钢管混凝土柱的设计及PKPM 设计工具实现

杨悠子

1.概述

钢管混凝土柱是在钢管内填普通混凝土组成的构件。由于钢管混凝土柱的混凝土与钢管共同作用，具有承载能力高、塑性和韧性好、节省材料、方便施工等特点，适用于高层、大跨度、重荷载、抗震及防爆的建筑的承重结构。

钢管混凝土柱按其外形可分为圆钢管混凝土柱及矩形钢管混凝土柱（如图1）两种。本文主要介绍这两种钢管混凝土柱的结构特点、设计方法及PKPM 软件中钢管混凝土柱的设计工具[1]。

2.圆钢管混凝土柱的设计

2.1 基本要求

钢管的最外侧直径宜大于等于100mm，钢管的壁厚宜大于等于4mm，其外径与壁厚之比d/t 宜限制在之间，fy代表钢材的屈服强度。对于一般承重柱，宜取左右。钢管混凝土柱从小变形和经济考虑,宜采用强度等级不低于C30 的普通混凝土。

2.2 按不同方法计算圆钢管混凝土柱承载力

（1）按《钢管混凝土结构技术规程》（CECS 28：2012）计算

轴向受压的强度承载力设计值Nu应按下列公式计算：

Nu=φ1φeN0；θ=

当0.5＜θ≤[θ]时，N0=0.9Acfc（1+αθ）

当2.5＞θ＞ [θ]时，N0=0.9Acfc（1++θ）

N0—钢管混凝土短柱的轴心受压承载力设计值；α—按混凝土强度等级确定的系数；[θ]—套箍指标界限值，按强度等级取值；Ac—管内的核心混凝土横截面的面积；fc—管内的核心混凝土的轴心抗压强度设计值；Aa—钢管自身横截面的面积；fa— 钢管自身抗拉、抗压强度的设计值；φ1、φe—承载力折减系数。

图1 圆形及矩形钢管混凝土柱截面示意图

（2）按《钢管混凝土结构技术规范》（GB50936-2014）第5 章方法计算

轴心受压强度承载力设计值N0应按下列公式计算：

Asc—柱构件自身截面面积，实心时为钢管和管内混凝土面积之和，空心时为钢管面积；……