有关规定。

4．2．3 工业与民用建筑采用实心与空心钢管混凝土结构时，框架梁宜采用钢梁或钢-混凝土组合梁，楼板宜采用现浇钢-混凝土组合楼板，也可采用现浇钢筋混凝土楼盖。对抗震设防烈度为6、7度区且高度不超过50m的结构，可采用装配整体式钢筋混凝土楼板或其他轻型楼盖，但应将楼板预埋件与钢梁焊接，或采取其他保证楼盖整体性的连接措施。

4．2．4 部分框支剪力墙结构的实心钢管混凝土框支柱应从基础顶面伸至转换层，并应与转换构件连接；当结构总高度接近本规程最大适用高度时，所含钢管混凝土柱的高度尚不宜低于结构高度的1/2，在钢管混凝土柱与钢筋混凝土柱或钢柱的交接层，应采取有效的过渡加强措施。

4．2．5 高层建筑采用空心钢管混凝土结构时，底层柱以下的1/3高度范围内，空心钢管混凝土内应填满混凝土形成实心钢管混凝土柱，且不考虑填满混凝土的承载力。

4．3 房屋适用高度和高宽比

4．3．1 采用实心与空心钢管混凝土结构的工业与民用建筑，应根据现和国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223确定其抗震设防分类，其中乙类和丙类建筑的最大适用高度宜符合表4．3．1-1、表4．3．1-2的规定。

表4．3．1-1 实心钢管混凝土结构的最大适用高度(m)

    注：1 房屋高度指室外地面至房屋主要屋面的高度，不包括突出屋面的电梯机房、水箱、构架等高度；
        2 对于平面和竖向均不规则的结构，表中最大适用高度宜适当降低；
        3 甲类建筑，6、7、8度时宜按本地区设防烈度提高一度后符合本表的规定，9度时应专门研究；
        4 房屋高度超过表中数值时，结构设计应进行专门研究和论证，并采取有效措施；
        5 框架-核心筒及筒中筒结构采用钢梁、钢-混凝土组合梁及型钢混凝土梁时，按表中确定最大适用高度；当采用钢筋混凝土梁时，最大适用高度按照钢筋混凝土结构确定。

表4．3．1-2 空心钢管混凝土结构的最大适用高度(m)

    注：1 房屋高度指室外地面至主要屋面高度，不包括局部突出屋面的电梯机房、水箱、构架等高度。
        2 当建筑底部h高度(h≤H/3)范围采用实心钢管混凝土柱时，表中最大适用高度尚可增加h高度。
        3 对于平面和竖向均不规则的结构，最大适用高度宜适当降低。
        4 楼盖采用现浇钢筋混凝土梁板时，最大适用高度宜适当降低。
        5 甲类建筑6、7、8度时，可按本地区抗震设防烈度提高一度后符合本表规定，9度时应专门研究。
        6 房屋高度超过本表高度数值时，结构设计应有可靠依据并采取有效措施。
        7 空心钢管混凝土结构用于格构式构架结构时，高度不受限制。

4．3．2 工业与民用建筑采用实心与空心钢管混凝土结构时，其适用最大高宽比不宜超过表4．3．2-1、4．3．2-2的规定。

表4．3．2-1 实心钢管混凝土结构最大适用高宽比

表4．3．2-2 空心钢管混凝土结构最大适用高宽比

    注：当塔形建筑的底部有大底盘时，高宽比采用的高度应从大底盘顶部算起。

4．4 结构设计原则与抗震等级

4．4．1 实心与空心钢管混凝土结构在竖向荷载、吊车荷载、风荷载等荷载和多遇地震作用下的内力和位移计算、抗风抗震验算及性能化设计，应按国家现行标准《建筑结构荷载规范》GB 50009、《建筑抗震设计规范》GB 50011、《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3和《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99的有关规定执行，并应满足相关抗震措施要求，其中实心与空心钢管混凝土构件部分尚应满足本规程有关抗震措施要求。采用钢管混凝土的杆塔结构的内力及位移计算应遵守《高耸结构设计规范》GB 50135和《构筑物抗震设计规范》GB 50191等的有关规定。

4．4．2 有抗震设防的实心与空心钢管混凝土结构及相关混合结构，应根据抗震设防烈度、结构类型和房屋高度按表4．4．2-1和表4．4．2-2确定构件抗震等级，并应符合相应抗震计算与构造措施要求。

表4．4．2-1 实心钢管混凝土结构房屋的抗震等级

    注：1 表中特一、一、二、三、四级即为抗震等级的简称；
        2 框架中的钢梁、钢支撑、钢管混凝土支撑抗震等级可钢结构构件的确定；
        3 接近或等于高度分界时，允许结合房屋不规则程度及场地、地基条件确定抗震等级；
        4 当框架-核心筒的高度不超过60m时，其抗震等级允许按照按框架-剪力墙结构采用；
        5 乙类建筑及Ⅲ、Ⅳ类场地且设计基本地震加速度为0.15g和0.30g地区的丙类建筑，当高度超过对应的适用高度时，应采用特一级的抗震构造措施；
        6 框架-核心筒及筒中筒结构采用钢梁、钢-混凝土组合梁及型钢混凝土梁时，按表中确定抗震等级；当采用钢筋混凝土梁时，抗震等级按照钢筋混凝土结构确定。

表4．4．2-2 空心钢管混凝土结构房屋抗震等级

    注：1 框架抗震等级适用于空心钢管混凝土柱，钢筋或型钢混凝土梁，框架中的钢梁、钢支撑抗震等级可按钢结构构件确定。
        2 接近或等于高度分界时，允许结合房屋不规则程度及场地、地基条件确定抗震等级。
   
4．4．3 抗震设计时，实心钢管混凝土柱的设计轴压比的相关限值宜符合表4．4．3的规定。

表4．4．3 实心钢管混凝土构件设计轴压比的相关限值

    注：方形和矩形截而按等效圆截面直径和计算长度计算长细比。

4．4．4 抗震设计时，空心钢管混凝土柱的设计轴压比不宜超过表4．4．4限值。轴压比指柱考虑地震作用组合的轴压力设计值与空心钢管混凝土构件面积与其组合抗压强度设计值乘积的比值。

表4．4．4 空心钢管混凝土柱设计轴压比限值

4．4．5 抗震设计的空心钢管混凝土柱空心率Ψ不应大于表4．4．5限值。

表4．4．5 空心钢管混凝土柱空心率Ψ限值

    注：空心再生钢管混凝土的抗震性能同相应晋通空心钢管混凝土。

4．4．6 部分框支剪力墙结构中采用实心钢管混凝土框支柱时，应符合下列规定：
    1 框支柱应从基础顶面伸至转换层，并应与转换构件连接；
    2 地面以上大空间层数：8度时不宜大于4层，7度时不宜大于6层，6度时其层数可适当增加。

4．4．7 抗震设计时，当采用实、空心钢管混凝土框架-剪力墙(筒)结构，其钢管混凝土框架所承担的地震剪力不应小于结构底部总剪力的20％和框架部分各楼层地震剪力最大值的1.5倍，二者中的较小值。对框架-核心筒结构，当计算分析的框架部分的各楼层地震剪力最大值小于结构底部总剪力的10％时，各层框架部分承担的地震剪力应增大到结构底部总剪力的15％，各层核心筒墙体地震剪力应乘以1.1，且不应大于基底剪力。墙体抗震构造措施应按抗震等级提高一级后采用，已为特一级的可不再提高。

4．4．8 钢管混凝土框架-剪力墙结构在基本振型的地震作用下，当框架部分承担的地震倾覆力矩大于结构总倾覆力矩的50％时，其框架部分的抗震等级和轴压比限值宜按框架结构确定，最大适用高度可比框架结构适当增加。当框架地震倾覆力矩大于结构总倾覆力矩的80％时，最大适用高度宜按钢管混凝土框架结构确定，侧移限值宜按框剪结构确定。

4．4．9 在多遇地震作用下，实心与空心钢管混凝土结构的阻尼比，当采用钢梁和组合楼盖时，可按表4．4．9并依据实际情况确定，钢管混凝土结构在罕遇地震作用下的结构阻尼比可为0.05。

表4．4．9 多遇地震下实(空)心钢管混凝土结构阻尼比

    注：当采用钢筋混凝土梁时，相应结构阻尼比司按表中数值增加0.005。

4．4．10 抗震设计时，实心与空心钢管混凝土框架角柱的组合弯矩设计值和剪力设计值，应乘以不小于1.1的增大系数。

4．4．11 在采用钢管混凝土框架-核心筒的结构体系中，外围框架平面内钢管混凝土柱与梁的连接，在抗震设防烈度7度及以上地区应采用刚接，楼面梁与钢筋混凝土筒体的连接可采用刚接或铰接。

4．4．12 采用实心与空心钢管混凝土结构的多、高层建筑无地下室时，钢管混凝土柱应采用埋入式柱脚，当设置地下室且钢管混凝土框架柱伸至地下一层时，宜采用埋入式柱脚，也可采用外包式柱脚(钢管混凝土柱外包混凝土并配一些钢筋加以包裹)，或外露式地脚螺栓锚固式柱脚。当有可靠依根据时，也可采用其它形式柱脚。

4．4．13 实心与空心钢管混凝土结构及相关混合结构在风荷载和多遇地震作用下，应按弹性方法计算的最大楼层层间位移与层高之比△u/h，且不宜大于表4．4．13的弹性层间位移角限值。

表4．4．13 钢管混凝土弹性层间位移与层高之比△u/h限值

    注：1 对框架-剪力墙(核心筒)结构及筒中筒结构，当结构高度超过250m时，最大楼层层间位移与层高之比△u/h不宜大于1/500；对框架-剪力墙(核心筒)结构，当结构高度在150m～250m时，△u/h的限制在1/800到1/500之间插值；对筒中筒结构，当结构高度在150m～250m时，△u/h的限制在1/1000到1/500之间插值；
        2 括号中值为效应空心钢管混凝土结构限制。

4．4．14 实心与空心钢管混凝土结构及相应混合结构在罕遇地震作用下的薄弱层弹塑性位移与层高比△u/h，不宜大于表4．4．14的限值。

表4．3．7 钢管混凝土结构弹塑性位移与层高之比△u/h限值

4．4．15 按有地震作用效应组合内力设计的实心与空心钢管混凝土结构，其相应构件的抗震调整系数γ_RE应按表4．4．15确定。

表4．4．15 承载力抗震调整系数γ_RE

4．4．16 房屋高度不小于150m的钢管混凝土筑结构应满足风振舒适度要求。在现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009规定的10年一遇的风荷载标准值作用下，结构顶点风振加速度限值alim(顺风向和横风向振动最大加速度计算值)不应超过表4．4．16的限值。结构顶点的顺风向最大加速度可按现行行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99的有关规定计算，横风向振动最大加速度可按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的有关规定计算，也可通过风洞试验结果判断确定，计算时阻尼比宜取0.01～0.02。

表4．4．16 结构顶点风振加速度限值a_lim

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5 钢管混凝土承重构件设计和刚度计算

5．1 单肢钢管混凝土构件在单一受力下承载力和刚度计算

5．1．1 钢管混凝土轴心受压构件应符合下列规定：
    1 组合强度设计值应按下列公式计算：

    式中：A_s、A_c——钢管、管内混凝土的面积；
             α_sc——实心或空心钢管混凝土构件的含钢率，按公式5．1．1-2计算；
              θ ——实心或空心钢管混凝土构件的套箍系数设计值按式5．1．1-3计算；
           f_y、f——钢材的受压强度标准值和设计值；
         f_ck、f_c——混凝土的受压强度标准值和设计值，对于空心构件，f_ck、f_c均应乘以1.1；
           B、C——截面形状对套箍效应的影响系数，按表5．1．1取值。

表5．1．1-1 截面形状对套箍效应的影响系数取值表

    注：矩形截面应换算成等效四边形截面进行计算，等效四边形的边长为矩形截面的长短边边长的乘积的平方根。

    实心钢管混凝土构件圆形和正十六边形、正八边形及正方形截面组合抗压强度设计值列入本规程附录B表B-1、表B-2和表B-3；空心钢管混凝土构件截面的抗压强度设计值列入本规程附录B表B-4、表B-5和表B-6。
    管内混凝土可采用普通混凝土、海砂混凝土和再生混凝土。
   
    2 钢管混凝土轴压构件的轴心受压承载力设计值应按下式计算：

    式中：A_sc——实心或空心钢管混凝土构件的组合截面面积，等于钢管和管内混凝土面积之和；
           k_c——混凝土徐变折减系数，可按表5．1．1-2取值；
           k₂——可靠度修正系数，按公式(5．1．1-5)和公式(5．1．1-6)计算。

    可靠度修正系数应按下列公式计算：
        1) 实心圆和正十六边形截面应按下式计算：

        2) 其他实心和空心截面应按下式计算：

    式中：α_sc——实心或空心钢管混凝土构件的含钢率。

    抗震设计时，实心和空心钢管混凝土轴心受压构件的承载力应按下式计算：

    式中：N——考虑地震作用组合的轴心压力设计值；
         γ_RE——抗震调整系数，应按本规程表4．4．15确定。

    3 管内混凝土的徐变折减系数k_c应符合下列规定：
    对轴压构件和偏心率e/r₀≤0.3的偏心受压构件，当承受永久荷载(这里认为永久性荷载施加时间在管内混凝土养护成熟之后)引起的轴心压力占全部轴心压力的30％及以上时，应考虑混凝土徐变的影响，将承载力乘以徐变折减系数k_c，徐变折减系数k_c按表5．1．1-2确定。e为荷载作用的偏心距；r₀是构件的截面半径，非圆截面时，是等效圆截面的半径。

表5．1．1-2 徐变折减系数k_c

    注：空心率为O时，即实心钢管混凝土构件。混凝土A是C30和C40，混凝土B是C50，C60，C70和C80。

    4 高层建筑和厂房建筑采用实心钢管混凝土构件，当先安装空钢管后浇灌混凝土时，钢管的初应力不应超过O．6倍的钢材强度设计值，同时考虑空钢管构件的稳定承载力。对于连续性施工，构件中混凝土龄期在9d前，构件所承受的荷载不应超过空钢管承载力的60％。

5．1．2 钢管混凝土构件的组合抗剪强度设计值和受剪、受扭承载力设计值应符合下列规定：
    l 钢管混凝土构件的组合抗剪强度设计值按下列公式计算：

    1) 实心截面：

    2) 空心截面：

    式中：V₀——实心或空心钢管混凝土的受剪承载力设计值；
         A_sc——实心或空心钢管混凝土构件的截面面积，即钢管面积和混凝土面积之和；
                   Ψ——空心率，对于实心构件等于0；
          A_c、A_h——分别为混凝土的面积和空心部分的面积；
         f_sv——钢管混凝土的受剪强度设计值，按下式计算：

    2 钢管混凝土构件的受扭承载力设计值应按下列公式计算：

        1) 实心截面：

        2) 空心截面：

        式中：T₀——实心或空心钢管混凝土的受扭承载力设计值；
              W_T0——对应实心钢管混凝土构件的截面受扭模量算；
                          r₀——等效圆半径。圆形截面取钢管外半径，非圆形截面取按面积相等等效成圆形的外半径。

    抗震设计时，空心和实心钢管混凝土构件的受剪和受扭承载力应分别按下列公式验算：

    式中：V、T——分别是考虑地震作用组合的剪力和扭矩设计值。

5．1．3 钢管混凝土轴压组合弹性刚度应符合下列规定：
    1 当计算钢管混凝土构件在复杂受力状态下的欧拉临界荷载时，钢管混凝土轴压组合弹性刚度应按下列公式计算：

    式中：B——实心或空心钢管混凝土构件截面的组合轴压弹性刚度；
              B_ss——实心钢管混凝土构件截面的组合轴压弹性刚度；
                B_h——空心钢管混凝土构件截面的组合轴压弹性刚度；
              E_sc——实心或空心钢管混凝土的组合弹性模量；
        E_ss——实心钢管混凝土的组合弹性模量；
                E_h——空心钢管混凝土的组合弹性模量；
        A_sc——实心或空心钢管混凝土构件的组合截面面积，即钢管面积和管内混凝土面积之和；
        A_ss——实心钢管混凝土构件的组合截面面积，即钢管面积和管内混凝土面积之和；
        A_sh——空心钢管混凝土构件的组合截面面积，即钢管面积和管内混凝土面积之和；
         f_ss——实心钢管混凝土的组合抗压强度设计值；
          f_h——空心钢管混凝土的组合抗压强度设计值；
                 k_E——实心或空心钢管混凝土轴压弹性模量换算系数，其值应按表5．1．3确定。

    公式(5．1．3-2)和公式(5．1．3-3)中的1.3f_ss和1.3f_h是抗压强度标准值的近似值。

表5．1．3 轴压弹性模量换算系数k_E值

    2 当计算钢管混凝土构件弯曲状态下的变形时应符合下列规定：
        1) 实心或空心钢管混凝土的组合弹性抗弯模量E_scm应按下式计算：

        2) 实心或空心钢管混凝土轴压构件的组合弹性抗弯刚度B_scm应按下列公式计算：

        式中：α_sc——实心或空心钢管混凝土构件的含钢率(实心时用α，空心时用α_h)；
          A_s、A_c——钢管和混凝土的面积；
           I_s、I_c——钢管和混凝土部分的惯性矩；
          E_s、E_c——钢材和混凝土的弹性模量；
             E_sc——实心或空心钢管混凝土的组合轴压弹性模量；
             E_ss——实心钢管混凝土的组合轴压弹性模量；
              E_h——空心钢管混凝土的组合轴压弹性模量；
              I_sc——实心或空心钢管混凝土构件的组合截面惯性矩；
              I_ss——实心钢管混凝土的组合惯性矩；
               I_h——空心钢管混凝土的组合惯性矩。

        3) 当构件截面出现受拉区时，组合截面惯性矩应按下式计算：

        式中：Io_sc——实心或空心钢管混凝土受弯构件考虑受拉区混凝土开裂时的截面组合惯性矩；
               α_sc——实心或空心钢管混凝土的含钢率。

5．1．4 钢管混凝土组合剪变刚度应按下式计算：

    式中：B_G——实心或空心钢管混凝土组合剪变刚度；
         G_ss——实心钢管混凝土的组合剪变模量，取值应按表5．1．4。其中含钢率对应实心构件的含钢率；
         A_ss——实心钢管混凝土构件的组合截面面积。

表5．1．4 实心钢管混凝土的组合剪变模量G_ss

5．1．5 钢管混凝土轴心受拉时的组合承载力设计值应按下式计算：

    式中：N_t——实心或空心钢管混凝土轴心受拉时的拉力设计值；
          C_l——钢管受拉强度提高系数，实心截面时，C_l＝1.1；空心截面时，C_l＝1.0。

    抗震设计时，实心或空心钢管混凝土轴心受拉构件承载力应按下式计算：

    式中：N——考虑地震作用组合的轴心拉力设计值。

5．1．6 钢管混凝土构件在撞击荷载下承载力和变形验算应符合下列规定：
    1 承载力验算应按下列公式计算：

    式中：F_s——汽车撞击的等效静力荷载(kN)；
          P_u——柱构件的静力极限侧推承载力；
           V——撞击速度(km/h)；当无路况统计信息时，可取50km/h；
          M——汽车的质量(ton)，当无路况统计信息时，可按中型载重车，取7.7ton；
          k_b——边界条件系数，简支：k_b＝1；固铰：k_b＝3/2；固固：k_b＝2；
           L——柱的长度；
         M_u——塑性极限弯矩；
          Ψ——构件的空心率；
         M₀——钢管混凝土在纯弯下的受弯承载力；
           N——钢管混凝土柱所受的轴压力；
          N₀——钢管混凝土柱的轴压承载力设计值；
          γ_m——抗弯构件的塑性发展系数，见本规程公式(5．3．1-5)。

    2 变形验算应按下列公式计算：

    最大变形

    式中：△_allow——构件允许的最大变形，根据设计要求取值，可取柱长的1/50；
            △_max——冲击下的构件的最大变形，结合耗能曲线和外界冲击能得到；
         △_y、△u——水平段起始点和终止点的位移；
                E——柱吸收的冲击能；
               K_p——初始刚度。

5．1．7 钢管混凝土柱轴压稳定承载力应按下列公式计算：

    式中：f_sc——实心或空心钢管混凝土构件的组合强度设计值；
          A_sc——组合截面面积；
            φ——钢管混凝土轴心受压构件稳定系数，其值应按表5．1．7-1确定；表中λ_sc是各种构件的长细比，包括实心和空心的各种截面，分别是他们各自的计算长度除以回转半径。

    对于再生钢管混凝土轴压构件的稳定承载力设计值应按下式计算：

    式中：N₀——钢管再生混凝土单肢承载力设计值；
         A_sc——钢管再生混凝土的截面面积；
          f_sc——钢管再生混凝土抗压强度设计值；
         E_rc——再生混凝土弹性模量；
          E_c——和再生混凝土标号相同的普通混凝土的弹性模量。

    抗震设计时，实心和空心钢管混凝土单肢柱轴心受压构件的稳定承载力应按下式计算：

表5．1．7-1 轴压构件稳定系数φ

    对于拔梢杆，都是空心钢管混凝土构件，计算稳定承载力时，构件的长细比应按下式计算：

    式中：I_scd——大端截面的截面惯性矩；
          A_scd——大端截面的全截面面积；
           λ_max——按大端截面的回转半径和二端铰接杆计算的长细比；
           L₀——拔梢杆的计算长度；
           β——修正系数，按表5．1．7-2取值。

    根据长细比λsc查得轴压稳定系数φ，按下式计算承载力：

    式中：A_bh——拔梢杆的等效截面面积，取距离小端0.4L处的截面面积；
           f_sc——拔梢杆距离小端0.4L处截面的轴心受压强度设计值，按本规程公式(5．1．1-1)计算；
             φ——拔梢杆的稳定系数，按本规程表5．1．7-1取值。

表5．1．7-2 修正系数β

    注：可按I_min/I_max大小进行插值，其中I_min和I_max分别是小端截面和大端截面的惯性矩。

5．1．8 椭圆形钢管混凝土构件设计应符合下列规定：
    1 椭圆形钢管混凝土构件轴心受压强度按下列公式计算：

    式中：f_sc,e——椭圆形钢管混凝土抗压强度设计值；
             θ ——椭圆形钢管混凝土构件的套箍系数设计值；
           α_sc——椭圆形钢管混凝土构件的含钢率，等于钢管面积和管内混凝土面积之比；
         f_y、f——钢材的受压强度标准值和设计值；
       f_ck、f_c——混凝土的受压强度标准值和设计值；
        B、C——考虑钢材、混凝土及截面形状对套箍效应的影响系数；
         a、b——为椭圆长轴和短轴长度。

    2 椭圆形钢管混凝土轴心受压构件稳定承载力应按下列公式计算：

    式中：A_sc,e——椭圆形钢管混凝土截面面积；
           λ_sc——正则长细比；
             K——等效初始弯曲系数；
          a、b——为椭圆长轴和短轴长度。

5．2 格构式钢管混凝土构件在单一受力下承载力计算

5．2．1 格构式钢管混凝土轴心受压构件的整体稳定承载力应按下式计算：

    式中：f_sc——钢管混凝土组合抗压强度设计值；实心截面时，用实心钢管混凝土组合抗压强度设计值fss；空心时，用空心钢管混凝土组合抗压强度设计值f_h。
        ∑A_sc——各柱肢组合截面面积之和；实心时，是实心截面柱各柱肢的组合截面面积之和∑Ass；空心时，是空心截面柱各柱肢的组合截面面积之和∑A_sh ；
            φ ——钢管混凝土轴心受压构件稳定系数。

    稳定系数 φ 值应根据构件的换算长细比按本规程表5．1．7-1确定。格构式构件的换算长细比应按表5．2．1确定。
    抗震设计时，格构式钢管混凝土轴心受压构件的稳定承载力应按下式计算：

表5．2．1 格构式构件的换算长细比

    注：1 表中符号意义：λ_y和λ_x是整个截面对y-y轴和对x-x轴的长细比；λ₁是单肢一个节间的长细比，应按公式(5．2．1-3)计算；A_s是一根柱肢的钢管截面面积；A_w是一根腹杆空钢管的截面面积；
        2 三肢柱截面的宽度和高度之比不应大于2.2。


    双肢斜腹杆柱的内外肢截面不同时，换算长细比可按下式计算：


    三肢柱斜腹杆柱的内外肢截面不同时，换算长细比可按下式计算：


    四肢斜腹杆柱的内外肢截面不同时，换算长细比可按下式计算：

    式中：λ_oy、λ_ox——格构式钢管混凝土构件对y-y轴和对x-x轴的换算长细比；
               A_w——腹杆(缀条或缀板)截面面积；
             A_sci——各钢管混凝土柱肢的截面面积，i＝1、2、3、4；
            λ_y、λ_x——整个截面对y-y轴和对x-x轴的长细比；
                λ₁——单肢一个节间的长细比；
              I_x、I_y——单根柱肢的截面惯性矩；
             a_i、b——分别是柱肢中心到虚轴y-y和x-x的距离，如表5．2．1中图例所示；
                 h——柱肢的节间距离。

    腹杆及其与柱肢的连接的计算应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的相关规定设计。

5．2．2 格构式钢管混凝土轴心受压构件的单肢稳定承载力应符合下列规定：
    格构式钢管混凝土轴心受压构件单肢尚应按公式(5．1．7-1)验算单肢柱的稳定承载力。当符合下列条件时，可不验算：

缀板格构式构件：λ₁≤40且λ₁≤0.5λ_max；

缀条格构式构件：λ₁≤0.7λ_max

    式中：λ₁——单肢一个节间的长细比；
         λ_max——构件在x-x和y-y方向换算长细比的较大值。

5．2．3 格构式轴心受压构件所受剪力应按下式计算：

    式中：∑A_sci——各柱肢的组合截面面积之和；包括实心或空心的各种截面；计算实心截面时，用∑A_ssi；计算空心截面时，用∑A_shi；
              f_sc——各柱肢实心或空心钢管混凝土的轴压强度设计值；计算实心构件时，用f_ss，计算空心构件时，用f_h。

5．3 钢管混凝土构件在复杂受力状态下承载力计算

5．3．1 单肢钢管混凝土构件在复杂应力状态下的承载力应符合下列规定：
    1 承受压、弯、扭、剪共同作用时，构件的承载力应按下列公式计算：

    式中：N、M、T、V——作用于构件的轴向压力、弯矩、扭矩和剪力设计值；
                    β_m——等效弯矩系数，按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的规定采用；
                  N₀——实心或空心钢管混凝土的轴心受压承载力设计值，按本规程第5．1．1条规定计算；
                  M₀——实心或空心钢管混凝土的受弯承载力设计值；
                  T₀——实心或空心钢管混凝土的受扭承载力设计值，按本规程第5．1．2条规定计算；
                  V₀——实心或空心钢管混凝土的受剪承载力设计值，按本规程第5．1．2条规定计算；
                   φ——实心或空心钢管混凝土的稳定系数；按本规程第5．1．7条规定计算；
                  N'_E——系数。根据本规程第5．1．3条，N'_E可以进一步简化为10.6k_Ef_c/λ₂；
                 W_sc——受弯构件的组合截面模量，不同截面可按本规程附录A计算；
                   γ_m——塑性发展系数；
                  k_e——受弯椭圆形钢管混凝土套箍效应调整系数。当绕椭圆形长轴受弯时取(a/b)^0.12；当绕椭圆形短轴受弯时取(b/a)^0.6。

    计算单层厂房框架柱时，柱的计算长度按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的规定采用；计算高层建筑的框架柱、核心筒柱时，柱的计算长度按现行行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99的规定采用。

    2 当只有轴向压力和弯矩作用时的压弯构件，应按下列公式计算：

    式中：N、M——作用于构件的轴向压力和弯矩；
             β_m——等效弯矩系数，按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的规定采用；
             N₀——实心或空心钢管混凝土的轴心受压承载力设计值，按本规范第5．1．1条规定计算；
            M₀——实心或空心钢管混凝土的受弯承载力设计值，按式5．3．1-4进行计算；
             φ——实心或空心钢管混凝土的稳定系数，按本规范第5．1．7条规定计算。

5．3．2 格构式钢管混凝土构件承受压、弯、扭、剪共同作用时，应按下列公式验算平面内的整体稳定承载力：

    式中：φ——格构式钢管混凝土的稳定系数；
        W_sc——格构式柱截面至最大受压肢外边缘的组合截面模量；对格构式构件，不考虑截面塑性发展。

5．3．3 抗震设计时，公式(5．3．1-1)、公式(5．3．1-2)、公式(5．3．1-6)、公式(5．3．1-7)和公式(5．3．2-1)中的N、M、T和V都是考虑地震作用组合的内力，且均应除以γ_RE。

5．3．4 对斜腹杆格构式柱的单肢，按桁架的弦杆计算单肢的稳定承载力。对平腹杆格构式柱的单肢，应考虑由剪力引起的局部弯矩的影响，按压弯构件计算。

5．3．5 腹杆所受的剪力应取实际剪力和按本规程公式(5．2．3)计算剪力中的较大值。

5．3．6 单肢钢管混凝土拉弯构件的承载力应按下式计算：

    式中：N、M——作用于构件的轴心拉力和弯矩；
            W_sc——钢管混凝土构件的截面模量，不同截面可按附录A计算；
             A_s——钢管的截面面积；
            f_sc——钢管混凝土的轴压强度设计值，包括实心或空心的各种截面的轴压强度设计值；
              f——钢管钢材的抗拉强度设计值。
    抗震设计时，N和M是考虑地震作用组合的内力，公式(5．3．6)中的 f 应乘以γ_RE。

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6 构造要求和节点设计

6．1 一般规定

6．1．1 节点承载力应大于构件承载力，并满足刚度要求。构造力求简单，传力明确，整体性好。

6．1．2 节点设计应尽量减小连接偏心，避免应力集中和产生次应力，方便加工和安装。

6．1．3 在钢管内应尽量减少设置横向穿管、加劲板(环)和其它附件。

6．1．4 根据构造和运输要求，钢管混凝土框架柱长度宜按三个楼层分段。分段接头位置宜接近反弯点位置，且超出楼面1.2m～1.3m之间，以利现场施焊。

6．1．5 对于空心钢管混凝土结构，所有焊在钢管上的连接件和金属附件宜在混凝土离心成型之前完成。若需要在混凝土离心成型之后进行时，则必须在混凝土的强度达到28d标准强度的70％后，方能进行焊接。

6．1．6 钢管混凝土柱与梁的连接可分为刚接连接和铰接连接。
    梁可采用钢梁、钢筋混凝土梁和钢-混凝土组合梁。框架柱和梁的连接节点，除节点内力特别大，对结构整体刚度要求很高的情况外，有零部件必须穿过钢管时，应考虑构造合理，减少对管内混凝土浇灌的不利影响。

6．1．7 梁柱连接处的梁端剪力可采用下列方法传递：
    1 对于混凝土梁，可用焊接于柱钢管上的钢牛腿(图6．1．7-1)来实现，把混凝土梁直接放在钢牛腿上。当钢管外径小于或等于600mm时，牛腿的腹板不宜穿过管心；当钢管外径小于或等于300mm时，牛腿的腹板不应穿过管心；当必须穿过管心时，可先在钢管壁上开槽，将腹板插入后，以双面贴角焊缝封固。
    2 对于钢梁，可按钢结构的做法，用焊接于柱钢管上的连接腹板(图6．1．7-2)来实现。


图6．1．7-1 传递剪力的梁柱连接(混凝土梁)
1-柱；2-明牛腿；3-暗牛腿；4-梁


图6．1．7-2 传递剪力的梁柱连接(钢梁)
1-柱；2-连接腹板

6．2 钢管混凝土构件的钢管接长

6．2．1 钢管混凝土柱段的长度，应根据具体工程的建筑及结构设计要求、构件运输、施工安装及运行维护条件等因素，综合考虑确定。

6．2．2 实心构件的钢管接长时，分为焊接连接或法兰盘和螺栓连接。当管径不变时，宜采用等强度的坡口焊缝；当管径改变时，可采用法兰盘和螺栓连接，法兰盘应采用一带孔板，使管内混凝土保持连续。

6．2．3 空心构件的钢管接长应在管端留有一段不浇灌混凝土，来考虑上下柱段对接时钢管的焊接可能烧坏管内混凝土，并应对该段钢管加一短加强钢套管(图6．2．3)。当主管直径小于400mm时，宜采用外加强管方式。


图6．2．3 空心钢管混凝土构件管端的加强
1-主钢管；2-混凝土内衬管；3-承压挡浆圈；4-内加强管；5-外加强管
6．2．4 加强管的壁厚t可按下列公式计算确定：
    1 满足轴心受压极限承载力的要求时：

    2 满足抗弯极限承载力的要求时：

    3 满足抗弯刚度的要求时：

    式中：D——圆钢管的外直径，或多边形截面两对应外边至外边的距离；
         D₀——圆钢管的内直径，或多边形截面两对应内边至内边的距离；
         D_s——加强管的平均直径；
         D_c——混凝土管的等效平均直径；
          d——混凝土管的内直径；
          δ_c——混凝土管的等效厚度；
          t₀——钢管混凝土构件的钢管厚度；
          t——加强管的厚度；
          n——混凝土和钢材弹性模量之比；
          v——多边形截面的等效直径系数，按表6．2．4的规定确定；
         β₀——多边形截面的截面模量及惯性矩等效系数，按表6．2．4的规定确定；
          γ_s——钢管截面的塑性发展系数，按表6．2．4的规定确定；
         f_ck——混凝土的抗压强度标准值；
         f_h——空心钢管混凝土的组合抗压强度设计值；
                f_y——加强管钢材的屈服强度；
        W_h——空心钢管混凝土构件的截面组合模量。

表6．2．4 系数β₀、v和γ_s值

    注：16边以上的多边形截面按圆截面取值。

6．2．5 空心构件连接加强管的构造要求应符合下列规定：
    1 加强管的壁厚不宜小于5mm，其高度不宜小于0.3倍主管直径，且不宜小于150 mm，伸入混凝土部分的搭接长度不宜小于混凝土管等效厚度的2倍(2δc)。
    2 构件两端应设置承压挡浆板(圈)，厚度不宜小于1/10混凝土管的壁厚，且不应小于5 mm，承压挡浆板的宽度为混凝土管的壁厚，其距离杆端的距离不宜小于50mm。
    3 承压挡浆板应与主钢管或内加强管满焊。
    4 加强管下端应与主管满焊。当主管直径小于300 mm时，内加强管下端宜切割成(图6．2．5)锯齿形，便于伸入管内焊接。

图6．2．5 内加强管的焊接构造
1-主钢管；2-内加强管；3-承压挡浆圈；4-角焊缝

6．3 现场安装连接

6．3．1 对实心钢管混凝土构件杆段间的现场安装连接可采用直接对接焊接和法兰盘连接。对空心钢管混凝土构件杆段间的现场安装连接宜采用直接对接焊接、套接和法兰盘螺栓连接等多种形式；也可采用剪力板螺栓连接。

6．3．2 直接对接焊接应采用坡口熔透焊缝，连接宜符合下列规定：
    1 上下柱管径不变时，宜采用等强度的坡口焊缝焊接连接(图6．3．2-1)，也可采用法兰板焊接连接(图6．3．2-3)。当管径改变时，可采用法兰板焊接连接(图6．3．2-2)。
    2 直接对接焊接的圆截面构件，可在上下杆端设置安装耳板，供安装定位之用(图6．3．2-1)。
    3 变直径柱的法兰板孔径应比上柱直径大5mm～10mm，可用加劲板作为定位装置。


图6．3．2-1 直接对接坡口焊接连接
1-上节柱；2-下节柱；3-安装坡口焊；4-安装用耳板

图6．3．2-2 法兰板焊接连接(变直径)
1-上节柱；2-下节柱；3-连接法兰板；4-加劲板；5-现场安装角焊缝

图6．3．2-3 法兰板焊接连接(不变直径)
1-上节柱；2-下节柱；3-连接法兰板；4-现场安装角焊缝

6．3．3 空心钢管混凝土构件套接时，焊接连接宜符合下列规定：
    1 套接连接仅适用于锥形受弯构件。套接连接可将锥形套接管用对接熔透焊缝焊接在上节柱的下端柱头上(图6．3．3)。

图6．3．3 套接连接
1-上节柱；2-下节柱；3-锥形套接管；4-对接熔透焊缝

    2 套接管的长度Lt不宜小于1.5D，D为下段柱锥形管的最小直径。
    3 套接钢管的厚度可按下式计算：

    式中：D——锥形套接管的最小外直径；
         ω_h——上节柱下端最大截面处的构件的组合截面模量；
           β₀——多边形截面的截面模量及惯性矩等效系数，按本规程表6．2．3的规定确定；
          γ_s——钢管截面的塑性发展系数，按本规程表6．2．3的规定确定。

6．3．4 用于空心钢管混凝土构件连接的剪力板螺栓连接(图6．3．4)，可按下列规定设计：

图6．3．4 剪力板螺栓连接
1-上节柱；2-内钢管；3-单剪力板；4-连接板；5-双剪力板；6-下节柱

    1 最外一排每个螺栓所承受的最大剪力可按下列公式计算：

    式中：M——接头处所作用的外弯矩设计值；
           N——接头处所作用的轴心拉(压)力设计值；
          d₀——螺栓所在位置中心的直径；
          n₀——剪力板的组数；
          m——每一排剪力板螺栓的数量；
        N_v^b——一个螺栓抗剪承载力设计值；
         n_v——螺栓受剪面数目，单剪时n_v＝1，双剪时n_v＝2；
          d——螺栓杆直径；
        f_v^b——普通螺栓的抗剪强度设计值。

    除满足计算要求外，螺栓直径不宜小于16mm。
    2 剪力板的厚度可按下列公式计算，并不宜小于6mm。

    剪力板孔壁承压强度应满足下式要求：

    式中：t₀——剪力板厚度；
          b₀——剪力板的最小宽度；
           d——剪力螺栓的直径；
         f_cb——钢材的孔壁承压强度设计值；
         N_cb——螺栓的承压承载力设计值；
           μ——单剪力板μ＝1，双剪力板μ＝2。

    3 内钢管的强度可按下列公式计算：

    式中：t——内钢管的厚度；
        D₀——内钢管的直径；
          b——剪力板的宽度；
         n₀——剪力板的组数。
    内钢管的径厚比D₀/t≤1/60，厚度不宜小于5mm。

    4 与主柱连接的环板厚度，可按下列公式计算：

    式中：e₀——剪力板螺栓中心至主钢管外壁的距离；
           m——最外排螺栓数。

5．3．5 法兰盘螺栓连接(图6．3．5-1)宜采用有加劲板(刚性法兰)连接方式，可按下列规定设计：

图6．3．5-1 法兰盘螺栓连接
1-上节柱；2-下节柱；3-法兰盘；4-加劲肋

    1 法兰盘与杆段的连接，可采用杆段与法兰盘平接连接，也可采用插接连接，其构造如图(6．3．5-2)所示。

图6．3．5-2 法兰连接构造
1-主钢管；2-内加强管；3-混凝土管；4-加劲板；5-法兰盘；6-承压挡浆板
    2 连接法兰盘的杆端应加强，加强方式可采用内加强管，也可采用外加强管。
    3 平接式法兰盘宜设置加劲板，加强管的高宜大于加劲板高度100mm。

6．3．6 有加劲板法兰盘连接计算应符合下列规定：
    1 法兰螺栓(图6．3．6-1)计算按下式计算：


图6．3．6-1 有加劲板法兰螺栓受力简图
        1) 轴向受拉作用时：


        2) 只受弯矩作用时：


        3) 受拉(压)及受弯共同作用时：

        式中：M——法兰盘所承受的弯矩设计值；
              N——法兰盘所承受的轴拉(压)力设计值，N为压力时取负值；
              D——主钢管的外直径；
              b——钢管外壁至螺栓中心的距离；
              n——法兰盘上螺栓的数量；
          N^b_max——受力最大的一个螺栓的拉力；
            N_t^b——每个螺栓的受拉承载力设计值，N_t^b＝(πd_e²/4)f_t^b；
             d_e——螺栓在螺纹处的有效直径；
             f_t^b——螺栓的抗拉强度设计值。

    2 法兰盘厚度应满足下列公式要求(图6．3．6-2)：

    式中弯矩系数 β 见表6．3．6。

表6．3．6 弯矩系数β

图6．3．6-2 有加劲板法兰盘受力简图

    3 加劲板可按下列公式计算：

    式中：fv——钢材的抗剪强度设计值；
           f——钢材的抗拉强度设计值；
           b——螺栓中心至钢管外壁的距离；
        t、h——分别为加劲板的厚度和高度。

    4 加劲板竖向角焊缝可按下式计算：

    式中：l_w——焊缝的计算长度；
          h_f——角焊缝的焊脚尺寸；
         β_f——正面角焊缝的强度设计值增大系数，取1.22；
        f_f^w——角焊缝的强度设计值。

    5 加劲板除满足计算要求外，其厚度不应小于加劲板高的1/15，且不宜小于5mm。

6．3．7 无加劲板时，法兰盘连接(图6．3．7-1和图6．3．7-2)应满足下列要求：

图6．3．7-1 无加劲板法兰螺栓受力图
1-法兰盘相互顶住产生的顶力

图6．3．7-2 无加劲板法兰盘受力图

    1 法兰盘螺栓承载力应满足下列公式要求：

    其中轴向受拉作用时：

    受拉(压)、弯共同作用时：

    式中：N^b_max——法兰盘螺栓的拉力设计值，按公式(6．3．7-2)和公式(6．3．7-3)中Nb的较大值计算；
             M——法兰盘所受的弯矩；
              N——法兰盘所受的轴心力，N为压力时取负值；
             r_s——钢管的半径(图6．3．6-1)；
              n——螺栓数；
              m——法兰螺栓受力修正系数，m＝0.65；
            N^b_t——一个螺栓的抗拉强度设计值；
             f^b_t——螺栓抗拉强度设计值；
             d_e——位于螺栓中心线处螺栓的有效直径。

    2 法兰盘应按下列公式验算：

    式中：r——法兰盘中正应力；
          σ——法兰盘中剪应力；
          s——螺栓的间距，s＝πd₀/n；
         e₀——螺栓中心线的直径；
         R_f——法兰盘之间的顶力。

    3 无加劲板法兰盘的厚度 t 除满足计算要求外，对于主柱不宜小于16mm；腹杆不宜小于12mm，且不宜小于螺栓的直径。

6．4 梁与柱的刚接节点

6．4．1 梁柱刚接节点适用于实心及空心钢管混凝土构件(图6．4．2-1、图6．4．3-1和图6．4．3-2)。

6．4．2 钢管混凝土柱与钢梁的刚接节点(图6．4．2-1，图中左右二侧分别表示两种连接节点)应符合下列规定：


图6．4．2-1 钢梁-柱刚接节点
1-空心钢管混凝土柱；2-工字钢梁；3-翼缘连接板；4-腹板连接板；
5-上加强环；6-下加强环；7-翼缘对接焊缝；8-短梁腹板
    1 焊接在主管上的连接短梁(牛腿)，应设计成上下加强环板(图6．4．2-2)和腹板组成的工字形；与梁连接时，翼缘可采用高强螺栓连接，也可采用对接焊缝焊接；腹板宜采用高强螺栓连接，也可采用对接焊接。


图6．4．2-2 加强环的类型
    2 短梁与主柱的焊接应采用坡口对接熔透焊缝。
    3 加强环板承受的轴力N和弯矩M应分别按下列公式计算：

    式中：N_b——梁的轴向力对一个环板产生的拉力；
          M_c——柱轴线处的梁支座弯矩设计值；
           V——对应于柱轴线处Mc的梁端剪力；
           h——梁端的截面高度；
           d——柱的直径。

    4 连接钢梁的加强环的厚度，应按梁翼缘板所承受的轴心拉力N计算确定。

    式中：t₁——加强环板的厚度；
         b_s——加强环板的宽度(工字钢翼缘宽度)。

    5 加强环板的控制截面的宽度b，应按下列公式计算：

    式中：a——拉力N作用方向与计算截面的夹角；
       t、d——主柱钢管的壁厚与外直径；
          f——主柱钢管的抗拉强度设计值；
         f₁——加强环板的抗拉强度设计值；
         b_e——主柱钢管管壁参与加强环受力的有效宽度(图6．4．2-3)。


图6．4．2-3 柱管壁有效宽度图
1-主柱管壁；2-加强环板
    6 加强环板除满足计算要求外，尚应符合下列的构造要求：


    7 短梁(牛腿)的腹板，应按下式验算短梁腹板处管壁的剪应力(图6．4．2-4)：

    式中：V_max——梁端的最大剪力设计值；
            l_w——角焊缝长度；
           b_co——钢管的内半径；
            b_j——角焊缝所包的宽度；
            h_f——角焊缝的焊脚尺寸；
            t_w——腹板的厚度；
            f_v——钢材的抗剪强度设计值。


图6.4.2-4 管壁应力计算简图
1-角焊缝

6.4.3 铜管由凝土柱与现浇钢筋混凝土梁的刚接节点应符合下列规定:
    梁内的主筋(纵向钢筋)焊在加强环板上(图6.4.3-1) ，或通过钢筋套筒及焊接在钢牛腿上的连接件相连(图6.4.3-2) 。加强环板的宽度bs应与钢筋混凝土梁等宽。加强环板控制截面宽度b，可按本规程公式(6.4.2-4)～ 公式(6.4.2-7)计算确定。当受拉钢筋较多时，腹板可以增加至2～3 块，将钢筋焊在腹板上。
    当采用钢筋套筒连接时，应在钢牛腿上焊接带有孔洞的铜板连接件，孔洞位置与主筋位置对应。钢筋带车丝端头穿过铜板连接件与钢筋套筒连接。为避免钢板连接件失稳，可在垂直铜板方向焊接加劲肋板。
    加强环板的厚度 t 可按下式计算:

    式中:A_s——焊接在加强环板上全部受力负弯矩钢筋的截面面积；
         f_s——钢筋的抗拉强度设计值；
         b_s——牛腿的宽度；
          f——外加强环钢材的抗拉强度设计值。

图6. 4. 3-1 混凝土梁柱刚接节点(钢筋焊接)
1-空心钢管混凝土柱；2-钢筋混凝土梁；3-纵向主筋；
4-箍筋；5-外加强环板翼缘；6-外加强环板腹板

图6.4.3-2 混凝土梁柱刚接节点(钢筋套筒连接)
1-空心钢管混凝土柱；2-钢筋混凝土梁；3-纵向主筋；4-箍筋；5
-连接钢板；6-钢筋套筒；7-钢牛腿；8-外加强环腹板；9-加劲肋

6．4．4 凡节点弯矩使主钢管管壁产生较大拉应力时，应设置加强环板。若梁端仅有负弯矩而不可能产生正弯矩时，也可不设置下加强环板。

6．4．5 边柱和角柱与梁的连接节点可采用半个加强环板，但加强环板的圆心角必须大于180°。

6．5 工业厂房柱

6．5．1 轻工业厂房可采用空心钢管混凝土柱，单肢柱和格构式柱。重工业厂房宜采用实心钢管混凝土格构式柱。

6．5．2 单层工业厂房阶形格构式柱，在变截面处采用肩梁支承吊车梁(图6．5．2-1、图6．5．2-2)。肩梁由腹板、平台板和下部水平隔板组成，呈工字形截面。


图6．5．2-1 阶形格构柱变截面处构造
1-肩梁腹板；2-平台板；3-水平隔板

图6．5．2-2 四肢柱阶形格构柱变截面处构造
1-肩梁腹板；2-平台板；3-水平隔板

    肩梁腹板可采取穿过柱肢钢管和不穿过柱肢钢管两种形式。当吊车梁梁端压力较大时，肩梁腹板宜采用穿过柱肢钢管的形式。穿过钢管的腹板应以双面贴角焊缝与钢管相连接。不穿过钢管的腹板，应采用剖口焊缝与钢管全熔透焊接。
    腹板顶面应刨平，并和平台板顶紧，依靠端面承压传力。
    变截面处的另部件的计算同钢结构。上柱的下端按该处的柱内力N和M设计，肩梁按吊车梁传来的内力设计。

6．6 柱和基础的连接

6．6．1 实心和空心钢管混凝土柱与基础的连接分为铰接和固接、插入杯口式(图6．6．1-1)和锚栓连接式(图6．6．1-2)。柱脚端头必须用封头底板或挡浆板封固，其厚度不应小于14mm。对于空心钢管混凝土柱，柱脚部分应灌满混凝土。

图6．6．1-1 插入杯口式柱脚构造示意

1-实、空心钢管混凝土柱；2-钢筋混凝土基础；

3-柱底板(挡浆板)

图6．6．1-2 锚栓连接式柱脚构造示意

1-实、空心钢管混凝土柱；2-加劲环板；3-加劲肋；4-锚栓；

5-基础；6-地脚螺栓；7-柱底板(挡浆板)

6．6．2 插入杯口式柱脚属于固接，杯口设计和构造应与预制钢筋混凝土柱的基础杯口相同。锚栓式柱脚的设计和构造与钢结构相同，分为固接[图6．6．1-2(a)]和铰接[图6．6．1-2(b)]，应验算柱与基础连接面的局部受压强度。

6．6．3 插入杯口式柱脚的插入杯口的深度 h，应符合下列规定(D 是柱的直径)：
    1 对送变电杆塔结构：
        1) 轴心受压或小偏心受压柱：h 取1.0D；
        2) 大偏心受压柱：h取1.2D；
        3) 悬臂柱：h取1.5D。
    2 对高层建筑柱、厂房柱及其他柱：
        1) 当钢管外径D≤400mm时，h取(2～3)D；D≥1000mm时，h取(1～2)D；400mm＜D＜1000mm时，h 取中间值。
        注：非圆形截面D是外接圆的直径。
        受拉柱可采用插入杯口式柱脚，其插入杯口深度可按下式计算：

        式中：H——柱插入杯口的深度；
              N——柱的轴向拉力设计值；
              D——圆截面钢管柱的外直径或多边形钢管混凝土管柱的外接圆直径；
             f_cv——混凝土抗粘剪强度设计值；当二次灌浆细石混凝土的强度等级不低于C20时，可取0.5N/mm² ；
              v——等效直径系数，由本规程表6．2．4查得。

        2) 当受拉钢管混凝土柱在埋入杯口部分焊有间距不小于200mm的钢箍时，钢箍不应少于两道(图6．6．3-1)。钢箍的直径不宜小于8mm，并应与钢管双面焊接。
        在柱端焊有锚板(图6．6．3-2)时，其上拔的剪切面可按沿杯口壁进行计算，其插入深度可按下式计算：

        式中：s_c——杯口内壁平均周长。

        插入杯口的深度除满足计算要求外，对受拉柱不应小于1.5D。

图6．6．3-1 焊有钢箍的受拉柱

1-受拉柱；2-杯口基础；3-钢箍

图6．6．3-2 带锚板的受拉柱

1-受拉柱；2-杯口基础；3-锚板

6．6．4 采用外包式和埋入式的柱脚，可按现行行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99的规定设计。

6．7 钢管混凝土桩

6．7．1 钢管混凝土桩宜采用空心钢管混凝土桩身，且应采用圆截面钢管。混凝土的强度等级不应低于C30。钢管可采用螺旋焊接管，也可采用直缝焊接管。桩身的分段长度应根据桩架的有效高度、制作场地条件和吊装运输能力，以及持力层的地质条件等综合考虑确定，不宜超过15m。桩身截面的选择应满足桩身强度的要求。桩身强度应按桩顶荷载设计值计算确定，并满足现行行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ 94有关桩的承载力的设计要求。

6．7．2 桩头应符合下列规定：
    1 桩头的强度应大于桩身的强度，其构造(图6．7．2)应符合下列规定：
        1) 外加强管的厚度除满足计算要求外，且不应小于6mm。
        2) 承压挡浆板的宽度 B 宜取等于内衬混凝土管的厚度δ_c，即 B ＝δ_c；其厚度t₁宜取 B/10，且不应小于6mm。
        3) 加劲板的高度，宜取(1．2～1．5)B，且不宜小于100mm；厚度不宜小于5mm，加劲板间的距离可取(1/50～1/60)D；静压桩可不设加劲板。

图6．7．2 桩头构造示意图

1-外加强管钢管；2-桩身钢管；3-混凝土内衬管；

4-承压挡浆板；5-加劲板

    2 外加强管的厚度t₀，可按下式计算：

    式中：D——外加强管的直径；
                   f——外加强管的抗压强度设计值；
                A_c——桩身混凝土管的截面面积；
                 f_c——桩身混凝土轴心抗压强度设计值；
          β ——冲击系数；静压桩取1.0，冲击桩取1.3。

6．7．3 桩端的形式可采取敞口式，也可采用闭口式，闭口式可为平底或锥底。其构造类同于钢管桩的桩端，仅需将其可靠地焊接在空心钢管混凝土桩的桩头上。

6．7．4 桩身的拼接接头宜采用直接对接焊接。上节桩的外加强管必须剖口，拼接接头的强度应大于或等于桩身的强度(轴心或偏心抗压强度)。

6．7．5 管桩表面的防腐处理应符合下列规定：
    1 用于地下水有侵蚀性的地区或腐蚀性土层时，管桩的外表面应根据腐蚀介质的特性，采取有效的防腐措施。
    2 表面不作防腐处理时，应根据腐蚀介质对桩的腐蚀速率加厚钢管的壁厚。

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7 钢管混凝土构件的加工制作与施工

7．1 钢管的加工制作

7．1．1 钢管的加工制作应根据设计文件绘制钢结构施工详图，并应按设计文件和施工详图的要求编制制作工艺文件，确定钢管的分段或拼焊。钢管加工制作前，对钢材及焊接材料应按现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205的规定进行复验，材料应符合设计要求和国家现行有关产品标准的规定。

7．1．2 钢管段制作的允许偏差应符合表7．1．2的要求，按一般结构(输电线杆塔等)和特殊结构(对结构安装精度有特殊要求的结构，如格构式高塔、建筑结构的柱等)分类。

表7．1．2 管段制作允许偏差

7．1．3 钢管下料应根据工艺要求预留制作时的焊接收缩量和切割、端铣等的加工余量。

7．1．4 对首次应用于钢结构工程的钢材、进口钢材、设计规定的钢材类别和焊接材料、焊接方法、接头形式、焊接位置、多层施焊、焊后热处理等工艺条件，以及施工单位首次采用各种参数的组合条件施工时，都应进行焊接工艺评定，并应根据评定报告确定焊接工艺，编写作业指导书。焊工应经过考试并取得焊工资格证后，方可从事证件认可范围内的焊接工作。

7．1．5 钢管焊缝的施工应严格按照设计文件及焊接工艺文件规定的焊接方法、工艺参数及施焊顺序进行，并应符合现行国家标准《钢结构焊接规范》GB 50661的相关规定。

7．1．6 对于大直径钢管，当采用直缝焊接钢管时，等径钢管相邻纵缝间距不宜少于300mm，纵向焊缝沿圆周方向的数量不宜超过2道。相邻两节管段对接时，纵向焊缝应互相错开，间距不宜小于300mm。

7．1．7 钢管的接长必须保证所有对接熔透焊缝的质量，达到与母材等强，焊缝质量为一级，每个制作单元宜为一个接头；当钢管采用卷制方式加工成型时，可允许适当增加接头。钢管的接长最短拼接长度应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205的规定。

7．1．8 焊缝质量检验除应全部进行外观尺寸、表面缺陷检查合格外，对全焊透的一、二级焊缝必须按规定进行超声波探伤检测，其内部缺陷的检测应符合下列规定：
    1 一级焊缝应进行100％检测，其合格等级应符合现行行业标准《钢结构超声波探伤及质量分级法》JG/T 203中B级检验的Ⅱ级或Ⅱ级以上要求。
    2 二级焊缝应进行30％～50％抽样检测，其合格等级应符合现行行业标准《钢结构超声波探伤及质量分级法》JG/T 203中B级检验的Ⅲ级或Ⅲ级以上要求。
    3 三级焊缝应根据设计文件要求进行相关的超声波探伤检测。
    4 现场连接全焊透焊缝应进行100％检测，焊缝等级应根据设计文件要求进行相关的超声波探伤检测。
    5 由于制作或施工现场条件受到限制，焊缝检测按B级检验无法进行单面双侧检测时，可在焊缝单面、单侧采用两种角度探头(两角度之差大于15度)进行检测。
    6 在超声波检验不能对缺陷作出判断或对超声波检验结果有疑议时，可采用射线探伤。其内部缺陷分级及探伤方法应分别符合国家现行有关标准的规定。
    7 当设计文件无明确要求时，角焊缝外观质量标准可为三级。

7．1．9 对每条焊缝按规定的百分比进行探伤时，每条长度不应小于200mm。对工厂制作焊缝长度过长时，可将一条焊缝划分为每300mm为一个检查个体计数抽样检测。

7．1．10 焊缝质量超出本规程不允许的缺陷时，操作人员不得擅自处理，应通知相关焊接技术人员共同对缺陷产生的原因进行调查和分析，制订专门返修工艺方案，并严格按照返修工艺文件处理。重要部位的返修工艺方案，报经设计和监理工程师认可批准后方可实施。

7．1．11 钢管焊接坡口的尺寸如设计文件未注明具体要求时，可按表7．1．11要求加工。

表7．1．11 焊接坡口允许偏差

7．1．12 钢管冷校正的环境温度不得低于－12℃。低炭钢和普通低合金钢热矫正加热温度宜为600℃～900℃，不得超过900℃，低合金钢热矫正后应自然冷却。矫正表面不应有明显的凹面或损伤，尺寸偏差不应超出构件的允许偏差。

7．1．13 钢管构件制作完成后，应按施工图和现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205的规定进行验收。

7．2 钢管混凝土构件的除锈、防腐涂装

7．2．1 除锈、防腐涂装工艺应根据设计文件要求选择。设计未提出具体内、外表面处理方法时，内表面处理应无可见油污、无附着不牢的氧化皮、铁锈或污染物；外表面可根据涂料的除锈匹配要求，采用适当处理方法，确保涂装材料附着力达到相关规定要求。

7．2．2 构件防腐涂装可采用喷涂锌、热镀锌、喷刷涂料等方式。喷涂锌、热镀锌工艺顺序都宜安排在浇筑混凝土工艺之前。

7．2．3 热镀锌涂装工艺应符合现行国家标准《金属件覆盖层、钢铁制品热镀锌层技术要求》GB/T 13912的规定。

7．2．4 喷涂锌涂装应符合下列规定：
    1 喷涂锌防腐涂装工艺应符合国家现行标准《金属件和其他无机覆盖层-热喷涂锌、铝及其合金》GB/T 9793的规定。施工方法可采用电弧喷锌和热喷锌等方式。质量控制执行现行国家标准《热喷涂-热喷涂结构的质量要求》GB/T 19352的规定。
    2 喷涂锌防腐涂装前的基体表面应达到Sa2.5～Sa3的要，并采用抛丸或喷砂工艺。处理后的构件表面，应达到表面粗糙度RZ(40～80)μm。
    3 喷涂锌材料宜采用99.95％～99.99％纯度的产品。
    4 经抛丸或喷砂处理后的基体表面应尽快进行喷涂锌，在晴天及相对湿度不大于85％的天气，时间间隔不应超过12h。雨天、湿度大或含盐雾环境下，时间间隔不应超过2h。当停置时间过长或其他原因，致使基体表面明显改变，影响喷涂锌质量时，应重做抛丸或喷砂处理。
    5 喷涂锌应在环境相对湿度不大于85％、环境气温高于5℃及基体金属的表面温度高于空气露点3℃以上时施工。在雨天、潮湿或含盐雾的环境中，喷涂锌操作应在室内进行，避免湿度过大，钢材表面和金属磨料生锈。
    6 锌涂层厚度应根据环境介质对结构的腐蚀性按设计要求确定。锌涂层的最小局部厚度应符合下列规定：严重腐蚀地区大于或等于160μm；较严重腐蚀地区大于或等于140μm；一般地区大于或等于120μm；轻腐蚀地区大于或等于100μm。
    7 设计文件要求对锌涂层进行封闭处理时，涂层的封闭材料(封闭漆)应具备下列条件：
        1) 封闭材料应能与锌涂层相容；
        2) 封闭材料应具有对构件所处的环境要求的耐腐蚀性；
        3) 封闭材料应具有较低的粘度，易渗入到锌涂层的孔隙中去。
    8 锌涂层的检验方法应按照现行国家标准《金属件和其它无机覆盖层-热喷涂锌、铝及其合金》GB/T 9793的规定执行。锌涂层的质量检查应包括：外观、涂层厚度、结合性能、耐腐蚀性能和密度等，并满足设计要求。

7．2．5 涂料防腐涂装应符合下列规定：
    1 涂料的配制及施工应符合涂装设计的品种、涂层结构和涂层厚度的要求。涂装方法宜为高压无气喷涂法、空气喷涂法、刷涂法和滚涂法，并按照供应商产品说明书推荐的方法执行。
    2 涂料产品应具备产品合格证、产品使用说明书和材料安全数据手册等。存放过久和超过保存期的涂料，应取样进行质量检测。
    3 涂料的颜色和光泽应符合设计要求，宜制作样板，封存对比。
    4 涂装环境应符合下列规定：
        1) 在雨、雪、雾和较大灰尘的条件下，以及预见到这些情况即将发生的条件下，不应进行户外涂装施工。风力在4～6级时，不宜使用无气喷涂和空气喷涂。
        2) 环境温度和相对湿度应符合涂料产品说明书的要求，无具体说明时，环境气温宜在35℃～38℃之间，相对湿度不应大于85％。涂装时构件表面不应有结露，表面温度应高于环境露点温度3℃以上。
        3) 涂装后的干燥、养护时间应符合涂料产品说明书的要求，产品说明书无具体说明时，4h内不应雨淋。
    5 涂层的检验应符合设计要求。涂层不应有漏涂、脱皮、皱皮等现象，涂层表面要均匀，无明显气泡、针眼和流坠等。设计无要求时，涂层干漆膜总厚度室外构件应为150μm，室内构件应为125μm。

7．3 实心钢管混凝土浇灌

7．3．1 管内混凝土可采用泵送顶升浇灌法、立式手工浇捣法或高位抛落无振捣法。

7．3．2 采用泵送顶升浇灌法时，钢管直径不宜小于泵直径的2倍。钢管柱内不应有隔板等阻碍物。

7．3．3 立式手工浇捣法，当钢管直径大于350mm时，可采用内部振捣器(振捣棒或锅底形振捣器等)。每次振捣时间10s～30s，一次浇筑高度不宜大于2m；当钢管直径小于350mm时，可采用附着在钢管上的外部振捣器进行振捣，外部振捣器的位置应随着混凝土的浇筑的进展加以调整振捣。外部振捣器的工作范围，以钢管横向振幅不小于0.3mm为有效，振幅可用百分表实测。每次振捣时间10s～30s，一次浇筑的高度不宜大于振捣器的有效工作范围和2m～3m柱长。

7．3．4 采用高位抛落无振捣法时，钢管直径宜大于350mm，且高度不宜小于4m。对于抛落高度不足4m的区段，应用内部振捣器振实。一次抛落的混凝土量宜在0.35m³～0.7m³左右，用料斗装填，料斗的下口尺寸应比钢管内径小100mm～200mm。

7．3．5 混凝土配合比应根据混凝土设计等级计算，通过试验后确定，并应混凝土满足强度和塌落度的要求。对于泵送顶升浇灌法和立式高位抛落无振捣法，粗骨料粒径可采用5mm～3Omm，水灰比不宜大于0.45，塌落度不宜小于15cm；对于立式手工浇捣法，粗骨料粒径可采用10mm～40mm，水灰比不宜大于0.4，塌落度120mm～140mm。当管内有穿心部件时，粗骨料粒径宜减小为5mm～20mm，塌落度不宜小于150mm。为满足上述塌落度的要求，宜掺适量的减水剂。为减少收缩量，也可掺入适量混凝土微膨胀剂。

7．3．6 钢管内的混凝土浇灌工作，宜连续进行，当必须间歇时，间 歇时间不应超过混凝土的终凝时间。在高层建筑中，宜以(3～4)层柱浇灌一次混凝土，并留置施工缝；一次浇灌混凝土后，应将管口封闭，防止水、油和其它异物等落入。

7．3．7 每次浇灌混凝土前(包括施工缝)应先浇灌一层厚度为1 00 mm～200 mm的与混凝土等级相同的水泥砂浆。对于设计混凝土强度等级大于C60及以上时，应编制专项施工方案和技术措施，保证浇筑结合处的质量要求。

7．3．8 当混凝土浇灌到钢管顶端时，可按下列步骤施工：
    1 使混凝土稍微溢出后，再将留有排气孔的层间横隔板或封顶板紧压到管端，随即进行点焊；待混凝土达到设计强度的50％后，再将横隔板或封顶板按设计要求补焊完成。
    2 将混凝土浇灌到稍低于管口位置，待混凝土达到设计强度的50％后，再用相同等级的水泥砂浆补填至管口，并按上述方法将横隔板或封顶板一次封焊到位。

7．3．9 管内混凝土的浇灌质量，可用敲击钢管的方法进行初步检查，当有异常时，可用超声波进行检测。对不密实的部位，应采用钻孔压浆法进行补强，然后将钻孔进行补焊封固。

7．3．10 采用海砂配置混凝土用于实心钢管混凝土且全封闭时，其氯离子的含量可不经处理或不需到达重量比的要求。当采用再生骨料配置混凝土时，应采取措施减少混凝土的收缩量。海砂、再生、自密实混凝土的施工要求，尚应符合相关现行行业标准的要求。

7．4 离心法生产空心钢管混凝土构件的技术要求

7．4．1 混凝土所有原材料质量应符合国家现行有关标准的规定，混凝土严禁使用含氯化物类的外加剂。

7．4．2 混凝土配合比设计应符合现行行业标准《普通混凝土配合比设计规程》JGJ 55的规定。混凝土配合比应根据离心成型法、养护方法、实际使用的原材料及混凝土强度等级、耐久性、工作性能等进行设计。首次使用的混凝土配合比应进行开盘鉴定，其性能应满足配合比设计的要求，生产时应至少留一组标准养护试件，作为验证配合比的依据。

7．4．3 混凝土浇筑前，钢管应进行复验，复验合格后，方可进行混凝土浇筑。

7．4．4 混凝土的离心法成型工艺应符合现行国家标准《环形钢筋混凝土电杆》GB 396的规定。离心混凝土构件制作应采用钢模离心工艺。

7．4．5 构件经离心成型后，宜静停1h后进行蒸汽养护，养护升温、恒温和降温过程程序应合理安排。养护前应清除残留在管段外壁及端部的混凝土残留物。
    构件经养护后，其同条件养护标准试件的混凝土强度不应低于混凝土设计强度的70％。产品出厂时，同条件养护的标准试件的混凝土强度不应低于混凝土设计强度。

7．4．6 钢管混凝土管段经离心成型后，其内表面混凝土不得有塌落，钢管内混凝土管壁厚度允许偏差应为(－5，＋8)mm。养护完成后，混凝土不应有裂缝。

7．4．7 混凝土的强度等级必须符合设计要求，混凝土的强度检验评定应按现行国家标准《混凝土强度检验评定标准》GB/T 50107的规定执行。试件的制作宜采用与生产过程相同的工艺方法，取样数量应符合下列规定：
    1 同批构件拌制同一配合比的混凝土时，每工班取样不得少于一次。
    2 同批构件拌制同一配合比的混凝土时，每拌制100盘且不超过100m³，取样不少于一次。
    3 每次取样应至少留一组标准养护试件，同条件养护试件应按实际需要确定。

7．5 钢管混凝土结构的施工

7．5．1 钢管混凝土结构的施工除应符合本规程的规定外，尚应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205和《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204等的要求。

7．5．2 钢管混凝土结构的施工单位应具有相应的钢结构施工资质，施工现场的质量管理应有相应的技术标准、质量管理体系、质量控制及检验制度，施工现场应有经项目技术负责人审批的施工方案等技术文件。

7．5．3 构件进场后，应根据设计文件和施工详图的要求进行核对和验收。检查出厂质量证明文件及相关的质量检验报告。必要时现场可对构件进行抽样检查。构件的外形尺寸应符合本规程及现行国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204中的预制构件尺寸允许偏差的规定。

7．5．4 构件的堆放和吊装可由施工单位设计支点，经设计单位确认后，才能进行作业。堆放场地应平整、坚实和排水良好，垫木支垫平稳、位置准确、保持在同一平面内，堆放不宜超过4层。吊装作业时，全过程应平稳进行，防止碰撞、歪扭、快起和急停。严格控制吊装荷载作用下的变形，吊点位置应根据构件本身的承载力与稳定性经验算后确定，必要时应采取临时加固措施。在构件吊装就位后应立即进行校正，同时采取可靠的临时固定措施保证构件的稳定性。

7．5．5 构件现场施工采用的钢材、焊接材料、连接材料等的性能应满足本规程的规定。

7．5．6 构件采用现场焊接拼接时，焊缝应符合现行国家标准《钢结构焊接规范》GB 50661的规定和设计对焊缝的要求进行施工和检测。事前应通过焊接工艺评定，确定焊接方法、工艺参数和施焊程序。施工时严格按工艺评定报告进行控制，减少焊接残余应力和残余变形。

7．5．7 构件采用法兰连接时，螺栓连接副的施工应符合节点设计的要求，施工验收应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205的规定。

7．5．8 钢管混凝土桩的施工验收应符合现行行业标准《建筑桩基皮术规范》JGJ 94的规定。

7．5．9 钢管混凝土结构工程的施工验收应根据现行国家标准《建筑工程施工质量验收统一标准》GB 50300的规定，编写分项工程贡量验收等施工质量验收文件。

7．6 钢管混凝土构件的检验、标志和保管

7．6．1 构件制作完成后，应按照施工图和本规程要求进行检验。
    构件的外观不应有严重缺陷和影响结构性能、安装、使用功能的尺寸偏差。对外观质量有严重缺陷的构件，应按技术处理方案进行处理，并重新进行检查验收。构件上的预埋件、预留孔等应符合设计要求。

7．6．2 构件应在明显部位标明生产单位、构件型号、生产日期和质量验收标志。

7．6．3 构件生产单位应提供的产品证明文件：
    1 生产单位资质证明文件。
    2 焊接人员、检验人员资质证明文件。
    3 构件质量合格证明文件：
        1) 原材料的性能检验及复验报告；
        2) 焊接工程质量验收记录；
        3) 混凝土配合比验证报告；
        4) 混凝土的强度等级报告；
        5) 制成品的检查验收报告。
    4 构件型号、标识、生产日期、质量验收标志。
    5 供需双方约定提供的其他文件。

7．6．4 产品宜采用两支点堆放，支点位置宜为离杆端0.2倍构件长度处，长构件在场地条件较好时可采用三支点堆放。产品应按规格类别分开堆放，堆放构件层数不宜超过4层。

7．6．5 产品起吊宜使用吊装带绑扎，采用两支点法吊装，每次吊运数量不宜超过2根。

8 防火设计

8．0．1 没有保护层时，钢管混凝土构件的耐火时间可按本规程附录C．0．4条计算得到或C．0．5条简化计算得到，也可按表8．0．1取值：

表8．0．1 不同荷载比下钢管混凝土构件的耐火时间 t (min)

    注：1 空心率为0时，是实心钢管混凝土构件；
        2 等效外径对于圆形截面取钢管外径；对于多边形截面，按面积相等等效成圆形截面。

8．0．2 当防火材料为非膨胀型涂料时，钢管混凝土构件保护层厚度可以按本规程附录C．0．7条计算得到，也可按表8．0．2-1、表8．0．2-2取值。

表8．0．2-1 耐火等级为2.5h时非膨胀型防火涂料厚度 d (mm)取值表

    注：1 等效外径对于圆形截面为钢管外径；对于多边形截面，按面积相等等效成圆形截面；
        2 保护层导热系数 λ＝0.116W/(m·℃)。

表8．0．2-2 耐火等级为3h时非膨胀型防火涂料厚度 d (mm)取值表

    注：1 等效外径对于圆形截面为钢管外径；对于多边形截面，按面积相等等效成圆形截面；
        2 保护层导热系数 λ＝0.116W/(m·℃)。

8．0．3 当保护层为水泥砂浆时，钢管混凝土保护层厚度按本规程附录第C．0．7条计算得到，也可按表8．0．3-1、8．0．3-2取值。

表8．0．3-1 耐火等级为2.5h时水泥砂浆保护层厚度 d (mm)取值表

    注：等效外径对于圆形截面为钢管外径；对于多边形截面，按面积相等等效成圆形截面。

表8．0．3-2 耐火等级为3h时时水泥砂浆保护层厚度 d (mm)取值表

    注：等效外径对于圆形截面为钢管外径；对于多边形截面，按面积相等等效成圆形截面。

8．0．4 每个楼层的柱钢管壁均应设置直径不小于12mm的排气孔，其位置宜位于柱与楼板相交位置上方及下方100mm处，并沿柱身反对称布设。

附录A 各种截面的形常数

表A 各种截面形常数表

    注：1 六边形截面根据等效圆截面原理计算：已知边长 a 和钢管厚度 t ，则形心至边的垂直距离r＝2.514a，形心至钢材内壁的垂直距离r₁＝r－t，由此，得等效圆截面的半径R＝2.53a；等效圆截面钢管的内半径R_co＝1.007(2.5137a－t)，等效圆截面钢管的厚度 t＝R－R_co；
        2 截面：空心部分的半径r_ci，空心部分的面积A_h＝π r_ci²，空心部分的惯性矩I_h＝π r_ci⁴/4，由此可计算各种截面的混凝土部分的面积和惯性矩。

附录B 钢管混凝土构件受压强度设计值

表B-1 钢管混凝土实心圆形和正十六边形截面的受压强度设计值 f_ss (N/mm²)

    注：第一二三组钢材均取同一值。

表B-2 钢管混凝土实心正八边形截面的受压强度设计值 f_ss (N/mm²)

注：第一二三组钢材均取同一值。

表B-3 钢管混凝土实心正方形截面的受压强度设计值 f_ss (N/mm²)

    注：第一二三组钢材均取同一值。

表B-4 钢管混凝土空心圆形和正十六边形截面的受压强度设计值 f_h(N/mm²)

    注：第一二三组钢材均取同一值。

表B-5 钢管混凝土空心正八边形截面的受压强度设计值 f_h(N/mm²)

    注：第一二三细钢材均取同一值。

表B-6 钢管混凝土空心正方形截面的受压强度设计值 f_h(N/mm²)

    注：第一二三组钢材均取同一值。

附录C 钢管混凝土构件防火计算方法

C．0．1 火灾下升温曲线表达式为：

    式中：t——时间，min；
        T_f——火灾温度，℃；
        T₀——初始环境温度，取20℃。

C．0．2 高温下材料的力学特性和热工参数应符合下列规定：
    1 高温下钢材的强度设计值：

    式中：f——常温下的钢材强度设计值；
          T——钢材的温度；
          e——自然对数底，e＝2.71828。

    2 高温下钢材的弹性模量E_s^T：

    式中：E_s——常温下钢材的弹性模量；
            T——钢材的温度。

    3 高温下混凝土的强度设计值 f_c^T为：

    式中：f_c——常温下的混凝土强度设计值；
           T——混凝土的温度。

    4 高温下混凝土弹性模量E_c^T为：

    式中：E_c——常温下的混凝土弹性模量；
           T——混凝土的温度。

    5 钢管的热工参数：
        1) 钢材的密度：


        2) 钢材导热系数：


        3) 钢材的比热：


        4) 钢材的热膨胀系数：


    6 混凝土的热工参数
        1) 混凝土的密度：


        2) 混凝土的导热系数：


        3) 混凝土的比热：


        4) 混凝土的热膨胀系数：


C．0．3 标准升温曲线下构件的温度场计算应符合下列规定：
    钢管的温度T_s：

    式中：t ——时间，h；
         T_a——钢管的温度，℃；
         d_s——钢管的等效厚度，根据面积等效成圆形的厚度，m。

    混凝土的平均温度 T_c：

    式中：t ——时间，h；
         T_c——混凝土的平均温度，℃；
         L_c——混凝土的等效厚度，按面积等效成圆形的厚度，m；
                 Ψ——空心率。

    根据公式(C．0．3-1)，关键时间点的钢管的温度也可按表C．0．3-1取值。

表C．0．3-1 钢管的温度T_s(℃)

    其他情况通过插值得到，当钢管的厚度超过12mm时，偏于安全按12mm对应的温度取值。
    根据公式(C．0．3-2)，偏于安全的取钢管厚度为3mm，则关键时间点处混凝土的平均温度见表C．0．3-2。

表C．0．3-2 凝土的平均温度 T_s(℃)

    注：其他情况通过双向插值得到。

C．0．4 标准火灾升温曲线下构件的抗压承载力的计算应符合下列规定：
    1 火灾下构件的强度设计值fscT和承载力应按下列公式计算：

    式中：f ^T—— t 时刻高温下钢管的强度，按公式(C．0．2-1)计算，其中温度按(C．0．3-1)计算；
          f ^Tc—— t 时刻高温下混凝土的平均强度。考虑温度的不均匀性，混凝土的平均强度按下述计算：

    式中：T_c——混凝土的平均温度，按公式(C．0．3-3)计算；
          θ_T—— t 时刻高温下，钢管混凝土的套箍系数，θ_T＝Af T/A_cf T_c；
          k_T——考虑火灾影响的截面修正系数，圆形取0.3，八边形取0.2，方形取0.15。

    2 火灾下构件的强度承载力应按下式计算：


    3 火灾下构件的稳定承载力按下式计算：

    式中：N_U^T—— t 时刻，钢管混凝土的稳定承载力；
          N₀^T—— t 时刻，钢管混凝土的强度承载力；
          φ_T—— t 时刻，钢管混凝土的稳定系数，按公式(C．0．4-6)计算。

    高温下的稳定系数计算公式如下：

    式中：λ ^T_sc——高温下的正则长细比，
            λ_sc——构件的长细比；
          f ^T_sc—— t 时刻，钢管混凝土的强度设计值，按公式(C．0．4-1)计算；
            A_sc——钢管混凝土的截面积，等于钢管和混凝土截面面积之和；
           E^T_sc—— t 时刻，钢管混凝土的弹性模量；
            E^T_s—— t 时刻，高温下钢材弹性模量；按公式(C．0．2-2)计算，其中温度按公式(C．0．3-1)计算；
            E^T_c—— t 时刻，高温下混凝土的平均弹性模量，考虑温度的不均匀性；
             T_c——混凝土的平均温度，按公式(C．0．3-3)计算。

    如果已知构件火灾下的外荷载N^T，令N^T＝N ^T_u，按公式C．0．4-5采用迭代或试算法，可以得到没有保护层时构件的耐火时间 t 。如果已知构件火灾下的荷载比 n_f，令N^T＝ n_fN_u，N_u按本规程公式(5．1．7-1)取。
    根据公式(C．0．2-1)和表C．0．3-1，给出关键时间点的钢材的强度折减系数，见表C．0．4-1。

表C．0．4-1 不同时间点的钢材强度折减系数 k_s,f

    其他情况通过插值得到，当钢管的厚度超过12mm时，偏于安全按12mm对应的温度取值。
    根据公式(C．0．2-2)和表C．0．3-1，给出关键时间点的钢材的弹性模量折减系数，见表C．0．4-2。

表C．0．4-2 不同时间点的钢材弹性模量折减系数k_c,f

    其他情况通过插值得到，当钢管的厚度超过12mm时，偏于安全按12mm对应的温度取值。
    根据公式(C．0．4-3)和表C．0．3-2，给出关键时间点的混凝土平均强度折减系数，见表C．0．4-3。

表C．0．1-3 同时间点的混凝土平均强度折减系数k_c,f

    注：其中情况通过双向插值得到。

    根据公式(C．0．4-8)和表C．0．3-2，给出关键时间点，混凝土平均弹性模量的折减系数，见表C．0．4-4。
    根据公式(C．0．4-6)，高温下钢管混凝土轴压构件的稳定系数也可查表C．0．4-5。
    火灾下的正则长细比^λT_sc中的f ^T_sc和E ^T_sc分别按公式(C．0．4-1)和公式(C．0．4-7)计算，其中高温下的材料参数可以直接通过公式计算得到，也可以查表格。

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表C．0．4-4 不同时间点的混凝土平均弹性模量折减系数 k_c,e

    注：其中情况通过双向插值得到。

表C．0．4-5 高温下轴压构件的稳定系数

C．0．5 火灾下无保护层时钢管混凝土承载力折减系数，可由下面简化公式算得：

    式中：t ——无保护层时的耐火时间，min；
          d ——钢管厚度，m；
          D ——钢管外径，m；
         ψ ——空心率。

    设 n_f为荷载比，即防火设计时的荷载效应(轴力设计值)和正常设计时的承载能力(轴压强度设计值)之比，则当荷载比 n_f＝k^T_sc，耐火时间 t_sc可由下式简化计算：


C．0．6 利用空心钢管混凝土中空部分注水的构件，注水对钢管混凝土构件耐火时间的影响应符合下列规定：
    1 当荷载比小于0.1时，注水对耐火时间影响较大，构件的耐火时间达到3h以上，保守按3h计算。
    2 当荷载比小于0.4且空心率大于0.65的钢管混凝土构件，注水对耐火时间的影响不大，不考虑注水的影响，按不注水钢管混凝土构件计算耐火时间。
    3 当荷载比在0.1和0.4之间时，注水对构件耐火时间的影响可以第1和第2点的荷载比插值得到。

C．0．7 当防火材料为非膨胀型涂料时，保护层厚度可按下列公式计算：


    当防火材料为钢丝网抹M5普通水泥砂浆时，厚度可按下列公式计算：

    式中：d——保护层厚度，mm；
           λ——保护层的导热系数，W/(m·℃)；
         t_sc——没有保护层时，构件的耐火时间，min；可以根据本规程附录C．0．4节反算得到或根据C．0．5节简化计算得到；
          t_e——涂保护层后希望达到的耐火时间，min。

C．0．8 钢管再生混凝土的耐火时间应取普通钢管混凝土耐火时间的 倍。

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有关标准执行的写法为：“应符合……的规定”或“应按……执行”。

引用标准名录

    《建筑结构荷载规范》GB 50009
    《混凝土结构设计规范》GB 50010
    《建筑抗震设计规范》GB 50011
    《钢结构设计规范》GB 50017
    《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068
    《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T 50081
    《建筑结构术语和符号标准》GB/T 50083
    《混凝土强度检验评定标准》GB/T 50107
    《高耸结构设计规范》GB 50135
    《构筑物抗震设计规范》GB 50191
    《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204
    《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205
    《建筑工程抗震设计分类标准》GB 50223
    《建筑工程施工质量验收统一标准》GB 50300   
    《钢结构焊接规范》GB 50661
    《环形钢筋混凝土电杆》GB 396
    《碳素结构钢》GB/T 7OO
    《钢结构用高强度大六角头螺栓》GB/T 1228
    《钢结构用高强大六角螺母》GB/T 1229
    《钢结构用高强度垫圈》GB/T 1230
    《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》GB/T 1231
    《低合金高强度结构钢》GB/T 1591
    《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副》GB/T 3632
    《焊接结构用耐候钢》GB/T 4172
    《碳钢焊条》GB/T 5117
    《低合金钢焊条》GB/T 5118
    《六角头螺栓-C级》GB/T 5780
    《六角头螺栓》GB/T 5782
    《冷弯型钢》GB/T 6725
    《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》GB/T 8110
    《金属和其他无机覆盖层-热喷涂锌、铝及其合金》GB/T 9793
    《建筑构件耐火试验方法》GB/T 9978
    《电弧螺柱焊用圆柱头焊钉》GB/T 10433
    《直缝电焊钢管》GB/T 13793
    《金属覆盖层、钢铁制件热浸镀锌层技术要求及试验方法》GB/T 13912
    《钢结构防火涂料》GB 14907
    《热喷涂-热喷涂结构的质量要求》GB/T 19352
    《混凝土和砂浆用再生细骨料》GB/T 25176
    《混凝土用再生粗骨料》GB/T 25177
    《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3
    《普通混凝土配合比设计规程》JGJ 55
    《建筑桩基技术规范》JGJ 94
    《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99
    《建筑结构用冷弯矩形钢管》JG/T 178
    《钢结构超声波探伤及质量分级法》JG/T 203
    《海砂混凝土应用技术规范》JGJ 206
    《再生骨料应用技术规程》JGJ/T 240
    《自密实混凝土应用技术规程》JGJ/T 283
    《建筑构件防火喷涂材料性能试验方法》GA 110

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