型钢混凝土组合结构技术规程 JGJ

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1 中华人民共和国行业标准 型钢混凝土组合结构技术规程 建标 北 京

2 中华人民共和国行业标准 型钢混凝土组合结构技术规程 批准部门 中华人民共和国建设部 施行日期年月日 北 京

3 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 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 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 为强 制性条文 必须严格执行 该标准编号为 自 年月 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 年月日

4 前 言 根据国家计委计综 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型钢混凝土组合结构的适用范围 结构体系 配筋形式 抗震及非抗震的型钢混凝土结构构件的设计方法 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 号 邮政编码 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

5 目 次 总则术语符号材料型钢钢筋混凝土设计基本规定结构类型设计计算原则一般构造型钢混凝土框架梁承载力计算裂缝宽度验算挠度验算构造要求型钢混凝土框架柱承载力计算构造要求型钢混凝土框架梁柱节点承载力计算构造要求型钢混凝土剪力墙承载力计算构造要求连接构造

6 梁柱节点连接构造柱与柱连接构造梁与梁连接构造梁与墙连接构造柱脚构造施工及质量要求附录配置十字形型钢的型钢混凝土柱正截面承载力简化计算本规程用词说明

7 总 则 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本规程适用于非地震区和抗震设防烈度为度至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

8 术语 符号 术 语 型钢混凝土组合结构 混凝土内配置型钢轧制或焊接成型和钢筋的结构 符 号 材料性能混凝土弹性模量钢筋弹性模量型钢弹性模量混凝土轴心抗压强度标准值设计值钢筋抗拉抗压强度设计值箍筋抗拉强度设计值钢筋抗拉抗压强度标准值型钢抗拉抗压强度标准值型钢抗拉抗压强度标准值作用和作用效应轴向力设计值弯矩设计值剪力设计值正截面承载力计算中纵向钢筋的受拉正截面承载力计算中型钢翼缘的受拉型钢混凝土框架梁最大裂缝宽度几何参数 受压应力 受压应力

9 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混凝土截面宽度混凝土截面高度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型钢截面高度型钢翼缘宽度型钢翼缘厚度型钢腹板高度型钢腹板厚度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初始偏心距轴向力对截面重心的偏心距附加偏心距箍筋间距混凝土受压区高度混凝土保护层厚度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拉翼缘截面型钢受压翼缘截面型钢腹板截面的面积型钢混凝土框架梁截面短期刚度

10 型钢混凝土框架梁截面长期刚度混凝土截面惯性矩型钢截面惯性矩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纵向受拉钢筋受压钢筋配筋率

11 材 料 型 钢 型钢混凝土构件的型钢材料宜采用牌号 级 的碳素结构钢 以及牌号 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 和 低合金高强度结构钢 的规定 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 的有关规定 当焊接型钢的钢板厚度大于或等于 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 的规定 其附加板厚方向的断面 收缩率不得小于该标准 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 且应有明显的屈服台阶和良好 的可焊性型钢材料的强度指标 应按表 的规定采用 表 型钢材料的强度设计值 强度标准值 强度极限值 钢材牌号 钢材厚度 强度设计值 抗拉抗压抗弯 抗剪 强度标准值 抗拉抗压抗弯 强度极限值

12 续表 钢材牌号 钢材厚度 强度设计值 抗拉抗压抗弯 抗剪 强度标准值 抗拉抗压抗弯 强度极限值 型钢材料的物理性能指标应按表的规定采用 表 型钢材料的物理性能指标 弹性模量剪变模量线膨胀系数质量密度 型钢的焊接应符合下列要求手工焊接用焊条应符合现行国家标准碳素钢焊条或低合金钢焊条的规定选用的焊条型号应与主体金属强度相适应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的规定焊缝强度设计值应按表的规定采用 表 焊缝强度设计值 焊接方法焊条型号 钢材牌号 钢板厚度 对接焊缝强度设计值 抗压抗拉抗弯 一级二级三级 抗剪 角焊缝强度设计值抗拉抗压抗剪 自动焊半自动焊和型焊条的手工焊

13 续表 焊接方法焊条型号 钢材牌号 钢板厚度 对接焊缝强度设计值 抗压抗拉抗弯 一级二级三级 抗剪 角焊缝强度设计值抗拉抗压抗剪 自动焊半自动焊和型焊条的手工焊 注表中所列一级二级三级指焊缝质量等级 构件中设置的栓钉应符合现行国家标准圆柱头焊钉的规定栓钉的力学性能应符合表的规定 表 栓钉力学性能 钢号屈服强度抗拉强度 型钢使用的螺栓锚栓材料应符合下列要求普通螺栓应符合现行国家标准六角头螺栓和级和六角头螺栓级的规定锚栓可采用现行国家标准碳素结构钢规定的钢或低合金高强度结构钢规定的钢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或钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副的规定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的规定采用 钢 筋 纵向钢筋宜采用级级热轧钢筋箍筋宜采用

14 级级热轧钢筋其强度指标应按表的规定采用表钢筋强度标准值设计值种类或级 热轧钢筋 级 级 注 热轧钢筋应符合国家标准 钢筋混凝土用热轧带肋钢筋 的规 定 钢筋弹性模量应按表的规定采用 表 种类级钢筋级钢筋级钢筋 钢筋弹性模量 混凝土 型钢混凝土组合结构的混凝土强度等级不宜小于 混凝土的强度指标应按表表的规定采用 表 强度种类 混凝土强度标准值 混凝土强度等级 轴心抗压 轴心抗压 表 强度种类 混凝土强度设计值 混凝土强度等级 轴心抗压 轴心抗压

15 混凝土弹性模量 应按表 的规定采用 表 混凝土弹性模量 强度等级 弹性模量 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 且不宜大于

16 设计基本规定 结构类型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型钢混凝土框架柱的型钢宜采用实腹式宽翼缘的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 图型钢混凝土柱的型钢截面配筋形式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当梁截面高度较高时可采用桁架式型钢混凝土梁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

17 图 型钢混凝土梁的 型钢截面配筋形式 设计计算原则 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 建筑抗震设计规范 混凝土结构设计规范 以及行业标准 钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程 高层民 用建筑钢结构技术规程 的有关规定 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 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 式中型钢混凝土构件截面抗弯刚度轴向刚度抗剪刚度钢筋混凝土部分的截面抗弯刚度轴向刚度抗剪刚度

18 型钢部分的截面抗弯刚度 轴向刚度 抗剪刚度 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 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 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 度外 房屋最大适用高度可相应提高 其结构阻尼比宜取 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 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 非抗震设计 抗震设计 式中 结构构件内力组合设计值 应按国家标准 建筑结 构荷载规范 建筑抗震设计规范 的规定进行计算 结构构件的重要性系数 安全等级为一级 二级 三级的结构构件 其 应分别取 结构构件承载力设计值 承载力抗震调整系数 其值应按表 的规定采 用

19 表承载力抗震调整系数 构件类型 正截面承载力计算斜截面承载力计算连接 梁柱剪力墙支撑各类构件及框架节点焊接及螺栓 注轴压比小于的偏心受压柱其承载力抗震调整系数按梁取用 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 表 结构体系与类型 型钢混凝土组合结构的抗震等级 设防烈度 框架结构 框架剪力墙结构 房屋高度框架 四 三 三 二 二 一 一 房屋高度 框架 四 三 三 二 三 二 一 二 一 剪力墙 三 三 二 二 二 一 一 一 一 剪力墙结构 筒体结构 房屋高度 一般剪力墙四三三二三二一二一 框支落地剪力墙底部加强部位 三二二二二一一 框支层框架三二二一一一一 框架核心筒体 筒中筒 框架三二一 核心筒体二二一 框架外筒三二一 内筒三二一 不应采用 注 框架剪力墙结构中 当剪力墙部分承受的地震倾覆力矩不大于结构总地震 倾覆力矩的 时 其框架部分应按框架结构的抗震等级采用 部分框支剪力墙结构当采用型钢混凝土结构时 对 度设防烈度 其房屋 高度不应超过 有框支层的剪力墙结构 除落地剪力墙底部加强部位外 均按一般剪力墙 结构的抗震等级取用 设防烈度为 度的丙类建筑 且房屋高度不超过 的规则的一般民用框 架结构 体育馆和影剧院等除外 和类似的工业框架结构 抗震等级采用 三级 一 一 三

20 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 顶点位移与总高度之比值 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 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 所规定的限值 要求 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 规定 的最大挠度限值 表 型钢混凝土梁的挠度限值 跨度挠度限值以计算跨度计算 注 构件制作时预先起拱 且使用上也允许 验算挠度时 可将计算所得挠 度值减去起拱值 表中括号中的数值适用于使用上对挠度有较高要求的构件 型钢混凝土组合结构构件的最大裂缝宽度不应大于表规定的最大裂缝宽度限值 表 最大裂缝宽度限值 构件工作条件 最大裂缝宽度限值 室内正常环境 露天或室内高湿度环境 一般构造型钢混凝土组合结构构件中纵向受力钢筋直径不宜小于纵筋与型钢的净间距不宜小于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

21 规范的要求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弯钩弯钩端头平直段长度不应小于倍箍筋直径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的规定型钢的混凝土保护层最小厚度对梁不宜小于且梁内型钢翼缘离两侧距离之和不宜小于截面宽度的对柱不宜小于图 b1 b b 图混凝土保护层最小厚度型钢混凝土组合结构构件中的型钢钢板厚度不宜小于其钢板宽厚比应符合表的规定图当满足宽厚比限值时可不进行局部稳定验算 表 型钢钢板宽厚比限值 钢 号 梁 柱

22 baf baf tfh t h tf t h baf t h t h tf baf 图型钢钢板宽厚比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的规定计算型钢上设置的抗剪栓钉的直径规格宜选用和其长度不宜小于倍栓钉直径栓钉间距不宜小于倍栓钉直径

23 型钢混凝土框架梁 承载力计算 型钢混凝土框架梁 其正截面受弯承载力应按下列基本 假定进行计算截面应变保持平面不考虑混凝土的抗拉强度受压边缘混凝土极限压应变 取 相应的最大压 应力取混凝土轴心抗压强度设计值 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 矩形应力图的应力取为混凝土轴心抗压强度设计 值 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 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 取 型钢截面为充满型实腹型钢的型钢混凝土框架梁截面受弯承载力应按下列公式计算图非抗震设计 其正

24 抗震设计 当 时 混凝土受压区高度 尚应符合下列公式要求 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下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

25 aa 边缘距离 N a s f c f y A s f A a a 1h0 δ x Aa As f a aa e δ 2h0 h h0 σa A σs A a s f a as As Aa 图 框架梁正截面受弯承载力计算 型钢混凝土框架梁考虑抗震等级的剪力设计值 列规定计算一级抗震等级 应按下 二级抗震等级 三级抗震等级 式中 框架梁左右端采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所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 产生的剪力设计值定 可按简支梁计算确

26 梁的净跨 在公式中和之和以 及和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条中有关公式计 算 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 抗震设计 型钢为充满型实腹型钢的型钢混凝土框架梁 受剪承载力应按下列公式计算非抗震设计 其斜截面 抗震设计 算 集中荷载作用下的梁 非抗震设计 其斜截面受剪承载力应按下列公式计

27 抗震设计 式中箍筋强度设计值配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积沿构件长度方向上箍筋的间距计算截面剪跨比可取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时取当时取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裂缝宽度验算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计应按下列公式计算图

28 tf 1/ 4h kh w h0 s h0 h0 f h0 w hw h bf b 图 框架梁最大裂缝宽度计算 式中 纵向受拉钢筋的混凝土保护层厚度考虑型钢翼缘作用的钢筋应变不均匀系数当时取当时取 型钢腹板影响系数其值取梁受拉侧梁高范围中腹板高度与整个腹板高度的比值考虑型钢受拉翼缘与部分腹板及受拉钢筋的有效直径有效配筋率考虑型钢受拉翼缘与部分腹板及受拉钢筋的钢筋应力值混凝土截面的抗裂弯矩纵向受力钢筋型钢受拉翼缘面积型钢腹板面积高度纵向受拉钢筋型钢受拉翼缘截面重心至混凝土截面受压边缘的距离纵向受拉钢筋数量

29 纵向受拉钢筋和型钢受拉翼缘与部分腹板周长之 和 挠度验算 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进行计算所求得的挠度计算值不应大 于本规程表 规定的限值 当型钢混凝土框架梁的纵向受拉钢筋配筋率为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和长期刚度可按下列公式计算 式中混凝土弹性模量型钢弹性模量按截面尺寸计算的混凝土截面惯性矩型钢的截面惯性矩按荷载短期效应组合计算的弯矩值按荷载长期效应组合计算的弯矩值考虑荷载长期效应组合对挠度增大的影响系数按本规程第条规定采用考虑荷载长期效应组合对挠度增大的影响系数可按下列规定采用当时当时

30 当为中间数值时按直线内插法取用此处分别为纵向受拉钢筋和纵向受压钢筋配筋率 构造要求 型钢混凝土框架梁的截面宽度不宜小于 截面的 高度和宽度的比值不宜大于 梁中纵向受拉钢筋不宜超过二排 其配筋率宜大于 直径宜取 净距不宜小于 和 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 的规 定 型钢混凝土框架梁的截面高度大于或等于 时 在 梁的两侧沿高度方向每隔 应设置一根纵向腰筋 且腰筋 与型钢间宜配置拉结钢筋 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 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 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 要求 表 梁端箍筋加密区的构造要求 抗震等级箍筋加密区长度箍前最大间距箍筋最小直径 一二三四 级级级级 注表中为型钢混凝土梁的梁高 在箍筋加密区长度内箍筋宜配置复合箍筋其箍筋肢

31 距可按国家标准 混凝土结构设计规范 的规定适 当放松 梁端箍筋设置 其第一个箍筋应设置在距节点边缘不大 于 处 非加密区的箍筋最大间距不宜大于加密区箍筋间距 的 倍 沿梁全长箍筋的配筋率 应符合下列规定 非抗震设计 抗震设计 一级抗震等级 二级抗震等级 三 四级抗震等级 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 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 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 跨度以外时 圆形孔的 直径不宜大于 倍梁高 且不宜大于型钢截面高度的 倍 当孔洞位于离支座 跨度以内时 圆孔的直径不宜大于 倍 梁高 且不宜大于型钢截面高度的 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 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 且孔边应加设构造箍筋和水平筋 图 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 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 非抗震设计

32 h h/2 h/2 图 圆形孔孔口加强措施 抗震设计 式中 孔边条件系数 孔边设置钢套管时取 孔边不 设钢套管时取圆孔洞直径 加强箍筋的受剪承载力

33 型钢混凝土框架柱 承载力计算 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 条的规定 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 N a a a s f c f ya s f aa a δ1h0 x A a A s f a e h h 0 δ2h0 a a a s σa A σs A a s f a A s A a 图 非抗震设计 偏心受压框架柱的承载力计算 抗震设计

34 当 时 当 时 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 当 时 为大偏心受压构件 取 当 时 为小偏心受压构件 及 分别按公式 及 计算 式中 轴向力作用点至纵向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矩取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条规定计算当长细比

35 或 小于或等于 时 可取 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 时 其正截面承载力简化计算可按附录 进行 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 乘以偏心距增大系数 其值可按 下列公式计算 式中 构件计算长度 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 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 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其值取和偏心方向截面尺寸的两者中的较大值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节点上下柱端的弯矩设计值

36 一级抗震等级 二级抗震等级 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和考虑地震作用组合的框架柱框支层柱的剪力设计值应按下列规定计算一级抗震等级 二级抗震等级 三级抗震等级

37 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柱上下端弯矩设计值柱的净高在公式中与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 规程公式确定此时应将不等式改为 等式对于对称配筋截面柱将以代替 其中将以代替 将 以实配的截面面积代替 在公式中与之和应分别 按顺时针和逆时针方向进行计算并取其较大值与的 取值应按本规程条确定框架柱的受剪截面应符合下列条件非抗震设计 抗震设计 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

38 抗震设计 式中框架柱的计算剪跨比其值取上下端较大弯矩设计值与对应的剪力设计值和柱截面有效高度的比值即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柱净高与柱截面有效高度的比值当小于时取当大于时取考虑地震作用组合的框架柱的轴向压力设计值当时取考虑地震作用组合的框架柱其轴压比不宜大 于表 表 规定的限值 框架柱的轴压比限值 结构类型框架结构框架剪力墙结构框架筒体结构框支结构 箍筋型式复合箍筋复合箍筋复合箍筋 抗震等级 一级二级三级 注剪跨比不大于的框架柱其轴压比限值应比表中数值减小 构造要求 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 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 的规定采用

39 表框架柱端箍筋加密区的构造要求抗震等级箍筋加密区长度箍筋最大间距箍筋最小直径 一 级 取纵向钢筋直径的倍二者中的较小值 二三四 级级级 取矩形截面长边尺寸或圆形截面直径层间柱净高的和三者中的最大值 取纵向钢筋直径的倍二者中的较小值取纵向钢筋直径的倍者中的较小值 注 对二级抗震等级的框架柱 当箍筋最小直径不小于 时 其箍筋最大间 距可取 剪跨比不大于 的框架柱 框支柱和一级抗震等级角柱应沿全长加密箍筋 箍筋间距均不应大于 柱箍筋加密区的箍筋最小体积配筋百分率应符合表的要求 表 抗震等级 柱箍筋加密区的箍筋最小体积配筋百分率 箍筋形式 轴压比 一 级 复合箍筋 二 级 复合箍筋 三 级 复合箍筋 注 混凝土强度等级高于 或需要提高柱变形能力或 类场地上较高的高层 建筑 柱中箍筋的最小体积配筋百分率应取表中相应项的较大值 当配置螺旋箍筋时 体积配筋率可减少 但不应小于 对一 二级抗震等级且剪跨比不大于 的框架柱 其箍筋体积配筋率不应 小于 当采用 级钢筋作箍筋 表中数值可乘以折减系数 但不应小于 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对三级抗震等级不宜大于为纵向钢筋直径

40 型钢混凝土框架柱全部纵向受力钢筋的配筋率不宜小于受力型钢的含钢率不宜小于且不宜大于框架柱内纵向钢筋的净距不宜小于

41 型钢混凝土框架梁柱节点 承载力计算型钢混凝土框架梁柱节点考虑抗震等级的剪力设计值应按下列规定计算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一级抗震等级顶层中间节点 其他层的中间节点和端节点 二级抗震等级 顶层中间节点 其他层的中间节点和端节点 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 条和第 条 计算 考虑地震作用组合的框架节点左 右两

42 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力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其平均值型钢混凝土柱与钢梁连接的梁柱节点一级抗震等级顶层中间节点 其他层的中间节点和端节点 二级抗震等级 顶层中间节点 其他层的中间节点和端节点 式中框架节点左右两侧钢梁的正截面受弯承载力对应的弯矩值其值应按实际型钢面积和材料标准值计算框架节点左右两侧钢梁的梁端弯矩设计值型钢截面高度当节点两侧梁高不相同时

43 梁截面高度考虑地震作用组合的框架应符合下列条件 应取其平均值 其框架节点受剪的水平截面 式中 框架节点水平截面的高度 可取 为框 架柱的截面高度 框架节点水平截面的宽度 当 为不小于 时 可取 当 小于 时 可取 和 二者的较小值 此处 为梁的截面 宽度 为柱的截面宽度 梁对节点的约束影响系数 对两个正交方向有梁约 束的中间节点 当梁的截面宽度均大于柱截面宽度 的 且框架次梁的截面高度不小于主梁截面高 度的 时 可取 其他情况的节点 可 取 注 当梁柱轴线有偏心距 时 不宜大于柱截面宽度 此时 节点宽度应取 和 三者中的 最小值一 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 型钢混凝土柱与型钢混凝土梁连接的梁柱节点 一级抗震等级 二级抗震等级

44 型钢混凝土柱与钢筋混凝土梁连接的梁柱节点 一级抗震等级 二级抗震等级 型钢混凝土柱与钢梁连接的梁柱节点 一级抗震等级 二级抗震等级 式中节点位置影响系数对中柱中间节点取边柱节点及顶层中间节点取顶层边节点取考虑地震作用组合的节点上柱底部的轴向压力设计值当时取柱型钢腹板厚度柱型钢腹板高度配置在框架节点宽度范围内同一截面内箍筋各肢的全部截面面积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

45 式中 节点上 下柱端型钢受弯承载力之和 节点左 右梁端型钢受弯承载力之和 节点上 下柱端钢筋混凝土截面受弯承载力之 和节点左 右梁端钢筋混凝土截面受弯承载力之 和 构造要求 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 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 且柱纵向受力钢筋不应在中间各层节点中切断 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 的规 定

46 型钢混凝土剪力墙 承载力计算 两端配有型钢的钢筋混凝土剪力墙 承载力应按下列公式计算 图 其正截面偏心受压 N f c x f + aaa f yas a a(a s) e AS W h0 σaa a +σ s A s b a a(a s) 图 非抗震设计 剪力墙正截面偏心受压承载力计算 抗震设计

47 式中 剪力墙受拉端 受压端配置的型钢全部截面 面积 剪力墙竖向分布钢筋总面积 剪力墙竖向分布钢筋强度设计值 剪力墙竖向分布钢筋所承担的轴向力 当 时 取 剪力墙竖向分布钢筋的合力对型钢截面重心 的力矩 当 时 剪力墙竖向分布钢筋配置高度 与截面有效 高度 的比值 剪力墙厚度 型钢受拉翼缘和纵向受拉钢筋合力点至混凝 土受压边缘的距离 轴向力作用点到型钢受拉翼缘和纵向受拉钢 筋合力点的距离 一 二级抗震等级的剪力墙的剪力设计值 应按下列规 定计算 底部加强部位的剪力设计值 一级抗震等级 二级抗震等级 三级抗震等级

48 式中剪力墙采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所对应的弯矩值剪力墙计算部位的弯矩设计值剪力墙计算部位的剪力设计值对其他部位的剪力设计值应取剪力墙的受剪截面应符合下列条件非抗震设计 抗震设计 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 h h0 非抗震设计 图 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 抗震设计

49 式中 计算截面处的剪跨比 当 时 取 当 时 取 考虑地震作用组合的剪力墙的轴向压力设计值 当 时 取 剪力墙的截面面积 当有翼缘时 翼缘有效面积可 按本规程 条取用 形 工形截面剪力墙腹板的截面面积 对矩形截 面剪力墙 取 配置在同一水平截面内的水平分布钢筋的全部截面 面积 剪力墙一端暗柱中型钢截面面积 水平分布钢筋的竖向间距 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 倍翼缘墙的厚度 墙间距的一半和剪力墙肢总高度 的 中的最小值 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 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 非抗震设计 h h0 图 周边有型钢柱的剪力墙斜 截面受剪承载力计算

50 抗震设计 式中 周边柱对混凝土墙体的约束系数 其值取 构造要求 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 和行业标准 钢筋混凝土高层建筑结构设计与施 工规程 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 的有关规定 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 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 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 倍墙厚

51 连接构造 梁柱节点连接构造 框架梁柱节点的连接构造应做到构造简单 便于混凝土浇捣和配筋 传力明确 型钢混凝土组合结构的梁柱连接可采用下列几种形式型钢混凝土柱与型钢混凝土梁的连接型钢混凝土柱与钢筋混凝土梁的连接 型钢混凝土柱与钢梁的连接 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 满足钢结构的连接要求 柱内型钢的拼接构造应 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 水平加劲肋 浇筑 应设置 加劲肋型式宜便于混凝土 水平加劲肋应与梁端型钢翼缘等 厚且厚度不宜小于图 图 型钢混凝土 内型钢梁柱节点 及水平加劲肋 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 当必须在柱内型钢腹板上预留贯穿孔时 损失率宜小于腹板面积 型钢腹板截面 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验算预留孔截面的承载

52 ha tf tf ha 能力不满足承载力要求时 应进行补强 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 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 从梁端至 图 型钢混凝土 牛腿端部以外 倍梁高范围内 梁柱节点穿筋构造 箍筋应满足国家标准 混凝土结 构设计规范 梁端箍 筋加密区的要求 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 以及行业标准 高层民用建筑钢结构技术规程 的要求 图 图型钢混凝土内型钢梁与柱连接构造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

53 造宜经专门试验确定 柱与柱连接构造 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 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 结构过渡层内的型钢应设置栓钉 栓钉的直径不应小于 栓钉的水平及竖向间距不宜大于 栓钉至型钢钢板 边缘距离不宜小于在各种结构体系中 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 b b a a 2ha a a ha b b 图 型钢混凝土柱与钢结构柱连接构造

54 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倍柱型钢截面高度为止结构过渡层至过渡层以下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栓钉至型钢钢板边缘距离宜大于箍筋沿柱应全高加密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位置处图 图 型钢变截面构造 梁与梁连接构造 当框架柱一侧为型钢混凝土梁 另一侧为钢筋混凝土梁

55 时型钢混凝土梁中的型钢宜延伸至钢筋混凝土梁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间距不宜大于且在梁端至伸长段外倍梁高范围内箍筋应加密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梁与墙连接构造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 钢筋 图 梁与墙的连接构造 柱脚构造 度 型钢混凝土柱的柱脚宜采用埋入式柱脚 埋入式柱脚的埋置深度不应小于 倍型钢柱截面高

56 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间距不宜大于且栓钉至型钢钢板边缘距离宜大于

57 施工及质量要求 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 现行国家标 准 建筑钢结构焊接技术规程 现行国家标准 钢结构 工程质量检验评定标准 的规定 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 高强度低合金结构钢 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 低合金钢焊条 熔化焊用钢丝 钢结构高强度六角头 螺栓 大六角头螺母 垫圈的技术条件 的规 定 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 建筑钢结构焊按规程 规 定 持证上岗 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 的规定 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 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 工字形和十字形型钢柱的腹板与翼缘 水平加劲肋与翼

58 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 箱形柱隔板与柱的焊接宜采用坡口熔透焊缝 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 和 埋弧焊焊缝坡口 的基本形式和尺寸 的规定 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 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 以内 同时 按有关规定 抽样检查其焊接质量

59 附录 配置十字形型钢的型钢混凝土柱正截面承载力简化计算 型钢混凝土柱配置号型钢及级热轧钢筋的正截 面承载力不分大小偏心受压可按下列公式和表表 核算 式中 设计弯矩 计算时应考虑偏心矩增大系 数 设计轴向压力 柱截面宽度 柱截面有效高度 混凝土轴心受压强度设计值 型钢和纵向钢筋总配筋率 钢筋抗拉强度设计值 计算系数 应按表 表 采用 在给出的 系数的计算 可以在 的范围内应用 其误差在允许范围之内

60 表 配置十字形型钢周边均匀布置纵向钢筋的构件 编号 钢筋 混凝土等级

61 表 配置十字形型钢角部布置纵向钢筋的构件 编号 钢筋 混凝土等级 注 指国际规定的型钢截面尺寸

62 图 型钢截面柱截面配筋

63 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

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