装配式多腔钢管混凝土异形柱结构技术规程.docx

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1、CECSXXX:202X中国工程建设标准化协会标准装配式多腔钢管混凝土异形柱结构技术规程Technicalspecificationforfabricatedmulti-cellconcretefilledsteeltubularstructureswithspecial-shapedcolumns（征求意见稿）前言本标准编制组经广泛调查研究，开展基础试验研究，认真总结实际工程经验，参考国内外相关规范标准，并在广泛征求意见的基础上，编制了本标准。本标准的主要技术内容包括：1.总则；2.术语和符号；3.材料；4.基本规定；5.多腔钢管混凝土异形柱构件设计；6.U形钢混凝土组合梁构件设计；7.节点

2、设计与连接构造；8.钢构件防护；9.制作与施工。本标准由中国工程建设标准化协会负责管理，由重庆大学负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见或建议，请寄送重庆大学土木工程学院（地址：重庆市沙坪坝区重庆大学B区第二综合教学楼1616）主编单位：重庆大学1总则12术语和符号22.1 术语22.2 符号33材料63.1 钢材63.2 混凝土和钢筋73.3 连接材料84基本规定94.1 一般规定94.2 结构设计规定114.3 构件设计规定185多腔钢管混凝土异形柱构件设计215.1 刚度计算215.2 受压承载力计算215.3 受弯承载力计算235.4 受剪承载力计算305.5 压弯剪承载力计算31

3、6U形钢混凝土组合梁设计396.1 一般规定396.2 刚度和承载力436.3 抗剪连接件546.4 负弯矩区裂缝宽度576.5 构造措施607节点设计和连接构造617.1 一般规定617.2 梁柱节点设计637.3 主次梁连接节点设计687.4 柱-柱连接节点设计707.5 柱脚节点设计717.6 梁-楼板连接节点设计748钢构件防护768.1 防火设计768.2 防腐设计879制作与施工909.1 一般规定909.2 钢构件的制作909.3 混凝土浇筑929.4 施工与验收93Contents1 GeneralProvisions12 TermsandSymbols22.1 Terms22

4、.2 Symbols33 Material63.1 StructuralSteel63.2 SteelReinforcementandConcrete73.3 Connections84 GeneralRequirements94.1 General94.2 StructuralDesign114.3 ComponentsDesign185 DesignofComponents215.1 Stiffness215.2 CompressiveBearingCapacity215.3 FlexuralCapacity235.4 ShearCapacity305.5 Compressive-Flex

5、ural-ShearCapacity316 DesignofU-shapedsteel-concretecompositebeam396.1 General396.2 StiffnessandCapacity436.3 ShearConnector546.4 CrackWidthintheNegativeMomentZone576.5 DesignandDetailingsofComponents607 DesignofConnectionsandJoints617.1 General617.2 Beam-ColunmJoint637.3 Beam-GirderConnections687.4

6、 Column-ColumnConnections707.5 ColumnBaseJoints717.6 Beam-FloorConnections748 ProtectionofsteelComponents768.1 FireProtectionPlanning768.2 Anti-corrosionDesign879 ConstructionandQualityAcceptance909.1 General909.2 ManufactureofSteelComponents909.3 PouringofConcrete929.4 ConstructionandQualityAccepta

7、nce931总贝I1.0.1为在多腔钢管混凝土异形柱结构的设计、制作安装及验收过程中做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，制定本标准。【条文说明】本条是多腔钢管混凝土异形柱结构设计、制作安装及验收过程中必须遵循的基本原则。1.0.2本标准适用于多腔钢管混凝土异形柱结构的设计、制作安装及验收。1.0.3多腔钢管混凝土异形柱结构的设计、制作安装及验收，除应符合本标准外，尚应符合现行国家有关标准的规定。【条文说明】多腔室钢管混凝土异形柱加工制作企业制定的企业验收标准不能低于本标准及相关现行国家标准和行业标准。2术语和符号2.1 术语2.1.1 钢管混凝土异形柱special-shapedcon

8、crete-filledsteeltubularcolumn在T形、L形、Z形和十字形等异形钢管内浇筑混凝土形成的组合结构柱。2.1.2 多腔钢管混凝土异形柱special-shapedmulti-cellconcrete-filledsteeltubularcolumn在钢管混凝土异形柱内用内隔板分隔成多个腔室形式的钢管混凝土异形柱。2.1.3 含钢率steelratio钢管混凝土异形柱截面中钢板面积与混凝土面积之比。2.1.4 异形柱柱肢special-shapedcolumnlimb异形柱由两个正交的分肢组成，每一个分肢称为异形柱的柱肢。2.1.5 竖向肋板节点connectionwit

9、hverticalstiffener2.1.6 通过竖向肋板连接梁柱的一种节点形式。2.1.7 1.I形板节点connectionwithU-shapedplate通过U形钢板连接梁柱的一种节点形式。2.1.8 U形钢-混凝土组合梁U-shapedsteel-concretecompositebeam由外包U形钢混凝土腹板和混凝土翼板通过抗剪连接件形成整体受力的梁。2.1.9 组合梁抗剪连接件shearconnectorofcompositebeam在钢-混凝土组合梁中，为保证翼板和腹板协同工作，在交界面设置的起到抵抗剪切滑移和掀起作用的部件。2.1.10 柱肢宽厚比ratioofsectio

10、nwidthtosectionthicknessofcolumnlimb钢管混凝土异形柱的柱肢宽度与柱肢厚度的比值。2.1.12 耐火极限fireresistance构件按标准升温曲线进行耐火试验，从受火开始到失去支持能力或完整性被破坏所经历的时间，用小时表示。2.1.13 防火保护层厚度thethicknessofthefireprotectionlayer为延长构件耐火极限在构件表面刷涂防火涂料的厚度。2.1.14 标准升温曲线thestandardtemperaturerisingcurve国际标准化组织（ISO）规定的火灾下温度随时间变化的曲线。2.2 符号2.2.1 计算指标ES钢板

11、的弹性模量；Ec混凝土的弹性模量；fi钢板的抗拉、抗压和抗弯强度设计值；fc混凝土的轴心抗压强度设计值；fy钢板的屈服强度标准值；./u钢板的抗拉强度设计值；力钢板的抗剪强度设计值；GS钢材的剪变模量；Gc钢管内混凝土的剪变模量；M钢管混凝土异形柱的弯矩设计值；Mb钢管混凝土异形柱承载力相关曲线上B点抗弯承载力设计值；MC钢管混凝土异形柱承载力相关曲线上C点抗弯承载力设计值；Mu钢管混凝土异形柱的抗弯承载力设计值；N钢管混凝土异形柱的轴压力设计值；NU钢管混凝土异形柱的简单叠加受压强度承载力设计值;Nb钢管混凝土异形柱承载力相关曲线上B点轴压承载力设计值；NC钢管混凝土异形柱承载力相关曲线上C

12、点轴压承载力设计值；NUC钢管混凝土异形柱轴心平面外受压稳定承载力；NU钢管混凝土异形柱的轴心受压承载力设计值；Pvy竖向肋板节点屈服承载力；V钢管混凝土异形柱的剪力设计值；Vc混凝土抗剪承载力；Vn轴压力N作用下抗剪承载力的提高值；Vs钢管抗剪承载力；Vu钢管混凝土异形柱的抗剪承载力设计值；钢材的泊松比；2.2.2 几何参数A钢管混凝土异形柱的截面面积；Ac钢管混凝土异形柱截面的混凝土面积；As钢管混凝土异形柱截面的钢板面积；Asw平行于钢管混凝土异形柱受力平面的钢板面积;EA钢管混凝土异形柱的截面轴压刚度；EcAc钢管混凝土异形柱混凝土部分的截而轴压刚度;FsAs钢管混凝土异形柱钢板部分的

13、截面轴压刚度；EI钢管混凝土异形柱的截面弯曲刚度；Eck钢管混凝土异形柱混凝土部分的截面弯曲刚度;Esh钢管混凝土异形柱钢板部分的截面弯曲刚度；GA钢管混凝土异形柱的截面剪切刚度；GcAc钢管混凝土异形柱混凝土部分的截面剪切刚度;GsAs钢管混凝土异形柱钢板部分的截面剪切刚度；H钢管混凝土异形柱的高度；k钢管的截面惯性矩；k钢管内混凝土的截面惯性矩；1.钢管混凝土异形柱的宽度；t钢管混凝土异形柱的钢管厚度；Av钢管混凝土异形柱的柱肢厚度；钢管混凝土异形柱的长细比；Ao强度破坏界限长细比；弹塑性失稳界限长细比。223计算系数及其他柱轴压比；0等效轴压比；sc钢管混凝土异形柱的含钢率；O钢管混凝土

14、异形柱的套箍系数；钢管混凝土异形柱轴心受压稳定系数；钢管混凝土异形柱结构的计算自振周期折减系数;/0结构重要性系数；Sd作用组合的效应设计值；Rd构件承载力设计值；TRE构件承载力抗震调整系数；品与节点域高宽比/Bh相关的函数；金套箍作用影响系数；f正交柱肢影响系数。3材料3.1 钢材3.1.1 钢材宜采用Q235钢和Q355钢，且级别不应低于B级，钢材质量应分别符合现行国家标准碳素结构钢GB/T700与低合金高强度结构钢GB/T1591的有关规定，同时应符合下列规定：1当选用Q235钢材时，钢材材质应为镇静钢；2对考虑屈曲后强度的钢板，宜采用Q235GJ钢和Q355GJ钢，钢材质量应符合现行

15、国家标准建筑结构用钢板GB19879的有关规定；3当有可靠依据时，可选用高屈服强度钢。【条文说明】根据钢管混凝土异形柱的性能和工程实例，建议采用Q235和Q345钢。对性能要求更高时，可以采用综合性能良好的建筑结构用钢板（GJ钢）。当有可靠依据时，也可采用低屈服强度钢，钢材质量应符合现行国家标准建筑用低屈服强度钢板GB/T28905的规定。3.1.2 当采用符合耐大气腐蚀性能的热轧和冷轧的钢板、钢带和型钢时，钢材质量及设计用强度指标应符合现行国家标准耐候结构钢GB/T4171的有关规定。3.1.3 钢材性能应具有屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、冷弯性能、冲击韧性、厚度方向抗层状撕裂性能和碳、硫

16、、磷等含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳当量的合格保证。【条文说明】钢管混凝土异形柱结构中钢材是主要承重部分，钢材性能应符合屈服强度、抗拉强度、伸长率、冲击韧性以及硫、磷等含量的合格保证。为了保证钢材的可焊性，焊接结构的碳含量和冷弯性能应具有合格保证。3.1.4 钢管混凝土异形柱结构用钢材的设计强度指标，应根据钢材牌号、厚度或直径按现行国家标准钢结构设计标准GB50017的有关规定采用。3.1.5 建筑结构用钢板的设计强度指标，应根据钢材牌号、厚度或直径按现行国家标准钢结构设计标准GB50017的有关规定采用。3.1.6 钢管混凝土异形柱结构用无缝钢管的设计强度指标应按现行国家标准钢结构设计

17、标准GB50017的有关规定采用。【条文说明】本条文参考GB50017-2017钢结构设计规范中4.4.3条新增条文，由于现行国家标准结构用无缝钢管GB8162中，钢管壁厚的分组、材料的屈服强度、抗拉强度均与现行国家标准低合金高强度结构钢GB1591有所不同，表3.1.6的强度设计值是由钢管材料标准中的屈服强度除以相应的抗力分项系数得出的。3.1.7 钢材的物理性能指标应按表3.1.7采用。表3.1.7钢材物理性能指标弹性模量E(Nmm2)剪变模量G(NZmm2)线膨胀系数a(以每tC计)质量密度?(kgm3)206103791031210678503.2 混凝土和钢筋3.2.1 混凝土和钢筋

18、的设计强度指标应符合现行国家标准混凝土结构设计规范GB50010的规定。3.2.2 钢管混凝土异形柱的混凝土强度等级不应低于C30o当采用C70以上混凝土时，应有相关试验研究依据或工程应用经验。【条文说明】由于钢管混凝土异形柱的力学性能与普通方钢管混凝土柱相近，本条文参考目前钢管混凝土构件现场浇灌混凝土的常用强度等级。实心钢管混凝土构件延性较好，可采用高强混凝土，以提高强度并减小截面面积。当混凝土强度超过C70时，设计时应有可靠依据。3.2.3 组合梁、组合楼板用的混凝土强度等级不应低于C25。3.2.4 钢管混凝土构件中可采用再生骨料混凝土。再生骨料混凝土的配合比设计、施工和验收应符合现行行

19、业标准再生骨料应用技术规程JGJ/T240的规定。【条文说明】再生骨料混凝土在配制过程中掺用再生骨料，较常见的是用再生粗骨料部分取代或全部取代天然粗骨料，而细骨料采用天然砂；也有应用实例是再生粗骨料、再生细骨料分别部分取代天然粗骨料和天然砂。一般情况下，再生骨料取代天然骨料的质量百分比不低于30%,甚至可以达到100%。采用再生骨料混凝土,可以逐步提高建筑废物的再生利用率,有利于节能减排。根据研究结果，用于混凝土的再生骨料性能指标要求与天然骨料产品标准要求总体一致，对混凝士力学性能影响不大，且钢管混凝土构件中的混凝土处于约束条件下，因此可采用再生骨料混凝土，其相关技术要求按照现行行业标准再生骨

20、料应用技术规程JGI240执行。3.2.5 钢管混凝土异形柱构件中可采用自密实混凝土。自密实混凝土的配合比设计、施工和验收应符合现行行业标准自密实混凝土应用技术规程JGJ24242020框架四三二二框架-剪力墙高度(m)505024且505024框架四四三二二剪力墙三二三二二注：表中“一、二、三、四”即“抗震等级为一、二、三、四级”的简称。【条文说明】不同的抗震等级，体现不同的抗震要求。因此，当构件的承载力明显提高时，允许降低其抗震等级。对于7度(0.15g)和8度(0.30g)设防且处于III、IV类场地的高层民用建筑钢结构，宜分别按8度和9度确定抗震等级。甲、乙类设防的高层民用建筑钢结构，

21、其抗震等级的确定按现行国家标准建筑抗震设计规范GB50011的有关规定处理。4.2.10 钢管混凝土异形柱房屋结构在风荷载或多遇地震标准值作用下，按弹性方法计算的最大楼层层间位移与层高之比/人不宜大于表4.2.10-1的规定：表4.2.10-1钢管混凝土异形柱结构弹性层间位移与层高之比，幅限值结构类型wh限值框架1/300框架-剪力墙1/800钢管混凝土异形柱房屋结构在罕遇地震作用下的薄弱层弹塑性层间位移与层高比不宜大于表4.2.10-2中的限值。表4.2.10-2钢管混凝土异形柱结构弹塑性位移与层高之比即2限值结构类型p/h限值框架1/50(1/60)框架剪力墙1/100(1/110)注：表

22、中括号内的数字用于底部抽柱带转换层的钢管混凝土异形柱结构。【条文说明】结合现行国家标准钢管混凝土结构技术规范GB50936的规定，综合试验研究和实际工程经验，对钢管混凝土异形柱结构给出了两个层间位移角限值。4.2.11采用钢梁的钢管混凝土异形柱结构在多遇地震作用下的阻尼比可按表4.2.11取值,并应依据实际情况确定,在罕遇地震作用下的结构阻尼比可取0.050。表4.2.11多遇地震下钢管混凝土异形柱结构阻尼比结构类型结构高度H50m50mHIm框架0.0400.035框架-剪力墙0.0400.040注：当采用钢筋混凝十.梁时，相应的结构阻尼比可按表中数值增加0.005。条文说明】结合现行国家标

23、准钢管混凝土结构技术规范GB50936的第4.3.9条，在多遇地震下，钢管混凝土结构阻尼比一般取0.04,随结构高度增大，阻尼比减少。采用钢筋混凝土梁时结构阻尼比大于采用钢梁结构阻尼比。4.2.12 抗震设计时，钢管混凝土异形柱的轴压比应按下式计算，并不宜大于表4.2.12的限值：MN=N/(Z+久)(4.2.12)式中：N轴压比；N考虑地震组合的柱轴力设计值(N)；Ac钢管内混凝土截面面积(mm?)；fc混凝土的轴心抗压强度设计值(MPa)；f钢管的抗压强度设计值(MPa)；As钢管的截面面积(mm%表4.2.12钢管混凝土异形柱轴压比限值结构体系抗震等级一级二级三级四级框架结构0.550.

24、650.750.85框架剪力墙结构0.600.700.800.90【条文说明】轴压比限值在混凝土异形柱的基础上略有提高，但略低于方钢管混凝土柱。4.2.13 钢管混凝土异形柱结构体系应通过技术、经济和使用条件的综合分析比较确定，除应符合现行国家标准对钢管混凝土柱结构的有关要求外，还应符合下列规定：1抗震设计时，钢管混凝土异形柱结构不应采用多塔、连体和错层等复杂结构形式，也不应采用单跨框架结构；2钢管混凝土异形柱结构的楼梯间、电梯井应根据建筑布置及结构抗侧向作用的需要，合理地布置剪力墙或一般框架柱。4.2.14 抗震设计的钢管混凝土异形柱框架剪力墙结构，应根据水平力作用下结构底层框架部分承受的地

25、震倾覆力矩与结构总地震倾覆力矩的比值，确定相应的设计方法，并应符合下列规定：1框架部分承受的地震倾覆力矩不大于结构总地震倾覆力矩的10%时,应按剪力墙结构进行设计，其中的框架部分应按框架剪力墙结构的框架进行设计；2当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的10%但不大于50%时，应按框架剪力墙结构进行设计；3当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%但不大于80%时，应按框架-剪力墙结构进行设计，其适用的最大高度可比框架结构适当增加，框架部分的抗震等级和轴压比限值宜按框架结构的规定采用；4当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩80%时，应按框架-剪力墙结构

26、进行设计，其适用的最大高度宜按框架结构采用，框架部分的抗震等级和轴压比限值应按框架结构的规定采用。4.2.15 钢管混凝土异形柱结构的地震作用计算，应符合下列规定：1 一般情况下，应允许在结构两个主轴方向分别计算水平地震作用并进行抗震验算，各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担，7度(0.15g)及8度(0.20g,0.3g)时尚应进行与主轴成45方向的补充验算；2在计算单向水平地震作用时应计入扭转影响；对扭转不规则的结构，水平地震作用计算应计入双向水平地震作用下的扭转影响。4.2.16 钢管混凝土异形柱结构地震作用计算宜采用振型分解反应谱法，不规则的钢管混凝土异形柱结构的地震作用计算应采用扭转耦联振型分解反应谱法。4.2.17 在竖向荷载、风荷载或多遇地震作用下，钢管混凝土异形柱结构的内力和位移可按弹性方法计算。框架梁及连梁等构件可考虑在竖向荷载作用下梁端局部塑性变形引起的内力重分布。4.2.18 钢管混凝土异形柱结构的分析模型应符合结构的实际受力状况，异形柱结构的内力和位移分析应采用空间分析模型，可选择空间杆系模型、空间杆薄壁杆系模型、空间杆墙板元模型或其他分析模型。规则结构初步设计时，也可采用平面结构空间协同模型估算。钢管混凝土异形柱结构按空间分析模型计算时，应考虑下列变形：1梁的弯曲、剪切、扭转变形，必要时