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型钢混凝土组合结构技术规程 JGJ138-2001

来源:发布时间:2018/8/1

前言


中华人民共和国行业标准

型钢混凝土组合结构技术规程

Technical specification for steel reinforced

concrete composite structures

JGJ 138-2001

批准部门:中华人民共和国建设部

施行日期:2002年1月1日

关于发布行业标准《型钢混凝土组合结构技术规程》的通知

建标[2001]214号

根据国家计委《关于发送〈一九八八年工程建设标准规范制订、修订计划〉的通知》(计综[1987]2390号)的要求,由中国建筑科学研究院主编的《型钢混凝土组合结构技术规程》,经审查,批准为行业标准,其中1.0.2、4.2.6、5.4.5、6.2.1为强制性条文,必须严格执行。该标准编号为JGJ 138-2001,自2002年1月1日起施行。
本标准由建设部建筑工程标准技术归口单位中国建筑科学研究院负责管理,中国建筑科学研究院负责具体解释,建设部标准定额研究所组织中国建筑工业出版社出版。

中华人民共和国建设部

2001年10月23日

根据国家计委计综[1987]2390号文的要求,规程编制组经广泛调查研究,通过大量系统的试验,认真总结工程实践经验,参考有关国际标准和国外先进标准,并在广泛征求意见的基础上,制定了本规程。
本规程的主要技术内容:
1 型钢混凝土组合结构的适用范围、结构体系、配筋形式;
2 抗震及非抗震的型钢混凝土结构构件的设计方法;
3 型钢混凝土组合结构的构造、连接节点、施工要求等。
本规程由建设部建筑工程标准技术归口单位中国建筑科学研究院归口管理,授权由主编单位负责具体解释。
本规程主编单位是:中国建筑科学研究院(北京北三环东路30号,邮政编码:100013)
本规程参加单位是:西安建筑科技大学、西南交通大学建筑勘察设计研究院、华南理工大学、东南大学
本规程主要起草人是:孙慧中、姜维山、赵世春、王祖华、袁必果

条文说明


前言

《型钢混凝土组合结构技术规程》 JGJ 138-2001 经建设部2001年10月23日以建标[2001]214 号文批准,业已发布。

为便于广大设计、施工、科研、学校等单位的有关人员在使用本规程时能正确理解和执行条文规定,《型钢混凝土组合结构技术规程》编制组按章、节、条顺序编制了本标准的条文说明,供使用者参考。在使用过程中如发现本条文说明有不妥之处,请将意见函寄中国建筑科学研究院结构所 (100013) 。

1 总则


1.0.1 为在建筑工程中合理应用和发展型钢混凝土组合结构,做到技术先进、安全可靠、经济合理、确保质量,制定本规程。
1.0.2 本规程适用于非地震区和抗震设防烈度为6度至9度的多、高层建筑和一般构筑物的型钢混凝土组合结构的设计与施工。型钢混凝土组合结构构件应由混凝土、型钢、纵向钢筋和箍筋组成。
1.0.3 型钢混凝土组合结构的设计与施工,除应符合本规程外,尚应符合国家现行有关强制性标准的规定。


条文说明

1 总则
1.0.1 型钢混凝土组合结构是把型钢埋入钢筋混凝土中的一种独立的结构型式。由于在钢筋混凝土中增加了型钢,型钢以其固有的强度和延性,以及型钢、钢筋、混凝土三为一体地工作使型钢混凝土结构具备了比传统的钢筋混凝土结构承载力大、刚度大、抗震性能好的优点,与钢结构相比,具有防火性能好,结构局部和整体稳定性好,节省钢材的优点,有针对性地推广应用此类结构,对我国多、高层建筑的发展、优化和改善结构抗震性能都具有其重要的意义。
本规程是在对型钢混凝土组合结构进行了系统的试验研究和大量工程试点的基础上,并参考了国外有关的技术规定制定的。
1.0.2~1.0.3 国内外试验表明,型钢混凝土组合结构在低周反复荷载作用下具有良好的滞回特性和耗能能力,尤其是配置实腹型钢的型钢混凝土组合结构构件的延性性能、承载力、刚度,更优于配置空腹型钢的型钢混凝土组合结构构件,因此,本规程主要针对配置实腹型钢的型钢混凝土组合结构构件的设计方法和连接构造作出规定,其适用范围为非地震区和设防烈度为 6 度至 9度地震区。
基于对型钢混凝土梁的疲劳性能未作研究,本规程不适用于疲劳构件。

2 术语、符号


2.1 术语

2.2 符号

2.1 术语


2.1.1 型钢混凝土组合结构 Steel Reinforced Concrete Composite Structures
混凝土内配置型钢(轧制或焊接成型)和钢筋的结构。


条文说明

2.1 术 语

2.1.1 型钢混凝土组合结构指混凝土内配置轧制型钢或焊接型钢和钢筋的结构。

2.2 符号


2.2.1 材料性能
Ec——混凝土弹性模量;
Es——钢筋弹性模量;
Ea——型钢弹性模量;
fck、fc——混凝土轴心抗压强度标准值、设计值;
fy、f’y——钢筋抗拉、抗压强度设计值;
fyv——钢筋抗拉强度设计值;
fyk、f’yk——钢筋抗拉、抗压强度标准值;
fa、f’a——型钢抗拉、抗压强度设计值;
fak、f’ak——型钢抗拉、抗压强度标准值。
2.2.2 作用和作用效应
N——轴向力设计值;
M——弯矩设计值;
V——剪力设计值;
——正截面承载力计算中纵向钢筋的受拉、受压应力;
——正截面承载力计算中型钢翼缘的受拉、受压应力;
——型钢混凝土框架梁最大裂缝宽度。
2.2.3 几何参数
b——混凝土截面宽度;
h——混凝土截面高度;
h0——型钢受拉翼缘和纵向受拉钢筋合力点至混凝土截面受压边缘的距离;
h0s、h0f——纵向受拉钢筋、型钢受拉翼缘截面重心到混凝土截面受压边缘的距离;
ha——型钢截面高度;
bf——型钢翼缘宽度;
tf——型钢翼缘厚度;
hw——型钢腹板高度;
tw——型钢腹板厚度;
e——轴向力作用点至纵向受拉钢筋和型钢受拉翼缘合力点之间的距离;
ei——初始偏心距;
e0——轴向力对截面重心的偏心距,e0=M/N;
ea——附加偏心距;
s——箍筋间距;
x——混凝土受压区高度;
c——混凝土保护层厚度;
Ac、Aa、As、A’s、Aaf、A’af、Aaw——分别为混凝土全截面、型钢全截面、受拉钢筋总截面、受压钢筋总截面、型钢受压翼缘截面、型钢腹板截面的面积;
as、a’s——纵向受拉钢筋合力点。纵向受压钢筋合力点至混凝土截面近边的距离;
aa、a’a——型钢受拉翼缘截面重心、型钢受压翼缘截面重心至混凝土截面近边的距离;
Ba——型钢混凝土框架梁截面短期刚度;
Bl——型钢混凝土框架梁截面长期刚度;
Ic——混凝土截面惯性矩;
Ia——型钢截面惯性矩。
2.2.4 计算系数及其他
——偏心受压构件考虑挠曲影响的轴向力偏心距增大系数;
——混凝土相对受压区高度,=x/h0;
——
纵向受拉钢筋、受压钢筋配筋率。

条文说明

2.2 符号

2.2.1~2.2.4 符号是根据现行国家标准《建筑结构设计通用符号、计量单位和基本术语》 GBJ 83 的规定制定的。

3 材料


3.1 型钢


3.1.1 型钢混凝土构件的型钢材料宜采用牌号Q235—B.C.D级的碳素结构钢,以及牌号Q345—B.C.D.E级的低合金高强度结构钢,其质量标准应分别符合现行国家标准《碳素结构钢》GB 700和《低合金高强度结构钢》GB/T 1951的规定。

3.1.2 型钢可采用焊接型钢和轧制型钢。型钢钢材应根据结构特点选择其牌号和材质,并应保证抗拉强度、伸长率、屈服点、冷弯试验、冲击韧性合格和硫、磷、碳含量符合使用要求。型钢焊缝和坡口尺寸应符合现行行业标准《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ 81的有关规定。当焊接型钢的钢板厚度大于或等于50mm,并承受沿板厚方向的拉力作用时,应按现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB 5313的规定,其附加板厚方向的断面收缩率不得小于该标准Z15级规定的允许值。考虑地震作用的结构用钢,其强屈比不应小于1.2,且应有明显的屈服台阶和良好的可焊性。

3.1.3 型钢材料的强度指标,应按表3.1.3的规定采用。

表3.1.3 型钢材料的强度设计值、强度标准值、强度极限值(N/mm2
表3.1.3 型钢材料的强度设计值、强度标准值、强度极限值(N/mm2)

3.1.4 型钢材料的物理性能指标,应按表3.1.4的规定采用。

表3.1.4 型钢材料的物理性能指标
表3.1.4 型钢材料的物理性能指标

3.1.5 型钢的焊接应符合下列要求:

1 手工焊接用焊条应符合现行国家标准《碳素钢焊条》GB 5117或《低合金钢焊条》GB 5118的规定。选用的焊条型号应与主体金属强度相适应。

2 自动焊接或半自动焊接采用的焊丝和焊剂,应与主体金属强度相适应。焊丝应符合现行国家标准《熔化焊用钢丝》GB/T 14957的规定。

3.1.6 焊缝强度设计值应按表3.1.6的规定采用。

表3.1.6 焊缝强度设计值(N/mm2
表3.1.6 焊缝强度设计值(N/mm2)

注:表中所列一级、二级、三级指焊缝质量等级

3.1.7 构件中设置的栓钉应符合现行国家标准《圆柱头焊钉》GB 10433的规定。栓钉的力学性能应符合表3.1.7的规定。

表3.1.7 栓钉力学性能(N/mm2
表3.1.7 栓钉力学性能(N/mm2)

3.1.8 型钢使用的螺栓、锚栓材料应符合下列要求:

1 普通螺栓应符合现行国家标准《六角头螺栓-A和B级》GB 5782和《六角头螺栓-C级》GB 5780的规定;

2 锚栓可采用现行国家标准《碳素结构钢》GB 700规定的Q235钢或《低合金高强度结构钢》GB/T 1591规定的Q345钢;

3 高强度螺栓应符合现行国家标准《钢结构高强度大六角头螺栓、大六角螺母,垫圈与技术条件》GB/T 1228-1231或《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副》GB 3632-GB 3633的规定;

4 螺栓连接的强度设计值、高强度螺栓的设计预拉力值,以及高强度螺栓连接的钢材摩擦面抗滑移系数值,应按现行国家标准《钢结构设计规范》GBJ 17的规定采用。


条文说明

3.1 型钢

3.1.1 型钢混凝土组合结构构件中采用的型钢钢材的选用标准,是依据现行国家标准《钢结构设计规范》 GBJ 17、《碳素结构钢》GB 700 和《低合金高强度结构钢》 GB/T 1591 规定的,型钢钢材的性能应与钢结构对钢材性能的要求相同。由于 Q235-A 级钢不要求任何冲击试验值,并只在用户有要求时才进行冷弯试验,因此,不适用于多、高层建筑结构中作为主要承重钢材。 B、C、D 等级钢是分别满足不同的化学成分和不同温度下的冲击韧性要求的钢材; C、D 级钢的碳、硫、磷含量较低,更适用于重要的焊接构件。

3.1.2 基于型钢混凝土组合结构中的型钢是截面的主要承重部分,对钢材性能要求满足抗拉强度、伸长率、屈服点、硫磷含量、含碳量的要求,且将现行钢结构设计规范规定的“必要时保证冷弯性能”的要求,改为“应满足冷弯试验”的要求。另外,考虑到高层型钢混凝土组合结构常采用厚钢板,且大多数建筑考虑抗震,为此,规程中提出了冲击韧性合格的要求。

另外,国内的型钢混凝土组合结构工程中,大量采用焊接型钢,由此,在钢板交接处、梁柱节点和柱脚处的焊缝局部应力集中,焊接过程中容易形成撕裂,同时,厚钢板存在各向异性, Z轴向性能指标较差,为此,对采用厚度等于或大于 50mm 的钢板时,应满足现行国家标准《厚度方向性能钢板》 GB 5313 中有关Z15 级的断面收缩率指标的要求,它相当于硫含量不超过0.01%。

地震区钢材性能应具有较好的延性,因此,要求钢材的极限抗拉强度和屈服强度不能太接近,其强屈比不小于 1.2 。

3.1.3~3.1.6 钢材强度设计值是由钢材的屈服标准值除以材料分项系数确定的。对 Q235 钢和 Q345 钢,其分项系数分别取为1.087 和 1.111 。钢材的物理性能指标、型钢焊接要求和焊缝强度设计值的取值,按现行国家标准《钢结构设计规范》 GBJ 17-88 规定取用。

3.1.7~3.1.8 在型钢混凝土组合结构构件中,采用作为抗剪连接件的栓钉,应该是符合现行国家标准《圆柱头焊钉》 GB 10433 规定的合格产品,不得用短钢筋代替栓钉。栓钉的力学性能指标不能低于表 3.1.7 规定。连接型钢的普通螺栓、高强螺栓、锚栓都应符合有关标准的要求。

3.2 钢筋


3.2.1 纵向钢筋宜采用Ⅱ级、Ⅲ级热轧钢筋;箍筋宜采用Ⅰ级、Ⅱ级热轧钢筋,其强度指标应按表3.2.1的规定采用。

表3.2.1 钢筋强度标准值、设计值(N/mm2)
表3.2.1 钢筋强度标准值、设计值(N/mm2)

3.2.2 钢筋弹性模量Es应按表3.2.2的规定采用。

表3.2.2 钢筋弹性模量(N/mm2)
表3.2.2 钢筋弹性模量(N/mm2)

条文说明

3.2 钢筋

3.2.1~3.2.2 纵向钢筋和箍筋宜采用延性较好的热轧钢筋。

3.3 混凝土


3.3.1 型钢混凝土组合结构的混凝土强度等级不宜小于C30;混凝土的强度指标应按表3.3.1-1、表3.3.1-2的规定采用。

表3.3.1-1 混凝土强度标准值(N/mm2
表3.3.1-1 混凝土强度标准值(N/mm2)
表3.3.1-2 混凝土强度设计值N/mm2
表3.3.1-2 混凝土强度设计值(N/mm2)

3.3.2 混凝土弹性模量Ec应按表3.3.2的规定采用。

表3.3.2 混凝土弹性模量N/mm2
表3.3.2 混凝土弹性模量(N/mm2)

3.3.3 型钢混凝土组合结构的混凝土最大骨料直径宜小于型钢外侧混凝土保护层厚度的1/3,且不宜大于25mm。

条文说明

3.3 混凝土

3.3.1~3.3.2 为了充分发挥型钢混凝土组合结构中型钢的作用,混凝土强度等级不宜过低,本规程规定了混凝土强度等级不宜小于 C30 。对于 C70~C80 高强度混凝土,考虑到目前对强度在 C70 以上的混凝土的型钢混凝土组合结构性能研究不够,因此,如通过试验研究,有可靠依据时,可采用 C70~C80 。

3.3.3 为便于混凝土的浇筑,需对混凝土最大骨料直径加以限制。

4 设计基本规定


4.1 结构类型


4.1.1 型钢混凝土组合结构分为全部结构构件采用型钢混凝土的结构和部分结构构件采用型钢混凝土的结构。此两类结构宜用于框架结构、框架一剪力墙结构、底部大空间剪力墙结构、框架一核心筒结构、筒中筒结构等结构体系。但对各类结构体系的框架柱,当房屋的设防烈度为9度,且抗震等级为一级时,框架柱的全部结构构件应采用型钢混凝土结构。
4.1.2 型钢混凝土框架柱的型钢,宜采用实腹式宽翼缘的H形轧制型钢和各种截面型式的焊接型钢;非地震区或设防烈度为6度地区的多、高层建筑,可采用带斜腹杆的格构式焊接型钢(图4.1.2)。

表4.1.2 型钢混凝土柱的型钢截面配筋形式

表4.1.2 型钢混凝土柱的型钢截面配筋形式

4.1.3 型钢混凝土框架梁中的型钢,宜采用充满型实腹型钢。充满型实腹型钢的一侧翼缘宜位于受压区,另一侧翼缘位于受拉区(图4.1.3);当梁截面高度较高时,可采用桁架式型钢混凝土梁。

表4.1.3 型钢混凝土梁的型钢截面配筋形式
表4.1.3 型钢混凝土梁的型钢截面配筋形式

4.1.4 型钢混凝土剪力墙,宜在剪力墙的边缘构件中配置实腹型钢;当受力需要增强剪力墙抗侧力时,也可在剪力墙腹板内加设斜向钢支撑。


条文说明

4.1 结构类型
4.1.1 型钢混凝土组合结构的结构性能,基本上是属于钢筋混凝土结构范畴,在多、高层建筑中可以全部结构构件采用型钢混凝土组合结构,也可某几层或框支层或某局部部位采用型钢混凝土组合结构。目前,国内高层建筑工程中,都是有针对性的在需要发挥型钢混凝土承载力大、延性好、刚度大的特点的部位采用,如在框架—剪力墙结构、筒体结构、框支剪力墙结构中的框支层采用型钢混凝土框架柱;在跨度较大的框架结构中采用型钢混凝土梁;根据受力要求,在一般剪力墙和筒体剪力墙中采用型钢混凝土剪力墙。
在多、高层建筑的各种体系中,型钢混凝土结构构件可以与钢筋混凝土结构构件组合,也可与钢结构构件组合,不同结构发挥其各自特点。在型钢混凝土结构设计中主要是处理好不同结构材料的连接节点,以及沿高度改变结构类型带来的承载力和刚度的突变。
对房屋的下半部分采用型钢混凝土,上半部分采用钢筋混凝土的框架柱,由日本的阪神地震震害表明,凡是刚度和强度突变处容易发生破坏,因此,在设计中应重视过渡层的构造。本规程对设防烈度为 9 度,又是一级抗震等级的框架柱,规定沿高度框架柱的全部结构构件应采用型钢混凝土组合结构。
4.1.2 试验表明,配置实腹式型钢的型钢混凝土柱具有良好的变形性能和耗能能力,适用于地震区采用。而配置空腹式型钢的型钢混凝土柱的变形性能及抗剪承载力相对差一些,必须配置一定数量的斜腹杆,其变形性能才可改善。因此,本规程规定空腹斜腹杆焊接型钢宜用于非地震区或设防烈度为 6 度地区的建筑。
4.1.3 为提高型钢混凝土结构构件的承载力和刚度,型钢混凝土框架梁和框架柱的型钢配置,宜采用充满型宽翼缘实腹型钢,充满型实腹型钢,是指型钢上翼缘处于截面受压区,下翼缘处于截面受拉区,即设计中应考虑在满足型钢混凝土保护层要求和便于施工的前提下,型钢的上翼缘和下翼缘尽量靠近混凝土截面的近边。
4.1.4 为提高剪力墙的承载力和延性,宜在剪力墙两端或边柱中配置实腹型钢,而且,为了加强剪力墙的抗侧力,也可在剪力墙腹板内加设斜向钢支撑。


4.2 设计计算原则


4.2.1 型钢混凝土组合结构的多、高层建筑的平面和竖向布置、地震作用或风荷载作用组合下的内力和位移计算等,应遵守国家标准《建筑结构荷载规范》GBJ 9-87、《建筑抗震设计规范》GBJ 11-89、《混凝土结构设计规范》GBJ 10-89、以及行业标准《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》JGJ 3-91、《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99-98的有关规定。

4.2.2 在进行结构内力和变形计算时,型钢混凝土组合结构构件的刚度,可按下列规定计算:

1 型钢混凝土梁、柱构件的截面的抗弯刚度、轴向刚度和抗剪刚度可按下列公式计算:

2 端部配置型钢的钢筋混凝土剪力墙,其截面刚度可近似按相同截面的钢筋混凝土剪力墙计算截面抗弯刚度、轴向刚度、抗剪刚度;端部有型钢混凝土边框柱的的钢筋混凝土剪力墙,其截面刚度可按边框柱中的型钢折算为等效混凝土面积,以此作为有翼缘截面的翼缘面积,计算其抗弯刚度、轴向刚度;对于墙的抗剪刚度只考虑边框柱中的型钢腹板的折算等效混凝土面积。

4.2.3 采用型钢混凝土组合结构时,房屋最大适用高度可比行业标准《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》JGJ 3-91所规定的房屋最大适用高度适当提高;当全部结构构件均采用型钢混凝土结构,包括型钢混凝土框架和钢筋混凝土筒体组成的混合结构,除设防烈度为9度外,房屋最大适用高度可相应提高30%~40%,其结构阻尼比宜取0.04。

4.2.4 型钢混凝土结构构件设计,应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计。

4.2.5 型钢混凝土结构构件的承载力设计,应采用下列极限状态设计表达式:

4.2.6 型钢混凝土组合结构构件的抗震设计,应根据设防烈度、结构类型、房屋高度按表4.2.6采用不同的抗震等级,并应符合相应的计算和抗震构造要求。

4.2.7 型钢混凝土组合结构在正常使用极限状态下,按风荷载或地震作用组合,以弹性方法计算的楼层层间位移与层高之比值△u/h、顶点位移与总高度之比值u/H的限值,以及型钢混凝土组合结构的薄弱层层间弹塑性位移△up,应符合行业标准《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》JGJ 3-91所规定的限值要求。

4.2.8 型钢混凝土梁的最大挠度应按荷载的短期效应组合并考虑长期效应组合影响进行计算,其计算值不应大于表4.2.8 规定的最大挠度限值。

表4.2.8 型钢混凝土梁的挠度限值
表4.2.8 型钢混凝土梁的挠度限值

4.2.9 型钢混凝土组合结构构件的最大裂缝宽度不应大于表4.2.9规定的最大裂缝宽度限值。

表4.2.9 最大裂缝宽度限值(mm)
表4.2.9 最大裂缝宽度限值(mm)

条文说明

4.2 设计计算原则

4.2.1 型钢混凝土组合结构在选择合理的平面布置、竖向布置,以及在进行荷载和地震作用组合下的内力和位移计算等方面应遵守现行国家标准和有关技术规程的规定。

4.2.2 在进行弹性阶段的内力和位移计算中,除了需要型钢混凝土结构构件的截面换算弹性抗弯刚度外,在考虑构件的剪切变形、轴向变形时,还需要换算截面剪切刚度和轴向刚度。计算中采用了钢筋混凝土的截面刚度和型钢截面刚度叠加的方法。

4.2.3 基于型钢混凝土组合结构构件具有比钢筋混凝土结构构件更好的延性和耗能特性,为此,型钢混凝土组合结构和由它和混凝土结构组成的混合结构,其房屋最大适用高度可以比钢筋混凝土结构作不同程度的提高。对于全部结构构件均采用型钢混凝土结构时,房屋高度可提高 30%~40%,而其结构阻尼比的取值是考虑型钢混凝土组合结构的阻尼比略低于钢筋混凝土结构,因此,阻尼比采用 0.04 。

4.2.4~4.2.5 型钢混凝土组合结构构件的两个极限状态的设计要求,与国家现行标准《混凝土结构设计规范》GBJ 10—89、《建筑抗震设计规范》 GBJ 11—89 相一致。

4.2.6 抗震等级的划分主要根据不同的设防烈度,不同的结构类型,不同的房屋高度来确定的,因此,型钢混凝土组合结构或由它和混凝土结构组成的结构,其抗震等级的划分和选定基本上与现行国家标准《混凝土结构设计规范》 GBJ 10—89 相同,只是增加了筒体结构的抗震等级要求。另外,允许型钢混凝土框支剪力墙结构在 8 度设防烈度地区建造,房屋高度可超过 80m ,但不可超过 100m ,抗震等级取一级。

4.2.7 考虑到型钢混凝土组合结构的延性和耗能能力的特点已在框架柱的轴压比限值中体现了,因此,对于在正常使用极限状态下,按风荷载或地震作用组合的楼层层间位移、顶点位移的限值不作放松,要求满足现行行业标准《高层建筑结构设计与施工规程》 JGJ 3—91 规定的限值要求。

4.2.8~4.2.9 型钢混凝土梁的最大挠度限值和最大裂缝宽度限值与现行国家标准《混凝土结构设计规范》 GBJ 10—89 规定相一致。

4.3 一般构造


4.3.1 型钢混凝土组合结构构件中,纵向受力钢筋直径不宜小于16mm,纵筋与型钢的净间距不宜小于30mm,其纵向受力钢筋的最小锚固长度、搭接长度应符合国家标准《混凝土结构设计规范》GBJ 10-89的要求。

4.3.2 考虑地震作用组合的型钢混凝土组合结构构件,宜采用封闭箍筋,其末端应有135°弯钩,弯钩端头平直段长度不应小于10倍箍筋直径。

4.3.3 型钢混凝土组合结构构件中纵向受力钢筋的混凝土保护层最小厚度应符合国家标准《混凝土结构设计规范》GBJ 10-89的规定。型钢的混凝土保护层最小厚度,对梁不宜小于100mm,且梁内型钢翼缘离两侧距离之和(b1+b2),不宜小于截面宽度的1/3;对柱不宜小于120mm(图4.3.3)。

图4.3.3 混凝土保护层最小厚度
图4.3.3 混凝土保护层最小厚度

4.3.4 型钢混凝土组合结构构件中的型钢钢板厚度不宜小于6mm,其钢板宽厚比应符合表4.3.4的规定(图4.3.4)。当满足宽厚比限值时,可不进行局部稳定验算。

表4.3.4 型钢钢板宽厚比限值
表4.3.4 型钢钢板宽厚比限值
图4.3.4 型钢钢板宽厚比
图4.3.4 型钢钢板宽厚比

4.3.5 在需要设置栓钉的部位,可按弹性方法计算型钢翼缘外表面处的剪应力,相应于该剪应力的剪力由栓钉承担;栓钉承载力应按国家标准《钢结构设计规范》GBJ 17-88的规定计算。型钢上设置的抗剪栓钉的直径规格宜选用19mm和22mm,其长度不宜小于4倍栓钉直径,栓钉间距不宜小于6倍栓钉直径。

条文说明

4.3 一般构造

4.3.1~4.3.2 型钢混凝土组合结构是钢和混凝土两种材料的组合体,在此组合体中,箍筋的作用尤为突出,它除了增强截面抗剪承载力,避免结构发生剪切脆性破坏外,还起到约束核心混凝土,增强塑性铰区变形能力和耗能能力的作用,对型钢混凝土组合结构构件而言,更起到保证混凝土和型钢、纵筋整体工作的重要作用,因此,为保证在大变形情况下能维持箍筋对混凝土的约束,箍筋应做成封闭箍筋,其末端应有 135°弯钩,弯钩平直段也应有一定长度,当采用拉结箍筋时,至少一端应有 135°弯钩。

4.3.3 在确定型钢的截面尺寸和位置时,宜满足型钢有一定的混凝土保护层厚度,以防止型钢不发生局部压屈变形,保证型钢、钢筋混凝土相互粘结而整体工作,同时,也是提高耐火性、耐久性的必要条件。

4.3.4 型钢混凝土结构构件中型钢钢板不宜过薄,以利于焊接和满足局部稳定要求。由于型钢受混凝土和箍筋的约束,不易发生局部压屈,因此,型钢钢板的宽厚比可以比现行行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》 JGJ 99—98 的规定放松,参考日本有关资料,规定钢板宽厚比大致比纯钢结构放松 1.5~1.7 倍左右。

4.3.5 型钢上设置的抗剪栓钉,为发挥其传递剪力作用,栓钉的直径、长度、间距宜正确的选定。

5 型钢混凝土框架梁


5.1 承载力计算


5.1.1 型钢混凝土框架梁,其正截面受弯承载力应按下列基本假定进行计算:
1 截面应变保持平面;
2 不考虑混凝土的抗拉强度;
3 受压边缘混凝土极限压应变εcu取0.003,相应的最大压应力取混凝土轴心抗压强度设计值fc,受压区应力图形简化为等效的矩形应力图,其高度取按平截面假定所确定的中和轴高度乘以系数0.8,矩形应力图的应力取为混凝土轴心抗压强度设计值;
4 型钢腹板的应力图形为拉、压梯形应力图形。设计计算时,简化为等效矩形应力图形;
5 钢筋应力取等于钢筋应变与其弹性模量的乘积,但不大于其强度设计值。受拉钢筋和型钢受拉翼缘的极限拉应变εsu取0.01。
5.1.2 型钢截面为充满型实腹型钢的型钢混凝土框架梁,其正截面受弯承载力应按下列公式计算(图5.1.2):


非抗震设计

(5.1.2-1)
(5.1.2-2)

抗震设计

(5.1.2-3)

(5.1.2-4)


(5.1.2-5)
(5.1.2-6)
(5.1.2-7)

混凝土受压区高度x尚应符合下列公式要求:

(5.1.2-8)
(5.1.2-9)

式中 ——相对受压区高度,
——相对界限受压区高度,
——界限受压区高度;
——型钢腹板承受的轴向合力对型钢受拉翼缘和纵向受拉钢筋合力点的力矩;
——型钢腹板承受的轴向合力;
——型钢腹板上端至截面上边距离与的比值;
——型钢腹板上端至截面上边距离与的比值;
——型钢腹板厚度;
——型钢翼缘厚度;
——型钢腹板高度;
——型钢受拉翼缘和纵向受拉钢筋合力点至混凝土受压边缘距离。

图5.1.2 框架梁正截面受弯承载力计算
图5.1.2 框架梁正截面受弯承载力计算

5.1.3 型钢混凝土框架梁考虑抗震等级的剪力设计值Vb应按下列规定计算:
一级抗震等级

( 5.1.3-1)

二级抗震等级

(5.1.3-2)

三级抗震等级

(5.1.3-3)

式中 ——框架梁左、右端用实配钢筋和实配型钢、强度标准值,且考虑承载力抗震调整系数的正截面受弯承载力做对应的弯矩值;
——考虑地震作用组合的框架梁左。右端弯矩设计值;
——考虑地震作用组合时的重力荷载代表值产生的剪力设计值,可按简支梁计算确定;
——梁的净跨。
在公式(5.1.3-1)~(5.1.3-3)中,之和,以及之和,应分别按顺时针和逆时针方向进行组合,并取其较大值。每端的可按本规程第5.1.2条中有关公式计算。

5.1.4 型钢混凝土框架梁的受剪截面应符合下列条件:
非抗震设计

(5.1.4-1)

(5.1.4-2)

抗震设计

(5.1.4-3)
(5.1.4-4)

5.1.5 型钢为充满型实腹型钢的型钢混凝土框架梁,其斜截面受剪承载力应按下列公式计算:
非抗震设计

(5.1.5-1)

抗震设计

(5.1.5-2)

集中荷载作用下的梁,其斜截面受剪承载力应按下列公式计算:
非抗震设计

(5.1.5-3)

抗震设计

(5.1.5-4)

式中 ——箍筋强度设计;
——配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积;
s——沿构件长度方向上箍筋的间距;
——计算截面剪跨比,可取,a为计算截面至支座截面或节点边缘的距离,计算截面取集中荷载作用点处的截面。当<1.4时,取=1.4;当>3时,取=3。

5.1.6 配置桁架式型钢的型钢混凝土梁,其受弯承载力可按国家标准《混凝土结构设计规范》GBJ 10-89的有关公式计算,计算中可将上、下弦型钢考虑为纵向钢筋;斜腹杆承载力的竖向分力可作为受剪箍筋考虑。


条文说明

5.1 承载力计算
5.1.1 型钢混凝土受弯构件试验表明,受弯构件在外荷载作用下,截面的混凝土、钢筋、型钢的应变保持平面,受压极限变形接近于 0.003 、破坏形态以型钢上翼缘以上混凝土突然压碎、型钢翼缘达到屈服为标志,其基本性能与钢筋混凝土受弯构件相似,由此,建立了型钢混凝土框架梁的正截面受弯承载力计算的基本假定。
5.1.2 配置充满型实腹型钢的型钢混凝土框架梁的正截面受弯承载力计算,是把型钢翼缘也作为纵向受力钢筋的一部分,在平衡式中增加了型钢腹板受弯承载力项Maw和型钢腹板轴向承载力项Nawo Maw 、Naw的确定是通过对型钢腹板应力分布积分,再做一定的简化得出的。根据平截面假定提出了判断适筋梁的相对界限受压区高度ξb的计算公式。
5.1.3 为使框架梁满足“强剪弱弯”要求,对不同抗震等级的框架梁剪力设计值Vb进行调整。调整原则与国家标准《混凝土结构设计规范》 GBJ 10—89 相一致。
5.1.4 型钢混凝土梁的剪切破坏,随着剪跨比的不同主要是剪压破坏和斜压破坏两种形式。防止剪压破坏由受剪承载力计算来保证,斜压破坏由截面控制条件来保证。通过集中荷载作用下斜截面受剪承载力试验,建立了控制斜压破坏的截面控制条件,即给出了型钢混凝土梁受剪承载力的上限,此条件对均布荷载是偏于安全的。
5.1.5 型钢混凝土梁受剪承载力计算公式是在试验研究基础上,采用分别考虑型钢和钢筋混凝土二部分的承载力,通过 52 根试验梁数据回归分析和可靠度分析,得出了型钢部分对受剪承载力的贡献为型钢腹板部分的受剪承载力,其值与腹板强度、腹板含量有关,对集中荷载作用下的梁,还与剪跨比有关,而且近似假定型钢腹板全截面处于纯剪状态,即
5.1.6 当梁的荷载较大,需要的截面高度较高时,为节省钢材,减少自重,可采用桁架式空腹型钢的型钢混凝土梁,其承载力计算可把上、下弦型钢作为纵向受力钢筋,斜腹杆承载力的竖向分力作为受剪箍筋考虑。由于对型钢混凝土宽扁梁尚未进行试验研究,为此,规程规定的框架梁受剪承载力计算公式对宽扁梁不能直接采用,有待进一步研究。


5.2 裂缝宽度验算


5.2.1 型钢混凝土框架梁应验算裂缝宽度;最大裂缝宽度应按荷载的短期效应组合并考虑长期效应组合的影响进行计算。

图5.2.2 框架梁最大裂缝宽度计算
图5.2.2 框架梁最大裂缝宽度计算

5.2.2 考虑裂缝宽度分布的不均匀性和荷载长期效应组合影响的最大裂缝宽度(按mm计)应按下列公式计算(图5.2.2):




条文说明

5.2 裂缝宽度验算

5.2.1~5.2.2 型钢混凝土梁的裂缝宽度计算公式是基于把型钢翼缘作为纵向受力钢筋,且考虑部分型钢腹板的影响,按国家标准《混凝土结构设计规范》 GBJ 10—89 的有关裂缝宽度计算公式的形式,建立了型钢混凝土梁在短期效应组合作用下并考虑长期效应组合影响的最大裂缝宽度计算公式。

针对型钢混凝土梁裂缝宽度计算公式的建立,国内有关单位进行了大量的试验研究,也提出了基本思路较接近的计算方法,经分析研究确定了本规程给出的计算公式。所进行的 8 根试验梁,在 (0.4~0.8) 极限弯矩范围内,短期荷载作用下的裂缝宽度的计算值与试验值之比的平均值为 1.011 ,均方差为 0.24 。

对长期荷载作用下的裂缝宽度计算,采用钢筋混凝土梁长期裂缝宽度的取值方法,即在短期荷载作用下的裂缝宽度计算公式基础上考虑长期影响的扩大系数 1.5 。

5.3 挠度验算


5.3.1 型钢混凝土框架梁在正常使用极限状态下的挠度,可根据构件的刚度用结构力学的方法计算。

在等截面构件中,可假定各同号弯矩区段内的刚度相等,并取用该区段内最大弯矩处的刚度。

受弯构件的挠度应按荷载短期效应组合并考虑荷载长期效应组合影响的长期刚度Bl进行计算,所求得的挠度计算值不应大于本规程表4.2.8规定的限值。

5.3.2 当型钢混凝土框架梁的纵向受拉钢筋配筋率为0.3%~1.5%范围时,其荷载短期效应和长期效应组合作用下的短期刚度Bs和长期刚度Bl,可按下列公式计算:

5.3.3 考虑荷载长期效应组合对挠度增大的影响系数θ可按下列规定采用:

当ρ's=0时,θ=2.0

当ρ's=ρs时,θ=1.6

当ρ's为中间数值时,θ按直线内插法取用。

此处,ρs、ρ's 分别为纵向受拉钢筋和纵向受压钢筋配筋率,ρs=As/bh0、ρ's=A's/bh0

条文说明

5.3 挠度验算

5.3.1~5.3.3 试验表明,型钢混凝土梁在加载过程中截面平均应变符合平截面假定,且型钢与混凝土截面变形的平均曲率相同,因此,截面抗弯刚度可以采用钢筋混凝土截面抗弯刚度和型钢截面抗弯刚度叠加的原则来处理。

Bs=Brc+Ba

型钢在使用阶段采用弹性刚度:

Ba=EaIa

通过不同配筋率,混凝土强度等级,截面尺寸的型钢混凝土梁的刚度试验,认为钢筋混凝土截面抗弯刚度主要与受拉钢筋配筋率有关,经研究分析,确定了钢筋混凝土截面部分抗弯刚度的简化计算公式。

长期荷载作用下,由于压区混凝土的徐变、钢筋与混凝土之间的粘结滑移徐变,混凝土收缩等使梁截面刚度下降,根据现行国家标准《混凝土结构设计规范》 GBJ 10—89 的有关规定,引进了荷载长期效应组合对挠度的增大系数θ ,规定了长期刚度的计算公式。

5.4 构造要求


5.4.1 型钢混凝土框架梁的截面宽度不宜小于300mm;截面的高度和宽度的比值不宜大于4。

5.4.2 梁中纵向受拉钢筋不宜超过二排,其配筋率宜大于0.3%,直径宜取16~25mm,净距不宜小于30mm和1.5d(d为钢筋的最大直径);梁的上部和下部纵向钢筋伸入节点的锚固构造要求应符合国家标准《混凝土结构设计规范》GBJ 10-89的规定。

5.4.3 型钢混凝土框架梁的截面高度大于或等于500mm时,在梁的两侧沿高度方向每隔200mm,应设置一根纵向腰筋,且腰筋与型钢间宜配置拉结钢筋。

5.4.4 型钢混凝土框架梁在支座处和上翼缘受有较大固定集中荷载处,应在型钢腹板两侧对称设置支承加劲肋。

5.4.5 型钢混凝土框架梁中箍筋的配置应符合国家标准《混凝土结构设计规范》GBJ 10-89的规定;考虑地震作用组合的型钢混凝土框架梁,梁端应设置箍筋加密区,其加密区长度、箍筋最大间距和箍筋最小直径应满足表5.4.5要求。

表5.4.5 梁端箍筋加密区的构造要求
表5.4.5 梁端箍筋加密区的构造要求

5.4.6 在箍筋加密区长度内,箍筋宜配置复合箍筋,其箍筋肢距,可按国家标准《混凝土结构设计规范》GBJ 10-89的规定适当放松。

5.4.7 梁端箍筋设置,其第一个箍筋应设置在距节点边缘不大于50mm处,非加密区的箍筋最大间距不宜大于加密区箍筋间距的2倍,沿梁全长箍筋的配筋率(ρsv=Asv/bs)应符合下列规定:

5.4.8 对于转换层大梁或托柱梁等主要承受竖向重力荷载的梁,梁端型钢上翼缘宜增设栓钉。

5.4.9 配置桁架式型钢的型钢混凝土框架梁,其压杆的长细比宜小于120。

5.4.10 开孔型钢混凝土梁的孔位宜设置在剪力较小截面附近,且宜采用圆形孔,当孔洞位于离支座1/4跨度以外时,圆形孔的直径不宜大于0.4倍梁高,且不宜大于型钢截面高度的0.7倍;当孔洞位于离支座1/4跨度以内时,圆孔的直径不宜大于0.3倍梁高,且不宜大于型钢截面高度的0.5倍。孔洞周边宜设置钢套管,管壁厚度不宜小于梁型钢腹板厚度,套管与梁型钢腹板连接的角焊缝高度宜取0.7倍腹板厚度;腹板孔周围二侧宜各焊上厚度稍小于腹板厚度的环形补强板,其环板宽度应取75~125mm;且孔边应加设构造箍筋和水平筋(图5.4.10)。

图5.4.10 圆形孔孔口加强措施
图5.4.10 圆形孔孔口加强措施

5.4.11 型钢混凝土框架梁的圆孔孔洞截面处,应进行受弯承载力和受剪承载力计算;圆形孔受弯承载力计算应按本规程第5.1.2条计算,但计算中应扣除孔洞面积;受剪承载力应按下列公式计算:



条文说明

5.4 构造要求

5.4.1 为保证框架梁对框架节点的约束作用,以及便于型钢混凝土梁的混凝土浇筑,框架梁的截面宽度不宜过小。另外,考虑到截面高度与宽度比值过大,对梁抗扭和侧向稳定不利,因此,对框架梁的高宽比作了规定。

5.4.2 为保证梁底部混凝土浇筑密实,梁中纵向受力钢筋宜不超过二排,如超过二排,施工上应采取措施,如分层浇筑等,以保证梁底混凝土密实;纵向受拉钢筋配筋率、直径、净距,以及纵筋与型钢净距的规定,是保证混凝土与钢筋与型钢有良好的粘结力,同时,也有利于框架梁在正常使用极限状态下的裂缝分布均匀和减小裂缝宽度。

5.4.3 梁两侧沿高度配置一定量的腰筋,其目的是有助于增加箍筋、纵筋、腰筋所形成的整体骨架对混凝土的约束作用。同时也:有助于防止由于混凝土收缩引起的收缩裂缝的出现。

5.4.4 型钢混凝土梁在受有集中反力或集中力作用处,应设置对称加劲肋,以助于承受剪力。

5.4.5~5.4.7 考虑地震作用的框架梁端应设置箍筋加密区,是从构造上增强对梁端混凝土的约束,且保证梁端塑性铰区“强剪弱弯”的要求。同时为了便于施工,在满足箍筋配筋率的情况下,箍筋肢距可比普通钢筋混凝土梁的箍筋肢距适当放松,但设计中应尽量减小箍筋肢距。沿梁全长箍筋配筋率的规定,是在静力设计要求基础上适当给予增加。

5.4.8 转换层大梁和托柱梁荷载大、受力复杂,为增加混凝土和剪压区型钢上翼缘的粘结剪切力,宜在梁端 1.5 倍梁高范围内,型钢上翼缘增设栓钉。

5.4.9 对配置桁架式型钢的型钢混凝土梁,为保证桁架压杆的稳定性,其细长比宜小于 120 。

5.4.10 为保证开孔型钢混凝土梁开孔截面的受剪承载力,必须控制圆形孔的直径相对于梁高和型钢截面高度的比例不能过大,且由于孔洞周边存在应力集中情况,必须采取一定的构造措施。

5.4.11 圆形孔洞截面处的受剪承载力计算是参考了日本的计算方法,又结合国内试验研究确定的。计算方法中考虑了扣除开孔影响后截面上混凝土受剪承载力,以及孔洞周围补强钢筋和型钢腹板扣除孔洞后的受剪承载力。

6 型钢混凝土框架柱


6.1 承载力计算


6.1.1 型钢混凝土框架柱,其正截面偏心受压承载力计算的基本假定应符合本规程第5.1.1条的规定。

6.1.2 型钢截面为充满型实腹型钢的型钢混凝土框架柱,其偏心受压构件正截面受压承载力应按下列公式计算(图6.1.2):

图6.1.2 偏心受压框架柱的承载力计算
图6.1.2 偏心受压框架柱的承载力计算

非抗震设计

(6.1.2-1)

(6.1.2-2)

抗震设计

(6.1.2-3)

(6.1.2-4)

(6.1.2-5)

(6.1.2-6)

时,

(6.1.2-7)

(6.1.2-8)

时,

(6.1.2-9)

(6.1.2-10)

受拉边或受压较小边的钢筋应力和型钢翼缘应力可按下列条件计算
时,为大偏心受压构件,取
时,为小偏心受压构件,分别按公式 (6.1.4-1)及(6.1.4-2)计算。

(6.1.2-11)

式中 e——轴向力作用点至受拉钢筋和型钢受拉翼缘的合力点之间的距离;
——轴向力对截面重心的偏心距,取=M/N;
——考虑荷载位置不定性、材料不均匀,施工偏差等引起的附加偏心距;按本规程6.1.5条规定计算;
——偏心受压构件考虑挠曲影响的轴向力偏心距增大系数;按本规程6.1.3条规定计算,当长细比(或)小于或等于8时,可取=1.0。
注:配置十字形型钢的型钢混凝土柱,当截面尺寸、型钢及钢筋配置符合附录A时,其正截面承载力简化计算可按附录A进行。
6.1.3 型钢混凝土框架柱,其正截面偏心受压承载力计算,应考虑构件在弯矩作用平面内挠曲对轴向力偏心距的影响,应将轴向力对截面重心的偏心矩e0乘以偏心距增大系数η,其值可按下列公式计算:

(6.1.3-1)

(6.1.3-2)

(6.1.3-3)

式中 ——构建计算长度;
——偏心受压构件的截面曲率修正系数,当时,取
——考虑构件长细比对截面曲率的影响系数,当时,取
6.1.4 型钢混凝土框架柱受拉或受压较小边的纵向钢筋应力和型钢翼缘的应力,可按下列近似公式计算:

(6.1.4-1)

(6.1.4-2)

6.1.5 在偏心受压构件的正截面承载力计算中,应考虑轴向压力在偏心方向存在的附加偏心距ea,其值取20mm和偏心方向截面尺寸的1/30,两者中的较大值。
6.1.6 考虑地震作用组合的框架柱的节点上、下端的内力设计值应按下列规定采用:
1 节点上、下柱端的弯矩设计值
一级抗震等级

(6.1.6-1)

二级抗震等级

(6.1.6-2)

对三级抗震等级,取地震作用组合下的弯矩设计值。
式中 ——节点上、下柱端的弯矩设计值之和;节点上柱端和下柱端的弯矩设计值, 一般可按上、下柱端弹性分析所得的考虑地震作用组合的弯矩比进行分配;
——同一节点左、右梁端按顺时针和逆时针方向组合,采用实配钢筋和实配型钢、材料强度标准值,且考虑承载力抗震调整系数的正截面受弯承载力所对应的弯矩值之和的较大值;每端值按本规程第5.1.3条规定计算;

——同一节点左、右梁端按顺时针和逆时针方向考虑地震作用组合的弯矩设计值之和。

2 一、二、三级抗震等级的节点上、下柱端的轴向压力设计值,取地震作用组合下各自的轴向压力设计值。
6.1.7 按一、二级抗震等级设计的框架结构底层柱根和框支层柱两端截面的弯矩设计值,应分别乘以增大系数1.5和1.25。
6.1.8 考虑地震作用组合的框架柱、框支层柱的剪力设计值Vc应按下列规定计算:
一级抗震等级

(6.1.8-1)

二级抗震等级

(6.1.8-2)

三级抗震等级

(6.1.8-3)

式中 ——框架柱下、下端采用实配钢筋和实配型钢、材料强度标准值,且考虑承载力抗震调整系数的正截面受弯承载力对应的弯矩值;
——考虑地震作用组合的框架上、下端弯矩设计值;
——柱的净高。
在公示(6.1.8-1)中,之和,应分别按顺时针和逆时针方向进行计算,并取其较大值。每端的值,可按本规程公式(6.1.2-3)。(6.1.2-4)确定,此时,应将不等式改为等式,对于对称配筋截面柱,将代替,其中,将代替,将以实配的截面面积代替。

在公式(6.1.8-2)、(6.1.8-3)中,Mtc与Mbc之和,应分别按顺时针和逆时针方向进行计算,并取其较大值,Mtc与Mbc的取值,应按本规程6.1.6条确定。
6.1.9 框架柱的受剪截面应符合下列条件:
非抗震设计

(6.1.9-1)

(6.1.9-2)

抗震设计

(6.1.9-3)

(6.1.9-4)

6.1.10 框架柱的斜截面受剪承载力应按下列公式计算:
非抗震设计

(6.1.10-1)

抗震设计

(6.1.10-2)

式中 ——框架柱的计算剪跨比,其值取上、下端较大弯矩设计值M与对应的剪力设计值V和柱截面有效高度的比值;即M/;当框架结构中的框架柱的反弯点在柱层高范围内时,柱剪跨比也可采用1/2柱净高与柱截面有效高度的比值;当小于1时,取1;当大于3时,取3;
N——考虑地震作用组合的框架柱的轴向压力设计值;当,取N=

6.1.11 考虑地震作用组合的框架柱,其轴压比N/(fcAc+faAa)不宜大于表6.1.11规定的限值。

表6.1.11 框架柱的轴压比限值
表 6.1.11 框架柱的轴压比限值

注:剪跨比不大于2的框架柱,其轴压比限值应比表6.1.11中数值减小0.05。


条文说明

6.1 承载力计算

6.1.1 型钢混凝土框架柱正截面偏心受压承载力计算的基本假定,是通过试验研究,在分析了型钢混凝土压弯构件的基本性能基础上提出的。其计算基本假定与受弯构件正截面受弯承载力的基本假定相同。

6.1.2~6.1.5 配置充满型实腹型钢的型钢混凝土框架柱的正截面偏心受压承载力计算公式,是在基本假定基础上,采用极限平衡方法,以及型钢腹板应力图形简化为拉压矩形应力图情况下,作出的简化计算方法,对于框架柱处于大偏压、或小偏压受力情况,给出了不同的腹板受弯承载力和腹板轴向承载力的计算式,其他计算参数,基本上参照钢筋混凝土偏心受压承载力计算公式中的参数。

对于配十字型、箱型截面型钢的型钢混凝土组合柱,其正截面偏心受压承载力计算在附录 A 中给出了简化计算方法。

6.1.6~6.1.8 考虑地震作用的框架柱上、下柱端、框架底层柱根、框支层柱两端的弯矩设计值,以及框架柱、框支柱的剪力设计值的确定,都与现行国家标准《混凝土结构设计规范》 GBJ 10—89 相一致。

6.1.9 框架柱的受剪截面控制条件与框架梁一致。

6.1.10 试验研究表明,型钢混凝土框架柱的斜截面受剪承载力可由钢筋混凝土和型钢二部分的斜截面受剪承载力组成,压力对受剪承载力也有有利的影响。计算公式中型钢部分对受剪承载力的贡献只考虑型钢腹板部分的受剪承载力。

6.1.11 型钢混凝土框架柱轴压比限值的规定是保证框架柱具有较好的延性和耗能性能的必要条件,通过不同轴压比情况下,承受低周反复荷载作用的型钢混凝土压弯构件试验表明,在相同的轴压比情况下,型钢混凝土柱比钢筋混凝土柱具有更好的滞回特性和延性性能,因此其轴压比计算中应考虑型钢的有利作用,即型钢混凝土柱的轴压比按计算。轴压比限值的确定,是在试验研究基础上,规定二级抗震等级的框架结构柱的轴压比限值为 0.75 ,此控制值能保证框架柱延性系数达到 3 。对于其他不同抗震等级,不同结构体系的框架柱,其轴压比限值相应进行调整。

6.2 构造要求


6.2.1 型钢混凝土框架柱中箍筋的配置应符合国家标准《混凝土结构设计规范》GBJ 10-89的规定;考虑地震作用组合的型钢混凝土框架柱,柱端箍筋加密区长度、箍筋最大间距和最小直径应按表6.2.1的规定采用。

表6.2.1 框架柱端箍筋加密区的构造要求
表6.2.1 框架柱端箍筋加密区的构造要求

6.2.2 柱箍筋加密区的箍筋最小体积配筋百分率应符合表6.2.2的要求。

表6.2.2 柱箍筋加密区的箍筋最小体积配筋百分率(%)
表6.2.2 柱箍筋加密区的箍筋最小体积配筋百分率(%)

6.2.3 在箍筋加密区长度以外,箍筋的体积配筋率不宜小于加密区配筋率的一半,且对一、二级抗震等级,箍筋间距不应大于10d;对三级抗震等级不宜大于15d,d为纵向钢筋直径。

6.2.4 型钢混凝土框架柱全部纵向受力钢筋的配筋率不宜小于0.8%;受力型钢的含钢率不宜小于4%,且不宜大于10%。

6.2.5 框架柱内纵向钢筋的净距不宜小于60mm。

条文说明

6.2 构造要求

6.2.1~6.2.2 对于型钢混凝土框架柱,为保证柱端塑性铰区有足够的箍筋约束混凝土,使框架柱有一定的变形能力,为此,柱端必须从构造上设置箍筋加密区,同时,满足一定的箍筋体积配筋率要求。

6.2.3 型钢混凝土框架柱的型钢配筋率不宜过小,因为,配置一定量的型钢,才能使型钢混凝土构件具有比钢筋混凝土更高的承载力,更好的延性。同时,也必须配置一定数量的纵向钢筋,以便在混凝土、纵筋、箍筋的约束下的型钢能充分发挥其强度和塑性性能;对于作为构造措施要求配置的型钢数量,可不受此限制。

6.2.4 考虑到型钢混凝土柱承受的弯矩和轴力较大,因此,纵向钢筋直径不宜过小,同时,为便于浇注混凝土,钢筋间净距不宜过小。对于箍筋,要求必须与纵筋牢固连接,以便起到约束混凝土的作用。

7 型钢混凝土框架梁柱节点


7.1 承载力计算


7.1.1 型钢混凝土框架梁柱节点考虑抗震等级的剪力设计值Vj,应按下列规定计算:
1 型钢混凝土柱与型钢混凝土梁或钢筋混凝土梁连接的梁柱节点
1)一级抗震等级
顶层中间节点

(7.1.1-1)

其他层的中间节点和端

(7.1.1-2)

2)二级抗震等级
顶层中间节点

(7.1.1-3)

其他层的中间节点和端节点

(7.1.1-4)

式中 ——框架节点左、右两侧型钢混凝土梁或钢筋混凝土梁的梁端考虑承载力抗震调整系数的正截面受弯承载力对应的弯矩值;其值应按本规程第5.1.2条和5.1.3条计算;
——考虑地震作用组合的框架节点左、右两侧为型钢混凝土梁或钢筋混凝土梁的梁端弯矩设计值;
——节点上柱和下柱反弯点之间的距离;
Z——梁端上部和下部钢筋合力点或梁上部钢筋加型钢上翼缘和梁下部钢筋加型钢下翼缘合力点,或型钢上、下翼缘合理点之间的距离;
——梁截面高度:当节点两侧梁高不相同时,梁截面高度应取平均值。

2 型钢混凝土柱与钢梁连接的梁柱节点:

(1)一级抗震等级

顶层中间节点

7.1.2 考虑地震作用组合的框架,其框架节点受剪的水平截面应符合下列条件:

7.1.3 一、二级抗震等级的框架节点的受剪承载力,应按下列公式计算:


7.1.4 型钢混凝土梁柱节点的梁端、柱端型钢和钢筋混凝土各自承担的受弯承载力之和,宜分别符合下列条件:



条文说明

7.1 承载力计算

7.1.1 型钢混凝土框架节点包括型钢混凝土柱与型钢混凝土梁组成的节点、型钢混凝土柱与钢筋混凝土梁或钢梁组成的节点,各类节点都需保证在梁端出现塑性铰后,节点不发生剪切脆性破坏。为此梁柱节点的剪力设计值需要调整,对一级抗震等级,采用考虑梁端实配钢筋、强度标准值对应的弯矩值的平衡剪力乘以增大系数;对二级抗震等级,采用梁端弯矩设计值的平衡剪力乘以增大系数。

7.1.2 规定节点截面限制条件,是为了防止混凝土截面过小,造成节点核心区混凝土承受过大的斜压应力,以致使节点混凝土被压碎。根据型钢混凝土小剪跨的静力剪切试验,确定节点的截面限制条件,对低周反复荷载作用下的节点截面限制条件,则乘以系数 0.8 。

7.1.3 根据型钢混凝土梁柱节点试验,其受剪承载力由混凝土、箍筋和型钢组成,混凝土的受剪承载力,由于型钢约束作用,混凝土所承担的受剪承载力增大;另外,混凝土部分受剪机理,可视为斜压杆受力,该斜压杆截面面积,随柱端轴压力增加而增大。但其轴压力的有利作用,限制在 0.5fcbchc。范围内。对于一级抗震等级,考虑在大震情况下,柱轴力可能减少,甚至于出现受拉情况,为安全起见,不考虑轴压力有利影响。

基于型钢混凝土柱与各种不同类型的梁形成的节点,其梁端内力传递到柱的途径有差异,给出了不同的梁柱节点受剪承载力计算公式。公式中还考虑了中节点、边节点、顶节点节点位置的影响系数。

7.1.4 钢梁或型钢混凝土梁与型钢混凝土柱的连接节点的内力传递机理较复杂,根据日本的试验结果,当梁为型钢混凝土梁或钢梁时,如果型钢混凝土柱中的型钢过小;使型钢混凝土柱中的型钢部分与梁型钢的弯矩分配比在 40%以下时,即不能充分发挥柱中型钢的抗弯承载力,且在反复荷载作用下,其荷载—位移滞回曲线将出现捏拢现象,由此设计中要求型钢混凝土柱中的型钢部分与梁型钢的弯矩分配比不小于 50%。同时,当梁为型钢混凝土梁时,设计要求柱中的混凝土部分与梁中的混凝土部分的弯矩分配比也不小于 50%。

当梁为钢筋混凝土梁、柱为型钢混凝土柱时,如果型钢混凝土柱的混凝土截面过小,同样使型钢混凝土柱中的钢筋混凝土的抗弯承载力不能充分发挥,在反复荷载作用下,其荷载—位移滞回曲线也将出现捏拢现象。由此设计中宜满足规范 (7.1.4-2)式的要求。

7.2 构造要求


7.2.1 型钢混凝土框架节点核心区的箍筋最大间距、最小直径宜按本规程表6.2.1-1采用,对一、二、三级抗震等级的框架节点核心区,其箍筋最小体积配筋率分别不宜小于0.6%、0.5%、0.4%,且柱纵向受力钢筋不应在中间各层节点中切断。

7.2.2 框架梁和框架柱的纵向受力钢筋在框架节点区的锚固和搭接应符合国家标准《混凝土结构设计规范》GBJ 10-89的规定。

条文说明

7.2 构造要求

7.2.1~7.2.2 考虑到四边有梁约束的型钢混凝土框架节点,其受剪承载力和变形能力都优于钢筋混凝土节点,因此,框架节点的箍筋体积配筋率比钢筋混凝土框架节点可相应减少。

8 型钢混凝土剪力墙


8.1 承载力计算


8.1.1 两端配有型钢的钢筋混凝土剪力墙,其正截面偏心受压承载力应按下列公式计算(图8.1.1):

图8.1.1 剪力墙正截面偏心受压承载力计算
图8.1.1 剪力墙正截面偏心受压承载力计算

8.1.2 一、二级抗震等级的剪力墙的剪力设计值Vw应按下列规定计算:

1 底部加强部位的剪力设计值

2 对其他部位的剪力设计值应取Vw=V

8.1.3 剪力墙的受剪截面应符合下列条件:

8.1.4 两端配有型钢的钢筋混凝土剪力墙在偏心受压时的斜截面受剪承载力,应按下列公式计算(图8.1.4):


图8.1.4 两端配有型钢的钢筋混凝土剪力墙斜截面受剪承载力计算


8.1.5 在承载力计算中,剪力墙的翼缘计算宽度可取剪力墙厚度加两侧各6倍翼缘墙的厚度、墙间距的一半和剪力墙肢总高度的1/20中的最小值。

8.1.6 在框架-剪力墙结构中,周边有型钢混凝土柱和钢筋混凝土梁的现浇钢筋混凝土剪力墙,当剪力墙与梁柱有可靠连接时,其正截面偏心受压承载力应按本规程第8.1.1条计算。正截面偏心受压时的斜截面受剪承载力,应按下列公式计算(图8.1.6):

图8.1.6 周边有型钢柱的剪力墙斜截面受剪承载力计算
图8.1.6 周边有型钢柱的剪力墙斜截面受剪承载力计算



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8.1 计算

8.1.1 通过两端配有型钢的钢筋混凝土剪力墙压弯承载力的试验表明,采用国家标准《混凝土结构设计规范》 GBJ 10—89 中沿截面腹部均匀配置纵向钢筋的偏心受压构件的正截面受压承载力计算公式,来计算两端配有型钢的钢筋混凝土剪力墙的正截面偏心受压承载力是合适的。计算中把端部配置的型钢作为纵向受力钢筋一部分考虑。

8.1.2~8.1.3 考虑地震作用的型钢混凝土剪力墙的剪力设计值的确定和受剪截面控制条件与国家标准《混凝土结构设计规范》GBJ 10—89 相一致。

8.1.4 两端配有型钢的钢筋混凝土剪力墙的剪力试验表明,端部设置了型钢,由于型钢的暗销抗剪作用和对墙体的约束作用,受剪承载力大于钢筋混凝土剪力墙,本规程所提出的剪力墙在偏心受压时的斜截面受剪承载力计算公式中,加入了端部型钢的暗销抗剪和约束作用这一项。

8.1.5~8.1.6 在框架-剪力墙结构中,周边有型钢混凝土柱和钢筋混凝土梁或型钢混凝土梁的现浇剪力墙,其斜截面受剪承载力是由考虑轴力有利影响的混凝土部分、水平分布钢筋、周边柱内型钢三部分的受剪承载力之和组成,混凝土项考虑了周边柱对混凝土墙体的约束系数βr

8.2 构造要求


8.2.1 端部配有型钢的钢筋混凝土剪力墙的厚度、水平和竖向分布钢筋的最小配筋率,宜符合国家标准《混凝土结构设计规范》GBJ 10-89和行业标准《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》JGJ 3-91的规定。剪力墙端部型钢周围应配置纵向钢筋和箍筋,以形成暗柱,其箍筋配置应符合国家标准《混凝土结构设计规范》GB 10-89的有关规定。

8.2.2 钢筋混凝土剪力墙端部配置的型钢,其混凝土保护层厚度宜大于50mm;水平分布钢筋应绕过或穿过墙端型钢,且应满足钢筋锚固长度要求。

8.2.3 周边有型钢混凝土柱和梁的现浇钢筋混凝土剪力墙,剪力墙的水平分布钢筋应绕过或穿过周边柱型钢,且应满足钢筋锚固长度要求;当采用间隔穿过时,宜另加补强钢筋。周边柱的型钢、纵向钢筋、箍筋配置应符合型钢混凝土柱的设计要求,周边梁可采用型钢混凝土梁或钢筋混凝土梁;当不设周边梁时,应设置钢筋混凝土暗梁,暗梁的高度可取2倍墙厚。

条文说明

8.2 构造要求

8.2.1~8.2.2 型钢混凝土剪力墙的厚度、水平和竖向分布钢筋的最小配筋率、端部暗柱、翼柱的箍筋、拉筋等构造要求与国家标准《混凝土结构设计规范》 GBJ 10—89 和行业标准《钢筋混凝土高层建筑结构设计与规程》 JGJ 3—91 的规定相一致,但为保证混凝土对型钢的约束作用,必须保证一定的混凝土保护层厚度;水平分布筋需穿过墙端型钢,以保证剪力墙整体作用。

8.2.3 有型钢混凝土周边柱的剪力墙,周边梁可采用型钢混凝土梁或钢筋混凝土梁,当不设周边梁时,也应在相应位置设置钢筋混凝土暗梁。另外,为保证现浇混凝土剪力墙与周边柱的整体作用,要求剪力墙中的水平分布钢筋绕过或穿过周边柱的型钢,且要满足钢筋锚固要求。

9 连接构造


9.1 梁柱节点连接构造


9.1.1 框架梁柱节点的连接构造应做到构造简单,传力明确,便于混凝土浇捣和配筋。

9.1.2 型钢混凝土组合结构的梁柱连接可采用下列几种形式:

1 型钢混凝土柱与型钢混凝土梁的连接;
2 型钢混凝土柱与钢筋混凝土梁的连接;
3 型钢混凝土柱与钢梁的连接。

9.1.3 型钢混凝土柱与型钢混凝土梁、钢筋混凝土梁、钢梁的连接,柱内型钢宜采用贯通型,柱内型钢的拼接构造应满足钢结构的连接要求。型钢柱沿高度方向,在对应于型钢梁的上、下翼缘处或钢筋混凝土梁的上下边缘处,应设置水平加劲肋,加劲肋型式宜便于混凝土浇筑,水平加劲肋应与梁端型钢翼缘等厚,且厚度不宜小于12mm(图9.1.3)。

图9.1.3 型钢混凝土内型钢梁柱节点及水平加劲肋
图9.1.3 型钢混凝土内型钢梁柱节点及水平加劲肋

9.1.4 型钢混凝土柱与钢筋混凝土梁或型钢混凝土梁的梁柱节点应采用刚性连接,梁的纵向钢筋应伸入柱节点,且应满足钢筋锚固要求。柱内型钢的截面型式和纵向钢筋的配置,宜便于梁纵向钢筋的贯穿,设计上应减少梁纵向钢筋穿过柱内型钢柱的数量,且不宜穿过型钢翼缘,也不应与柱内型钢直接焊接连接(图9.1.4);当必须在柱内型钢腹板上预留贯穿孔时,型钢腹板截面损失率宜小于腹板面积25%;当必须在柱内型钢翼缘上预留贯穿孔时,宜按柱端最不利组合的M、N验算预留孔截面的承载能力,不满足承载力要求时,应进行补强。

图9.1.4 型钢混凝土梁柱节点穿筋构造
图9.1.4 型钢混凝土梁柱节点穿筋构造

梁柱连接也可在柱型钢上设置工字钢牛腿,钢牛腿的高度不宜小于0.7倍梁高,梁纵向钢筋中一部分钢筋可与钢牛腿焊接或搭接,其长度应满足钢筋内力传递要求;当采用搭接时,钢牛腿上、下翼缘应设置二排栓钉,其间距不应小于100mm。从梁端至牛腿端部以外1.5倍梁高范围内,箍筋应满足国家标准《混凝土结构设计规范》GBJ 10-89梁端箍筋加密区的要求。

9.1.5 型钢混凝土柱与型钢混凝土梁或钢梁连接时,其柱内型钢与梁内型钢或钢梁的连接应采用刚性连接,且梁内型钢翼缘与柱内型钢翼缘应采用全熔透焊缝连接;梁腹板与柱宜采用摩擦型高强度螺栓连接;悬臂梁段与柱应采用全焊接连接。具体连接构造应符合国家标准《钢结构设计规范》GBJ 17-88以及行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99-98的要求(图9.1.5)。

图9.1.5 型钢混凝土内型钢梁与柱连接构造
图9.1.5 型钢混凝土内型钢梁与柱连接构造

9.1.6 在跨度较大的框架结构中,当采用型钢混凝土梁和钢筋混凝土柱时,梁内的型钢应伸入柱内,且应采取可靠的支承和锚固措施,保证型钢混凝土梁端承受的内力向柱中传递,其连接构造宜经专门试验确定。

条文说明

9.1 梁柱节点连接构造

9.1.1~9.1.4 型钢混凝土柱中型钢柱的加劲肋布置,除了按钢结构构造配置以外,为保证梁端内力更好地传递,型钢混凝土柱应在梁上、下边缘位置处设置水平加劲肋。型钢混凝土柱与各类梁的连接构造,必须从柱型钢截面形式和纵向钢筋的配置上,考虑到便于梁内纵向钢筋贯穿节点,以尽可能减少纵向钢筋穿过柱型钢的数量,且应尽量使梁内钢筋穿过型钢腹板,而不穿过型钢翼缘,因为,在有梁约束情况下的节点区,其抗剪承载力的储备较大,为此,规程规定了型钢腹板损失率的限值。关于采取在型钢柱上设置钢牛腿的方法,从试验中发现,在钢牛腿末端位置处,由于截面承载力和刚度突变,很容易发生混凝土挤压破坏,因此,要求钢牛腿的翼缘设计成变截面翼缘,改善上述情况的出现,另外,设置钢牛腿的办法,在吊装型钢柱时,施工上也有不便之处,不是一种很理想的节点连接构造。

9.1.5 型钢混凝土柱与型钢混凝土梁或钢梁的连接,其型钢柱与型钢梁的连接应采用刚性连接,且满足钢结构焊接要求。

9.1.6 当框架梁采用型钢混凝土结构,而框架柱采用钢筋混凝土结构时,若梁、柱节点为刚性连接,则必须对梁内型钢在支座处采取可靠的支承和锚固措施,以保证梁柱刚性节点的内力传递。在钢筋混凝土的框架柱中设置型钢构造柱是一种较好的措施。

9.2 柱与柱连接构造


9.2.1 在各种结构体系中,当结构下部采用型钢混凝土柱,上部采用钢筋混凝土柱时,在此两种结构类型间,应设置结构过渡层,过渡层应满足下列要求:

1 从设计计算上确定某层柱可由型钢混凝土柱改为钢筋混凝土柱时,下部型钢混凝土柱中的型钢应向上延伸一层或二层作为过渡层过渡层,柱中的型钢截面尺寸可根据梁的具体配筋情况适当变化,过渡层柱的纵向钢筋配置应按钢筋混凝土柱计算,且箍筋应沿柱全高加密;

2 结构过渡层内的型钢应设置栓钉,栓钉的直径不应小于19mm,栓钉的水平及竖向间距不宜大于200mm,栓钉至型钢钢板边缘距离不宜小于50mm。

9.2.2 在各种结构体系中,当结构下部采用型钢混凝土柱,上部采用钢结构柱时,在此两种结构类型间应设置结构过渡层,过渡层应满足下列要求(图9.2.2):

图9.2.2 型钢混凝土柱与钢结构柱连接构造
图9.2.2 型钢混凝土柱与钢结构柱连接构造

1 从设计计算上确定某层柱可由型钢混凝土柱改为钢柱时,下部型钢混凝土柱应向上延伸一层作为过渡层,过渡层中的型钢应按上部钢结构设计要求的截面配置,且向下一层延伸至梁下部至2倍柱型钢截面高度为止。

2 结构过渡层至过渡层以下2倍柱型钢截面高度范围内,应设置栓钉,栓钉的水平及竖向间距不宜大于200mm;栓钉至型钢钢板边缘距离宜大于50mm,箍筋沿柱应全高加密。

3 十字形柱与箱形柱相连处,十字形柱腹板宜伸入箱形柱内,其伸入长度不宜小于柱型钢截面高度。

9.2.3 型钢混凝土柱中的型钢柱需改变截面时,宜保持型钢截面高度不变,可改变翼缘的宽度、厚度或腹板厚度。当需要改变柱截面高度时,截面高度宜逐步过渡;且在变截面的上、下端应设置加劲肋;当变截面段位于梁柱接头时,变截面位置宜设置在两端距梁翼缘不小于150mm位置处(图9.2.3)。

图9.2.3 型钢变截面构造
图9.2.3 型钢变截面构造

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9.2 柱与柱连接构造

9.2.1 结构竖向布置中,如下部若干层采用型钢混凝土结构,而上部各层采用钢筋混凝土结构,则应考虑避免这两种结构的刚度和承载力的突变,以避免形成薄弱层。日本 1995 年阪神地震中曾发生过此类震害。因此,设计中应设置过渡层。

9.2.2 在国内的高层钢结构工程中,结构上部采用钢结构柱,下部采用型钢混凝土柱,此两种结构类型的突变,同样必须设置过渡层。

9.2.3 型钢混凝土柱中,当型钢某层需改变截面时,宜考虑型钢截面承载力和刚度的逐步过渡,且需考虑便于施工操作。

9.3 梁与梁连接构造


9.3.1 当框架柱一侧为型钢混凝土梁,另一侧为钢筋混凝土梁时,型钢混凝土梁中的型钢,宜延伸至钢筋混凝土梁1/4跨度处,且在伸长段型钢上、下翼缘设置栓钉。栓钉直径不宜小于19mm,间距不宜大于200mm,且在梁端至伸长段外2倍梁高范围内,箍筋应加密。

9.3.2 钢筋混凝土次梁与型钢混凝土主梁连接,其次梁中的钢筋应穿过或绕过型钢混凝土梁的型钢。

条文说明

9.3 梁与梁连接构造

9.3.1 梁与梁的连接,当二跨全是型钢混凝土梁时,则型钢梁的连接,应满足钢结构要求;对一侧为型钢混凝土梁,另一侧为钢筋混凝土梁时,为保证型钢的锚固和传递,应有相应的措施。

9.3.2 为保证钢筋混凝土次梁和型钢混凝土主梁连接整体,要求次梁中的钢筋的锚固和传递,应满足相应的构造措施。

9.4 梁与墙连接构造


9.4.1 型钢混凝土梁或钢梁垂直于钢筋混凝土墙的连接,可做成铰接或刚接。铰接连接可在钢筋混凝土墙中设置预埋件,预埋件上应焊连接板,连接板与型钢梁腹板用高强螺栓连接(图9.4.1),也可在预埋件上焊接支承钢梁的钢牛腿来连接型钢梁。型钢混凝土梁中的纵向受力钢筋应锚入墙中,锚固长度以及箍筋配置应符合国家标准《混凝土结构设计规范》GBJ 10-89的有关规定。当型钢混凝土梁与墙需要刚接时,可采用在钢筋混凝土墙中设置型钢柱,型钢梁与墙中型钢柱形成刚性连接,其纵向钢筋应伸入墙中,且满足锚固要求。

图9.4.1 梁与墙的连接构造
图9.4.1 梁与墙的连接构造

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9.4 梁与墙连接构造

9.4.1 型钢混凝土梁垂直于现浇钢筋混凝土剪力墙的连接,应保证其内力传递。梁深入墙内的节点可以形成铰接和刚接,都应满足相应的构造要求。

9.5 柱脚构造


9.5.1 型钢混凝土柱的柱脚宜采用埋入式柱脚。

9.5.2 埋入式柱脚的埋置深度不应小于3倍型钢柱截面高度。

9.5.3 在柱脚部位,和柱脚向上一层的范围内,型钢翼缘外侧宜设置栓钉,栓钉直径不宜小于φ19,间距不宜大于200mm,且栓钉至型钢钢板边缘距离宜大于50mm。

条文说明

9.5 柱脚构造

9.5.1~9.5.3 型钢混凝土柱的柱脚,采用埋入式柱脚相对于非埋入式柱脚更容易保证柱脚的嵌固,柱脚埋深的确定很重要,参考国外技术规程提出了埋置深度不宜小于 3 倍型钢柱截面高度的要求。规程规定自柱脚部位向上延伸一层范围的型钢柱宜设置栓钉,以保证型钢与混凝土整体工作。

10 施工及质量要求


10.0.1 型钢混凝土结构中型钢的制作必须采用机械加工;并宜由钢结构制作厂承担;制作者应根据设计和施工详图,编制制作工艺书。型钢的切割、焊接、运输、吊装、探伤检验应符合现行国家标准《钢结构工程施工及验收规范》GB 50205、现行国家标准《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ 81、现行国家标准《钢结构工程质量检验评定标准》GB 50221的规定。

10.0.2 结构用钢应有质量证明书,质量应符合现行国家标准《碳素结构钢》GB 700、《高强度低合金结构钢》GB/T 1591的规定。焊接材料、高强度螺栓、普通螺栓应具有质量证明书,且应符合现行国家标准《碳钢焊条》GB 5117、《低合金钢焊条》GB 5118、《熔化焊用钢丝》GB/T 14957、《钢结构高强度六角头螺栓、大六角头螺母、垫圈的技术条件》GB/T 1228~1231的规定。

10.0.3 型钢拼接前应将构件焊接面的油、锈清除。承担焊接工作的焊工,应按现行行业标准《建筑钢结构焊接规程》JGJ 81规定持证上岗。

10.0.4 钢结构的安装应严格按图纸规定的轴线方向和位置定位,受力和孔位应正确;吊装过程中应使用经纬仪严格校准垂直度,并及时定位。安装的垂直度、现场吊装误差范围应符合现行国家标准《钢结构工程施工及验收规范》GB 50205的规定。

10.0.5 施工中应确保现场型钢柱拼接和梁柱节点连接的焊接质量,其焊缝质量应满足一级焊缝质量等级要求。

10.0.6 对一般部位的焊缝,应进行外观质量检查,并应达到二级焊缝质量等级要求。

10.0.7 工字形和十字形型钢柱的腹板与翼缘、水平加劲肋与翼缘的焊接应采用坡口熔透焊缝,水平加劲肋与腹板连接可采用角焊缝。

10.0.8 箱形柱隔板与柱的焊接宜采用坡口熔透焊缝。

10.0.9 焊缝的坡口形式和尺寸,应符合现行国家标准《手工电弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸》GB 986和《埋弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸》GB 986的规定。

10.0.10 型钢钢板制孔,应采用工厂车床制孔,严禁现场用氧气切割开孔。

10.0.11 栓钉焊接前,应将构件焊接面的油、锈清除;焊接后检查栓钉高度的允许偏差应在±2mm以内,同时,按有关规定抽样检查其焊接质量。

条文说明

10 施工及质量要求

10.0.1~10.0.11 为保证施工质量,对型钢制作、材质、焊择质量、吊装等做出规定。

本规程用词说明


一、为便于在执行本规程条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:

1 表示很严格,非这样做不可的:

正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”。

2 表示严格,在正常情况下均应这样作的:

正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”。

3 对表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样作的:

正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”。

表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。

二、条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:

“应按……执行”或“应符合……要求(规定)”。

附录A 配置十字形型钢的型钢混凝土柱正截面承载力简化计算


A.0.1 型钢混凝土柱配置Q235号型钢及Ⅱ级热轧钢筋的正截面承载力,不分大小偏心受压,可按下列公式和表A.0.1-1、表A.0.1-2核算:



图A.0.1 型钢截面柱截面配筋
图A.0.1 型钢截面柱截面配筋
A.0.1-1 配置十字形型钢周边均匀布置纵向钢筋的构件
表A.0.1-1 配置十字形型钢周边均匀布置纵向钢筋的构件
表A.0.1-1 配置十字形型钢周边均匀布置纵向钢筋的构件

A.0.1-2 配置十字形型钢角部布置纵向钢筋的构件
表A.0.1-2 配置十字形型钢角部布置纵向钢筋的构件

A.0.2 在给出的ρfy/fc系数的计算,可以在(ρfy/fc-0.07)~(ρfy/fc+0.07)的范围内应用,其误差在允许范围之内。

条文说明

附录 A 配置十字形型钢的型钢混凝土柱正截面承载力简化计算

利用简化计算,可在确定的柱截面尺寸和型钢尺寸的情况下,根据已知外轴力 N ,按表给出的计算系数,由公式 A.0.1-1和 A.0.1-3 确定计算弯矩,最后判断计算弯矩是否大于外弯矩M 。

另外,也可根据已知的外弯矩、由表 A.0.1-1 、表 A.0.1-2和公式 A.0.1-1~A.0.1-4 得出计算的配筋特征值ρfy/fc,最后判断计算的配筋特征值是否小于表 A.0.1-1 或表 A.0.1-2 中的配筋特征值。计算中要注意钢筋与型钢配置 ( 面积、位置 ) 的相似性。