1、火力发电厂主厂房 钢-混凝土组合结构设计暂行规定 DLFJ 99-91 Specifications for design of composite structure of steel and concrete in thermal power plant main building 主编单位：能源华北电力设计院 批准部门：能源部电力规划设计管理局 能源部电力规划设计管理局 关于颁发火力发电厂主厂房钢-混凝土组合 结构设计暂行规定的通知 电规技(1992)2号 为指导火力发电厂主厂房钢-混凝土组合结构的设计，我局组织华北、山西、黑龙江电力设计院和电力建设研究所，在总结工程实践经验和大量科研试
2、验成果的基础上，编制了火力发电厂主厂房钢-混凝土组合结构设计暂行规定 DLGJ9991，现予颁发。 本规定由华北电力设计院承担日常管理工作，希各单位在试行过程中，注意积累资料，及时总结经验。如发现不妥和需要补充之处，请随时函告华北电力设计院并抄送我局。 一九九二年一月八日 1 总 则 1.0.1 本规定主要适用于火力发电厂主厂房结构。火力发电厂其他建筑和一般工业与民用建筑可参照执行。 1.0.2 钢-混凝土组合结构设计，必须贯彻国家技术经济政策，充分考虑工程情况、材料供应、构件运输、安装和施工的具体条件，合理选用结构方案，做到安全、经济和适用。提高综合效益，同时应符合防火要求，注意结构的抗腐蚀
3、性能。 1.0.3 除本规定外，尚应遵守现行国家标准建筑结构设计统一标准GBJ6884、钢结构设计规范GBJ1788、混凝土结构设计规范GBJ1089、建筑抗震设计规范GBJ1189的有关规定。 1.0.4 本规定使用的符号、计量单位和基本术语是按照国家现行标准建筑结构设计通用符号、计量单位和基本术语GBJ8385的规定采用的。 1.0.5 按本规定设计时，荷载应按现行国家标准建筑结构荷载规范GBJ987和火力发电厂土建结构设计技术规定DL502293的规定执行，材料和施工质量应符合现行国家标准钢结构工程施工及验收规范GBJ20583、混凝土结构工程施工及验收规范GB5020492和电力建设施
4、工及验收技术规范(建筑工程篇)SDJ6987的要求，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GBJ10787及有关国家标准的要求。有关钢结构部分的设计尚应注明所要求的焊缝质量级别及对钢材所要求的机械性能和化学成分的附加保证项目。 2 主要术语、符号、代号 2.0.1 一般术语 建筑 建筑结构 梁 钢筋混凝土结构 板 钢结构 柱 钢管混凝土结构 桁架 外包钢混凝土结构 框架 钢-混凝土组合结构 排架 构件 连接 截面 节点 2.0.2 结构可靠度和设计方法术语 结构设计 承载能力极限状态 耐久性 正常使用极限状态 极限状态 2.0.3 结构上的作用术语 作用(F) 永久作用(
5、G) 荷载(Q) 地震作用(E) 力矩(M) 2.0.4 结构的作用效应术语 作用效应(S) 剪应力() 作用效应组合 主应力 轴向力(N) 位移 剪力(V) 挠度 弯矩(M) 变形 正应力() 2.0.5 材料性能和结构、构件抗力术语 抗力(R) 钢管混凝土组合弹性模量 (Esc) 强度(f) 混凝土弹性模量(Ec) 刚度(B) 钢管混凝土组合剪变模量 (Gsc) 泊松比() 钢材抗拉、抗压、抗弯强度设计值 (f) 稳定性 钢筋抗拉、抗压强度设计值(fy、fy) 钢材弹性模量(E) 混凝土轴心抗压强度设计值(fc) 钢筋弹性模量(Es) 2.0.6 几何参数术语 截面高度 (h) 截面惯性矩
6、(I) 截面宽度(b) 偏心距(e) 钢管混凝土截面面积(Asc) 构件长度(L、l) 构件截面面积(A) 跨度(l) 钢材(钢筋)截面面积(As) 长细比() 截面抵抗矩(W) 3 钢管混凝土结构 3.1 基 本 规 定 3.1.1 本规定只限用于圆钢管内填混凝土的钢管混凝土结构。钢管混凝土杆件几何特征见附录A。 3.1.2 钢管外径不宜小于100mm，壁厚不宜小于4mm。钢管外径与壁厚之比，宜在20D/t100范围内选用，即常用含钢率=As/Ac=0.040.20，As和Ac分别是钢管和管中混凝土的面积。采用空钢管的杆件应符合钢结构设计规范GBJ1788的有关规定。 3.1.3 钢管混凝土
7、结构宜用作轴压或小偏心受压构件。当偏心较大采用单根构件不够经济合理时，宜采用格构式组合构件。 3.1.4 厂房柱和架构柱的截面形式有单肢、双肢、三肢和四肢4种，应根据厂房规模、结构形式、荷载情况和使用要求确定。主厂房的框(排)架柱，宜采用格构式组合柱。 3.1.5 在抗震设计时，对采用钢筋混凝土横梁的框架，其结构抗震等级可按照钢筋混凝土结构的等级划分。在无明确规定时，钢管混凝土的抗震计算参数，可按钢筋混凝土取值。 3.2 材 料 3.2.1 钢材可采用3号钢、16Mn或16Mnq钢及15MnV或15MnVq钢，其质量应分别符合现行国家标准。用于管柱的钢材尚应具有冷弯试验的合格保证。 3.2.2
8、 钢管宜采用螺旋焊接管或直缝焊接管。焊缝必须采用对接焊缝，并符合二级质量检验标准。 3.2.3 混凝土一般采用普通混凝土，水灰比应控制在0.45以下。混凝土加减水剂后，坍落度宜保持在160mm左右。 3.2.4 混凝土的强度等级不宜低于C30级，也不宜高于C50级，并可参照下列规定进行材料组合：3号钢和16Mn钢配C30或C40混凝土；15MnV钢配C40或C50混凝土。 3.2.5 钢管混凝土轴心受压组合强度设计值fsc由表3.2.5查用。 表 3.2.5 钢管混凝土轴心受压组合强度设计值fsc(N/mm2) 钢 材混凝土=0.040.050.060.070.080.090.100.11C3
9、027.730.032.334.636.839.041.143.3C4033.135.437.739.942.144.346.448.53号钢 C5037.840.242.544.746.949.051.153.2 C3032.936.439.943.346.750.053.256.3C4038.341.845.248.551.855.058.261.216Mn C5043.146.650.053.356.559.662.765.8 C3034.638.542.446.149.853.457.060.4C4040.043.847.651.354.958.461.965.215MnV C5044
10、.848.652.355.959.563.066.469.7 钢 材混凝土=0.120.130.140.150.160.170.180.190.20C3045.447.549.551.553.555.557.459.361.2C4050.552.554.556.558.460.362.264.065.83号钢 C5055.257.259.161.062.964.866.668.470.1C3059.462.465.468.371.274.076.779.482.0C4064.267.170.072.875.578.180.683.185.516Mn C5068.971.674.377.079.
11、682.184.687.089.3C3063.867.170.473.676.779.782.685.588.3C4068.571.674.777.780.783.586.388.991.515MnV C5072.975.978.981.884.787.490.192.695.1注：中间值可采用插入法求得。 钢管混凝土受剪组合强度设计值fVsc按下式计算： ffVsc sc= 021.(3.2.5) 3.2.6 钢管混凝土受压构件承受永久荷载引起的轴心力占全部轴心力30%及以上时，应将组合强度设计值乘以混凝土徐变影响系数Kc，Kc值按表3.2.6采用。 永久荷载引起的轴心力占全部轴心力30%以
12、下时，Kc取1.0。 对于偏心率e/rc0.3的偏心受压构件，可不考虑徐变的影响；偏心率e/rc0.3时，应计入徐变影响，Kc值按表3.2.6采用。 3.2.7 钢管混凝土轴心受压组合弹性模量Esc值可由表3.2.7选用。 表 3.2.6 徐变折减系数Kc值 永久荷载所占比例(%)长细比3050705070 701200.90 0.850.85 0.800.80 0.75注：表内中间值可采用插入法求得。长细比 =4L/D，式中L构件计算长度；D钢管外直径。 表 3.2.7 组合弹性模量Esc(N/mm2) 钢 材混凝土=0.040.050.060.070.080.090.100.110.12C
13、30306853293035135 37310 39445 41545 436154564547635C40377703999542185 44330 46440 48510 5054052530544803号钢 C50448704708549260 51390 53485 55530 575405950561425C30276603031032900 35435 37905 40320 426704497047205C40330953572038275 40765 43190 45550 47840500705223516Mn C50385554115543695 46160 48555 5
14、0880 531405532557445C30272603008532835 35520 38135 40675 431504555547885C40322853507537790 40420 42980 45460 47860501855243015MnV C50373364010542795 45395 47928 50360 527205499557190钢 材混凝土=0.130.140.150.160.170.180.190.20C304959551520534055526057075588556060062310C40563905826060090618856363565350670
15、25686603号钢 C506331065150669506870570420720957372575315 C304938051495535555555557495593756119562957C40543305636058325602256206063830655356717016Mn C505949561475633856522566995687097033071895 C305015052340544655651558500604106225564025C40546005669058700606356249564275659756760015MnV C50593006133063280
16、6514566925686257024571780 注：中间值可采用插入法求得。 钢管混凝土组合剪变模量按下式计算： Gfsc sc= 97(3.2.7) 3.3 构件承载力计算 3.3.1 单根钢管混凝土轴心受力构件的承载力按下式计算。 3.3.1.1 当轴心受压时： NfAsc sc(3.3.1-1) 式中 轴心受压稳定系数，由表3.3.1查用； Asc=r2钢管混凝土构件截面积； r钢管外半径。 3.3.1.2 当轴心受拉时： NfA11.s(3.3.1-2) 式中 As钢管截面积； f钢管钢材抗拉强度设计值。 表 3.3.1 轴心受压构件稳定系数 10203040503号钢1.0000
17、.9900.9780.9600.90216Mn1.0000.9900.9760.9560.897钢材 15MnV1.0000.9900.9760.9570.898607080901003号钢0.8490.8010.7610.7270.69616Mn0.8410.7910.7480.7100.631钢材 15MnV0.8420.7930.7500.7130.596110120130140150 3号钢0.6660.6090.5190.4470.39016Mn0.5380.4690.4000.3450.300钢材 15MnV0.5080.4430.3770.3250.283注：中间值采用插入法求得
18、。 3.3.2 格构式钢管混凝土轴心受压构件承载力仍按公式(3.3.1-1)计算，但应根据构件的换算长细比查稳定系数值。 构件的换算长细比见表3.3.2。 当四肢柱内外柱肢截面不相同时，按下两式计算换算长细比： ()01113525YY2sss=+=. EAEAiim(3.3.2-1) 表 3.3.2 格构式构件的换算长细比 项目截 面 型 式腹杆类别计 算 公 式符号意义1双 肢 柱平腹杆斜腹杆12Y2Y017 +=1Y2Y05.67AAs+= 2三 肢 柱斜腹杆1Y2Y0200AAs+= 3四 肢 柱斜腹杆1Y2Y0135AAs+= 1X2Y0135AAs+= Y和X是整个构件对Y-Y轴和
19、X-X轴的长细比； 1是单肢一个节间的长细比；As是一根柱肢的钢管面积； A1是一根腹杆空钢管的面积注：表中双肢平腹杆柱的构造要求见第3.4.8条。 ()1s1ss2XX05.25.13AEAEmii=+= (3.3.2-2) 当三肢柱内外肢截面不相同时，则按下式计算： ()1s1ss2YY05.227AEAEmii=+= (3.3.2-3) 式中 251.( )EAimiss=四根或三根柱肢的截面换算刚度之和； EsA1一根腹杆空钢管的截面刚度； ASI各柱肢钢管面积。 构件长细比： YYYscXXXsc=lIAlIA00/;/单肢长细比： YYYsc=lIA0IIaAmYscsc=+()2
20、1IIbAmXscsc=+()21式中 Asc=r2一根柱肢的截面面积； Isc=r4/4一根柱肢的截面惯性矩； a和b分别是柱肢中心到虚轴Y-Y和zX-X的距离； l1柱肢节间距离； m柱肢数。 3.3.3 格构式钢管混凝土轴心受压构件除按公式(3.3.1-1)验算整体稳定承载力外，尚应验算单肢稳定。但当符合下列条件时，可不验算。 平腹杆格构式构件： 140，且10.5max； 斜腹杆格构式构件： 10.7max。 max是构件在X-X和Y-Y方向长细比的较大值。 3.3.4 格构式钢管混凝土轴心受压构件的腹杆按下式计算剪力： V=Ascfsc/85 (3.3.4) 式中 Asc柱肢截面面积
21、，mm2。 此剪力沿构件全长不变，由有关承受此剪力的腹杆承担。 3.3.5 单根钢管混凝土压弯和拉弯构件的承载力按下列规定计算： 3.3.5.1 压弯构件的强度承载力按下式验算： (1)当N/Asc0.2fsc时， NAMWfsc scsc+15.(3.3.5-1) (2)当N/Asc0.2fsc时， 0714.NAMWfsc scsc+(3.3.5-2) 3.3.5.2 压弯构件的稳定承载力按下式验算： (1)当N/Asc0.2fsc时， ()NAMWNNfscmsc Esc+15 1 04(3.3.5-3) (2)当N/Asc0.2fsc时， ()0714 1 04.NAMWNNfscms
22、c Esc+(3.3.5-4) 式中 M所计算构件段范围内的最大弯矩； NE欧拉临界力，NE=2EscAsc/2，为换算长细比； Asc肢柱截面总面积，Asc=r2； Wsc肢柱截面抵抗矩，WrAsc sc=4； m等效弯矩系数，按钢结构设计规范的规定取用。 3.3.5.3 拉弯构件的承载力按下式验算： NAMfWff11 14sscs+(3.3.5-5) 式中 As钢管截面面积； 其他符号意义同前。 3.3.6 格构式钢管混凝土偏心受压构件按下式验算平面内整体稳定承载力： ()NAMWNNfscmsc Esc+1(3.3.6) 式中 按换算长细比查得的验算平面内的轴心受压构件稳定系数，由表3
23、.3.1查用； 其他符号意义同前。 格构式柱平面外的整体稳定性不必验算，但应验算最大受压肢的稳定性。 对斜腹杆格构式柱的单肢，可按桁架的弦杆计算。对平腹杆格构式柱的单肢，尚应考虑由剪力引起的局部弯矩影响，按偏心受压构件计算。 腹杆所受剪力取实际剪力和按公式(3.3.4)计算剪力中的较大值。 3.4 结构和构造 3.4.1 主厂房框(排)架结构的计算简图、作用效应分析、组合及基本计算规定，按照火力发电厂土建结构设计技术规定DL/T503294的有关条文执行。 施工时，如采用先安装空钢管柱、横梁和纵梁组成框架，后浇灌管内混凝土的方法时，应按施工阶段的荷载验算空钢管框(排)架的强度和稳定性。管柱控制
24、截面的最大应力值，不宜超过其强度设计值的50%。 3.4.2 主厂房框架柱和排架阶形柱的计算长度分别按照钢结构设计规范GBJ1788第5.3.3条和第5.3.4条确定。 3.4.3 钢管混凝土结构中构件的长细比不宜超过表3.4.3的数值。 表 3.4.3 钢管混凝土结构中构件的容许长细比 序号构 件 名 称容许长细比序号构 件 名 称容许长细比1 厂房柱、炉架柱 80 4 组合柱的受压腹杆、柱150 2 3平台柱、栈桥柱 桁架压杆100 1205 间支撑受拉构件 200 3.4.4 主厂房框架在风荷载作用下的顶点水平位移和层间相对位移的限值要求，同钢结构设计规范GBJ1788第3.3.3条。
25、在地震作用下，框(排)架结构的抗震变形验算，应按照建筑抗震设计规范GBJ1189和电力设施抗震设计规范的有关要求进行。 3.4.5 对框(排)架结构作用效应分析时，可按下式计算柱的抗侧移刚度： B=EscIsc(3.4.5) 式中 Esc柱的组合弹性模量，按第3.2.7条确定； Isc整个柱截面惯性矩； 柱刚度折减系数。 当为单肢柱时，=1； 当为格构式组合柱时，值分别按第3.4.6条和第3.4.7条计算。 3.4.6 斜腹杆格构式组合柱用于框(排)架柱时，其刚度折减系数可按下式计算： 图 3.4.6 斜腹杆格构式柱 =+111mEAEAsc scs(3.4.6) 式中EscAsc一根受压肢的
26、截面刚度； EsA1一根腹杆空钢管的截面刚度； m系数，对双肢柱或四肢柱mcr= 42312.，对三肢柱mrc=282212.cos ； r节间数(见图3.4.6)； 柱肢平面夹角的一半(见图3.4.6)，()； c1上柱对下柱刚度影响系数， ()ck1 21111=+其中， =HH上(即等于上柱与柱总高之比)，kII=上下(即k等于上下柱截面惯性矩之比)。 图 3.4.7 平腹杆格构式柱 3.4.7 平腹杆格构式组合柱用于框(排)架柱时，宜将组合柱视为多层框架(见图3.4.7)，与整个结构进行联解。 为简化计算，组合柱的刚度折减系数可按下式计算： () =+11181 2clAIrrAleH
27、If22scscsc f2ff16r(3.4.7) 式 中 lf柱肢中心距； ef柱肢净间距； If一根腹杆截面惯性矩； Isc一根肢杆截面惯性矩； Asc一根肢杆截面面积； 其他符号意义同第3.4.6条。 3.4.8 承受偏心压力的格构式组合柱宜采用斜腹杆式，斜腹杆与柱肢轴线间夹角应在3555范围内，并尽量使杆件轴线在节点处交于一点，而且腹杆净距不小于50mm(见图3.4.8)。如上述要求不能满足时，斜腹杆轴线交点与柱肢轴线距离也不得大于D/4(D为柱肢直径)，否则应考虑其偏心影响。 如果柱肢间距离较近或有使用要求时，可采用平腹杆式组合柱。但应满足以下条件：平腹杆中心距离不大于柱肢中心距离的
28、4倍。平腹杆空钢管面积不小于一个柱肢钢管面积的1/4，平腹杆的长细比不大于单个柱肢长细比的0.5倍。腹杆和柱肢应直接焊接，柱肢上不得开孔。柱肢与腹杆连接的其他构造要求，焊缝计算及柱肢在连接处的受拉承载力计算(受压承载力可不计算)均按照钢结构设计规范GBJ1788第十章进行。 腹杆一般采用空钢管。 3.4.9 对三肢和四肢格构式组合柱，应设置横隔。横隔间距不应大于柱截面长边的9倍或8m。 在受有较大水平力处和运输单元的端部应设置横隔，且每个运输单元不少于2个。横隔构造如图3.4.9。 图 3.4.8 斜腹杆节点 图 3.4.9 横隔构造 3.4.10 单肢框架柱的顶层柱及排架阶形柱的上柱也可采用
29、与钢板焊接的组合断面形式，如图3.4.10。 图 3.4.10 组合断面形式 3.4.11 在桁架中，受压弦杆宜选用钢管混凝土杆件，其他杆件可采用空钢管。杆件之间可直接焊接或用节点板连接。 3.4.12 在管中混凝土的强度达到70%以后，允许在管壁上加焊支吊架、砖墙拉结筋等，但应尽量避免大量集中施焊或在同一构件上多点同时施焊，并应采用较小的焊接电流。 对支承重量较大的支吊架，宜采用加强环形式，并尽量在管中混凝土浇灌前焊好，按式(3.5.7)验算管壁强度。 3.5 节点和连接 3.5.1 钢管混凝土结构连接节点的设计，应满足强度、刚度和稳定性的要求，保证力的传递，使钢管和管中混凝土能共同工作，并
30、便于制作、安装和管中混凝土的浇灌施工。对地震区结构的节点，还应从构造上保证其抗震要求。 图 3.5.2-1 钢梁节点 3.5.2 厂房框架和锅炉炉架的梁柱刚性节点，应可靠传递弯矩、剪力和轴力，宜采用加强环节点形式。 3.5.2.1 当横梁为工字形截面钢梁时，节点形式如图3.5.2-1。 加强环板应能承受梁端弯矩及轴向力引起的拉力，梁腹板与柱肢焊缝应能承受梁端剪力，也可采用明牛腿承剪。梁端内力较大时，梁可加腋。 3.5.2.2 当横梁为预制(或现浇)钢筋混凝土梁时，节点形式如图3.5.2-2和图3.5.2-3。 图 3.5.2-2 明牛腿节点 图 3.5.2-3 暗牛腿节点 图 3.5.2-4
31、双肢柱节点 加强环板应能承受梁端弯矩及轴向力引起的拉力，并保证与混凝土梁连接的等强过渡。钢牛腿(或腹板)应能承受梁端剪力。牛腿支承长度Lh/2，但不小于150mm。 如梁为预制，加强环板与梁端埋板焊接。如梁为现浇，梁内主筋可直接焊在环板上。 3.5.2.3 对格构式组合柱的刚性节点，必须采用有效措施保证节点的整体刚度。双肢柱节点处，应于两侧加焊贴板封闭，如柱肢相距较大或梁较高时，宜设中间加劲肋，如图3.5.2-4。 3.5.3 厂房排架梁柱的铰接节点，应能传递剪力和轴力。 铰接节点可采用明牛腿形式(如图3.5.3-1)，或采用节点板形式(如图3.5.3-2)。明牛腿节点可用于排架纵梁连接；板式
32、节点常用于柱间支撑连接。 节点计算同钢结构计算，并应满足第3.5.7条要求，如不满足可设加劲板。 柱间支撑亦可采用与柱直接焊接的钢管，其构造和计算要求参照第3.4.8条。 图 3.5.3-1 明牛腿铰节点 图 3.5.3-2 板式铰节点 3.5.4 厂房阶形柱变截面处的构造如图3.5.4-1所示。 图 3.5.4-1 组合柱变截面处节点 图 3.5.4-2 吊车肢计算简图 图示吊车肢按肩梁穿过钢管构造。肩梁插入柱肢上部槽内，与钢管以角焊缝连接，其顶面刨平与平台板顶紧，靠端面承压传力(如图3.5.4-2)。肩梁承受的吊车梁支座压力按式(3.5.4)计算。 ( )NhfLmtDtf+ 07 15
33、2ffwfb e(3.5.4) 式中 hf角焊缝高度； Lf角焊缝总计算长度； tb肩梁板厚； m吊车肢肢数，双肢柱m=1,三肢和四肢m=2； fWf角焊缝抗剪强度设计值； fc管中混凝土轴心受压强度设计值。 3.5.5 对由柱顶承载的钢管混凝土柱(如支承屋架柱、锅炉炉架柱)，为确保柱顶的刚度和传力可靠，除柱顶板应适当加厚并增设肩梁板和加劲肋外，尚应在混凝土浇灌施工中，及时焊封顶板并采用压浆措施，以期钢管和混凝土共同受力。图3.5.5-1示组合柱柱头构造，要求上部结构的荷载尽可能作用于截面形心处。图3.5.5-2示单肢柱柱头构造。 图 3.5.5-1 组合柱柱头 图 3.5.5-2 单肢柱柱头
34、 肩梁、隔板的计算同第3.5.4条。 3.5.6 刚性节点加强环的设计与计算 加强环板承受梁端弯矩及轴向力产生的拉力，可不验算其受压承载力。加强环板的平面类型可分4种，如图3.5.6-1。 加强环板在梁方向受拉力N作用时，N按下式计算： NMhN=+b(3.5.6-1) 式中 M计算弯矩，MM VD M= zz1307.； Nb梁轴力对一个环板产生的拉力(不计压力)； h梁端截面高度； Mz柱中线处的梁支座弯矩； V相应于柱中线弯矩的梁支座剪力； D柱肢直径。 3.5.6.1 加强环板宽度B和厚度t1的计算。 (1)宽度B的确定。当为预制混凝土梁时，上环宽宜比梁宽小2040mm，下环宽宜比梁宽
35、大2040mm；当为钢梁时，B宜与梁翼缘等宽。 (2)厚度t1的计算。当为混凝土梁时，由梁端等强度条件确定，并须验算焊缝强度： tAfBf11=sy(3.5.6-2) 式中 As梁端负弯矩钢筋面积； fy梁端负弯矩钢筋抗拉强度设计值； f1加强环板钢材抗拉强度设计值。 当为钢梁时，t1按环板轴心受拉确定。 图 3.5.6-1 加强环板的类型 3.5.6.2 加强环板控制截面宽度C的计算。 (1)型、型加强环板，按下式计算： () ()CFNtfFbtftf111211e(3.5.6-3) ()F1209321=+.sin()F217421=+2.sinsinbBDDt te=+063 0881
36、图 3.5.6-2 T型断面 式中 拉力N作用方向与计算截面的夹角，()； be柱肢管壁参加加强环板工作的有效宽度(见图3.5.6-2)； t柱管壁厚； f柱钢管钢材强度设计值； 其余符号同前。 (2)型和型加强环板，按下式计算： ()CNtf+144039211.xmax088411. btftfe(3.5.6-4) =NNyxmax1式中加强环同时受垂直双向拉力的比值，当加强环为单向受拉时，=0； Nxmaxx方向由最不利效应组合产生的最大拉力； Nyy方向与Nxmax同时作用的拉力。 3.5.6.3 加强环板计算公式的适用范围。 (1)柱段的轴压比：N/fscAsc0.8 式中 N柱组合
37、的轴压力设计值。 (2)环板宽度B：0.25B/D0.75； (3)环板控制截面宽度C：0.1C/D0.35，C/t110； (4)节点部分柱段的管壁厚t：25D/t50，柱段长度为由上下加强环板算起各不小于柱肢的直径。 式中符号同前。 3.5.7 在梁柱节点中，钢梁腹板或钢牛腿肋板处的管壁剪应力(见图3.5.7)，应按下式进行强度验算： 图 3.5.7 管壁应力计算简图 =0621.lgmaxVhtrbfVc(3.5.7) 式 中 Vmax梁端腹板或一个牛腿肋板承受的最大剪力； h1腹板或肋板高度； t钢管壁厚度； lg对数符号； rc钢管内半径； fV管壁钢材抗剪强度设计值； b角焊缝所包
38、入的宽度； b=tW+2hftw腹(肋)板厚度； hf角焊缝高度。 3.5.8 在节点加强环作用下，单根柱肢承剪强度按下式验算： VfA fAV=08 0168sc sc sc sc(3.5.8) 式 中 fVsc钢管混凝土受剪组合强度设计值。 当为双肢柱采用同一加强环单侧受剪时，按靠近梁端的柱肢承受80%的剪力，另一肢承受50%剪力考虑。 3.5.9 钢牛腿和悬挑梁的构造和计算参见第3.5.6条、第3.5.7条和钢结构设计规范GBJ1788的有关规定执行。 3.5.10 地震区的框架节点设计，应符合以下要求： (1)宜采用钢梁加强环节点；如采用混凝土梁节点，梁端设计应符合建筑抗震设计规范GB
39、J1189和混凝土结构设计规范GBJ1089第八章的有关要求。 (2)宜采用型和型加强环板。 (3)适当加大加强环板承载力裕度。 (4)重视节点加工质量： 加强环板的加工，必须用自动切割，要求曲线光滑，无裂纹、刻痕； 必须保证节点管段与柱管水平焊缝质量达到与母材等强，节点的所有焊缝质量不应低于二级焊缝标准； 环板与钢梁翼缘的对接焊接，宜采用加强剖口焊接。 (5)在可能产生塑性铰的最大应力区内，应避免布置焊接接缝。 3.5.11 柱与基础的连接 柱与基础的连接分为铰接和固接两种： 3.5.11.1 铰接柱脚。钢管柱底板用螺栓或直接焊在基础顶面的钢板上，构造同钢结构，一般在焊接后再浇灌管中混凝土。
40、 3.5.11.2 固接柱脚分插入杯口式和锚固式两种。 (1)宜采用插入杯口式柱脚，基础杯口的设计和构造与普通钢筋混凝土基础相同。柱肢插入深度h如下： 当钢管外径 D400mm时，h取(23)D； D1000mm时，h取(12)D； 400mmD1000mm时，h取中间值。 当柱肢出现拉力时，应按下式验算混凝土的抗剪强度(如图3.5.11)。 图 3.5.11 插入式柱脚 NDhft(3.5.11) 式中 ft混凝土抗拉强度设计值； D柱脚加焊的带孔圆板的外径，一般孔径比管内径小50mm，板外径比管外径大50mm ； h柱肢插入杯口深度。 如不满足，可在杯口内的钢管周围加焊栓钉或短筋，式(3.
41、5.11)中的=+DD l2(l为一根栓钉或短筋的长度)。栓钉或短筋的布置和计算同钢结构计算。 (2)根据结构情况，也可采用钢板或钢靴锚固式柱脚，其构造设计与计算同钢结构。 对埋入土中部分的柱肢，应以混凝土包覆，厚度不小于50mm，并高出地面200mm左右。 3.5.12 由于设计、制作、运输和安装的需要，柱肢钢管需沿长度方向对接接长，其常用对接形式如图3.5.12。 图 3.5.12 常用的几种对接形式 4 外包钢混凝土结构 4.1 基 本 规 定 4.1.1 本规定主要适用于由纵向角钢及箍筋组成的外包钢混凝土结构。必要时可增设附加纵向钢筋。 4.1.2 根据建筑物的结构特点和施工方法，可采
42、用实腹式梁柱或空腹式梁柱(桁架梁、双肢柱)两种结构形式。 中小型电厂主厂房的框架可采用实腹式梁柱，外侧柱可采用空腹式柱。大型电厂主厂房框架及锅炉炉架可采用空腹式梁柱。 4.1.3 抗震设防烈度为8度及以上地震区，采用实腹式梁柱时，宜选择现浇或装配整体式结构。并可利用外包角钢骨架兼作施工承重骨架，直接悬挂模板，承受施工荷载。如采用空腹式梁柱，宜选择整体预制结构，减少杆件的拼装接头。 4.1.4 外包角钢可采用16Mn、16Mnq或3号钢，箍筋可采用级钢。 构件的混凝土强度等级，对实腹式梁柱不宜低于C30；对空腹式梁柱不宜低于C40。 4.2 计 算 原 则 4.2.1 外包钢混凝土实腹式梁柱的计
43、算原则与钢筋混凝土结构基本相同，可按混凝土结构设计规范GBJ1089的有关规定计算。 4.2.2 外包钢混凝土空腹式梁柱的结构计算，可简化成纵向、横向平面结构体系。纵向结构的计算与实腹式梁柱基本相同，横向结构计算简图(图4.2.2)的基本假定如下： 图 4.2.2 横向结构计算简图 4.2.2.1 双肢柱的柱肢与腹杆采用标准件时，可按单跨多层框架计算。 4.2.2.2 桁架梁应考虑节点的约束，按框架计算。 4.2.2.3 双肢柱吊车梁以上部分的附加钢斜撑，可不计腹杆的作用，简化成三角形拉压杆。 4.2.2.4 直接承受吊车荷载的辅助杆件，可根据双肢柱的实际连接构造按铰接或刚接计算。 4.2.3
44、 空腹式梁柱可采用简支连接。为了减少地震作用下结构产生的水平位移，可沿桁架支座处增加斜杆，如图4.2.3。 4.2.4 空腹式梁柱应具有足够的抗侧移刚度，以保证结构的安全和正常使用。 在风荷载作用下柱顶端相对位移(/H)不宜大于1/500；层间相对位移(/h)不宜大于1/400。 此处/H为柱顶点位移与柱高度(从基础顶面至柱顶点)之比；/h为层间位移与层间高度之比。 在地震作用下，应按建筑抗震设计规范GBJ1189、电力设施抗震设计规范和混凝土结构设计规范GBJ1089的有关规定进行抗震变形验算。 4.2.5 空腹式梁柱横向结构按第4.2.2条规定的计算简图计算时，尚应采用以下计算假定： 4.
45、2.5.1 考虑杆件轴向变形对结构的影响。 4.2.5.2 双肢柱应考虑节点刚性域的影响。其刚性域长度(如图4.2.5)可按下式确定： 图 4.2.3 横向结构连接形式 图 4.2.5 双肢柱刚性域长度 对于柱肢， dc=hb/2-hc/4 (4.2.5-1) 对于腹杆， db=hc/2-hb/4 (4.2.5-2) 拼装式节点时， db=hc/2 (4.2.5-3) 上三式中 hc、hb分别表示柱肢及腹杆的截面高度。 4.2.5.3 计算使用阶段构件的受弯刚度应考虑材料的非弹性、节点松动和构件开裂等因素，可按下式确定： B=EcI0(4.2.5-4) 式中 刚度折减系数，当构件为现浇或整体预
46、制时取0.85，当构件为预制拼装时取0.80； Ec混凝土弹性模量； I0构件换算截面的惯性矩。 4.3 承载力计算 4.3.1 外包钢混混土受弯、轴压、偏压构件的正截面及斜截面承载力可按混凝土结构设计规范GBJ1089的有关规定进行计算。计算中钢筋合力的位置取角钢重心位置(图4.3.1)。 图 4.3.1 截面计算简图 4.3.2 实腹式现浇梁柱的角钢骨架在施工过程直接承受模板、自重及施工荷载等，应根据钢结构设计规范GBJ1788验算施工阶段结构的承载力。 4.3.3 外包钢混凝土空腹式梁柱杆件的计算长度： 4.3.3.1 双肢柱的柱肢计算长度L0可根据楼层实际的支承情况按表4.3.3查用。
47、 4.3.3.2 桁架梁受压杆件的计算长度(L0)可按下列规定采用。 表 4.3.3 双肢柱肢杆计算长度L0按有侧移框架时腹杆与肢杆线刚度比)/(hIELIEcccbcd计 算 简 图肢杆位置按无侧移框架时0.571.01.52.02.53.0底层0.7h1.60h1.40h1.27h1.20h1.16h1.13h其他层1.0h2.20h1.80h1.53h1.40h1.32h1.27h注：Ecb、Ecc腹杆及肢杆混凝土的弹性模量； Ib、Ic腹杆及肢杆截面惯性矩。 上弦杆： 桁架平面内 L0=L 桁架平面外 可取平面外实际支撑点之间的距离。 腹杆： 桁架平面内 L0=0.8L 桁架平面外 L0=L 式中 L按杆件轴线交点之间距离取用的上弦或腹杆长度。 4.3.4 外包钢混凝土梁端角钢的锚固采用刚性锚固件(图4.3.4)，可按下式计算： Vfbh=16.cbb(4.3.4) 式中bb、hb锚件1的宽度和高度，锚件2的边长取bb、hb的较大值； fc混凝土抗压强度设计值； V锚固件承受的剪力设计值，即梁外包角钢承受的拉力， VfA=ys其中 超强系数，抗震设防烈度为8度及以上时取=1.25，7度及以下时取=1.10； As、fy梁
