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文档简介
目录
1总则.............................................................................................................................................................1
2术语和符号.................................................................................................................................................2
2.1术语.......................................................................................................................................................................2
2.2符号.......................................................................................................................................................................3
3基本规定.....................................................................................................................................................7
4材料.............................................................................................................................................................8
4.1钢材........................................................................................................................................................................8
4.2混凝土..................................................................................................................................................................8
4.3钢筋.......................................................................................................................................................................9
4.4连接材料..............................................................................................................................................................9
5作用与作用效应.....................................................................................................................................11
6结构与构件设计.....................................................................................................................................13
6.1一般规定...........................................................................................................................................................13
6.2结构设计...........................................................................................................................................................13
6.3预制装配式钢-混结合叠合柱设计...........................................................................................................15
6.4预制装配式框架梁设计...............................................................................................................................19
7节点与连接..............................................................................................................................................22
7.1一般规定...........................................................................................................................................................22
7.2梁柱连接节点..................................................................................................................................................22
7.3梁柱连接节点设计........................................................................................................................................24
7.4钢管对接...........................................................................................................................................................26
7.5连接构造...........................................................................................................................................................27
8生产与运输..............................................................................................................................................29
8.1一般规定...........................................................................................................................................................29
8.2制作准备............................................................................................................................................................29
8.3构件制作............................................................................................................................................................30
8.4构件检验............................................................................................................................................................31
8.5运输与堆放.......................................................................................................................................................31
9安装............................................................................................................................................................33
9.1一般规定............................................................................................................................................................33
9.2安装准备............................................................................................................................................................33
9.3安装....................................................................................................................................................................33
10工程验收与运维.....................................................................................................................................36
10.1一般规定.........................................................................................................................................................36
10.2主控项目.........................................................................................................................................................36
1总则
1.0.1为预制装配式钢-混结合叠合柱框架结构的设计和建造做到安全适用、技术先进、经济
合理、确保质量,制定本规程。
1.0.2本规程适用于6~8度设防地区的工业与民用建筑采用预制装配式钢-混结合叠合柱框
架结构的设计、制作安装与验收。
1.0.3预制装配式钢-混结合叠合柱框架结构的设计、制作安装与验收,除应符合本规程规定
外,尚应符合现行有关国家标准的规定。
条文说明1.0.3除了应符合本规程中引用的国家现行有关标准外,也应符合未在本规程中引
用的国家现行有关标准。
1
2术语和符号
2.1术语
2.1.1预制钢-混结合叠合柱steeltube–reinforcedconcretecolumn
由中部钢管混凝土柱和钢管外钢筋混凝土叠合而成,并在工厂预制化生产的柱,简称预
制钢-混结合叠合柱。
条文说明:2.1.1钢-混结合叠合柱具有其承载力高、延性大、刚度强、抗震性优良、抗火防
腐性好、经济实用、施工便捷等优势。钢-混结合叠合柱常用的截面形式如图2.1.1所示:
11
22
33
44
11
22
33
44
图2.1.1钢-混结合叠合柱常见截面形式
1-箍筋;2-纵筋;3-管外混凝土;4-钢管混凝土
2.1.2预制部分包覆钢-混凝土组合梁partially-encasedsteel-concretecompositebeam
在开口截面钢梁外周轮廓间包覆混凝土,并在工厂预制化生产的一种组合梁,简称预制
部分包覆钢-混凝土组合梁。
条文说明:2.1.2根据翼缘宽厚比的不同,将部分包覆钢-混凝土组合梁分为厚实型和薄柔型,
如图2.1.2所示。当采用厚实型截面时,截面的高宽比宜为0.2~5。采用薄柔型截面时,组合
柱截面高宽比宜为0.9~11,且应设置防止板件局部屈曲的连杆。
11
22
36
4
55
(a)厚实型截面(b)薄柔型截面
图2.1.2部分包覆钢-混凝土组合梁常见截面形式
1-钢梁;2-混凝土;3-抗剪键;4-箍筋;5-纵筋;6-连杆
2.1.3预制装配式钢-混结合叠合柱框架结构prefabricatedsteeltube–reinforcedconcrete
2
columnframestructure
预制钢-混结合叠合柱与预制框架梁(钢筋混凝土梁、钢梁、部分包覆钢-混凝土组合梁)
组成的预制装配式框架结构,简称预制装配式钢-混结合叠合柱框架结构。
2.1.4含管率steeltubearearatio
预制装配式钢-混结合叠合柱的钢管面积与柱全截面面积的比值。
2.1.5套箍系数confinementcoefficient
构件截面中钢管面积、钢材强度设计值乘积与混凝土面积、混凝土强度设计值乘积之比。
2.1.6节点弯矩承载力momentresistanceofconnection
节点所能承受的最大弯矩。
2.1.7节点初始转动刚度initialrotationalstiffnessofconnection
在梁端弯矩作用下,连接节点的变形处于线弹性范围内时连接所具有的刚度,可取为连
接弯矩-转角关系表达式在原点处的一阶导数。
2.2符号
2.2.1作用效应和抗力
푆—荷载和地震作用组合的效应设计值;
푆퐺퐸—重力荷载代表值的效应;
푆퐸ℎ푘—水平地震作用标准的效应;
푆퐸푣푘—竖向地震作用标准值的相应;
S푤푘—重力荷载代表值的效应;
SEk—罕遇地震作用标准值的效应;
푀—正弯矩设计值;
∑푀푐—节点上下柱端截面顺时针或反时针方向组合的弯矩设计值之和;
푀푦—梁端弯矩;
푀푠—全螺栓拼接节点的承载力;
푀푤—腹板承担的弯矩;
푀푓—翼缘承担的弯矩;
푀푢—截面受弯承载力设计值;
푀푏푢푎—钢梁或部分包覆钢-混凝土组合梁受弯承载力;
푁—叠合柱的轴力设计值;
푁0—钢管混凝土短柱轴心受压承载力设计值;
푁푦—全螺栓拼接处梁上翼缘平行于梁轴线的力;
푏
푁푣—单个摩擦型高强螺栓承载力设计值;
푃—高强螺栓设计预拉力;
푃푦—梁端剪力;
푉—剪力设计值;
푉1—单个腹板螺栓的剪力;
푉푐、푉푤—用于验算叠合柱、钢管混凝土剪力墙受剪截面的剪力设计值;
∆휇푒—风荷载或多于地震标准值产生的楼层内最大弹性层间水平位移;
∆휇푝—弹塑性层间位移;
휃—节点的转角;
3
[휃푒]—弹性层间位移角限值;
[휃푝]—弹塑性层间位移角限值;
2.2.2材料力学性能
be—组合梁混凝土楼板的有效宽度;
퐸—弹性模量;
퐸푎—钢管的弹性模量;
퐸푐표—钢管内混凝土弹性模量;
퐸푐푐—钢管外混凝土弹性模量;
퐸푠—钢筋弹性模量;
퐸푎—钢梁弹性模量;
Fbo,m—下部第m排螺栓的内力;
Fcon—混凝土楼板与柱翼缘接触面的局部抗压承载力;
Fcp—连接的抗压承载力;
퐹푐푏푓—钢梁上翼缘所承受的压力;
퐹푠푡푝—钢筋抗拉承载力;
퐹푡푝,𝑖—第i排螺栓的抗拉承载力;
퐹푏표,푚—第m排螺栓处实际受到的拉力;
푓푐푠푦—钢管壁的屈服强度;
푓푏푤푦—钢梁腹板的屈服强度;
푓푏푓푦—钢梁翼缘的屈服强度;
,—考虑剪力影响的钢梁腹板屈服强度;
fbwy
fcw—钢梁腹部混凝土抗压强度设计值;
fck—混凝土轴心抗压强度标准值;
푓푐표—管外混凝土轴心抗压强度设计值;
푓푡—混凝土轴心抗拉强度设计值;
‘
푓푎、푓푎—钢梁抗拉、抗压强度设计值;
‘
푓푦、푓푦—钢筋抗拉、抗压强度设计值;
푓푦푣—箍筋或拉筋抗拉强度设计值;
푏
푓푣—螺栓抗剪强度设计值;
푏
푓푐—螺栓承压强度设计值;
퐺—剪切变形模量;
퐺푎—钢管的剪切变形模量;
퐺푐표—钢管外混凝土剪切变形模量;
퐺푐푐—钢管内混凝土剪切变形模量;
Vbw—作用在连接上的剪力;
훽푐—混凝土强度影响系数;
휏푥푦—钢梁腹板内的剪应力;
2.2.3几何参数
퐴—钢管全截面面积;
퐴푎표—钢管截面面积;
4
퐴푐표—钢管外混凝土截面面积;
퐴푐푐—钢管内混凝土截面面积;
푛푐—叠合柱的轴压比;
퐴푎、퐴푎푐—钢梁全截面、梁主钢件受压区截面面积;
‘
퐴푠、퐴푠—受拉、受压钢筋截面面积;
퐴푠푠—叠合柱全部纵向钢筋截面面积;
퐴푠푣—叠合柱同一截面内各肢箍筋、拉筋的全部截面面积;
‘
푎푠、푎푠—受拉区钢筋合力点至混凝土受拉边缘的距离,受压区钢筋合力点至混凝
土受压边缘的距离;
퐵—全螺栓拼接连接梁反弯点到柱表面距离;
푏—矩形截面叠合柱宽度;
푏푒—组合梁混凝土楼板的有效宽度;
푏푏푓—钢梁翼缘的宽度;
푑푐—受压区中心至钢梁下翼缘中心的距离;
푑푐푠—钢管外径;
푑푐푐—钢管内径;
푑푏표ℎ—螺栓孔直径;
ℎ—截面高度;
푎
ℎ—钢梁腹板的高度;
푏푤
ℎ—钢梁的高度;
푏
ℎ钢梁腹板的高度;
푏푓—
ℎ—矩形截面叠合柱宽度;
푐
ℎ—混凝土截面有效高度;
푐표
ℎ—梁翼缘形心之间的距离;
0
ℎ—混凝土楼板的厚度;
푠푙
ℎ
푠푙,푐푓—混凝土楼板和钢管柱翼缘接触处的厚度;
푋푏—柱壁两列单边螺栓孔中心水平向间距;对于圆截面钢管,푋푏表示柱壁两列单边螺
栓孔中心之间的水平向弧长;
푋푐푠푙—混凝土楼板的受压区高度;
푋푐푏푤—钢梁腹板实际受压高度;
푥—组合截面中和轴至混凝土受压边缘的距离;
푥푐푏푓—钢梁上翼缘受压区高度;
푌푏—柱壁单边螺栓孔中心的竖向距离;
퐼—截面惯性矩;
퐼푎—钢管截面惯性矩;
퐼푐표—钢管外混凝土截面惯性矩;
퐼푐푐—钢管内混凝土截面惯性矩;
푙0—叠合柱长度;
푙푟—钢筋中心至钢梁下翼缘中心的距离;
5
푙푏표,1—上部第一排螺栓至钢梁下翼缘中心的距离;
푙푏표,푚—上部第m排螺栓中心至受压中心的距离;
푝1—第1排螺栓中心至钢梁下翼缘内表面的距离;
푝𝑖—第i排螺栓与i+1排螺栓间的距离;
푆—全螺栓拼接中心到柱表面距离;
푆푎푡、푆푎푐—受拉区钢梁截面、受压区梁截面对组合截面塑性中和轴的面积矩;
푡푏푤—钢梁腹板的厚度;
푡푐푠—钢管壁的厚度;
푡푓—翼缘的厚度;
푧푒푝—等效作用点至钢梁下翼缘中心的距离;
푧푟—混凝土楼板中有效纵向受力钢筋至钢梁下翼缘中心的距离;
푧𝑖—第i排螺栓至钢梁下翼缘中心的距离;9
휌푎—叠合柱钢管含管率;
휌푣—叠合柱箍筋加密区的体积配箍率;
v—最小配箍特征值;
2.2.4计算系数及其他
훼1—受压区混凝土压应力影响系数;
푘푐푤𝑖—第i排螺栓处柱侧壁抗拉刚度系数;
푘푐푓𝑖—第i排螺栓处柱翼缘壁抗拉刚度系数;
푘푒푝𝑖—第i排螺栓处端板抗拉刚度系数;
푘푟—混凝土楼板中有效纵向受力钢筋的抗拉刚度系数;
푘푒푞—组合节点的等效抗拉刚度系数;
fa—节点位置系数;
m—端板形状系数;
k—截面形状系数;
훾퐺—重力荷载分项系数;
훾푤—风荷载分项系数;
훾퐸ℎ—水平地震作用分项系数;
훾퐸푣—竖向地震作用分项系数;
w—风荷载的组合值系数;
e—地震作用的频率系数;
j—连接系数;
nf—传力摩擦面数;
—抗滑移系数;
6
3基本规定
3.0.1预制装配式钢-混结合叠合柱框架结构的安全等级和设计使用年限应符合现行国家标准
《建筑结构可靠性设计统一标准》GB50068和《工程结构可靠性设计统一标准》GB50153
的规定。
条文说明3.0.1建筑物中各类结构构件的安全等级,宜与整个结构的安全等级相同。对其中
部分结构构件的安全等级可进行调整,但不得低于三级。
3.0.2预制装配式钢-混结合叠合柱框架标准设防类房屋适用的最大高度应符合现行标准《钢
管混凝土叠合柱结构技术规程》T/CECS188的规定,且预制装配式钢-混结合叠合柱框架结
构中叠合柱高度不宜小于房屋高度的2/3。
3.0.3预制装配式钢-混结合叠合柱框架的抗震等级应根据其设防类别、烈度、结构类型和房
屋高度确定,并应符合现行标准《钢管混凝土叠合柱结构技术规程》T/CECS188、《建筑抗
震设计规范》GB50011和《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3有关钢筋混凝土结构的规
定。
3.0.4预制装配式钢-混结合叠合柱框架结构采用预制混凝土梁时,结构的耐火等级可采用钢
筋混凝土框架结构的耐火等级;采用钢梁或部分包覆钢-混凝土组合梁时,结构的结构的耐
火等级可采用钢结构的耐火等级。
3.0.5预制装配式钢-混结合叠合柱框架结构应根据设计使用年限和环境类别进行耐久性设计,
耐久性设计应按照《混凝土结构设计规范》GB50010中的耐久性设计要求进行。
3.0.6预制构件的设计应满足标准化的要求,宜采用建筑信息化模型(BIM)技术进行一体化设
计,确保预制构件的钢筋与预留洞口、预埋件等相协调,简化预制构件连接节点施工;预制
构件的形状、尺寸、重量等应满足制作、运输、安装各环节的要求,预制构件的配筋设计应
便于工厂化生产和现场连接。
3.0.7预制装配式钢-混结合叠合柱框架结构的施工及验收,应符合现行标准《混凝土结构施
工质量验收规范》GB50204、《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1、《钢结构工程施工质量验
收标准》GB50205、《钢管混凝土工程施工质量验收规范》GB50628、《钢结构焊接规范》
GB50664、《钢结构工程施工规范》GB50755的有关规定。
7
4材料
4.1钢材
4.1.1钢管和结构用钢材宜采用Q235或Q345钢,质量等级不宜低于B级,且应分别符合
现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700和《低合金高强度结构钢》GB/T1591的规定。当采
用其他牌号的钢材时,其质量应符合相应现行标准的规定。钢材的力学性能应符合现行国家
标准《钢结构设计规范》GB50017的规定。
条文说明4.1.1国家标准《碳索结构钢》GB/T700中,Q235钢分为A、B、C、D四个等级,
其中A级钢不要求任何冲击试验值,并只在用户要求时才进行冷弯试验,且不保证焊接要
求的含碳量,故不建议采用。国家标准《低合金高强度结构钢》GB/T1591中,Q345钢分
为A、B、C、D、E五个等级,其中A级钢不保证冲击韧性要求和延性性能的基本要求,
故亦不建议采用。
当采用进口钢材时,钢材材质(化学成分及其含量限值)、力学性能、屈强比及可焊性等均
应满足现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700、《低合金高强度结构钢》GBT1591、《钢结构
设计标准》GB50017等相关标准的规定。
4.1.2钢材应具有屈服强度、抗拉强度、伸长率、冲击韧性和硫、磷含量的合格保证,对焊
接结构尚应具有碳含量的合格保证及冷弯试验的合格保证。
条文说明4.1.2钢材必须由钢材厂家提供出厂合格证明,才可采用。
4.1.3抗震设计时,预制装配式钢-混结合叠合柱框架结构的钢材应符合下列规定:
1钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.85;
2钢材应有明显的屈服台阶,且伸长率不应小于20%;
3钢材应有良好的可焊性和合格的冲击韧性。
条文说明4.1.3抗震设计时,对钢材的要求是根据现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB
50011制定的。
抗拉强度是实际上决定结构安全储备的关键,伸长率反映钢材能承受残余变形量的程度
及塑性变形能力,钢材的屈服强度不宜过高,同时要求有明显的屈服台阶,伸长率应大于
20%,以保证构件具有足够的塑性变形能力,冲击韧性是抗震结构的要求。
4.1.4钢管可采用直缝焊接钢管、螺旋缝焊接钢管或无缝钢管。焊接钢管应采用对接熔透焊
缝,焊缝强度不应低于管材强度,焊缝质量应符合一级标准。钢管应由专业工厂生产,并应
提供符合标准要求的出厂质量合格证。钢管的尺寸规格宜按我国钢管厂提供的产品目录选用。
钢管现场接长时必须采用坡口熔透焊缝,焊缝质量不应低于二级标准。其他焊缝质量应符合
二级标准。
4.2混凝土
4.2.1混凝土可采用普通混凝土或高性能混凝土,水灰比宜控制在0.45及以下。钢管内混凝
土强度等级不宜低于C40,其轴心抗压、轴心抗拉强度标准值fck、ftk和轴心抗压、轴心抗拉
强度设计值fc、ft应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010相关规定选用。
4.2.2预制装配式钢-混结合叠合柱构件钢管内混凝土可采用自密实混凝土。自密实混凝土的
8
配合比设计、施工、质量检验和验收应符合现行行业标准《自密实混凝土应用技术规程》JGJ/T
283的规定。
4.2.3预制装配式钢-混结合叠合柱构件钢管内混凝土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、质量检验和验收应符合现行行业标准《再生骨料应用技术规程》JGJ/T
240的规定。
条文说明4.2.3再生骨料混凝土在配制过程中掺用再生骨料,较常见的是再生粗骨料部分取
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,对混凝土力学性能影响不大,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行业标准《再生骨料应用技术规程》JGJ/T
240执行。
4.3钢筋
4.3.1预制装配式钢-混结合叠合柱的钢筋宜优先采用延性、韧性和可焊性好的钢筋。纵向受
力钢筋宜采用HRB400级和HRB500级热轧钢筋,也可采用HPB300和RRB400级钢筋。
箍筋宜采用HRB400级、HRB500级和HPB300级热轧钢筋。对抗震等级为一、二、三级的
框架结构,其纵向受力钢筋应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的有关
规定。
4.3.2钢筋的强度标准值、设计值和弹性模量应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB
50010选用。
4.4连接材料
4.4.1用于预制装配式钢-混结合叠合柱构件的焊接材料应符合下列要求:
1手工焊接采用的焊条,应符合现行国家标准《非合金钢及细晶粒钢焊条》GB/T5117
或《热强钢焊条》GB/T5118的规定,选择的焊条型号应与主体金属的力学性能相适应。
2自动或半自动焊接采用的焊丝和焊剂应与主体金属的力学性能相适应。焊丝应符合现
行国家标准《熔化焊用钢丝》GB/T14957的规定。
4.4.2焊缝应符合现行行业标准《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81的规定。焊缝的强度设
计值应按现行国家标准《钢结构设计标准》GB50017的规定采用。
4.4.3用于预制装配式钢-混结合叠合柱框架结构的连接紧固件应符合下列规定:
1普通螺栓应符合现行国家标准《六角头螺栓》GB/T5782和《六角头螺栓-C级》GB/T
5780的规定;
2高强度螺栓应符合现行国家标准《钢结构用高强度大六角头螺栓》GB/T1228、《钢
结构用高强度大六角螺母》GB/T1229、《钢结构用高强度垫圈》GB/T1230、《钢结构用高
强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》GB/T1231或《钢结构用扭剪型高强度螺
栓连接副》GB/T3632的规定。高强度螺栓的预拉力和摩擦面的抗滑移系数应按现行国家标
准《钢结构设计规范》GB50017选用。
3锚栓钢材可采用现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700规定的Q235钢,《低合金高
强度结构钢》GB/T1591中规定的Q345钢、Q390钢或强度更高的钢材。
9
4栓钉应符合现行国家标准《电弧螺柱焊用圆柱头焊钉》GB/T10433的规定。用于栓
钉的钢材屈服强度不应低于320N/mm2,抗拉强度不应低于400N/mm2。
条文说明4.4.1-4.4.3条文中的规定是根据现行国家标准《钢结构设计标准》GB50017和《钢
结构工程施工质量验收标准》GB50205确定的。10.9级螺栓热镀锌后,使用中常出现裂缝,
故不宜采用。
10
5作用与作用效应
5.0.1预制装配式钢-混结合叠合柱框架结构荷载取值及荷载组合效应应符合国家现行标准
《建筑结构荷载规范》GB50009、《混凝土结构设计规范》GB50010、《建筑抗震设计规范》
GB50011、《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3等相关规定。
5.0.2除疲劳设计应采用容许应力法外,预制装配式钢-混结合叠合柱框架结构应按承载能力
极限状态和正常使用极限状态进行设计:
1承载能力极限状态应包括:构件或连接的强度破坏、脆性断裂,因过度变形而不适用
于继续承载,结构或构件丧失稳定,结构转变为机动体系和结构倾覆;
2正常使用极限状态应包括:影响结构、构件、非结构构件正常使用或外观的变形,影
响正常使用的振动,影响正常使用或耐久性能的局部损坏。
5.0.3计算结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度时,应采用荷载及作用效应设计值;
计算疲劳时,应采用荷载及作用效应标准值。
5.0.4对于直接承受动力荷载的结构:计算强度和稳定性时,动力荷载设计值应乘以动力系
数;计算疲劳和变形时,动力荷载标准值不乘动力系数。
5.0.5预制构件进行脱模验算时,等效静力荷载标准值应取构件自重标准值乘以动力系数后
与脱模吸附力之和,且不宜小于构件自重标准值的1.5倍。动力系数与脱模吸附力应符合下
列规定:
1动力系数不宜小于1.2;
2脱模吸附力应根据构件和模具的实际状况取用,且不宜小于1.5kN/m2。
条文说明5.0.5预制构件进行脱模时,受到的荷载包括:自重,脱模起吊瞬间的动力效应,脱
模时模板与构件表面的吸附力。其中,动力效应采用构件自重标准值乘以动力系数计算;脱
模吸附力是作用在构件表面的均布力,与构件表面和模具状况有关,根据经验一般不小于
1.5kN/m2。等效静力荷载标准值取构件自重标准值乘以动力系数后与脱模吸附力之和。
5.0.6在多遇地震作用下,预制装配式钢-混结合叠合柱框架结构的地震作用效应和其他荷载
效应的基本组合的效应设计值应按下式计算:
(5.0.6)
S=GSGE+EhSEhk+EvSEvk+wwSwk
式中S——荷载和地震作用组合的效应设计值;
SGE——重力荷载代表值的效应,可按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011
取值,但有吊车时,尚应包括悬吊物重力标准值的效应;
S——水平地震作用标准值的效应,尚应乘以相应的增大系数或调整系数;
Ehk
S——竖向地震作用标准值的效应,尚应乘以相应的增大系数或调整系数;
Evk
S——风荷载标准值的效应;
wk
G——重力荷载分项系数;
w——风荷载分项系数;
水平地震作用分项系数,应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》
Eh——GB50011
取值;
Ev——竖向地震作用分项系数,应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011
11
取值;
——风荷载的组合值系数,一般结构取0.0,风荷载起控制作用的建筑应取0.2。
w
5.0.7罕遇地震作用下,预制装配式钢-混结合叠合柱框架结构构件的地震作用效应和其他荷
载效应的基本组合的效应按下式计算:
Sd=SGE+eSEk+wSwk(5.0.7)
式中S——罕遇地震作用标准值的效应;
Ek
——地震作用的频率系数,一般结构取1.0。
e
条文说明5.0.7预制装配式钢-混结合叠合柱框架结构设计的荷载组合与现行国家标准《建
筑抗震设计规范》GB50011一致,在多遇地震作用时地震作用分项系数、抗震验算中作用
组合系数、地震作用标准值的效应等都应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011
的规定。
12
6结构与构件设计
6.1一般规定
6.1.1预制装配式钢-混结合叠合柱框架结构设计应包括下列内容:
1结构方案设计,包括结构布置、构件选型;
2材料选用及截面选择;
3作用及作用效应分析;
4结构的极限状态验算;
5结构、构件及节点的构造;
6制作、运输、安装等要求;
7满足特殊要求结构的专门性能设计。
6.1.2采用预制装配式钢-混结合叠合柱框架结构的建筑型体及其构件布置的规则性,应符合
国家现行标准《建筑抗震设计规范》GB50011、《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3和
《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99的有关规定。
6.2结构设计
6.2.1预制装配式钢-混结合叠合柱框架结构中叠合柱的布置应符合下列规定:
1对采用预制装配式钢-混结合叠合柱的楼层,其全部框架柱宜采用叠合柱。
2预制装配式钢-混结合叠合柱的钢管至少应伸至地下一层的基础内或地下二层钢筋混
凝土柱内。
条文说明6.2.1本条规定了预制装配式钢-混结合叠合柱框架结构中叠合柱的布置要求。在
一幢建筑内,可以从上到下全部采用叠合柱,也可以以底部采用不同期施工的叠合柱、中部
采用同期施工的叠合柱、上部采用钢筋混凝土柱。叠合柱的优点显著,应尽可能多的楼层采
用叠合柱。
6.2.2预制装配式钢-混结合叠合柱框架结构可采用钢筋混凝土楼盖或钢-混凝土组合楼盖。
条文说明6.2.2预制装配式钢-混结合叠合柱框架结构可以采用钢筋混凝土楼盖,也可以采
用钢-混凝土组合楼盖。钢-混凝土组合楼盖是指由钢梁、压型钢板、现浇混凝土楼板组成的
楼盖,钢梁与现浇混凝土楼板之间采用栓钉或其他剪力连接件连接。实际工程中,可以是整幢
建筑采用钢-混凝土组合楼盖,也可以局部(如梁跨度大的部位)采用钢~混凝土组合楼盖。
当采用钢筋混凝土楼盖时,其梁可采用钢筋混凝土梁或部分包覆钢-混凝土组合梁,8
度抗震设防时或房屋高度大于50m时,应采用现浇楼盖;对按6、7度抗震设防时的房屋,
当其高度不大于50m时,可采用装配整体式楼盖。
6.2.3预制装配式钢-混结合叠合柱结构弹性计算时,应考虑现浇混凝土楼盖和装配整体式楼
盖的楼板对梁刚度的增大作用。
条文说明6.2.3计算预制装配式钢-混结合叠合柱结构的弹性内力和位移时,楼面梁的截面
弯曲刚度可考虑楼板的作用予以增大,增大系数可根据楼板翼缘的情况确定。对钢筋混凝土
楼盖,在一般情况下,边梁的增大系数可取1.3~1.5,中梁的增大系数可取1.5~2.0;对钢-混凝
土组合楼盖,当钢梁与混凝土楼板有可靠连接时,梁的刚度可取钢梁刚度的1.5~2.0倍。
6.2.4预制装配式钢-混结合叠合柱构件尚应按制作、运输及安装的荷载设计值进行各阶段的
13
计算,预制构件自身吊装的计算,应将构件自重乘以放大系数1.5。
6.2.5预制装配式钢-混结合叠合柱子在浇筑混凝土前,其轴心应力不宜大于钢管抗压强度设
计值的60%,并应满足稳定性要求。
6.2.6计算预制装配式钢-混结合叠合柱框架结构的弹性内力和位移时,叠合柱的截面刚度按
下列规定进行计算:
轴向刚度EA=EcoAco+EccAcc+EaAa(6.2.6-1)
弯曲刚度EI=EcoIco+EccIcc+EaIa(6.2.6-2)
剪切刚度GA=GcoAco+GccAcc+GaAa(6.2.6-3)
式中Eco、Ecc、Ea——分别为钢管外混凝土、钢管内混凝土和钢管的弹性模量;
Gco、Gcc、Ga——分别为钢管外混凝土、钢管内混凝土和钢管的剪变模量;
Aco、Acc、Aa——分别为钢管外混凝土、钢管内混凝土和钢管的截面面积;
Ico、Icc、Ia——分别为钢管外混凝土、钢管内混凝土和钢管截面在所计算方向对其形
心轴的惯性矩。
条文说明6.2.6为了简化计算,预制装配式钢-混结合叠合柱截面刚度均按照钢管内混凝土、
钢管外混凝土和钢管三部分刚度叠加的方法确定。
6.2.7预制装配式钢-混结合叠合柱框架结构的阻尼比,多遇地震作用下,采用钢筋混凝土梁
时可取0.05,采用钢梁时可取0.045;设防地震作用下,弹塑性时程分析时可采用与多遇地
震作用下相同的阻尼比,推覆分析或等效弹性分析时,可分别取0.05~0.06和0.06~0.07,也
可根据结构构件屈服情况确定。
条文说明:6.2.7参考钢管混凝土结构的阻尼比,确定多遇地震作用下采用叠合柱结构的阻
尼比。设防地震作用下弹塑性时程分析,构件屈服后滞回耗能,采用弹性结构的阻尼比;罕
遇地震作用下推覆分析或等效弹性分析,采用增大结构阻尼比的方法考虑构件屈服后滞回耗
能。
预制装配式钢混结合叠合柱框架结构构件的承载力抗震调整系数应按表采
6.2.8-RE6.2.8
用。
表6.2.8预制装配式钢-混结合叠合柱框架结构构件的承载力抗震调整系数
材料结构构件受力状态
强度0.75
钢梁、螺栓、T形构件、外伸端板
稳定0.80
梁受弯0.75
轴压比小于0.15的预制装配式钢-混结合
偏压0.75
叠合柱
混凝土
轴压比不小于0.15的预制装配式钢-混结
偏压0.80
合叠合柱
各类构件受剪、偏拉0.85
6.2.9在风荷载或多遇地震标准值作用下,预制装配式钢-混结合叠合柱框架结构按弹性设计
方法计算的楼层内最大层间水平位移应符合下式要求:
14
h(6.2.9)
uee
式中:—风荷载或多遇地震标准值产生的楼层内最大弹性层间水平位移。
ue
e—弹性层间位移角,高度不大于150m的预制装配式钢-混结合叠合柱框架结构,
宜按表6.2.9采用;
h—计算楼层层高。
表6.2.9预制装配式钢-混结合叠合柱框架结构弹性层间位移角限值
框架类型
钢筋混凝土梁1/500
预制装配式钢-混结合叠合柱框
部分包覆钢-混凝土组合梁1/400
架
钢梁1/350
条文说明:6.2.9预制装配式钢-混结合叠合柱框架结构的弹性层间位移角限值,小于相应钢
管混凝土结构的弹性层间位移角限值。
6.2.10在罕遇地震作用下,预制装配式钢-混结合叠合柱结构薄弱层(部位)弹塑性层间位
移应符合下式要求:
pph(6.2.10)
式中:p—弹塑性层间位移;
p—弹塑性层间位移角限值,可按表6.2.10采用;对框架结构,当轴压比小于0.40
时,可提高10%;当柱全高的箍筋构造采用比本规程中框架柱箍筋最小配筋特征值大30%
时,可提高20%,但累计不超过25%。
表6.2.10预制装配式钢-混结合叠合柱框架结构弹塑性层间位移角限值
结构类型p
预制装配式钢-混结合叠合柱框架1/50
6.3预制装配式钢-混结合叠合柱设计
6.3.1预制装配式钢-混结合叠合柱的设计应符合下列规定:
1正常使用极限状态,应对预制构件进行变形、裂缝控制验算;
2承载能力极限状态,应对预制构件进行强度、稳定性验算;
3对运输安装等短暂设计状况下的预制构件验算,应符合现行国家标准《装配式混凝土
结构技术规程》JGJ1。
条文说明:6.3.1应特别注意预制构件在短暂设计状况下的承载能力验算,对预制构件在脱
模、翻转、起吊、运输、堆放、安装等生产和施工过程中的安全性进行分析。这主要是由于:
15
1)在制作、施工安装阶段的荷载、受力状态和计算模式经常与使用阶段不同;2)预制构件
的混凝土强度在此阶段尚未达到设计强度。因此,许多预制构件的截面及配筋设计,不是使
用阶段的,而是此阶段的设计计算起控制作用。
6.3.2当预制构件中钢筋的混凝土保护层厚度大于50mm时,宜对钢筋的混凝土保护层采取
有效的构造措施,当混凝土保护层内配置防裂、防剥落的钢筋网时,其保护层厚度不应小于
25mm。
条文说明:6.3.2预制梁、柱构件由于节点区钢筋布置空间的需求,保护层往往较大。当保
护层大于50mm时,宜采用增设钢筋网片等措施,控制混凝土保护层的裂缝及在受力过程中
的剥离脱落。
6.3.3用于固定连接件的预埋件与预埋吊件、临时支撑用预埋件不宜兼用;当兼用时,应同
时满足各种设计工况要求。预制构件中预埋件的验算应符合现行国家标准《混凝土结构设计
规范》GB50010、《钢结构设计标准》GB50017和《混凝土结构工程施工规范》GB50666
等有关规定。
6.3.4预制构件中外露预埋件埋入构件深度不宜小于10mm。
条文说明:6.3.4预制构件中外露预埋件埋入构件,便于进行封闭处理。
6.3.5预制装配式钢-混结合叠合柱的轴心受压承载力、偏心受压叠合柱正截面受压承载力、
矩形截面偏心受压叠合柱的斜截面受剪承载力、矩形截面偏心受拉叠合柱的斜截面受剪承载
力应按现行国家标准《钢管混凝土叠合柱结构技术规程》T/CECS188的有关规定进行计算。
条文说明:6.3.5采用叠加法计算偏心受压叠合柱正截面受压承载力,即叠合柱正截面受压
承载力为钢管混凝土柱正截面受压承载力和管外钢筋混凝土柱正截面受压承载力之和。钢管
混凝土柱的正截面受压承载力按现行国家标准《钢管混凝土结构技术规范》GB50936有关
公式确定。叠合柱为大偏心受压时,不考虑轴力对钢管混凝土柱正截面受压承载力的影响,
管外钢筋混凝土的轴力设计值取叠合柱的轴力设计值,管外钢筋混凝土的弯矩设计值取叠合
柱弯矩设计值扣除钢管混凝土柱的受弯承载力;叠合柱为小偏心受压时,轴力设计值在钢管
混凝土与管外钢筋混凝土之间分配,钢管混凝土柱分担的弯矩设计值由钢管混凝土柱分配到
的轴力确定,管外钢筋混凝土的弯矩设计值取叠合柱弯矩设计值扣除钢管混凝土柱分担的弯
矩设计值。采用管外钢筋混凝土分担的轴力设计值和弯矩设计,按扣除钢管混凝土的等效工
字型截面或环形截面钢筋混凝土柱进行正截面受压承载力计算,确定柱的纵向钢筋。
6.3.6预制装配式钢-混结合叠合柱的截面尺寸,宜符合下列各项要求:
1矩形截面的宽度和高度,不宜小于350mm;圆柱截面的直径,四级或不超过2层时
不宜小于350mm,一、二、三级且超过2层时不宜小于400mm;
2剪跨比宜大于2;
3矩形截面长边与短边的边长比不宜大于3。
条文说明:6.3.6对于层数不多的叠合柱结构,矩形截面叠合柱一个方向的最小尺寸可为
300mm,此时,另一方向的尺寸不应小于400mm。考虑到钢管混凝土对柱刚度和承载力的
提高作用,一、二、三级且超过级2层时,矩形截面叠合柱的最小边长(直径)比钢筋混凝
土柱的最小边长小50mm。
6.3.7预制装配式钢-混结合叠合柱钢管外的混凝土厚度及钢管宜符合下列要求:
16
1截面边长不大于1000mm时,钢管外的混凝土厚度不宜小于150mm,采用自密实混
凝土时钢管外的混凝土厚度不宜小于120mm;截面边长大于1000mm时,钢管外的混凝土
厚度不宜小于200mm;
2钢管直径不宜小于108mm,钢管壁厚不宜小于4.5mm;
3钢管混凝土套箍指标不宜小于0.4、不宜大于2.5,套箍指标大于2.5时,不应考虑其
超过部分对钢管内混凝土的约束作用,可考虑其作为型钢对叠合柱刚度和承载力的提高作用;
套箍指标可按下式计算:
=faAa0/(fciAci)(6.3.7-1)
式中:fa—钢管钢材抗拉、抗压强度设计值;
fci—钢管内混凝土轴心抗压强度设计值;
Aa0—钢管截面面积;
Aci—
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