GB 50936-2014 钢管混凝土结构技术规范 （完整版）

1 总则

1.0.1 为在钢管混凝土结构设计、构件制作及工程施工中贯彻执行国家的技术经济政策，做到安全、适用、经济，制定本规范。

1.0.2 本规范适用于采用钢管混凝土结构的工业与民用房屋建筑和一般构筑物的设计、构件制作及施工。
1.0.3 钢管混凝土结构的设计、构件制作及施工除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

2 术语和符号

3 材料

4 基本规定

5 圆形及多边形钢管混凝土构件承载力设计

6 实心圆形钢管混凝土构件承载力设计

7 连接和节点设计

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范附录E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 荷载比为构件设计值与构件承载力设计值之比；
2 空心率为0时，是实心钢管混凝土构件；
3 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按本规范附录E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(150min)时非膨胀型防火涂料厚度 d(mm)取值

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·℃)。
3 如果保护层厚度小于设计、施工或成品规定的最小厚度，按后者取值。

表8.0.2-2 耐火等级为3h(180min)时非膨胀型防火涂料厚度 d(mm)取值

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·℃)。
3 如果保护层厚度小于设计、施工或成品规定的最小厚度，按后者取值。

8.0.3 当保护层为水泥砂浆时，钢管混凝土保护层厚度可按本规范附录E计算得到，也可按表8.0.3-1、表8.0.3-2取值。

表8.0.3-1 耐火等级为2.5h(150min)时水泥砂浆保护层厚度 d(mm)取值

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 如果保护层厚度小于设计、施工或成品规定的最小厚度，按后者取值。

表8.0.3-2 耐火等级为3h(180min)时水泥砂浆保护层厚度 d(mm)取值

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 如果保护层厚度小于设计、施工或成品规定的最小厚度，按后者取值。

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，并应沿柱身反对称布设。

9 制作与施工

附录A 各种截面的形常数

附录A 各种截面的形常数

表A 各种截面形常数

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＝πr_ci²，空心部分的惯性矩 I_h＝πr_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 钢管混凝土构件抗压强度设计值

B.0.1 钢管混凝土实心圆形和正十六边形截面的抗压强度设计值应按表B.0.1取值。

表B.0.1 钢管混凝土实心圆形和正十六边形截面的抗压强度设计值 f_sc(N/mm²)

续表B.0.1

B.0.2 钢管混凝土正八边形截面的抗压强度设计值应按表B.0.2取值。

表B.0.2 钢管混凝土实心正八边形截面的抗压强度设计值 f_sc(N/mm²)

续表B.0.2

B.0.3 钢管混凝土实心正方形截面的抗压强度设计值应按表B.0.3取值。

表B.0.3 钢管混凝土实心方形截面的抗压强度设计值 f_sc(N/mm²)

续表B.0.3

B.0.4 钢管混凝土空心圆形和正十六边形截面的抗压强度设计值应按表B.0.4取值。

表B.0.4 钢管混凝土空心圆形和正十六边形截面的抗压强度设计值 f_sc(N/mm²)

续表B.0.4

B.0.5 钢管混凝土空心正八边形截面的抗压强度设计值应按表B.0.5取值。

表B.0.5 钢管混凝土空心正八边形截面的抗压强度设计值 f_sc(N/mm²)

B.0.6 钢管混凝土空心正方形截面的抗压强度设计值应按表B.0.6取值。

表B.0.6 钢管混凝土空心正方形截面的抗压强度设计值 f_sc(N/mm²)

附录C 钢梁-钢管混凝土柱外加强环连接节点设计

C.0.1 外加强环宜采用下列两种形式（图C.0.1）：

图C.0.1 加强环常用的类型

C.0.2 加强环板承受的轴力 N 和弯矩 M，应按下列公式计算：

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

C.0.3 加强环板的控制宽度 b 和厚度 t₁应按下列方法计算：
1 连接钢梁的加强环的厚度，应根据梁翼缘板所承受的轴心拉力 N 按下式计算确定：

式中：t₁——加强环板的厚度(mm)；
b_s——加强环板的宽度（工字钢翼缘宽度）(mm)。
2 加强环板的控制截面的宽度 b，应按下列公式计算：

式中：α——拉力 N 作用方向与计算截面的夹角；
t——主柱钢管的壁厚(mm)；
d——主柱钢管的外直径(mm)；
f——主柱钢管的抗拉强度设计值(MPa)；
f₁——加强环板的抗拉强度设计值(MPa)；
b_e——主柱钢管管壁参与加强环受力的有效宽度(mm)(图C.0.3)。

图C.0.3 柱管壁有效宽度图
1-主柱管壁；2-加强环板

3 加强环板除满足计算规定外，尚应符合下列公式规定：

C.0.4 短梁（牛腿）的腹板，应按下列公式验算短梁腹板处管壁的剪应力（图C.0.4）：

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

图C.0.4 管壁应力计算简图
1-角焊缝

附录D 钢筋混凝土梁-圆钢管混凝土柱的环梁节点配筋计算方法

D.0.1 当环梁（图D.0.1-1）上部环向钢筋的直径相同、水平间距相等时，环梁受拉环筋面积及箍筋单肢面积应符合下列规定：

图D.0.1-1 RC梁-圆钢管混凝土柱节点简图
1-钢管混凝土柱；2-RC框架梁；3-环梁；4-环梁箍筋；
5-外环钢筋；6-内环钢筋；7-抗剪环

1 不考虑楼板的有利作用时，应按下列公式要求：

2 考虑楼板的有利作用时，应按下列公式验算：

在负弯矩作用下，β₁取0.5，β₂取0.65，β₃取0.6；正弯矩作用下取 β₁＝β₂＝β₃＝1.0。θ₁、θ₂、α₀、R、r 等参数几何含义应按图D.0.1-2执行。
3 环梁箍筋单肢面积应按下列公式计算：

式中：λ——剪环比，为环梁箍筋名义拉力与环梁受拉环筋名义拉力的比值，λ＝F_v/F_h，可取0.35～0.7，不考虑楼板的作用时取较高值，考虑楼板的作用时取较低值；
F_h——受拉环筋的名义拉力(N)，F_h＝0.7f_yhA_sh；
f_yh——环向钢筋抗拉强度设计值(MPa)；
A_sh——环向钢筋的截面面积(mm²)；
F_v——环梁箍筋的名义拉力(N)，F_v＝α_vA_svf_yv/γ_H；
f_yv——箍筋抗拉强度设计值(MPa)；
γ_H——箍筋间夹角（弧度），γ_H＝S/(r＋b_h/2)；
S——环梁中线处箍筋间距(mm)；
A_sv——环梁箍筋单肢面积(mm²)；
α_v——闭合箍筋计算系数，应按表D.0.1取值；
M_k——由实配钢筋计算得出的框架梁梁端截面弯矩(N·mm)；
α_dp——试验修正系数，取α_dp＝1.3；
h_r——环梁截面高度(mm)。

图D.0.1-2 几何关系示意图
1-钢管

表D.0.1 闭合箍筋计算系数

D.0.2 当环梁环向钢筋的强度等级与框架梁相同，环向钢筋直径相同、水平间距相等，环梁受拉环筋面积及箍筋单肢面积可按下列公式计算：
1 不考虑楼板作用

2 考虑楼板作用

式中：A_sk——框架梁梁端受拉钢筋面积(mm²)；
f_y——环梁环向钢筋的受拉强度设计值(MPa)；
A_sv——环梁箍筋单肢箍面积(mm²)；
f_yv——箍筋的抗拉强度设计值(MPa)；
γ_H——箍筋间夹角（弧度），应按本规范第D.0.1条计算；
α_v——闭合箍筋计算系数，应按本规范表D.0.1取值。

D.0.3 当采用钢筋混凝土无梁楼盖时，楼盖与圆钢管混凝土柱的环梁节点中，环梁环筋面积应按下式计算：

环梁箍筋单肢面积应按下式计算：

式中：A_sk——钢管混凝土柱范围内受拉板筋的面积(mm²)；
f_yh——环梁环向钢筋的受拉强度设计值(MPa)；
A_sv——环梁箍筋单肢箍面积(mm²)；
f_yv——箍筋的抗拉强度设计值(MPa)；
γ_H——箍筋间夹角（弧度），应按本规范第D.0.1条计算；
α_v——闭合箍筋计算系数，应按本规范表D.0.1取值。

附录E 钢管混凝土构件防火计算方法

E.0.1 火灾标准升温曲线应按下式计算：

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

E.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 高温下钢材的抗压强度设计值应按下式计算：

式中：f——常温下的钢材强度设计值(MPa)；
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应按下式计算：

式中：E_s——常温下钢材的弹性模量(MPa)；
T——钢材的温度(℃)；
3 高温下混凝土的抗压强度设计值应按下式计算：

式中：f_c——常温下的混凝土强度设计值(MPa)；
T——混凝土的温度(℃)。
4 高温下混凝土弹性模量应按下式计算：

式中：E_c——常温下的混凝土弹性模量(MPa)；
T——混凝土的温度(℃)。
5 钢管的热工参数取值应符合下列规定：
1) 钢材的密度：ρ_s＝7850kg/m³
2) 钢材导热系数应按下式计算：

3) 钢材的比热容应按下式计算：

4) 钢材的热膨胀系数应按下式计算：

6 混凝土的热工参数取值应符合下列规定：
1) 混凝土的密度：ρ_c＝2350kg/m³
2) 混凝土的导热系数：

3) 混凝土的比热容：

4) 混凝土的热膨胀系数：

E.0.3 标准升温曲线下构件的温度场计算应符合下列规定：
1 钢管的温度 T_s应按下列公式计算：

式中：t——时间(min)；
T_s——钢管的温度(℃)；
d_s——钢管的等效厚度(mm)，根据面积等效成圆形的厚度。
2 混凝土的平均温度T_c应按下列公式计算：

式中：t——时间(min)；
T_c——混凝土的平均温度(℃)；
L_e——混凝土的等效厚度(mm)，根据面积等效成圆形的厚度；
ψ——空心率。

E.0.4 标准火灾升温曲线下构件的抗压承载力应符合下列规定：
1 火灾下构件的抗压强度设计值 f _sc ^T 应按下列公式计算：

式中：f_sc——常温下钢管混凝土构件的抗压强度设计值，应按本规范公式(5.1.2-2)计算(MPa)；
k_sc^T——高温下的强度折减系数；
A_s、A_c——钢管、管内混凝土的面积(mm²)；
f^T——t时刻高温下钢管的抗压强度设计值，应按本规范公式(E.0.2-1)计算，其中温度应按本规范公式(E.0.3-1)计算(MPa)；
f_c^T——t时刻高温下混凝土的平均抗压强度设计值(MPa)；
T_c——混凝土的平均温度，应按本规范公式(E.0.3-6)计算(℃)。
2 火灾下构件的强度承载力设计值应按下式计算：

3 火灾下构件的稳定承载力设计值应按下列公式计算：

式中：N_u^T——t 时刻，钢管混凝土构件的稳定承载力(N)；
N₀^T——t 时刻，钢管混凝土构件的强度承载力(N)；
φ_T——t 时刻，钢管混凝土构件高温下的稳定系数；
λ_sc^T——高温下的正则长细比，；
λ_sc——构件的长细比；
f_sc^T——t 时刻，钢管混凝土构件的抗压强度设计值，应按本规范公式(E.0.4-1)计算(MPa)；
A_sc——钢管混凝土构件的截面积，等于钢管和混凝土截面面积之和(mm²)；
E_sc^T——t 时刻，钢管混凝土构件的弹性模量(MPa)；
E_s^T——t 时刻，高温下钢材弹性模量(MPa)；应按本规范公式(E.0.2-2)计算，其中温度应按本规范公式(E.0.3-1)计算；
E_c^T——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(MPa)；
T_c——混凝土的平均温度，应按本规范公式(E.0.3-6)计算(℃)。
4 火灾下构件的承载力应符合下式规定：

式中：N^T——火灾下作用于构件的压力设计值；
N_u^T——火灾下构件的稳定承载力设计值，按本规范公式(E.0.4-5)计算。

E.0.5 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 荷载比小于0.1时，构件的耐火时间按3h(180min)取值。
2 对荷载比小于0.4且空心率大于0.65的钢管混凝土构件，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按第1点和第2点的荷载比插值。

E.0.6 火灾下构件保护层厚度的计算应符合下列规定：
1 已知构件火灾下的外荷载 N^T，令 N^T＝N_u^T；已知构件火灾下的荷载比n_j，令 N^T＝n_fN_u，N_u应按本规范公式(5.1.10-1)计算。采用迭代或试算法，可得到没有保护层时构件的耐火时间。
2 当防火材料为非膨胀型涂料时，保护层厚度可按下式计算：

3 当防火材料为钢丝网抹 M5普通水泥砂浆时，保护层厚度可按下式计算：

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)；可根据本规范第E.0.6条第1款反算得到；
t_e——涂保护层后希望达到的耐火时间(min)。