《桁式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》

桁式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程

Technicalspecificationfortrussedconcrete-filledsteeltubularstructures

(征求意見稿)

2020年8月

目次

1總則...................................................................................................................1

2術(shù)語和符號...............................................................................................................2

2.1術(shù)語.....................................................................................................................2

2.2符號.....................................................................................................................3

3材料...................................................................................................................8

3.1鋼材.....................................................................................................................8

3.2混凝土.................................................................................................................8

3.3連接材料.............................................................................................................9

4基本規(guī)定.................................................................................................................10

4.1設(shè)計原則...........................................................................................................10

4.2設(shè)計指標(biāo)...........................................................................................................12

5構(gòu)件承載力計算.....................................................................................................15

5.1一般規(guī)定...........................................................................................................15

5.2正截面承載力計算...........................................................................................15

5.3長期荷載作用下的正截面承載力計算...........................................................28

5.4斜截面受剪承載力計算...................................................................................28

5.5抗撞擊承載力計算...........................................................................................30

6節(jié)點和連接設(shè)計.....................................................................................................31

6.1一般規(guī)定...........................................................................................................31

6.2K形平面節(jié)點設(shè)計...........................................................................................35

6.3T形、Y形和X形平面節(jié)點設(shè)計..................................................................38

6.4空間節(jié)點設(shè)計...................................................................................................39

6.5構(gòu)件與基礎(chǔ)、構(gòu)件與構(gòu)件連接節(jié)點構(gòu)造.......................................................40

6.6節(jié)點抗疲勞設(shè)計...............................................................................................42

7抗火設(shè)計.................................................................................................................48

8防腐設(shè)計.................................................................................................................53

9制作、施工和驗收.................................................................................................55

9.1一般規(guī)定...........................................................................................................55

9.2鋼管制作與安裝...............................................................................................55

9.3混凝土施工.......................................................................................................57

9.4防火涂料施工...................................................................................................59

9.5驗收...................................................................................................................60

附錄A桁式鋼管混凝土構(gòu)件的材料本構(gòu)模型.......................................................62

A.1混凝土................................................................................................................62

A.2鋼材....................................................................................................................65

附錄B穩(wěn)定系數(shù)φ值表...........................................................................................67

附錄C相貫焊接節(jié)點的熱點應(yīng)力集中系數(shù)計算.....................................................72

本規(guī)程用詞說明...........................................................................................................75

引用標(biāo)準(zhǔn)名錄...............................................................................................................76

1總則

1.0.1為在采用桁式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的工程設(shè)計、施工及驗收中貫徹執(zhí)行國家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，

做到安全適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理，確保質(zhì)量和耐久性，制定本規(guī)程。

【條文說明】1.0.1桁式鋼管混凝土是由圓形鋼管混凝土弦桿和鋼管腹桿混合而成的結(jié)構(gòu)形式，

根據(jù)弦桿的數(shù)量可有二肢、三肢、四肢或六肢等。桁式鋼管混凝土可與鋼筋混凝土板共同形成桁

梁結(jié)構(gòu)體系，也可被用作房屋或高塔的豎向承重結(jié)構(gòu)等。桁式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)具有承載力高、抗

震性能好、施工便捷、經(jīng)濟(jì)適用等特點，其性能優(yōu)勢的本源在于受力全過程中各組成構(gòu)件間協(xié)調(diào)

互補(bǔ)、共同工作的“混合作用”效應(yīng)。

桁式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的工程設(shè)計、施工及驗收要做到安全適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理，并確保質(zhì)

量和耐久性。桁式鋼管混凝土施工過程中，通常先安裝空鋼管部分，然后澆筑弦桿內(nèi)核心混凝土，

如圖1.0.1所示。在核心混凝土硬化并與鋼管共同組成鋼管混凝土之前，由于施工荷載等作用使

鋼管內(nèi)產(chǎn)生初始應(yīng)力。為此，需保證施工階段鋼管結(jié)構(gòu)與使用階段桁式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的安全性。

22

13

（a）空鋼管部分（b）澆筑弦桿混凝土

圖1.0.1桁式鋼管混凝土構(gòu)件形成方式

1—空鋼管弦桿；2—鋼管腹桿；3—核心混凝土

1.0.2本規(guī)程適用于建筑、橋梁、電力塔架等桁式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計、施工和驗收。

1.0.3桁式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計、施工及驗收，除應(yīng)執(zhí)行本規(guī)程外，尚應(yīng)符合國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)

準(zhǔn)的規(guī)定。

1

2術(shù)語和符號

2.1術(shù)語

2.1.1桁式鋼管混凝土構(gòu)件trussedconcrete-filledsteeltubularmembers

由圓形鋼管混凝土弦桿與鋼管腹桿混合而成且能共同受力的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。

【條文說明】2.1.1工程中常見的幾種桁式鋼管混凝土構(gòu)件截面如圖2.1.1-1所示。

11

22

（a）二肢截面（b）三肢截面

1

1

22

（c）四肢截面（d）六肢截面

圖2.1.1-1桁式鋼管混凝土構(gòu)件截面示意圖

1—鋼管腹桿；2—鋼管混凝土弦桿

2.1.2桁式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)trussedconcrete-filledsteeltubularstructures

由桁式鋼管混凝土構(gòu)件作為主要承重構(gòu)件的結(jié)構(gòu)。

2.1.3鋼管初應(yīng)力限值allowablestressinthesteeltube

由于施工階段的荷載作用在鋼管弦桿中所產(chǎn)生的初始應(yīng)力容許值。

2.1.4核心混凝土脫空容限allowablevoidlimitationofthecoreconcrete

圓形鋼管與其核心混凝土間形成的沿鋼管環(huán)向的均勻脫空或偏于截面頂部的球冠形脫空容

許值。

【條文說明】2.1.4鋼管混凝土的核心混凝土脫空形式包括環(huán)形均勻脫空（圖2.1.4-1）和球冠形

脫空（圖2.1.4-2）。

2

2

3131

圖2.1.4-1環(huán)形均勻脫空圖2.1.4-2球冠形脫空

1—鋼管；2—環(huán)形脫空；3—核心混凝土1—鋼管；2—球冠形脫空；3—核心混凝土

2

2.1.5約束效應(yīng)系數(shù)confinementfactor

反映鋼管混凝土弦桿截面幾何特征和組成材料物理特性的綜合參數(shù)，為鋼管截面與鋼管內(nèi)核

心混凝土截面的名義軸心受壓承載力的比值。

2.2符號

2.2.1作用和作用效應(yīng)：

M——彎矩設(shè)計值；

Mw——平腹桿體系端部單根弦桿彎矩設(shè)計值；

N——軸力設(shè)計值；

N1——曲線形桁式構(gòu)件中單根受壓弦桿受到的軸向壓力設(shè)計值；

N1t——曲線形桁式構(gòu)件中壓區(qū)弦桿受到的總軸向壓力設(shè)計值；

N2——曲線形桁式構(gòu)件中單根受拉弦桿受到的軸向拉力設(shè)計值；

N2t——曲線形桁式構(gòu)件中拉區(qū)弦桿受到的總軸向拉力設(shè)計值；

Nb——平腹桿軸力設(shè)計值；

Nw——曲線形桁式構(gòu)件中端部單根弦桿軸力設(shè)計值；

Nd——斜腹桿軸力設(shè)計值；

V——剪力設(shè)計值；

Vu——桁式鋼管混凝土構(gòu)件受剪承載力設(shè)計值。

2.2.2計算指標(biāo)：

Ec——混凝土的彈性模量；

Es——鋼材的彈性模量；

Esc——鋼管混凝土弦桿截面的軸壓彈性模量；

Gc——混凝土的剪切變形模量；

Gs——鋼材的剪切變形模量；

Gsc——鋼管混凝土弦桿截面的剪切變形模量；

MB——承載力N-M相關(guān)曲線中拉壓界限平衡點對應(yīng)的彎矩；

Mu——鋼管混凝土弦桿截面的受彎承載力；

Mud——遭受撞擊的桁式鋼管混凝土弦桿動力受彎承載力；

Mut——桁式鋼管混凝土構(gòu)件截面的極限彎矩；

NB——承載力N-M相關(guān)曲線中拉壓界限平衡點對應(yīng)的軸力；

Nc——鋼管混凝土軸心受壓弦桿的強(qiáng)度承載力；

Nci——受壓腹桿軸心受壓承載力；

NE——歐拉臨界力；

Nt——鋼管混凝土軸心受拉弦桿的強(qiáng)度承載力；

3

Nti——受拉腹桿軸心受拉承載力；

Nu——桁式鋼管混凝土軸壓構(gòu)件的強(qiáng)度承載力；

Nuc——構(gòu)件總軸壓承載力；

Nuc1、Nuc2——桁式結(jié)構(gòu)中壓區(qū)弦桿、拉區(qū)弦桿的軸壓承載力之和；

Nut——構(gòu)件總抗拉承載力；

NuL——軸心受壓構(gòu)件的局壓承載力；

NLF——作用在節(jié)點區(qū)鋼管混凝土弦桿的側(cè)向局部壓力設(shè)計值；

NuLF——鋼管混凝土弦桿的側(cè)向局部受壓承載力；

Vu1——鋼管混凝土弦桿的受剪承載力；

Nug——考慮脫空影響的鋼管混凝土軸心受壓構(gòu)件的強(qiáng)度承載力；

f——鋼材抗拉、抗壓和抗彎強(qiáng)度設(shè)計值；

fck、fc——混凝土軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計值；

’

fc——混凝土圓柱體抗壓強(qiáng)度設(shè)計值；

fscy、fsc——鋼管混凝土弦桿截面軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計值；

fy——鋼材屈服強(qiáng)度；

fi——腹桿鋼管鋼材的抗拉、抗壓和抗彎強(qiáng)度設(shè)計值；

fv——鋼材抗剪強(qiáng)度設(shè)計值；

fsv——鋼管混凝土弦桿截面抗剪強(qiáng)度設(shè)計值；

σx,cr——受壓腹桿理想屈曲應(yīng)力；

σ——名義應(yīng)力；

σp——峰值拉應(yīng)力；

σhs——熱點應(yīng)力；

σhs,max——在應(yīng)力循環(huán)作用中的最大熱點拉應(yīng)力；

σhs,min——在應(yīng)力循環(huán)作用中的最小熱點拉應(yīng)力；

Δσhs——熱點應(yīng)力幅；

[Δσhs]——常幅疲勞的容許熱點應(yīng)力幅；

Δσ——名義應(yīng)力幅，為計算部位每次應(yīng)力循環(huán)中的最大名義拉應(yīng)力與最小名

義拉應(yīng)力或名義壓應(yīng)力之差（拉應(yīng)力取正值，壓應(yīng)力取負(fù)值）。

2.2.3幾何參數(shù)：

Ab——側(cè)向局部受壓的計算底面積；

Ac——鋼管內(nèi)混凝土的截面面積；

Al——軸向局部受壓時的受壓面積；

As——鋼管的截面面積；

As'——受壓鋼筋的截面總面積；

4

Asc——鋼管混凝土截面面積；

Ase——腐蝕后等效鋼管的截面面積；

——單根弦桿的鋼管截面面積；

Asi

——單根腹桿空鋼管的截面面積；

Aw

D——圓鋼管混凝土的鋼管外直徑；

De——腐蝕后等效圓形外鋼管外直徑；

H——構(gòu)件兩端截面中心點的直線距離；結(jié)構(gòu)高度；

h——彎矩作用平面內(nèi)的弦桿中心距；

Ic——混凝土截面慣性矩；

Is——鋼管截面慣性矩；

Isc——鋼管混凝土弦桿截面慣性矩；

Iw——單根腹桿截面慣性矩；

Lo——構(gòu)件的計算長度；

l0——節(jié)間長度；

Wsc——桁式鋼管混凝土構(gòu)件截面的抗彎模量；

Wsc1——單根鋼管混凝土截面的抗彎模量；

Wsc,t——截面扭轉(zhuǎn)抵抗矩；

a——桁式鋼管混凝土構(gòu)件上弦桿的數(shù)量；

b——在彎矩作用平面外的弦桿中心距；

be——混凝土板的有效寬度；

d——傳遞側(cè)向力的腹桿直徑；

d1、d2——分別為受拉區(qū)拉力和受壓區(qū)壓力合力中心到截面頂點的距離；

dj——受壓腹桿鋼管外直徑；

ds——球冠形脫空高度；

dx、dy——分別是構(gòu)件中弦桿中心到虛軸y-y和x-x的距離；

e——荷載偏心距；

he——有效焊腳尺寸；

hi——構(gòu)件截面上下弦桿的中心距離；

h0——構(gòu)件的截面總高度；

hn——構(gòu)件截面受壓區(qū)壓力合力作用中心到中和軸的距離；

l1——桁式結(jié)構(gòu)中單根弦桿在一個節(jié)間的長度；

ll、——整個構(gòu)件繞y-y軸和x-x軸的計算長度；

oyox

rc、rt——桁式結(jié)構(gòu)中截面重心至壓區(qū)弦桿、拉區(qū)弦桿重心軸的距離；

t——鋼管壁厚；

5

tj——受壓腹桿鋼管管壁厚度；

te——腐蝕后外鋼管管壁厚度；

tR——三肢桁式鋼管混凝土構(gòu)件的耐火極限；

u0——初始彎曲度；

Δt——外鋼管管壁在腐蝕作用下的平均壁厚損失值；

α——桁式結(jié)構(gòu)中弦桿平面夾角的一半；

ε——鋼材的屈服應(yīng)變；

ε——鋼材達(dá)到比例極限時對應(yīng)的應(yīng)變；

e

εcu——混凝土的極限壓應(yīng)變；

εp——峰值拉應(yīng)力時的應(yīng)變；

εh——歷史最大壓應(yīng)變；

φ——桁式鋼管混凝土構(gòu)件跨中截面曲率；

θ——斜腹桿與弦桿的夾角。

2.2.4計算系數(shù)及其他：

Dσ——疲勞累積損傷值；

e/r——荷載偏心率；

kp——鋼管初應(yīng)力影響系數(shù)；

Kd——脫空折減系數(shù)；

md——與肢數(shù)有關(guān)的參數(shù)；

n——構(gòu)件弦桿總數(shù)；

n0——節(jié)間數(shù)；

n1、n2——構(gòu)件中壓區(qū)、拉區(qū)的弦桿數(shù)；

nF——火災(zāi)荷載比；

ni——在某一熱點應(yīng)力幅下構(gòu)件或節(jié)點的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)；

Nf——節(jié)點或連接疲勞失效前經(jīng)歷的荷載循環(huán)次數(shù)（疲勞壽命）；

Ni——在某一熱點應(yīng)力幅下構(gòu)件或節(jié)點的疲勞壽命；

SCF——應(yīng)力集中系數(shù)；

V0——撞擊物速度；

αe——腐蝕后名義截面含鋼率；

αs——截面含鋼率（αs=As/Ac）；

β0——鋼管初應(yīng)力系數(shù)；

β1——側(cè)向局部受壓時混凝土強(qiáng)度提高系數(shù)；

βc——側(cè)向局部受壓時混凝土強(qiáng)度影響系數(shù)；

γ——構(gòu)件剛度折減系數(shù)；

γx——截面塑性發(fā)展系數(shù)；

6

γm——截面抗彎塑性發(fā)展系數(shù)；

γsc——鋼管混凝土軸心受壓強(qiáng)度分項系數(shù)；

γt——鋼管壁厚修正系數(shù)；

φ——軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；

φs——空鋼管的穩(wěn)定系數(shù)；

φc——受壓混凝土板的穩(wěn)定系數(shù)；

φsc——受壓鋼管混凝土弦桿的穩(wěn)定系數(shù)；

κ——考慮長細(xì)比、加載狀況及幾何初始缺陷等影響的折減系數(shù)；

λ——構(gòu)件換算長細(xì)比；

λ

1——單根弦桿一個節(jié)間的長細(xì)比；

λo——構(gòu)件彈塑性失穩(wěn)的界限長細(xì)比；

λλ

ox、oy——整個構(gòu)件對x-x軸和y-y軸的換算長細(xì)比；

λp——構(gòu)件彈性失穩(wěn)的界限長細(xì)比；

λλ

xy、——整個構(gòu)件對x-x軸和y-y軸的長細(xì)比；

ξ——約束效應(yīng)系數(shù)；

ξe——腐蝕后名義約束效應(yīng)系數(shù)；

χ——球冠形脫空的脫空率。

7

3材料

3.1鋼材

3.1.1桁式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的鋼管宜采用Q355、Q390、Q420、Q460和Q345GJ鋼，也可采用Q235

鋼，鋼材的質(zhì)量應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《碳素結(jié)構(gòu)鋼》GB/T700、《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》GB/T1591、

《建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》GB/T19879和《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB50017的有關(guān)規(guī)定。

【條文說明】3.1.1結(jié)合工程實際和現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB50017中的有關(guān)規(guī)定提

出了對桁式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中鋼管材料的要求。應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性、荷載特征、應(yīng)力狀態(tài)、鋼材

厚度、連接方式、工作條件等因素，合理選取鋼管材料牌號和質(zhì)量等級?，F(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《低合金高

強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》GB/T1591中，采用了Q355鋼代替原Q345鋼。當(dāng)采用其他牌號的鋼材時，尚應(yīng)符

合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定。

3.1.2桁式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中弦桿的鋼材應(yīng)符合下列規(guī)定：

1屈強(qiáng)比不應(yīng)大于0.85；

2應(yīng)有明顯的屈服臺階，且伸長率不應(yīng)小于20%。

【條文說明】3.1.2桁式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中弦桿的鋼材性能要求應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計

標(biāo)準(zhǔn)》GB50017的有關(guān)規(guī)定。

3.1.3桁式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的鋼管宜采用符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《直縫電焊鋼管》GB/T13793的直縫

焊接鋼管，焊縫應(yīng)采用全熔透對接焊縫并應(yīng)符合一級質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)；也可根據(jù)實際情況選用符合現(xiàn)

行國家標(biāo)準(zhǔn)《結(jié)構(gòu)用無縫鋼管》GB/T8162的無縫鋼管。

【條文說明】3.1.3桁式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的圓鋼管宜采用直縫焊接鋼管。直縫焊接鋼管應(yīng)采用對

接坡口焊縫，不應(yīng)采用鋼板搭接的角焊縫。焊縫應(yīng)達(dá)到一級質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)，和母材等強(qiáng)度。對于發(fā)

生銹蝕的鋼管，可采用噴射或拋射Sa1級除銹、手工和動力工具St2級除銹。

3.2混凝土

3.2.1桁式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)用混凝土的水膠比不宜大于0.45，混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C30。

【條文說明】3.2.1弦桿鋼管本身是封閉的，混凝土中多余的水分不能排出，因而混凝土的水膠

比不宜過大。同時，為了充分發(fā)揮鋼管混凝土力學(xué)性能優(yōu)勢，核心混凝土的強(qiáng)度等級不宜過低。受

壓鋼管混凝土的核心混凝土強(qiáng)度等級一般不低于C40；受拉鋼管混凝土的核心混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)

低于C30。

3.2.2混凝土的強(qiáng)度等級、力學(xué)性能和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB

50010和《混凝土強(qiáng)度檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》GB50107的有關(guān)規(guī)定。

【條文說明】3.2.2桁式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中一般采用普通混凝土；當(dāng)有可靠依據(jù)時，也可采用再

生混凝土，鋼管再生混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計宜符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《鋼管再生混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》

T/CECS625的有關(guān)規(guī)定。

8

3.2.3桁式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中弦桿的混凝土強(qiáng)度等級與鋼材牌號的組合關(guān)系宜按表3.2.3采用。

表3.2.3混凝土強(qiáng)度等級與鋼材牌號的組合關(guān)系

鋼材牌號Q235、Q355和Q345GJQ390、Q420和Q460

混凝土強(qiáng)度等級C30~C60C60~C90

【條文說明】3.2.3鋼管和混凝土材料間的協(xié)同互補(bǔ)及相互作用，可有效避免或延緩鋼管發(fā)生局

部屈曲及混凝土發(fā)生脆性破壞。在常用截面含鋼率情況下，Q235、Q355和Q345GJ鋼宜配C30~C60

級混凝土；Q390、Q420和Q460鋼宜配C60~C90級混凝土。

3.3連接材料

3.3.1用于桁式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的焊接材料應(yīng)符合下列規(guī)定：

1手工焊接所用的焊條應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《非合金鋼及細(xì)晶粒鋼焊條》GB/T5117的有關(guān)規(guī)

定，所選用的焊條型號應(yīng)與主體金屬力學(xué)性能相適應(yīng)；

2自動焊或半自動焊用焊絲應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《熔化焊用鋼絲》GB/T14957、《氣體保護(hù)電

弧焊用碳鋼、低合金鋼焊絲》GB/T8110、《碳鋼藥芯焊絲》GB/T10045和《低合金鋼藥芯焊絲》

GB/T17493的有關(guān)規(guī)定；

3埋弧焊用焊絲和焊劑應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《埋弧焊用碳鋼焊絲和焊劑》GB/T5293和《埋弧

焊用低合金鋼焊絲和焊劑》GB/T12470的有關(guān)規(guī)定。

3.3.2用于桁式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的連接緊固件應(yīng)符合下列規(guī)定：

1普通螺栓應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《六角頭螺栓C級》GB/T5780和《六角頭螺栓》GB/T5782

的有關(guān)規(guī)定。

2高強(qiáng)度螺栓應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度大六角頭螺栓》GB/T1228、《鋼結(jié)構(gòu)用

高強(qiáng)度大六角螺母》GB/T1229、《鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度墊圈》GB/T1230、《鋼結(jié)構(gòu)用扭剪型高強(qiáng)度螺

栓連接副》GB/T3632和《鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度大六角頭螺栓、大六角螺母、墊圈技術(shù)條件》GB/T1231

的有關(guān)規(guī)定。

9

4基本規(guī)定

4.1設(shè)計原則

4.1.1桁式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)貫徹國家的方針政策，結(jié)合工程特點、材料供應(yīng)、加工制作、

構(gòu)件運(yùn)輸、安裝和施工的具體條件，合理選用結(jié)構(gòu)方案。

【條文說明】4.1.1桁式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)因其受力合理、受彎承載力高、空間剛度大、抗變形能

力強(qiáng)、穩(wěn)定性能好、經(jīng)濟(jì)美觀和抗火性能好等特點顯示出良好的綜合性能。設(shè)計時應(yīng)結(jié)合工程特

點、材料供應(yīng)、加工制作、構(gòu)件運(yùn)輸、安裝和施工的具體條件，合理選用結(jié)構(gòu)方案，充分發(fā)揮其

結(jié)構(gòu)性能優(yōu)勢。

4.1.2桁式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)下的設(shè)計，并應(yīng)符合下

列規(guī)定：

1按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時，應(yīng)考慮荷載效應(yīng)的基本組合，必要時尚應(yīng)考慮荷載效應(yīng)的偶

然組合。

2按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計要求，采用荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇組合或

準(zhǔn)永久組合。

4.1.3桁式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的荷載取值及荷載組合應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計統(tǒng)

一標(biāo)準(zhǔn)》GB50068、《工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB50153、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009、

《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》JTGD60、《鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范》TB10002.1和《架空輸電線路

荷載規(guī)范》DL/T5551等的有關(guān)規(guī)定。

4.1.4桁式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011、《組

合結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》JGJ138、《公路橋梁抗震設(shè)計細(xì)則》JTG/TB02-01、《鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范》

GB50111和《架空輸電線路荷載規(guī)范》DL/T5551等的有關(guān)規(guī)定。

4.1.5桁式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)遵循下列原則：

1構(gòu)件節(jié)間長度與構(gòu)件高度之比宜為0.5~1.5；

2弦桿與腹桿或兩腹桿軸線之間的夾角不宜小于30°；

3腹桿軸線在弦桿橫截面所在平面投影的夾角不應(yīng)小于60°，且不應(yīng)大于120°；

4弦桿和腹桿之間宜直接焊接或用節(jié)點板（球）連接；

5當(dāng)弦桿與腹桿之間采用直接焊接時，腹桿與弦桿的外直徑比、腹桿與弦桿的鋼管壁厚比均

不應(yīng)小于0.2，且不應(yīng)大于1.0；

6弦桿和腹桿宜采用相同牌號的鋼材。

【條文說明】4.1.5本條規(guī)定了桁式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的一般設(shè)計要求。

1考慮受力的合理性和施工要求，構(gòu)件節(jié)間長度宜與構(gòu)件高度相當(dāng)。

2考慮受力的合理性和施工要求，弦桿與腹桿或兩腹桿軸線之間的夾角不宜小于30°；當(dāng)采

用斜腹桿形式時，宜將弦桿和斜腹桿軸線的夾角限定在40°～60°的范圍內(nèi)。

10

3參照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB50017的有關(guān)規(guī)定。

5參照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB50017的有關(guān)規(guī)定。

4.1.6桁式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中鋼管混凝土弦桿的構(gòu)造應(yīng)符合下列規(guī)定：

1鋼管混凝土弦桿的鋼管截面外直徑不宜小于180mm，壁厚不應(yīng)小于4mm，外直徑與壁厚

之比不應(yīng)大于150(235/fy)；

αα

2鋼管混凝土弦桿的截面含鋼率（s）不應(yīng)小于0.06，且不宜大于0.20。截面含鋼率（s）

應(yīng)按下式計算：

A

α=s4.1.6?1

s（）

Ac

2

式中：Asc、A——分別為鋼管和混凝土的截面面積（mm）；

3鋼管混凝土弦桿的約束效應(yīng)系數(shù)（ξ）不應(yīng)小于0.6，且不應(yīng)大于4.0。約束效應(yīng)系數(shù)（ξ）

應(yīng)按下式計算：

Af

ξ=sy（4.1.6?2）

Acckf

2

式中：fy——鋼材屈服強(qiáng)度（N/mm）；

2

fck——混凝土軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（N/mm）。

【條文說明】4.1.6鋼管截面最小直徑和最小壁厚的規(guī)定是為了保證混凝土的澆筑質(zhì)量和鋼管的

焊接質(zhì)量。研究結(jié)果表明，由于存在內(nèi)填混凝土，鋼管混凝土管壁的局部穩(wěn)定性有所提高，但鋼

管徑厚比不應(yīng)大于空鋼管相應(yīng)限值的1.5倍。

4.1.7承受偏心壓力的桁式鋼管混凝土構(gòu)件宜采用斜腹桿形式；當(dāng)弦桿間距較小或有使用要求

時，可采用平腹桿形式。桁式鋼管混凝土構(gòu)件腹桿的構(gòu)造要求應(yīng)符合下列規(guī)定：

1腹桿宜采用空鋼管；

2斜腹桿桁式構(gòu)件應(yīng)滿足下列要求：

1)桿件軸線宜交于節(jié)點中心；或腹桿軸線交點與弦桿軸線距離不宜大于D/4，D為弦桿圓

鋼管外直徑；

2)采用間隙K形連接節(jié)點時，腹桿端部凈距不宜小于50mm；

3平腹桿桁式構(gòu)件應(yīng)滿足下列要求：

1)腹桿中心距離不宜大于弦桿中心距的4倍；

2)腹桿空鋼管面積不宜小于單根弦桿鋼管面積的1/3；

3)腹桿的長細(xì)比不宜大于單根弦桿長細(xì)比的1/2；

4腹桿和弦桿宜焊接連接，腹桿與弦桿的相貫焊縫，應(yīng)沿全周連續(xù)焊接并平滑過渡，且不

應(yīng)將腹桿穿入弦桿內(nèi)；

5腹桿端部宜使用相貫線切割機(jī)加工，腹桿壁厚小于6mm時可不開坡口；

11

6腹桿與弦桿連接的其他構(gòu)造要求、焊縫計算及弦桿在連接處的受拉承載力計算（受壓承

載力可不計算）按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50017的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

【條文說明】4.1.7根據(jù)工程需求，腹桿鋼管中也可以澆筑混凝土。平腹桿桁式構(gòu)件的構(gòu)造規(guī)定，

是為了從構(gòu)造上保證腹桿有一定的線剛度。

4.1.8當(dāng)進(jìn)行桁式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)整體分析時，核心混凝土與鋼材的材料本構(gòu)模型宜按本規(guī)程附

錄A確定。

【條文說明】4.1.8本規(guī)程附錄A提供的鋼材與核心混凝土的本構(gòu)模型適用于采用纖維模型法

建立的桁式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)分析模型。當(dāng)進(jìn)行三維有限元分析時，則需采用相應(yīng)的材料本構(gòu)模型。

4.1.9桁式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的變形限值應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《組合結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》JGJ138、《公

路橋梁抗震設(shè)計規(guī)范》JTG/T2231、《鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范》GB50111和《架空輸電線路荷載

規(guī)范》DL/T5551等的有關(guān)規(guī)定。

4.2設(shè)計指標(biāo)

4.2.1鋼管混凝土截面的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值應(yīng)按下列公式計算：

f

f=scy（4.2.1-1）

scγ

sc

=+ξ

fscy(1.141.02)fck（4.2.1-2）

2

式中：fscy——鋼管混凝土截面軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（N/mm）；

ξ——約束效應(yīng)系數(shù)；

2

fck——混凝土軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（N/mm）；

γsc——鋼管混凝土軸心抗壓強(qiáng)度分項系數(shù)。

對于安全等級為一級、二級和三級的房屋建筑結(jié)構(gòu)和電力塔架結(jié)

構(gòu)，γsc應(yīng)分別取1.30、1.20和1.15；對于安全等級為一級、二級

和三級的鐵路橋涵結(jié)構(gòu)，γsc宜分別取1.60、1.50和1.40；對于安

全等級為一級、二級和三級的公路橋涵結(jié)構(gòu)，γsc應(yīng)分別取1.50、

1.40和1.30；對于安全等級為一級、二級和三級的港口工程結(jié)構(gòu)，

γsc應(yīng)分別取1.37、1.25和1.17。

【條文說明】4.2.1以fsc作為桁式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中鋼管混凝土弦桿的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計指標(biāo)

時，對其進(jìn)行了可靠性分析，在整理分析了千余個圓鋼管混凝土軸壓短試件試驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，

對不同鋼材牌號、混凝土強(qiáng)度等級和含鋼率等情況下的計算結(jié)果表明，采用本條規(guī)定的方法確定

的鋼管混凝土軸心抗壓強(qiáng)度能夠滿足現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB50153

對延性破壞構(gòu)件的可靠性要求。對于房屋建筑和塔架結(jié)構(gòu)、鐵路橋涵結(jié)構(gòu)、公路橋涵結(jié)構(gòu)和港口

工程結(jié)構(gòu)，分別按照《建筑結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB50068、《鐵路工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計統(tǒng)

12

一標(biāo)準(zhǔn)》GB50216、《公路工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50283和《港口工程結(jié)構(gòu)可靠

性設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB50158中規(guī)定的目標(biāo)可靠度指標(biāo)，給出了鋼管混凝土軸心抗壓強(qiáng)度分項系

數(shù)，其中，對于鐵路橋涵結(jié)構(gòu)，暫按一級、二級和三級安全等級下的目標(biāo)可靠指標(biāo)分別為5.2、

4.7和4.2，確定了該分項系數(shù)取值。

桁式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)處于溫度變化的環(huán)境時，鋼管混凝土弦桿軸心抗壓強(qiáng)度將受溫度變化的

影響。本規(guī)程未列入考慮環(huán)境溫度影響的計算方法。當(dāng)環(huán)境溫度變化較大時，鋼管混凝土弦桿軸

心抗壓強(qiáng)度隨溫度變化的影響不宜忽略，可在本條文基礎(chǔ)上，以+20°C為基準(zhǔn)溫度，通過試驗和

分析確定軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計指標(biāo)的下降率。

4.2.2鋼管混凝土截面的彈性抗壓剛度宜按下式計算：

EA=+EAEA

scscsscc（4.2.2）

2

式中：Esc——鋼管混凝土截面的抗壓彈性模量（N/mm）；

——2=+

Asc鋼管混凝土截面面積（mm），AscAAsc；

2

EEsc、——分別為鋼管和核心混凝土的彈性模量（N/mm），分別按現(xiàn)行國

家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB50017和《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》

GB50010的有關(guān)規(guī)定確定；

2

Asc、A——分別為鋼管和核心混凝土的截面面積（mm）。

【條文說明】4.2.2該條文給出了桁式鋼管混凝土構(gòu)件中的鋼管混凝土截面的彈性抗壓剛度。

4.2.3鋼管混凝土截面的彈性抗彎剛度宜按下式計算：

EI=+EI0.8EI

scscsscc（4.2.3）

I——鋼管混凝土截面的截面慣性矩（mm4）；

式中：sc

I、I——分別為鋼管和核心混凝土的截面慣性矩（mm4）。

sc

【條文說明】4.2.3該條文給出了桁式鋼管混凝土構(gòu)件中的鋼管混凝土截面的彈性抗彎剛度。

4.2.4鋼管混凝土截面的抗剪強(qiáng)度設(shè)計值應(yīng)按下式計算：

f=+()0.4220.313αξ2.330.134f

svssc（4.2.4）

f——截面抗剪強(qiáng)度設(shè)計值（N/mm2）；

式中：sv

f——鋼管混凝土截面的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值（N/mm2）；

sc

α——截面含鋼率。

s

=

【條文說明】4.2.4基于鋼管混凝土截面受純剪切時的名義剪應(yīng)力（fsvTW/sr,t或VA/sc）和剪

應(yīng)變之間的關(guān)系曲線，確定了鋼管混凝土截面的受剪極限狀態(tài)，得到了鋼管混凝土截面的抗剪強(qiáng)

度設(shè)計值fsv的計算公式，即式（4.2.4）。

4.2.5鋼管混凝土截面的彈性抗剪剛度宜按下式計算：

GA=+GAGA

scscsscc（4.2.5）

13

G——截面彈性剪切變形模量（N/mm2）；

式中：sc

GG、——分別為鋼管和核心混凝土的剪切變形模量（N/mm2）。

sc

【條文說明】4.2.5該條文給出了桁式鋼管混凝土構(gòu)件中單個鋼管混凝土截面的彈性抗剪剛度計

算公式。

4.2.6桁式鋼管混凝土構(gòu)件的截面抗彎剛度宜按下式計算：

EAEAdd()?2

()EI=scscss21

scEA+EA

scscss（4.2.6）

()EI——截面抗彎剛度；

式中：sc

d——受拉區(qū)拉力合力中心到截面頂點的距離；

1

d——受壓區(qū)壓力合力中心到截面頂點的距離；

2

EscAsc——單根受壓弦桿的截面抗壓剛度；

E——受拉弦桿的鋼材彈性模量；

s

A——單根受拉弦桿的鋼管截面面積。

s

【條文說明】4.2.6基于平截面假定，通過系統(tǒng)的試驗研究與理論分析，得到材料處于彈性階段

的桁式鋼管混凝土構(gòu)件截面抗彎剛度計算公式（4.2.6）。

14

5構(gòu)件承載力計算

5.1一般規(guī)定

5.1.1本章適用于節(jié)點采用桿件直接相貫焊縫連接的桁式鋼管混凝土構(gòu)件的承載力計算。

【條文說明】5.1.1本章規(guī)定的桁式鋼管混凝土構(gòu)件計算方法建立在靜力荷載或間接動力荷載作

用基礎(chǔ)上。對桁式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的抗震驗算可參考現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011

對鋼結(jié)構(gòu)的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。

5.1.2桁式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中弦桿的容許長細(xì)比應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》

GB50936的有關(guān)規(guī)定確定。

【條文說明】5.1.2根據(jù)已有的工程經(jīng)驗，桁式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中弦桿的容許長細(xì)比按現(xiàn)行國家

標(biāo)準(zhǔn)《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》GB50936對鋼管混凝土構(gòu)件的有關(guān)規(guī)定確定是可行的。

5.1.3桁式鋼管混凝土構(gòu)件的承載力設(shè)計應(yīng)分別對其整體承載力和單根弦桿、腹桿的承載力進(jìn)行

計算。構(gòu)件的換算長細(xì)比應(yīng)通過結(jié)構(gòu)整體分析確定，軸心受壓構(gòu)件的換算長細(xì)比也可按現(xiàn)行國家

標(biāo)準(zhǔn)《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》GB50936給出的方法確定。構(gòu)件的整體承載力也可通過結(jié)構(gòu)

整體分析確定。

【條文說明】5.1.3桁式鋼管混凝土構(gòu)件中的弦桿和腹桿在受力全過程中的混合作用機(jī)制較為復(fù)

雜，因此應(yīng)通過整體分析確定其換算長細(xì)比，并據(jù)此依據(jù)本章給出的條文進(jìn)行相應(yīng)的構(gòu)件整體和

單根弦桿、腹桿的承載力計算?，F(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》GB50936中給出了

鋼管混凝土軸心受壓構(gòu)件換算長細(xì)比的簡化計算方法。

5.1.4帶鋼筋混凝土板的桁式鋼管混凝土構(gòu)件設(shè)計應(yīng)考慮鋼筋混凝土板的組合作用。

【條文說明】5.1.4桁式鋼管混凝土構(gòu)件可與鋼筋混凝土板共同組成混合結(jié)構(gòu)樓面系或橋面系。

帶鋼筋混凝土板的桁式鋼管混凝土構(gòu)件試驗結(jié)果表明，鋼筋混凝土板與桁式鋼管混凝土在受力全

過程中保持共同工作；鋼筋混凝土板的存在改變了內(nèi)力的傳遞路徑，使桁式鋼管混凝土構(gòu)件腹桿

應(yīng)變發(fā)展更為充分，整體剛度和承載力均有明顯提高，其中受彎承載力提高約16%~20%；達(dá)到

極限荷載時，其截面中和軸位置可達(dá)到受壓鋼管混凝土弦桿的內(nèi)部。

5.2正截面承載力計算

5.2.1桁式鋼管混凝土軸心受壓構(gòu)件的軸向壓力設(shè)計值應(yīng)滿足下列公式的要求：

NN≤?

c（5.2.1-1）

NfA=

cscsc（5.2.1-2）

λλ≤

1()o

?=++λλ2λλλ<≤

abc()op

d(35)λλλ+>2()