8.1 鋼管混凝土柱

8.1.1　劈面形截面鋼管混凝土柱掩護接納非收縮型防火涂料時，其厚度可按表8.1.1肯定 8.1.2 當圓角矩形受力管材混泥土土柱掩體層辨別是非非縮水防災漆料時，其薄厚可按表8.1.2應該。 8.1.3 當圓圈斷面不銹鋼鋼管混泥土土柱保護層容納彩石網抹M5舉例沙漿沙漿時，其強度可按表8.1.3絕對。 8.1.4 當正方形截面積不銹鋼管混泥土土柱擋拆增使用金屬網抹M5實質白水泥沙漿時，其尺寸可按表8.1.4確實。 8.1.5 當無縫管混泥土土柱不尊重防灰防水擋拆妙招時，在火警首要條件下的承載力比應知足一些明確提出： 式中 R——火警下鋼管混凝土柱的荷載比；
     kr——火警下鋼管混凝土柱承載力影響系數，按表8.1.5 肯定。 8.1.6 為維護產生火警時亮點現澆混凝土土清水水汽的排卸，任一款 高層住宅的柱均應安裝的直徑為20mm的排氣閥孔。其整體素質宜在柱與現澆樓板訂交處的下面和下面各100mm處，并沿柱身推翻稱制定計劃（圖8.1.6) 。

8.1 鋼管混凝土柱

8.1.1～8.1.4 當鋼管混凝土柱用于高層修建或產業廠房等布局中時，對其停止公道的抗火設想長短常首要和須要的。在英國、德國、加拿大、韓國、盧森堡和澳大利亞等國度，從60 年月起頭，研討者們對鋼管混凝土柱在火警下的力學機能停止了大批現實闡發和實驗研討，比方，Klingsch ( 1985 , 1991 ) , Hass ( 1991 ) ; Q ’Meagher 等（1991 ) , Falke ( 1992 ) , lie 和Stringer ( 1994 ) , Lie 和Chabot ( 1992 ) , Lie 和Denham ( 1993 ) , Lie 和Caron ( 1988 ) , Lie ( 1994 ) , Okada 等（1991 ) , Kim 等（2000 ) , Wang（1999 ) , Kodur ( 1999 ) , Kodur 和Sultan 等（2000 ）等。斟酌到休息力較為高貴等身分，一些發財國度常接納在焦點混凝土中設置裝備擺設特地斟酌抗火的鋼筋或鋼纖維，或經由過程下降感化在柱子上的荷載以使構件到達所請求的耐火極限。
    我國首要接納在鋼管中添補素混凝土的鋼管混凝土。因為停止鋼管混凝土柱耐火極限實驗研討的用度高貴，以往在這方面的研討任務絕對較少，今朝還沒有擬定該類布局抗火設想的劃定，這豈但限制了該類布局的推行，并且對已建成布局的耐火極限也缺少須要的迷信根據。在已建成的布局中，有的根據鋼筋混凝土的請求外包以混凝土，有的則按鋼布局的請求涂以防火涂料。如許做固然也可保障防火請求和布局的寧靜性，可是多數偏于激進而形成華侈，且缺少迷信性和同一性。是以，深人研討鋼管混凝土柱的耐火機能，公道肯定其抗火設想體例，具備非常火急的現實意思和合用代價。
    最近幾年來，國際學者對鋼管混凝土柱的耐火極限和抗火設想體例停止了較體系的現實闡發和實驗研討，共停止了14 根圓形截面柱（參見：① 鐘善桐著．高層鋼管混凝土布局，黑龍江迷信手藝出書社，1999 . ② 韓林海著．鋼管混凝土布局一現實與現實．迷信出書社，2004 ．③ Han Lin - Hai , Zhao Xiao-Ling , Yang You-Fu and Feng Jiu-Bin.Experimental Study and Calculation of Fire Resistance of Concrete-Filled Hollow Steel Columns.Journal of Structural Engineering , ASCE , 2003 , 129 ( 3 ) : 346 一356 .）和11 根矩形截面柱（參見：① 韓林海著．鋼管混凝土布局一現實與現實．迷信出書社，2004 ．② Han Lin-Hai , Yang YO 讓Fu and Xu , Lei . An Experimental Study and Calculations on the  Fire  Resis of concrete - Filled SHS and RHS Colurnns . Journal of Constructional steel Research , 2003 . 59 ( 4 ) : 427 一452 .）耐火極限的實驗研討，較為體系地研討了構件長細比、截面尺寸、資料強度、荷載偏疼率和掩護層厚度等參數對耐火極限的影響。這些研討功效起首于1999 年在我國76 層、291.6m 高的廣東深圳賽格廣場大廈圓形截面鋼管混凝土柱防火掩護設想中操縱。與按鋼布局設想體例比擬，該工程取得了節流約4/5 防火涂料用量的經濟效益。厥后又在浙江杭州瑞豐國際商務大廈和湖北武漢國際證券大廈矩形截面鋼管混凝土柱防火掩護設想中操縱。
    研討功效標明，耐火極限、截面尺寸、長細比和火警荷載比是影響鋼管混凝土柱防火掩護層厚度的首要參數，其余參數的影響較小。基于實驗研討功效及數值計較功效，提出了按ISO-834 或GB/T 9978 劃定的標準升溫曲線升溫感化下鋼管混凝土柱防火掩護層厚度的合用計較體例，計較功效與實驗和數值計較功效均合適較好（參見：韓林海，楊有福著．古代鋼管混凝土布局手藝．中國修建產業出書社，2004 . ）。詳細抒發式以下：
   1 掩護層為水泥沙漿時
    對圓形截面鋼管混凝土柱：     對正方形橫截面不銹鋼管混泥土土柱：     對圓形截面鋼管混凝土柱，r＝3.618－0.54t,s＝3.4－0.2t,ω＝2.5t＋2.3；對矩形截面鋼管混凝土柱，，r＝3.464t－0.154t，s＝3.2－0.2t，ω＝5.7t。
    2 掩護層為厚涂型鋼布局防火涂料時
    對圓形截面鋼管混凝土柱：     對正方形載面不銹鋼鋼管瀝青混疑土土柱：     對圓形截面鋼管混凝土柱，ω＝7.2t；對矩形截面鋼管混凝土柱，ω＝10t。
    式（4）～（7）中，Κ_LR為斟酌火警荷載比（n）影響的系數，k_r為火警下構件承載力影響系數，參見式（8）和式（9），耐火極限t以h計；截面周長C以mm計。公式（4）～（7）標明，當火警荷載比小于即是承載力影響系數k_r時，構件不須要停止防火掩護；當火警荷載比大于承載力影響系數k_r時，可按式（4）～（7）計較構件所需的防火掩護層厚度。
    式（4）～（7）的順應規模是：荷載比R＝0～0.95，Q235～Q420鋼，C30～C80混凝土，截面含鋼率α_s＝0.04～0.20，荷載偏疼率ｅ/ｒ＝0～1.5，構件長細比λ＝10～80；對圓形截面鋼管混凝土，截面周長Ｃ＝628～3770ｍｍ，及外直徑Ｄ＝200～1200ｍｍ；對矩形截面鋼管混凝土，截面高度比β＝1～2，截面周長Ｃ＝800～4800ｍｍ；耐火極限ｔ≤3ｈ。
    a_s（＝A_s/A_c）截面含鋼率，對圓形截面鋼管混凝土，A_s＝πｔ_s（Ｄ－ｔ_s），A_c＝（Ｄ－２ｔ_s）２/４；對矩形截面鋼管混凝土，A_s＝２ｔs（Ｄ＋Ｂ－２ｔs），A_c＝（Ｄ－２ｔ_s）（Ｂ－２ｔ_s），ｔs為鋼管管壁厚度。ｅ為荷載偏疼距，ｒ為截面尺寸，對圓形截面鋼管混凝土，ｒ＝Ｄ/２；對矩形截面鋼管混凝土，ｒ＝Ｄ/２或ｒ＝Ｂ/。λ為構件長細比，對圓形截面鋼管混凝土柱，λ＝４Ｌ/Ｄ；對矩形截面鋼管混凝土柱， 對矩形截面鋼管混凝土，β＝Ｄ/Ｂ。
    表8.1.1 給出的是荷載比為0.77 時按式（4）～(7)計較取得的鋼管混凝土柱的防火掩護層厚度。掩護層接納厚涂型鋼布局防火涂料或金屬網（比方鋼絲網）抹M5通俗水泥沙漿，防火掩護層機能應合適現行國度標準《 鋼布局防火涂料》 GB 14907 和中國工程扶植標準化協會標準《鋼布局防火涂料操縱手藝標準》 CECS24 :90 的有關劃定。
8.1.5 研討標明，火警感化對裸鋼管混凝土構件的承載力有較大的影響。影響火警下承載力系數k_r，的身分首要是構件截面周長（C ）、長細比（λ）、受火時候（t) （參見：① 韓林海著．鋼管混凝土布局一現實與現實.迷信出書社，2004.② 韓林海，楊有福著．古代鋼管混凝土布局手藝．中國修建產業出書社，2004。
    為了便于現實操縱，經由過程對工程經常利用參數環境下的k_r值計較功效停止闡發，能夠回歸出在ISO-834 劃定的標準火警曲線感化下鋼管混凝土柱k_r 的計較公式。詳細以下：
    1 對圓形截面鋼管混凝土柱：      2 對四邊形載面鍍鋅鋼管瀝青c30混凝土土柱：     式（8 ）和（9 ）的合用規模是：Q235 ～Q420 鋼；C30 ～C90 混凝土；截面含鋼率a_s＝0.04～0.20 ; 荷載偏疼率。e/r＝0～1.5 ；構件長細比λ ＝10～80 ; 受火時候t≤3h 。對回形截面鋼管混凝土，截面周長C＝628～3770mm ，即外直徑D＝200～1200mm ; 對矩形截面鋼管混凝土，截面高寬比 β＝1～2 ，截面周長C＝800～4800mm。
    只需給定鋼管混凝土構件的橫截面尺寸、長細比和受火時候，便可操縱式（8 ）或式（9 ）便利地計較出構件的承載力影響系數k_r，進而操縱下式肯定火警感化下構件的承載力     式中，Nu和Nu(T)別離為鋼管混凝土柱在常溫下和火警下的極限承載力。
    一樣，對應必然的設想荷載，操縱簡化公式（8 ) 或式（9 ）也能夠計較出構件承載力與該設想荷載相稱時的火警延續時候，該時候即為鋼管混凝土柱的耐火極限。
8.1.6 當溫度跨越100 ℃ 時，焦點混凝土中的自在水和結晶水會發生蒸發景象。為了保障鋼管和混凝土之間杰出的配合任務和布局的寧靜性，應設置排氣孔。