中国工程建设标准化协会标准钢管混凝土加劲混合结构技术规程

中国工程建设标准化协会标准

钢管混凝土加劲混合结构技术规程

Technicalspecificationforconcrete-encasedconcrete-fiIledsteeltubular

structures

《钢管混凝土加劲混合结构技术规程》编制组

2019年09月

目次

1总则.............................................................错误!未定义书签。

2术语和符号.........................................................错误!未定义书签。

2.1术语.........................................................错误!未定义书签。

2.2符号.........................................................错误!未定义书签。

3设计基本规定.......................................................错误!未定义书签。

3.1一般规定....................................................错误!未定义书签。

3.2刚度与变形..................................................错误!未定义书签。

3.3结构或构件的变形............................................错误!未定义书签。

4材料...............................................................错误!未定义书签。

4.1钢材.........................................................错误!未定义书签。

4.2混凝土......................................................错误!未定义书签。

4.3连接材料....................................................错误!未定义书签。

5构件承载力计算....................................................错误!未定义书签。

5.1一般规定....................................................错误!未定义书签。

5.2实心构件正截面承载力计算...................................错误!未定义书签。

5.3四肢空心构件正截面承载力计算...............................错误!未定义书签。

5.4六肢空心构件正截面承载力计算...............................错误!未定义书签。

5.5斜截面承载力计算............................................错误!未定义书签。

5.6考虑长细比影响的构件正截面承载力计算.......................错误!未定义书签。

5.7考虑长期荷载作用影响的构件正截面承载力计算.................错误!未定义书签。

5.8主拱承载能力极限状态计算...................................错误!未定义书签。

5.9抗撞击设计..................................................错误!未定义书签。

6抗火设计...........................................................错误!未定义书签。

6.1一般规定....................................................错误!未定义书签。

6.2耐火极限计算................................................错误!未定义书签。

6.3防火构造措施................................................错误!未定义书签。

7构造措施...........................................................错误!未定义书签。

7.1一般规定....................................................错误!未定义书签。

7.2梁柱连接节点................................................错误!未定义书签。

7.3柱与基础连接节点............................................错误!未定义书签。

8施工与验收.........................................................错误!未定义书签。

8.1一般规定.....................................................错误!未定义书签。

8.2钢管构件的制作与施工........................................错误!未定义书签。

8.3钢管内混凝土的施工..........................................错误!未定义书签。

8.4钢管外钢筋混凝土的施工.....................................错误!未定义书签。

8.5验收.........................................................错误!未定义书签。

附录A钢管混凝土加劲混合构件的恢复力模型...........................错误!未定义书签。

附录B钢管混凝土加劲混合构件的材料本构模型.........................错误!未定义书签。

本规程用词说明.......................................................错误!未定义书签。

引用标准名录.........................................................错误!未定义书签。

1总贝I]

1.0.1为了使钢管混凝土加劲混合结构的设计、施工和验收做到安全适用、技术先进、经济合理、

确保质量，制定本规程。

1.0.2本规程适用于高层、大跨结构和工业建筑、桥梁等大型结构工程中钢管混凝土加劲混合结

构的设计、施工与验收。

【条文说明】L0.2本规程所涉及的方套圆钢管混凝土加劲混合构件的横截面示意如图102所

示。对于实心截面，钢管混凝土部件位于钢筋混凝土截面的中心位置；对于空心截面，钢管混

凝土部件分布在空心钢筋混凝土截面的腹板和边角部，便于发挥钢管混凝土部件抗弯和抗扭的

作用。

(b)四肢空心构件截面(C)六肢空心构件截面

图1.0.2钢管混凝土加劲混合构件截面示意图

基于全寿命周期的设计理念，对于钢管混凝土加劲混合结构在施工、静力荷载、长期荷载、

火灾、偶然撞击、地震作用等工况下的设计给出了规定。本规程采用了两阶段设计方法，分别

给出了钢管混凝土加劲混合结构在施工阶段和服役阶段的相关规定。

1.0.3本规程根据现行国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB50153和《建筑结构可靠

度设计统一标准》GB50068的原则制定。本规程是对钢管混凝土加劲混合结构设计的基本要求。

1.0.4钢管混凝土加劲混合结构的施工质量应符合现行国家标准《混凝土结构工程施工质量验收

规范》GB50204、《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205、《钢管混凝土工程施工质量验收

规范》GB50628及有关标准的规定。有关钢结构部分的设计尚应注明所要求的焊缝质量等级及

对钢材所要求的力学性能、化学成分和其他的附加保证项目。混凝土强度的检验评定应符合现

行国家标准《混凝土强度检验评定标准》GB/T50107等的规定。

1.0.5除本规程有明确规定外，钢管混凝土加劲混合结构的设计、施工和验收尚应符合现行国家

标准的规定。

2术语和符号

2.1术语

2.1.1钢管混凝土加劲混合构件Concrete-encasedCFSTmembers

由外围的钢筋混凝土和内嵌圆形截面的钢管混凝土混合而成的结构构件，分为外围钢筋混凝

土部分和核心钢管混凝土部分。钢管混凝土加劲混合构件一般分为实心和空心两种。

2.1.2钢管混凝土加劲混合结构Concrete-encasedCFSTstructures

由钢管混凝土加劲混合构件作为主要承重构件的结构。

2.1.3约束效应系数Confinementfactor

反映核心钢管混凝土部件组合截面几何特征和组成材料物理特性的综合参数，为钢管截面

名义轴心受压承载力与钢管内核心混凝土截面名义轴心受压承载力的比值。

2.2符号

2.2.1作用、作用效应和抗力

M——弯矩设计值；

Mcfst——核心钢管混凝土部件截面抗弯承载力设计值；

Mrc——外围钢筋混凝土部件截面抗弯承载力设计值；

n——轴压比；

m——长期荷载比；

rtf----火灾荷载比；

——核心钢管混凝土部件的承载力系数；

N----轴力设计值；

Mfst—核心钢管混凝土部件截面轴心受压承载力设计值；

N短t—压弯荷载下核心钢管混凝土部件截面承担的轴力设计值；

Ng—外围钢筋混凝土部件截面轴心受压承载力设计值；

N&——压弯荷载下外围钢筋混凝土部件截面承担的轴力设计值；

Nu——常温下钢管混凝土加劲混合柱的抗压承载力设计值；

th—火灾升、降温临界时间；

to—火灾升温时间比；

/R---------耐火极限；

V——剪力设计值；

2.2.2材料力学性能

混凝土的弹性模量;

Es钢材的弹性模量；

力k、fc——混凝土的轴心抗压强度标准值和设计值；

力c一钢管内核心混凝土的轴心抗压强度设计值;

7c,out—钢管外围混凝土的轴心抗压强度设计值；

力一钢筋的抗拉和抗压强度设计值；

fs—钢管钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值;

人、工一混凝土的轴心抗拉强度标准值和设计值；

A—钢材的屈服强度；

Gc——混凝土的剪变模量；

Gs——钢材的剪变模量；

2.2.3几何参数

Acore—核心混凝土的横截面面积；

A,------纵筋横截面面积；

Aout—外围混凝土横截面面积；

4—钢管横截面面积；

Asc—核心钢管混凝土部件的横截面面积；

Asc>1——第i根钢管混凝土部件的横截面面积；

Asv------箍筋横截面面积；

4—箍筋内部混凝土的横截面面积；

B——截面宽度；

D—钢管外直径；

A——核心混凝土直径；

ea---------附加偏心距；

Cj---------初始偏心距；

H——截面高度；

ho—沿弯矩作用方向截面计算高度；

/core—核心混凝土的截面惯性矩；

A—纵筋截面惯性矩；

/out—外围混凝土截面惯性矩；

7S—钢管截面惯性矩；

10—构件的计算长度；

I、—箍筋长度；

S----箍筋间距；

Pv----体积配箍率(PV=ASV/V/(SAV))；

2.2.4计算系数及其他

C中和轴距受压边缘距离;

构件端截面偏心距调节系数；

cm——

as——核心钢管混凝土部件含钢率；

£——应变；

——受压边缘混凝土极限压应变；

77c—弯矩增大系数；

2——长细比；

%——剪跨比；

a----应力；

J——钢管混凝土约束效应系数标准值;

短——钢管混凝土约束效应系数设计值;

金—曲率调整系数。

3设计基本规定

3.1一般规定

3.1.1本规程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。

3.1.2设计钢管混凝土加劲混合结构时，荷载的标准值、荷载分项系数、荷载组合值系数等，应

按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009、《机械工业厂房结构设计规范》GB50906的

规定采用。

3.1.3设计钢管混凝土加劲混合结构时,应分别按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设

计。

1按承载能力极限状态设计时，应考虑荷载效应的基本组合，必要时尚应考虑荷载效应的

偶然组合。结构构件的承载力计算应采用荷载设计值。

2按正常使用极限状态设计时，应考虑荷载效应的标准组合。

3.1.4对于实心钢管混凝土加劲混合结构构件，钢管混凝土部件中钢管外直径D与构件外截面

宽度B的比值宜控制在0.5-0.75之间；对于空心钢管混凝土加劲混合结构构件，钢管混凝土部

件中钢管外直径D与外截面宽度B的比值宜控制在0.15-0.25之间。

【条文说明】3.1.4对于实心构件，为保证内钢管混凝土部件的强度和延性贡献，钢管直径与

截面宽度的比值。ZB不宜小于0.5；同时为保证外围混凝土的浇筑质量以及防火、防腐要求，

并结合工程实践，D/B不宜大于0.75o对于空心构件，为了保证内钢管混凝土部件的强度和延

性贡献，钢管直径与截面宽度的比值OZB宜控制在0.15-0.25之间。钢管直径。和截面宽度8

如图3.1.4所示。

图3.1.4钢管混凝土加劲混合构件截面示意图

3.1.5钢管混凝土加劲混合结构中钢管壁厚不宜小于4mm,钢管的外直径D与其壁厚f之比不

应大于无混凝土时相应限值的L5倍，即上二150（三）。核心钢管混凝土部件含钢率《宜控制

tfy

在0.05-0.15之间，含钢率4应按下式计算：

(3.1.5)

钢管的横截面面积（）；

式中：Asmn?

Acore钢管内核心混凝土的横截面面积（mn?）。

【条文说明】3.1.5钢管的最小壁厚是为了保证钢管焊接质量和受力性能；内钢管混凝土部件

的直径与壁厚比值，满足普通圆形钢管混凝土结构关于钢管直径与壁厚之比的要求。由于外围

混凝土的存在，钢管的局部屈曲受到限制，内钢管混凝土部件的含钢率可适当降低，宜控制在

0.05-0.15之间。

3.1.6钢管混凝土部件的约束效应系数标准值J不应小于0.6且不应大于4.0。约束效应系数标

准值应按下式计算：

"—=c（s^-（3.1.6）

“core£k,core-fck,core

式中：fy----钢材屈服强度（N/mn?）；

力k.core----钢管内核心混凝土的轴心抗压强度标准值（N/mii?）。

【条文说明】3.1.6本节关于钢管混凝土加劲混合结构中的内钢管混凝土部件的约束效应系数©

的限制，满足普通圆形钢管混凝土结构的约束效应系数©的限制，目的在于保证内钢管混凝土

部件的延性，即约束效应系数越大，则构件的延性越好，反之则越差。

3.1.7预制构件尚应按制作、运输及安装的荷载设计值进行施工阶段的验算，预制构件自身吊装

的验算，应将构件自重乘以放大系数1.5。

3.1.8钢管混凝土加劲混合结构在多遇地震下的阻尼比可取0.045-0.050,在罕遇地震下的阻尼

比可取0.05-0.07,也可根据结构构件屈服情况确定。

3.2刚度与变形

3.2.1钢管混凝土加劲混合结构的截面弹性抗压刚度宜按下式计算:

以=41•4+£&s•A+纥,。ut,4ut+纥,core，Aore(3.2.1)

式中:&卜纵筋、钢管的弹性模量（N/mn?）；

Ec,out、Ejcore钢管外围混凝土、钢管内核心混凝土的弹性模量（N/mn?）。

A、4纵筋、钢管的横截面面积（mn?）；

A°ut、Acore外围混凝土、钢管内核心混凝土的横截面面积（mn?）。

【条文说明】3.2.1计算弹性内力和位移时，截面轴压刚度和抗弯刚度采用外围混凝土、纵筋、

钢管和核心混凝土四部分叠加，截面剪切刚度采用外围混凝土、钢管和核心混凝土三部分叠加。

3.2.2钢管混凝土加劲混合结构的截面弹性抗弯刚度宜按下式计算:

EI=E&1./|+E.S-Is+Ecoat-Zout+Ejcore.，core（3.2.2）

式中：/i—纵筋对截面形心轴的惯性矩（mn/）；

4——钢管对截面形心轴的惯性矩（mn?）；

/out—外围混凝土对截面形心轴的惯性矩（mn?）；

4

/core—核心混凝土对截面形心轴的惯性矩（mm）o

3.2.3钢管混凝土加劲混合结构的截面弹性抗剪刚度宜按下式计算:

GA=Gs-\+Gc>out-4ut+Gc.Core-A™.(3.2.3)

式中：Gs——钢管的剪变模量(N/mn?)；

GM、Gc.core—钢管外围混凝土、钢管内核心混凝土的剪变模量，按混凝土弹性模量的

0.4倍取值(N/mnf)。

3.3结构或构件的变形

3.3.1钢管混凝土加劲混合结构的变形应满足《建筑抗震设计规范》GB50011中对结构类型相

同的钢筋混凝土结构的规定并且应满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG

D62的规定。

【条文说明】3.3.1在没有进行更多的专门研究之前，钢管混凝土加劲混合构件的抗震变形需满

足《建筑抗震设计规范》GB50011对结构类型相同的钢筋混凝土结构的规定。

3.3.2在进行结构的静力或动力弹塑性分析时，应对结构整体进行分析，宜采用附录A中的恢

复力模型进行计算。

【条文说明】3.3.2在进行结构整体计算时，可参照安锌丰(2015)提供的钢管混凝土加劲混合

结构纤维梁模型进行计算，该模型在有限元分析软件ABAQUS中实现，将钢管混凝土加劲混

合截面按不同材料组合，可进行整体结构的静力和动力分析。

4材料

4.1钢材

4.1.1钢管混凝土加劲混合结构中的钢管宜采用Q235钢和Q355钢，也可采用Q390钢和Q420

钢，其质量要求应符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700和《低合金高强度结构钢》GB/T

1591的规定。当采用其它种类的钢材时，尚应符合相应有关标准的规定。

【条文说明】4.1.1钢管混凝土加劲混合结构主要用作柱构件。钢管混凝土加劲混合柱受力要求

和现行国家标准《钢结构设计标准》GB50017的有关规定提出了对其钢管钢材的要求。

4.1.2热轧或由热轧钢板焊接而成的钢管的钢材强度设计值应按现行国家标准《钢结构设计标

准》GB50017的有关规定确定，如表4.1.2所示。

表4.1.2热轧钢材的强度设计值(N/mm2)

钢材

抗拉、抗压和抗弯

厚度

牌号X

(mm)

<16215

Q235钢>16-40205

>40-60200

<16310

Q355钢>16-35295

>35-50265

<16350

Q390钢>16-35335

>35-50315

<16380

Q420钢>16-35360

>35-50340

4.1.3钢筋强度设计值应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的有关规定确定,

如表4.1.3所示。

表4.1.3钢筋的强度设计值(N/mm2)

公称直径抗拉强度设计值抗压强度设计值

牌号22

d(mm)fx(N/mm)f\(N/mm)

HPB3006-22270270

HRB335

6-50300300

HRBF335

HRB400

HRBF4006-50360360

RRB400

HRB500

6-50435410

HRBF500

4.1.4钢材的物理性能指标应按现行国家《钢结构设计标准》GB50017《混凝土结构设计规范》

GB50010的有关规定确定，如表4.1.4所示。

表4.1.4钢材的物理性能指标

弹性模量剪变模量G

类别Ess

X105(N/mm2)xlO4(N/mm2)

Q235-Q420钢管2.067.9

HPB300钢筋2.10-

HRB335,HRB400,HRB500钢筋

HRBF335,RRBF400,HRBF500钢筋2.00-

RRB400钢筋

4.1.5钢管混凝土加劲混合结构中的圆钢管宜采用符合现行国家标准《直缝电焊钢管》GB/T

13793的直缝焊接钢管，钢管中的焊缝应采用对接焊缝并应符合二级质量检验标准，也可根据

实际情况选用符合现行国家标准《结构用无缝钢管》GB/T8162的无缝钢管。

【条文说明】4.1.5钢管混凝土加劲混合结构中的钢管常用螺旋焊接管和直缝焊接管，而从构件

受力角度以前者较好。当有可靠依据时，也可根据实际需要采用无缝钢管。当螺旋焊接管的常

用规格不能满足要求时，可采用钢板卷制成的直缝焊接管，应采用对接坡口焊缝，不允许采用

钢板搭接的角焊缝。焊缝应达到二级质量检验标准，和母材等强度。对于发生锈蚀的钢管，采

用喷射或抛射Sal级除锈、手工和动力工具St2级除锈即可，不需要进一步防腐处理。

4.1.6钢管混凝土加劲混合结构中的外围钢筋混凝土部件，其纵向受力钢筋宜采用HRB335、

HRB400、HRB500,HRBF400、HRBF500钢筋，也可采用HRBF335,RRB400钢筋；箍筋宜

采用HRB400,HRBF400、HPB300、HRB500、HRBF500钢筋，也可采用HRBF335钢筋。纵

筋和箍筋的延性、韧性和可焊性应满足《混凝土结构设计规范》GB50010和《混凝土结构工程

施工质量验收规范》GB50204的要求。抗震等级为一、二、三级的框架构件，其纵向受力钢筋

采用普通钢筋时，钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.25；钢筋的屈服

强度实测值与屈服强度标准值的比值不应大于1.3,且钢筋在最大拉力下的总伸长率实测值不应

小于9%o

【条文说明】4.1.6钢管混凝土加劲混合结构中的纵筋和箍筋，材料强度、延性、韧性和可焊性

满足现行《混凝土结构设计规范》GB50010和《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204

要求。

4.2混凝土

4.2.1混凝土可采用普通混凝土或高强混凝土，水灰比应小于0.45。钢管外围混凝土强度等级不

应低于C30,采用强度等级400MPa及以上的钢筋时，混凝土强度等级不应低于C35；用于钢

管中核心混凝土强度等级不宜低于C30,同时不应低于外围混凝土强度等级。混凝土的强度等

级、力学性能和质量标准应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010和《混凝土强

度检验评定标准》GB50107的规定。

4.2.2混凝土可采用普通混凝土和自密实混凝土，混凝土的强度设计值、强度标准值和弹性模量

应参考现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010,按表4.2.2采用。

表4.2.2混凝土强度］值和西1性模量(N/mm2)

混凝土

C30C35C40C45C50C55C60C65C70C75C80

强度等级

轴心抗压强

设14.316.719.121.123.125.327.529.731.833.835.9

度上

H

轴心抗拉强

值1.431.571.711.801.891.962.042.092.142.182.22

度工

标轴心抗压强

20.123.426.829.632.435.538.541.544.547.450.2

准度启

值轴心抗拉强

2.012.202.392.512.642.742.852.932.993.053.11

度工k

弹性模量

43.003.153.253.353.453.553.603.653.703.753.80

Ec(xlO)

4.2.2混凝土材料选择时宜参照如下原则：

1钢管中核心混凝土的强度等级不宜低于钢管外围混凝土的强度等级。

2随着钢管制备用钢材强度等级的提高，钢管中核心混凝土的强度等级也需相应提高。

4.3连接材料

4.3.1用于钢管混凝土加劲混合构件的焊接材料应符合下列要求：

1手工焊接的焊条,应符合现行国家标准《碳钢焊条》GB/T5117或《低合金焊条》GB/T5118

的规定。选择的焊条型号应与主体金属的力学性能相适应。

2自动或半自动焊接用的焊丝和相应的焊剂应与主体金属力学性能相适应，并应符合现行

有关国家标准的规定。

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/T8110的规定。

【条文说明】4.3.1钢管混凝土加劲混合结构中的外围混凝土，强度等级和质量标准应满足现

行《混凝土结构设计规范》GB50010和《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204要求。

保障钢管中核心混凝土的密实度，是保证钢管与核心混凝土共同工作的重要前提。自密实

混凝土由于其良好的高/远程输送能力和填充能力，而获得了日益广泛的应用，具备良好匀质性

和体积稳定性的自密实混凝土有利于保障施工效率和工程质量。钢管内部为封闭的施工空间，

不便于对混凝土进行振动密实，因此，宜使用自密实混凝土进行钢管中核心混凝土的制备。自

密实混凝土的工作性、匀质性和体积稳定性应满足相关规定和工程设计要求，必要时应先进行

模拟工程验证。

4.3.2用于钢管混凝土加劲混合柱构件的连接紧固件应符合下列要求：

1普通螺栓应符合现行国家标准《六角头螺栓C级》GB/T5780和《六角头螺栓》GB/T5782

的规定。

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/T1228、《钢结构

用高强度大六角螺母》GB/T1229、《钢结构用高强度垫圈》GB/T1230或《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/T1231的规定。

【条文说明】4.3.2钢管中核心混凝土的强度不应低于外围混凝土的强度；核心混凝土的强度

尚应与钢管的强度相匹配，在常用含钢率情况下，当钢管采用Q235钢和Q355钢，核心混凝土

的强度等级宜为C30-C60,当钢管采用Q390钢和Q420钢，核心混凝土的强度等级宜为C60

及以上；为保证核心混凝土的延性，钢管混凝土部件的约束效应系数不宜小于06且不宜大于

4o

5构件承载力计算

5.1一般规定

5.1.1钢管混凝土加劲混合构件的计算长度应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010

的有关规定确定。

5.1.2采用先安装空钢管后浇筑管内混凝土的方法施工钢管混凝土加劲混合结构时，应按施工阶

段的荷载验算空钢管的强度和稳定性；在浇筑混凝土时，由施工阶段荷载引起的钢管初始最大

压应力值不应超过空钢管稳定承载力对应的临界应力值的35%。

【条文说明】5.1.2钢管混凝土加劲混合结构的内钢管一般由钢结构加工厂统一加工并安装在一

起承担施工期间的荷载。根据施工阶段的荷载计算空钢管柱子的应力，这种初始应力对钢管混

凝土加劲混合结构的最终强度承载力影响不大。但由于初应力的存在会使构件的弹塑性阶段提

前，改变弹塑性阶段的组合切线模量，从而影响构件的稳定承载力。为了保证结构的安全可靠,

应控制内钢管截面的平均初始压应力不超过其空钢管临界应力的35%。

5.1.3钢管混凝土加劲混合构件的最大容许长细比应小于80»

【条文说明】5.1.3参考钢管混凝土加劲混合结构已有的工程经验和有关设计规定，确定了钢

管混凝土加劲混合构件的容许长细比。

5.2实心构件正截面承载力计算

5.2.1实心钢管混凝土加劲混合构件截面轴心受压承载力应满足下式要求:

N<NU(5.2.1-1)

M=Mc+Ncfst(5.2.1-2)

乂=£,皿4+/4(5.2.1-3)

^cfst=(1.14+1.02^0).44core(521-4)

%=A/4°re(5.2.1-5)

4=-/=«s-（5.2.1-6）

4ore-/c,core/c,core

式中：N——钢管混凝土加劲混合构件截面轴向压力设计值（N）；

NmNcfst——外围钢筋混凝土部件、核心钢管混凝土部件的截面轴心受压承载力（N）;

Aout>A——外围混凝土部件、纵筋的横截面面积（mn?）；

各一核心钢管混凝土部件的约束效应系数设计值；

4、Acore——钢管、钢管内核心混凝土的横截面面积（mn?）；

&-核心钢管混凝土部件的截面含钢率；

龙。址、^,core—钢管外围混凝土、钢管内核心混凝土的轴心抗压强度设计值（N/mn?）；

力一纵筋抗拉和抗压强度设计值（N/mnf）；

fs—钢管抗拉、抗压和抗弯强度设计值（N/mn?）。

【条文说明】5.2.1截面轴心受压承载力，按外围钢筋混凝土部件和核心钢管混凝土部件二者

轴压承载力叠加进行计算。

5.2.2当中和轴在截面高度范围内时，实心钢管混凝土加劲混合构件压弯强度承载力应满足下式

的要求：

N<N'rc+Ncf\st(5.2.2-1)

M<MIC+Mcfst(5.2.2-2)

式中：MM——钢管混凝土加劲混合构件截面轴力和弯矩设计值，弯矩对中心轴取矩；

N%、MK——外围钢筋混凝土部件承担的轴力设计值和相应的抗弯承载力，对中心轴

取矩；

Nbfst、—核心钢管混凝土部件承担的轴力设计值和相应的抗弯承载力，对中心轴

取矩。

【条文说明】5.2.2计算假定包括：1横截面在构件变形后仍然为平面，且垂直于变形后的构件

轴线；2受压边缘混凝土极限压应变&u，当外围混凝土强度等级不大于C50时，取为0.0033,

否则，取为0.0033-(人如一50)xl(y5,启为外围混凝土的立方体抗压强度；3忽略受拉混

凝土应力；4纵筋和钢管极限拉应变取为0.01；5纵筋和钢管的应力取其应变与弹性模量的乘

积，且应满足下列要求：

(5.2.2-1)

反归£(5.2.2-2)

式中：3和不分别为纵筋和钢管的应力。

1外围钢筋混凝土部件承载力计算

外围钢筋混凝土部件承载力计算简图如图5.221所示，将外围钢筋混凝土部件简化成I型

截面，其承担的轴力设计值和相应的抗弯承载力和跖。应按下列公式计算：

N：=向+A(522-3)

HH

=ai/toutAout-Xc,out)+2L^liA-^li)(5.2.2-4)

式中：Ae.out——外围混凝土等效应力块面积，如图5.221(a)所示，其距受压边缘高度为

受压区高度4ic(mm2)；

Ai------单根纵筋面积(mm?)；

尤ceut—外围混凝土等效应力块形心到受压边缘距离(mm)；

孙——纵筋到受压边缘距离(mm)；

oji------纵筋应力(N/mn?)

«i—外围混凝土等效应力块强度系数，当混凝土强度等级不超过C50时，取

1.0,当混凝土强度等级为C80时，取0.9,中间线性插值；

A—外围混凝土等效应力块高度系数，当混凝土强度等级不超过C50时，取

0.8,当混凝土强度等级为C80时，取0.74,中间线性插值。

B

(b)应变(c)力的平衡

图5.2.2-1外围钢筋混凝土部件承载力计算示意图

2核心钢管混凝土部件承载力计算

核心钢管混凝土部件承载力计算可分为核心混凝土和钢管两部分，承载力应按下列公式计

算：

N'cfst=N'c°re+N's(522-5)

Mck<=Mcoie+Ms(5.2.2-6)

★由M'M一核心混凝土截面承担的轴力设计值(N)和相应的抗弯承载力

"中："core、"core对中心轴取矩；

KT,—钢管截面承担的轴力设计值和相应的抗弯承载力，对中心轴取矩

Ns、M(N.mm)；

核心混凝土截面承担的轴力设计值和相应的抗弯承载力设计值乂持和"core应按下列公式

计算，如图5.222所示：

Ncore=2^c,coreOe,core(522-7)

core一用c,corebe,core(。55-%e,core)(5.2.2-8)

C0,5(tfDj)

0.12~-+0.730.5(〃-Di)<c<0.5(〃+DJ

y=\H-C(5.2.2-9)

-0.3---------+1

H—Dj

式中：A。,core——中和轴以上核心混凝土受压区面积，OSA,coreSAcore(mH?);

2

《core------等效点A处混凝土纤维应力，按公式(5.2.2-10)计算，^core<ob(N/mm)；

%,core——受压区等效点A距受压边缘距离，如图5.2.2-11所示(mm)；

/----受压区面积系数；

Di----核心混凝土直径(mm)。

be,coreze,core\/e,core\2

=2(-------)-(-------)(5.2.2-10)

%

C0,5H+5PiHDi

(-0.04~°-+0.46)(c-Q.5H+0.5DJ+~Q.5(H-Di)<c<0.5(H+Di)

Y=JD2

-re-]H-CH-D

(-0.16-------+0.5)0+------L0.5(H+A)WcW”

H-Dl2

(5.2.2-11)

式中：a,core-----等效点A处混凝土纤维应变，£e,core=%T(C—%core)/c；

6——核心混凝土单轴峰值应力，按表5.2.2-1和表5.222确定(N/mm2)；

£o——核心混凝土单轴峰值应变，按表522-1和表52.2-2确定；

Di----核心混凝土直径(mm)。

图522-2核心混凝土承载力计算示意图

钢管截面承担的轴力设计值和相应的抗弯承载力设计值Ns和Ms应按下列公式计算：

Ns=kg(5.2.2-12)

M^=k2fs\D(5.2.2-13)

式中：上1、女2-----计算系数，-1乩£1，左2对；

fs——钢管强度设计值(N/mn?)。

当0.5«£4］时,

H

zxO.38

7~)cc7")345

k、=(2.8—-4.2)(—)2+(4.6—+7.9)—+(1.6—-2.9).(5.2.2-14)

HHHHH<As>

当£<0.5时,

H

k、=(-3.0—+4.6)—+1.5—-2.3(5.2.2-15)

HHH

&=%(/)2+e/+㈣(5.2.2-16)

c

-5.3(—)2+6.7—-1.8(0.5<—<1)

呵=<HHH(5.2.2-17)

-22.2(—)2+29.4—-12(二<。.5)

HH

9.1(—)2-11.8—+0.6—+2.3(0.5<—<1)

HHfH

y(5.2.2-18)

叫=,Dr>345c

13.7(—)2-19.4——0.76——+9.7(—<0.5)

HHfyH

nD345

-3.9(—y+5.3——0.46-------0.7(0.5<—<1)

HHfyH

=<(5.2.2-19)

-2.1(—)2+3.5—+0.22—-1.9(—<0,5)

HHfyH

表5.2.2-1核心混凝土单轴峰彳直应力6值(N/mm2)

混凝土

C30C40C50C60C70C80