《矩形钢管混凝土组合异形柱技术规程》

中国工程建设标准化协会标准CECS

CECSX:201X

矩形钢管混凝土组合异形柱技术规程

TechnicalSpecificationforSpecial-shapedColumnComposed

ofConcrete-filledRectangularSteelTubes

征求意见稿

《矩形钢管混凝土组合异形柱技术规程》编制组

2018年4月

1总则

1.0.1为了规范矩形钢管混凝土组合异形柱应用技术并在其设计建造中做到安全适用、技术

先进、经济合理、确保质量，制定本规程。

1.0.2本规程适用于工业与民用建筑和一般构筑物的矩形钢管混凝土组合异形柱的设计与施

工。

1.0.3本规程中有关设计、建造与验收规定的原则与基本规定是依据现行国家标准《建筑抗

震设计规范》GB50011.《钢结构设计规范》GB50017,现行行业标准《高层民用建筑钢结

构技术规程》JGJ99以及现行协会标准《高层建筑钢一混凝土混合结构设计规程》CECS230

等制定的。矩形钢管混凝土组合异形柱的设计、建造应遵循绿色建筑的理念，保证良好的安

全性、建筑功能和舒适度，符合装配化的原则。

1.0.4矩形钢管混凝土组合异形柱的设计施工与验收，除应符合本规程的规定外，尚应符合

国家相关现行规范、规程和标准的规定。

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2术语与符号

2.1术语

2.1.1异形柱Special-shapedcolumn

由矩形钢管混凝土柱组合成的，截面几何形状为L形、T形和十字形，且截面各肢的肢高肢

厚比不大于4的柱；肢高肢厚比在4〜8之间的可称为宽肢组合异形柱。

2.1.2异形柱结构Structurewithspecially-shapedcolumns

采用异形柱的框架结构和框架-剪力墙结构。

2.1.3异形柱框架结构Framestructurewithspecially-shapedcolumns

由梁和异形柱或部分异形柱组成的框架结构。

2.1.4异形柱框架一剪力墙结构Frame-shearwallstructurewithspecially-shapedcolumns

由异形柱框架和剪力墙共同承受竖向和水平作用的结构。

2.1.5单肢连接板Singlesteelplate

用于连接单根矩形钢管混凝土柱的单片钢板。

2.1.6双肢连接板Doublesteelplates

用于连接单根矩形钢管混凝土柱的双片钢板。

2.1.7矩形钢管混凝土构件Rectangularconcrete-filledsteeltubemember

在矩形钢管内浇筑混凝土并由矩形钢管和管内混凝土共同承担荷载的构件。

2.1.8管内混凝土Coreconcrete

浇筑在钢管内的混凝土。

2.1.9混凝土的工作承担系数Percentageofload-carryingcapacitysharedbycoreconcrete

在矩形钢管混凝土轴心受压构件中，管内混凝土的抗压承载力占全部抗压承载力的百分数。

2.1.10矩形钢管混凝土组合异形柱Special-shapedcolumncomposedofconcrete-filled

rectangularsteeltubes

边长基本与墙体厚度相等的若干矩形钢管混凝土柱，中部由钢板连接，串联成L、T、十字

形等截面的组合柱。

2.1.11外肋环板节点Verticalstiffenerjoint

节点处柱是贯通的，在梁翼缘侧面焊接竖向肋板，竖向肋板延伸至两侧柱壁并与柱壁焊接。

2.1.12节点抗弯承载力Flexuralbearingcapacityofjoint

仅在弯矩作用下受弯达到极限承载状态时，节点能够承受的最大弯矩。

2.1.13节点抗剪承载力Shearingbearingcapacityofjoint

仅在剪力作用下受剪达到极限承载状态时，节点能够承受的最大剪力。

2.1.14连接Connection

连接是指用螺钉、螺栓和钾钉等紧固件将两种分离型材或零件连接成•个复杂零件或部件的

过程。

2.2符号

2.2.1几何参数

4-管内混凝土的截面面积；

4-钢材的截面面积；

4,“「为边肢柱内混凝土的有效约束区面积；

Amew-钢管腹板的面积；

--各柱肢的连接板的横截面面积；

ASD.W-短梁腹板的面积：

4,-组合构件毛截面面积；

a「有效焊缝厚度；

小钢管边长；

纥“-钢管截面宽度；

上连接板宽度；

小锚栓公称直径；

e-偏心距;

广钢管高度；

短梁腹板高度；

匕”端板高度；

心截面对剪心的极回转半径；

小构件截面对主轴X轴的回转半径；

空构件截面对主轴Y轴的回转半径；

/次「为钢截面绕x，，轴的惯性矩；

心•-为混凝土截面绕x'x'轴的惯性矩；

-计算长度：

4-钢梁翼缘连接板端部长度；

小梁的净跨；

心锚固长度；

/“-翘曲惯性矩;

毛截面抗扭惯性矩；

加-中角肢柱形心至截面压力重心的垂直距离；

个边肢柱形心至截面压力重心的垂直距离；

R-圆弧倒角的半径；

入钢管的厚度；

与「钢管壁厚度；

4-竖向肋板厚度；

%-钢梁翼缘厚度；

力-柱脚底板厚度；

9-应力扩散角。

2.2.2材料性能及计算指标

混凝土的弹性模量；

钢材的弹性模量；

Esc-组合构件的弹性模量；

G-剪变模量；

工-钢管材料的抗拉、抗压强度设计值；

钢梁翼缘连接板与竖向肋板的抗剪强度设计值；

混凝土的抗压强度设计值；

/叼,-钢管管壁钢材的抗拉强度设计值；

fshwy-短梁腹板钢材的抗拉强度设计值；

-钢梁翼缘连接板与竖向肋板的抗剪强度设计值；

<sy-竖向肋板钢材的抗拉强度设计值；

人-钢材抗拉强度标准值；

/「端板两侧与钢梁翼缘焊接的角焊缝抗拉强度设计值;

-端板钢材抗拉强度设计值；

叫丁钢梁的全截面塑性模量；

223作用、作用效应及承载力

节点所承受的弯矩设计值；

M，'-节点弯矩承载力设计值；

节点上、下柱弯矩设计值的平均值；

M「连接焊缝与高强螺栓连接处的极限受弯承载力极限值；

-梁端全截面塑性受弯承载力；

用5-“钢框架屈服机制”在角部形成的塑性较弯矩；

四,“5-钢管壁形成的塑性较弯矩；

M叼-竖向肋板形成的塑性被弯矩；

Mhfy-钢梁翼缘形成的塑性钱弯矩：

机印-端板单位长度的塑性较弯矩；

mhp-钢管壁单位长度塑性较弯矩；

N-钢管混凝土组合异形柱所承受的轴向压力设计值；

N”-钢管混凝土组合异形柱受压承载力；

Mi-单肢轴向受压稳定承载力设计值；

Na-单肢轴向受压承载力设计值；

为边肢柱内混凝土的承载力；

M.vsp-为连接板内混凝土的承载力；

4%-竖向肋板受拉承载力设计值；

月”6-钢管翼缘受拉承载力设计值；

匕-端板受拉承载力设计值：

Pincf2-钢管翼缘受拉承载力设计值；

角焊缝受拉承载力设计值；

考虑多遇地震作用时，荷载和地震作用效应组合的设计值;

R-结构构件承载力设计值；

匕-连接焊缝与高强螺栓连接处的极限受剪承载力极限值；

VGh-梁在重力荷载代表值作用下，应按简支梁分析的梁端截面剪力设计值;

y-节点所承受的剪力设计值；

町-节点受剪承载力设计值；

乙-节点左、右梁端剪力设计值的平均值;

匕，-钢管腹板受剪承载力设计值；

T7Sbw

VU-短梁腹板受剪承载力设计值；

匕“"-钢框架受剪承载力设计值；

匕--混凝土受剪承载力设计值；

b-钢管纵向应力值；

为钢管对混凝土有效约束应力

为连接板纵向应力。

2.2.4计算系数及其它

连接系数；

(P-稳定系数；

8「轴心受压构件承载力折减系数；

瓜-弯矩放大系数；

4-剪力放大系数；

Cp&-承载力系数；

K-有效长度系数：

为角肢柱的横向有效约束系数；

火「钢材超强系数；

厂抗力分项系数；

/RE-结构构件承载力的抗震调整系数；

力长细比；

幼-为相对长细比；

换算长细比；

存心弯扭屈曲换算长细比；

工阻尼比；

"-塑性钱个数，角节点n=4,边节点n=8。

3基本规定

3.0.1矩形钢管混凝土组合异形柱的建筑设计，宜按照通用化、模数化、标准化的要求，实

现建筑及部品部件的系列化化和多样化，保证工程质量，提高劳动效率。

3.0.2矩形钢管混凝土组合异形柱建筑的结构设计，应满足强度、刚度和抗震构造等要求，

保证传力明确，且便于制作、安装和内部混凝土的浇筑施工。

3.0.3矩形钢管混凝土组合异形柱建筑结构设计时，其荷载标准值、荷载组合、荷载分项系

数、荷载组合值系数、结构设计和构造要求等除应满足本规程规定外，尚应按现行国家标准

《建筑结构荷载规范》GB50009、《建筑抗震设计规范》GB50011和《钢管混凝土结构技术

规范》GB50936的规定。

3.0.4矩形钢管混凝土组合异形柱建筑的设计建造，应实现全装修，内装系统应与结构系统、

外围护系统、设备管线系统一体化设计建造，提高预制装配率。

3.0.5矩形钢管混凝土组合异形柱建筑的部品部件应采用性能优良的绿色建材，工厂化生产，

提高产品精度，保障产品质量。

3.0.6矩形钢管混凝土组合异形柱建筑的防火、防腐蚀应符合国家现行相关标准的规定，满

足可靠性、安全性和耐久性的要求。

3.0.7矩形钢管混凝土组合异形柱建筑的施工宜采用建筑信息模型技术，实现全专业、全过

程的信息化管理，制定相互协调的施工组织方案，采用装配式安装施工。

3.0.8矩形钢管混凝土组合异形柱建筑工程的验收应符合《建筑工程施工质量验收统一标准》

GB50300及相关标准的规定.当国家现行标准对工程中的验收项目未作具体规定时，应由

建设单位组织设计、施工、监理等相关单位制定验收要求。

3.0.9矩形钢管混凝土组合异形柱建筑竣工后，建设单位在交付物业管理时，应按国家有关

规定的要求，提供《建筑质量保证书》和《建筑使用说明书》。使用与维护宜采用信息化技

术管理，建立建筑、设备与管线管理档案。当遇地震、火灾等灾害时，灾后应对件数进行全

面检查，并根据破损程度进行维修。严禁未经许可私自拆改。

3.0.10采用矩形钢管混凝土组合异形柱建造的建筑应有使用说明，注明结构和机电管线分布

情况。

4建筑设计

4.1一般规定

4.1.1矩形钢管混凝土组合异形柱结构的建筑方案设计方案应符合下列要求：

1选用合理的建筑方案。

2建筑平面、立面布置宜规则，且各部分的质量和刚度宜均匀、连续。

3设计标准化，遵循“少规格、多组合”的设计原则。

4.1.2矩形钢管混凝土组合异形柱结构建筑设计（包括外围护墙体、隔墙及顶棚设计等）应

符合第五章、第六章和第七章的结构安全、构件制作及施工与验收的要求。

4.1.3矩形钢管混凝土组合异形柱的结构体系，应通过技术、经济和使用条件的综合分析比

较确定，应符合国家现行标准对一般钢结构的有关要求。

4.1.4本章规定适用于以矩形钢管混凝土组合异形柱为主要承重结构的、耐火等级为三级以

上的组合结构。

4.2平面与立面设计

4.2.1矩形钢管混凝土组合异形柱建筑应根据建筑功能、主体结构、设备管线及装修等要求,

确定合理的建筑层高及净高尺寸。

422矩形钢管混凝土组合异形柱建筑的平面、立面的设计应满足结构构件布置、立面部品

部件的模数化、多样化及可实施性等要求。

4.2.3矩形钢管混凝土组合异形柱建筑的平面设计应符合以下规定：

1建筑的纵、横柱网轴线宜分别对齐拉通；异形柱截面肢厚中心线宜与框架梁及剪力墙

中心线对齐；

2建筑的平面布置应结合建筑的使用功能、耐火等级和安全疏散等因素合理布置；

3设备管井应与楼梯、电梯结合，集中设置。

4.2.4矩形钢管混凝土组合异形柱建筑立面设计应符合以下规定：

1矩形钢管混凝土组合异形柱建筑的立面和竖向剖面宜规则、均匀，避免过大的外挑和

内收；

2宜通过建筑体量、立面部品部件的材质肌理和色彩等变化，形成丰富多样的立面效果。

4.2.5建筑设计应根据抗震设计的要求明确建筑形体的规则性。不规则的建筑应根据其不规

则程度采取加强措施。

注：形体指建筑平面形状和立面、竖向剖面的变化。

4.2.6矩形钢管混凝土组合异形柱结构应避开机电预留孔洞及电线箱柜区域，管线宜设置在

异形柱以外。

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4.3外围护墙

4.3.1矩形钢管混凝土组合异形柱建筑外围护墙的设计使用年限应与主体结构相一致。

4.3.2矩形钢管混凝土组合异形柱结构外围护墙体的设计应符合模数协调、标准化和工厂化

要求，并应满足建筑立面效果、制作工艺、运输及施工安装的条件。

4.3.3矩形钢管混凝土组合异形柱建筑的外围护系统设计应包括下列内容：

1外围护系统的节能性能要求；

2外墙板、门窗及屋面板的模数协调要求；

3屋面结构支承构造节点；

4外墙板连接、接缝及外门窗洞口等构造节点；

5阳台、空调板、装饰件、飘窗等连接构造节点。

4.3.4矩形钢管混凝土组合异形柱建筑应根据建筑所在地区的气候条件、使用功能等综合考

虑防火、水密、气密、隔声、热工、耐久、抗冲击、防裂、无有害气体、辐射、过敏等性能

要求。

4.3.5外墙板与矩形钢管混凝土组合异形柱结构的连接应符合下列规定：

1连接节点在保证主体结构整体受力的前提下，应牢固可靠、受力明确、传力简捷、构

造合理；

2连接节点应具有足够的承载力；

3连接部位应采用柔性连接方式，连接节点应具有适应主体结构变形的能力；

4节点设计应便于工厂加工、现场安装就位和调整；

5连接件的耐久性应满足设计使用年限的要求；

6节点设计应隐藏在建筑构造内且便于防水、防腐、防火等的处理。

4.3.6矩形钢管混凝土组合异形柱建筑的外墙板接缝应符合下列规定：

1接缝处应满足防污、美观的要求；

2接缝处应根据当地气候条件合理选用构造防水、材料防水相结合的防排水措施；

3接缝宽度及接缝材料应根据外墙板材料、立面建筑美观、结构层间位移、温度变形等

综合因素确定；所选用的接缝材料及构造应满足防水、防渗、抗裂、耐久等要求；

4与主体结构的连接处应设置防止形成热桥的构造措施。

4.3.7矩形钢管混凝土组合异形柱结构外围护系统中的外门窗应符合下列规定：

1应采用在工厂生产的标准化系列部品，并应采用带有批水板的外门窗配套系列部品。

2外门窗应与墙体可靠连接，门窗洞口与外门窗框接缝处的气密性能、水密性能和保温

性能不应低于外门窗的相关性能。

3预制外墙中的外门窗宜采用企口或预埋件等方法固定，外门窗可采用预装法或后装法

施工；采用预装法时，外门窗框应在工厂与预制外墙整体成型：采用后装法时，预制外墙的

门窗洞口应设置预埋件。

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4铝合金门窗的设计应符合现行行业标准《铝合金门窗工程技术规范》JGJ214的规定。

5塑料门窗的设计应符合现行行业标准《塑料门窗工程技术规程》JGJ103的规定。

4.3.8矩形钢管混凝土组合异形柱结构外墙热工设计

1矩形钢管混凝土组合异形柱结构外墙的热工设计应符合现行国家标准的相关规定；

2矩形钢管混凝土组合异形柱结构外墙热桥部位的内表面温度不应低于室内空气露点温

度，当不满足时应改变构造设计或在热桥部位的一侧采取保温措施；

3采暖地区的轻型复合墙体宜采用双重保温措施，主保温层主要用于降低墙体的传热系

数，夹芯保温层主要用于隔绝结构件和连接件与外层的联系，防止形成热桥；

4复合外墙当采用金属连接件连接内外层时，宜设计为间接连接的柔性构造，在适应由

温度、受力所引起的变形差的同时，减少连接件热桥的影响；

5夏热地区外墙的传热系数（K值）和热惰性指标（D值）应同时满足相应气候区居住

建筑节能设计标准，满足热惰性指标的主要措施宜为合理使用重质材料、空气层和铝箔。

4.3.9矩形钢管混凝土组合异形柱结构的外围护系统的抗渗设计应符合《钢结构住宅设计规

范》CECS261中的要求：

1利用楼板分层承重的轻型砌筑块材填充墙，在楼板处应设置水平缝，缝宽20mm并具

有泛水构造；砌体水平连续时，应每隔25m〜30m设置竖缝，缝宽15mm并弹性密封。

2装配整体式墙板应进行接缝防水抗渗设计，并包括以下内容：

1）接缝活动量，根据结构变形允许值确定，温度变形兼用此活动量；

2）接口腔型设计，根据防水、减压、企口配合要求和制作安装工艺确定；

3）衬垫材料的选择及定位；

4）密封材料的选择，根据基层材料和接缝活动量确定；

5）接缝底涂材料的选用，根据基层材料和密封材料确定；

6）接缝形状设计，同时根据施工时温度修正。

3现场外墙保温做法宜设温度缝，缝位置宜邻近基层墙体缝，缝宽应小于20mm。

4在预制复合板或外墙外保温做法的洞口上沿处应设置滴水线。

5在窗、门框材与外墙板端面交接处应设凹槽，并嵌入保温密封材料。有条件时，窗、

门框材与外墙板边缘宜设计构造防水。

4.3.10矩形钢管混凝土组合异形柱结构应采取防雷措施，防雷设计除应符合现行国家标准

《建筑物防雷设计规范》GB50057的有关的要求外，尚应符合下列规定：

1设有钢筋网（钢框架）的外墙板，钢筋网（钢框架）与连接件应采用焊接连接，并与

主体钢结构相连接；

2外墙板内含有不小于0.5mm厚的钢板时，金属窗框、钢板、连接件（紧固件）、钢结构

之间应形成通路；

3外墙板内含有密肋金属龙骨时，龙骨与钢结构之间应形成通路。

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4.4隔墙与顶棚

4.4.1矩形钢管混凝土组合异形柱结构内墙设计应符合下列要求：

1分户墙应满足防火、防护和隔声要求；采暖地区，无采暖设施的楼梯间其分户墙还应

满足保温要求；

2内隔墙应满足分隔户内空间的要求；

3厨房、卫生间的分隔墙应满足防水和吊挂的要求；

4各部位内墙的燃烧性能和耐火极限应符合《住宅建筑规范》GB50368表9.2.1的要求;

57度以上抗震设防地区，镶嵌在框架平面内的内墙与钢梁、钢柱间应设置变形空间，分

户墙处空间应用轻质防火材料填充；

6预制装配式分户墙板、内隔墙板应满足制作、运输、垛堆、吊装连接、电气管线设置、

缝隙处理等工艺要求；

7各部位内墙隔声应符合《住宅建筑规范》GB50368-2005第7.1条的要求。

8工业化钢结构住宅建筑体系通用和专用部件的分户墙板、内隔墙板应满足互换性要求。

4.4.2矩形钢管混凝土组合异形柱结构内墙设计应符合以下规定：

1矩形钢管混凝土组合异形柱结构填充式分户墙采用非黏土砖制品、小型混凝土空心砌

块、加气混凝土砌块、石膏砌块等砌筑材料时，其设计应符合现行国家标准《砌体结构设计

规范》GB50003和《建筑抗震设计规范》GB50011的规定。

2抗震设防地区砌筑式分户墙、内隔墙的抗震设计应符合现行国家标准《建筑抗震设计

规范》GB50011第13.3节的规定。

3矩形钢管混凝土组合异形柱结构的砌筑分户墙、内隔墙，宜采用符合模数空间的标准

砌块和用于留槽、固定其他部件的专用砌块组合使用。

4矩形钢管混凝土组合异形柱结构隔墙设计应采用装配式部品，并应符合下列规定：

1）可选龙骨类、轻质水泥基板类或轻质复合板类隔墙；

2）龙骨类隔墙宜在空腔内敷设管线及接线盒等；

3）当隔墙上需要固定电器、橱柜、洁具等较重设备或其他物品时，应采取加强措施，其

承载力应满足相关要求。

4.4.3矩形钢管混凝土组合异形柱结构内装系统应符合下列要求：

1矩形钢管混凝土组合异形柱结构内装部品设计与选型应符合国家现行有关抗震、防火、

防水、防潮和隔声等标准的规定，并涉足生产、运输和安装等要求；

2矩形钢管混凝土组合异形柱结构内装部品的设计与选型应满足绿色环保的要求，装配

式混凝土建筑的内装设计应符合国家现行标准《建筑内部装修设计防火规范》GB50222、《民

用建筑工程室内环境污染控制规范》GB50325、《民用建筑隔声设计规范》GB50118和《住

宅室内装饰装修设计规范》JGJ367等的相关规定；

3矩形钢管混凝土组合异形柱结构内装系统设计应满足内装部品的连接、检修更换、物

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权归属和设备及管线使用年限的要求，内装系统设计宜采用管线分离的方式；

4部品接口设计应符合部品与管线之间、部品之间连接的通用性要求，并应符合下列规

定：

1）接口应做到位置固定、连接合理、拆装方便及使用可靠；

2）各类接口尺寸应符合公差协调要求。

5应符合《建筑内部装修设计防火规范》GB50222—95（2001年修订版）。

4.4.4矩形钢管混凝土组合异形柱结构顶棚设计应符合下列要求：

1各类顶棚的构件与楼板的连接件，应能承受顶棚、悬挂重物和有关机电设施的自重和

地震附加作用，其锚固的承载力应大于连接件的承载力。

2吊顶应采用不燃烧体（一级耐火等级）或难燃烧体（二、三级耐火等级）材料。

3吊顶空间内应能设置电气管线、灯具支座、水暖管线。

4卫生间、厨房的吊顶宜采用活动式吊顶，以便检修。

5压型钢板现浇楼盖宜在现浇前预置吊挂连接件，其设置精度应符合吊顶系统的要求；

后装连接件（膨胀螺栓、射钉及其连接件）的承载力应满足吊顶系统的设计要求。

4.5装配式部品部件

4.5.1矩形钢管混凝土组合异形柱结构住宅应采用楼电梯、公共管井、集成式厨房、集成式

卫生间等模块进行组合设计。

4.5.1矩形钢管混凝土组合异形柱结构应在建筑设计阶段对轻质隔墙系统、楼梯、阳台、楼

地面系统、墙面系统、整体厨房、整体卫生间、门窗系统、吊顶系统等进行部品部件的设计

选型。

4.5.2整体厨房设计应符合下列规定：

1应合理设置洗涤池、灶具、操作台、排油烟机等设施，并预留厨房电气设施的位置和

接口。

2应预留燃气热水器及排烟管道的安装及留孔条件。

3给水排水、燃气管线等应集中设置、合理定位，并在连接处设置检修口。

4.5.3整体卫生间设计应符合下列规定：

1宜采用干湿分离的布置方式。

2应综合考虑洗衣机、排气扇（管卜暖风机等的设置。

3应在给水排水、电气管线等连接处设置检修口。

4应做等电位连接。

4.5.4门窗部品收口部位宜采用工厂化门窗套。

4.5.5装配式矩形钢管混凝土组合异形柱建筑的用于居住建筑时，阳台应应采用预制混凝土

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成品构件：也可采用钢结构阳台产品。阳台构件应与主体结构可靠连接，确保安全。

4.5.6矩形钢管混凝土组合异形柱建筑的楼梯宜采用预制装配式混凝土楼梯和钢楼梯。采用

钢制楼梯踏步时，应采用可靠措施，减少踏步颤动并降低噪音。

4.5.7矩形钢管混凝土组合异形柱建筑的楼梯与主体结构宜采用不传递水平作用的连接形式。

4.5.8矩形钢管混凝土组合异形柱建筑建筑的部品部件应采用标准化接口。

4.5.9部品接口设计应符合部品与管线之间、部品之间连接的通用性要求，并应符合下列规

定：

1接口应做到位置固定、连接合理、拆装方便及使用可靠。

2各类接口尺寸应符合公差协调要求。

5结构设计

5.1一般规定

5.1.1结构设计正常使用年限不应少于50年,其相应的安全等级与重要性系数应根据国家现

行标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB50153及《建筑结构可靠度设计统一标准》GB

50068确定。

5.1.2矩形钢管混凝土组合异形柱体系的结构设计应符合下列要求：

1应采用以概率理论为基础的极限状态设计法（ULS）,用分项系数设计表达式进行验

算，并符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011.《钢结构设计规范》GB50017.

现行行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99以及现行协会标准《高层建筑钢一混

凝土混合结构设计规程》CECS230的相关规定。

2承重结构应按承载力极限状态（ULS）和正常使用极限状态（SLS）进行设计。

3当按承载力极限状态（ULS）设计时，应根据现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB

50009的规定，考虑荷载效应的基本组合和偶然组合，用荷载设计值进行设计。

4当按正常使用极限状态（SLS）设计时，结构构件的变形应根据现行国家标准《建筑

结构荷载规范》GB50009的规定，采用荷载的标准组合、频遇组合和准永久组合进行验算。

5计算结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度时，应采用荷载设计值，并应按承载

力极限状态进行验算。

5.1.3设计矩形钢管混凝土组合异形柱结构时，荷载组合、荷载标准值、荷载分项系数、荷

载组合值系数等除本规程有规定者外，应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009

的规定采用；在抗震设防区还应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011的规定。

5.1.4结构构件截面的抗震验算，应采用下列设计表达式：

sE&R，yRE

式中：sE一考虑多遇地震作用时，荷载和地震作用效应组合的设计值。

13

R——结构构件承载力设计值。

YRE——承载力抗震调整系数，应按表5.1.4采用。

表5.1.4承载力抗震调整系数

材料结构构件受力状态/RE

柱、梁支撑

节点板件、连接螺栓强度0.75

钢

连接焊缝

柱、支撑稳定0.80

正截面承载力计算0.75

型钢混凝土梁

斜截面承载力计算0.85

组合构件和混凝土型钢混凝土柱正截面承载力计算0.80

构件钢管混凝土柱斜截面承载力计算0.85

钢骨混凝土剪力墙正截面承载力计算

0.85

普通混凝土剪力墙斜截面承载力计算

5.1.5矩形钢管混凝土组合异形柱体系的计算简图与计算假定应与结构体系与节点连接的构

造相符，并按空间模型进行计算分析。结构体系中梁、柱、支撑的主要节点构造和位置，应

与建筑设计相协调。

5.1.6节点构造应构造简单、整体性好、传力明确、安全可靠、节约材料和施工方便。节点

设计应做到构造合理，使节点具有必要的延性，并避免出现应力集中和过大约束，满足强节

点弱构件的要求。

5.1.7矩形钢管混凝土组合异形柱结构体系是由矩形钢管混凝土组合异形柱、H型钢梁和外

肋环板节点构成的框架结构体系，当其抗侧力刚度不足时，可采用宽肢组合异形柱或增加钢

支撑或双钢板剪力墙。

5.1.8矩形钢管混凝土组合异形柱与H型钢梁的连接可采用外肋环板节点，如图5.1.8(a)

所示；或翼缘竖向加劲板加强，如图5.1.8(b)所示。

(a)外肋环板节点(b)翼缘竖向加劲板

图5.1.8节点

14

5.2结构体系及构造

5.2.1矩形钢管混凝土异形柱的构造形式是由多根单肢矩形钢管混凝土相互之间通过连接构

件进行连接，形成截面形式为L形、T形、十字形的异形柱，分别作为建筑的角柱、边柱

和中柱。连接构件可为单钢板连接，如图521-1所示，也可采用双钢板连接，如图521-2所

示；其中肢宽厚比在4~8的异形柱又称为宽肢组合异形柱(如图521-l(b)和图5.2.1-2(b)),单

钢板连接部分应设纵隔板，双钢板连接部分应设纵向分隔板。

图5.2.1-1单板连接型方钢管混凝土组合异形柱

图5.2.1-2双板连接型方钢管混凝土组合异形柱

5.2.2矩形钢管混凝土组合异形柱结构体系，可根据抗侧刚度需要选用矩形钢管混凝土组合

异形柱框架结构体系、矩形钢管混凝土组合异形柱框架-支撑结构体系或矩形钢管混凝土组

合异形柱框架-剪力墙结构体系。。

5.2.3结构体系竖向布置应连续、均匀、避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力沿竖向突变并

应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011的有关规定。

5.2.4矩形钢管混凝土组合异形柱结构的房屋最大适用高度应满足表524的要求。

表524矩形钢管混凝土组合异形柱结构的房屋最大适用高度

抗震设防烈度

结构体系

6、7度7改8度9度

15

(0.10g)(0.15g)(0.20g)(0.30g)(0.40g)

框架体系705030126

框架-支撑体系9070502412

框架-剪力墙体系120100805030

框架-核心筒体系1501201007550

注：1房屋高度指室外地面到主要屋面板板顶的高度(不包括局部突出屋顶部分);

2超过表内高度的房屋，应进行专门研究和论证，采取有效的加强措施；

3框架柱包括钢管混凝土组合异形柱和单根钢管混凝土柱。

5.2.5选用框架-支撑结构体系时，支撑形式可以采用交叉支撑、人字形支撑和偏心支撑。支

撑构件的截面宽度不宜超过150mm,并宜采用冷弯钢管。

5.2.6选用框架-剪力墙结构体系，剪力墙可以选用单钢板剪力墙和双钢板组合剪力墙。

5.2.7矩形钢管混凝土组合异形柱宜满足如下构造要求：

1单肢钢管混凝土柱应满足《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CECS159:2004)的相关

构造要求，宜采用冷弯薄壁钢管，其横截面边长不宜大于150mm,管内混凝土应采用细石混

凝土，强度不宜低于C25。

2当采用单板连接形式时，单钢板的厚度不应小于3mm,且应间隔设置横向加劲肋，加

劲肋间距不宜大于300mm。

3当采用双板连接形式时，双板厚度不应小于4mm,可不设置加劲肋，双板之间应填充

细石混凝土。

4对双板连接宽肢组合异形柱，可按肢厚的2〜3倍设置纵向分隔板。

5矩形钢管混凝土独立柱的截面尺寸一般不小于200mmx300mm。

5.2.8选用单钢板剪力墙时，单钢板剪力墙应满足国家现行相关标准的构造规定，剪力墙与

边缘构件间宜采用鱼尾板过渡，同时为了保证其平面外的稳定，宜设置加劲肋。

钢板剪力墙不宜承受恒荷载。竖直方向加劲肋宜双面设置或交替双面设置，水平方向加

劲肋可单面、双面或交替双面设置。

钢板剪力墙跨的钢梁，腹板厚度不应小于钢板剪力墙厚度，翼缘可采用加劲肋代替，其

截面应不小于所需要的钢梁截面。

5.2.9选用双钢板组合剪力墙时，双钢板组合剪力墙应满足国家现行相关标准的构造规定；

墙体的厚度不宜超过130mm,钢板厚度不宜超过6mm,内填混凝土采用细石混凝土，其强

度不宜低于C25；钢板和内填混凝土之间连接可采用如图529所示构造。

16

L1

(a)栓号了连接(b)T形加劲肋连接

(c)缀板连接(d)对拉螺栓连接

图529双钢板组合剪力墙构造示意图

1-•外包钢板：2—混凝土；3—栓钉；4-T形加劲肋；5一缀板；6一对拉螺栓

5.2.10矩形钢管混凝土组合异形柱宜采用蒸压轻质加气混凝土防火板进行防火保护，如图

5210所示；也可采用纤维增强水泥板、石膏板、硅酸钙板、蛭石板等防火板。

图5.2.10安装ALC防火板的示意图

5.3结构平面和竖向布置

5.3.1矩形钢管混凝土组合异形柱结构的体系的布置应根据现行国家标准《建筑抗震设计规

范》GB50011的要求明确结构体系的规则性，不规则体系应按规定采取加强措施，特别不

规则应进行专门论证并采用对应的加强措施；不应采用严重不规则的结构体系。

5.3.2结构布置的平面、竖向不规则性，应按下列规定划分：

1用于高层民用建筑时，该结构体系的布置存在某项平面不规则或某项竖向不规则时，

应为不规则的结构。

2当同时存在下列不规则情况的多项或某项不规则超过规定的参考指标较多时，应为特

别不规则的结构。

1)扭转不规则：在规定的水平力及偶然偏心作用下，楼层两端弹性水平位移(或层间

17

位移）的最大值与其平均值的比值大于1.2。

2）偏心布置：任一层的偏心率大于0.15（偏心率计算方法见现行行业标准《高层民用

建筑钢结构技术规程》JGJ99附录A）或相邻层质心相差大于相应边长的15%。

3）凹凸不规则：结构平面凹进的尺寸，大于相应投影方向总尺寸的30%。

4）楼板局部不连续：楼板的尺寸和平面刚度急剧变化，例如，有效楼板宽度小于改成

楼板定性宽度的50%,或开洞面积大于改成楼面面积的30%,或有较大的楼层错层。

5）侧向刚度不规则：该层的侧向刚度小于相邻上一层的70%,或小于其上相邻3个楼

层侧向刚度平均值的80%；除顶层或出屋面小建筑外，局部收进的水平向尺寸大于相邻下

一层的25%o

6）竖向抗测力构件不连续：竖向抗侧力构件（柱、支撑、剪力墙）的内力由水平转换

构件（梁、桁架等）向下传递。

7）楼层承载力突变：抗测力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80%。

5.3.3该结构体系用于不规则高层民用建筑时，应按下列要求进行水平地震作用计算和内力

调整，并对薄弱部位采取有效的抗震构造措施：

1平面不规则而竖向规则时，应采用空间结构计算模型，并应符合下列规定：

1）扭转不规则或者偏心布置时，应计入扭转影响，在规定的水平力及偶然偏心作用下，

楼层两端弹性水平位移（或层间位移）的最大值与其平均值的比值不宜大于1.5,当最大层

间位移角远小于规程限制时，可适当放宽。

2）凹凸不规则或楼板局部不连续时，应采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型：

高烈度或不规则程度较大时，宜计入楼板局部变形的影响。

3）平面不对称且凹凸不规则或局部不连续时，可根据实际情况分块计算扭转位移比，对

扭转较大的部位应该用局部的内力增大。

2平面规则而竖向不规则时，应采用空间结构计算模型，侧向刚度不规则、竖向抗测力

构件不连续、楼层承载力突变的楼层，其对应于地震作用标准值的剪力应乘不小于1.15的

增大系数，应按本规程有关规定进行弹塑性变形分析，并应符合下列规定：

1）竖向抗测力构件不连续时，该构件传递给水平转换构件的地震内力应根据烈度高低和

水平转换构件的类型、受力情况、几何尺寸等，乘1.25-2.0的增大系数：

2）侧向刚度不规则时，相邻楼层的侧向刚度比应依据其结构类型符合国家现行标准《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；

3）楼层承载力突变时，薄弱层抗侧力结构受剪承载力不应小于相邻上一楼层的65%。

3平面不规则且竖向不规则时.，应根据不规则类型的数量和程度，有针对性地采取不低

于第1、2款要求的各项抗震措施。特别不规则时，应经专门研究，采取更有效的加强措施

或对薄弱部位采用相应的抗震性能化设计。

18

5.3.4结构的平面布置宜满足以下要求：

1结构平面形状宜简单、规则，质量、刚度和承载力分布宜均匀，抗侧力构件的平面分

布宜规则对称。不应采用严重不规则的平面布置。

2结构平面布置应减少扭转的影响。结构扭转为主的第一自振周期Ti与平动为主的第一

自振周期丁1之比，不应大于0.9。

3用于高层建筑时，宜选用风作用效应较小、有利于减小横风向振动影响的建筑形体。

4平面长度不宜过长，其长宽比在设防烈度为6、7度时，不宜大于6.0,在8、9度时，

不宜大于5.0。

5不宜采用角部重叠或细腰形平面布置。

5.3.5结构布置应与建筑相协调，梁柱布置宜避免在室内露梁露柱。

5.3.6角柱可采用L形柱，边柱可采用T型柱，中柱可采用十字形柱，如图所示5.3.6所示。

5.3.7钢梁布置宜采取合理构造措施避免其受扭。

5.3.8钢管混凝土组合异形柱用于住宅楼时，在楼梯间、电梯间、风井等局部楼板不连续的

地方可采用钢管混凝土单肢柱。

5.3.9建筑物中有较大中庭时，可在中庭上端楼层用水平桁架将中庭开口连接，或采取其他

增强结构抗扭刚度的有效措施。

5.3.10结构的竖向布置宜满足以下要求：

1建筑的立面和竖向剖面宜规则，避免有过大的外挑和收进。结构的侧向刚度沿高度宜

均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小并且宜上、下连续贯

通，应避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。

2抗震设计的框架-支撑、框架钢板建立墙结构中，支撑、钢板剪力墙宜沿建筑高度竖向

连续布置，并应延伸至计算嵌固端。除底部楼层和伸臂桁架所在楼层外，支撑的形式和布置

沿建筑竖向宜一致。

5.3.11楼层质量沿高度宜均匀分布，楼层质量不宜大于相邻下部楼层质量的1.5倍。

5.3.12楼层顶层取消部分墙、柱形成空旷房间时，宜进行弹性或弹塑性时程分析补充计算并

采取有效的构造措施。

19

5.4结构计算

5.4.1进行结构内力计算以及承载力和变形验算时，其计算原则、计算假定、计算模型和计

算方法等，均应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011、《钢结构设计规范》GB

50017与现行行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99以及现行协会标准《高层建

筑钢一混凝土混合结构设计规程》CECS230的有关规定。

5.4.2结构分析时.，可选择平面结构空间协同、空间杆系、空间杆-薄壁杆系、空间杆-墙板

元及其他组合有限元等计算模型；体型复杂、结构布置复杂的建筑结构应采用至少两个不同

力学模型的结构分析软件进行整体计算，并进行比较，选择合理的计算结果作为设计依据。

5.4.3结构整体分析应进行无地震作用组合和有地震作用组合两种计算，其组合系数、分项

系数、调整系数等应符合《建筑抗震设计规范》等现行规范的相关要求。振型分解反应谱法

和时程分析法采用的动参数应按《建筑抗震设计规范》GB50011规定的数值。当场地有地

震安评报告时，可按提供的地震动参数计算。

5.4.4整体分析时宜按±0.000板和基础底板作为嵌固部位分别计算，经综合比较取安全数值;

地下室楼层结构的侧向刚度不小于相邻地上结构楼层侧向刚度的2倍，且其构造符合现行国

家标准《建筑抗震设计规范》GB50011的规定时，地下室顶板可作为上部结构的嵌固端。

5.4.5结构在荷教基本组合（非地震作用组合）作用下的内力和位移，可采用弹性方法计算。

中高层和高层建筑结构在地震作用组合下的内力和位移应按下列两阶段进行计算：

1第一阶段一一多遇地震作用下的弹性分析，验算构件承载力和弹性层间侧移。

2第二阶段一一罕遇地震作用下弹塑性分析，验算结构弹塑性层间侧移和侧移延性比。

此时，材料的屈服强度和抗拉强度应采用标准值。

5.4.6计算时，组合楼盖楼板在平面内的刚度可假定为无限刚性，但当楼板因刚度削弱会产

生较明显的平面内变形时（如环形楼面、开有大洞口、狭长外伸段或局部变窄等），宜按弹

性楼板进行计算。

5.4.7结构弹性分析时，宜考虑钢梁与现浇混凝土板共同工作的刚度增强。对钢梁两侧或一

侧有混凝土板时，可将钢梁的截面惯性矩分别乘1.5或1.2的增大系数。结构弹塑性分析时，

不考虑此增大系数。

5.4.8结构在多遇地震和罕遇地震下的阻尼比（C）可按下列规定采用：

1在多遇地震作用下，高度不大于50m时，阻尼比可采用0.04；对于50m〜100m时，

阻尼比可采用0.03；在罕遇地震作用下，可采用0.05。

2在风荷载作用下阻尼比可取0.02〜0.04。

5.4.9地震作用下，多（高）层住宅钢结构内力和位移计算所采用的结构自振周期，应考虑

非结构构件的影响。可视主体结构的刚度、非结构构件或墙体的材料及其与主体结构的连接

方式等，分别乘0.7〜1.0的调整系数。轻质墙板为柔性连接时，或结构体系为框剪、框架-

核心筒结构时，宜取较大值。

20

5.4.10采用振型分解反应谱法时，所需的振型数可取为振型参与质量达到总质量的90%所

需的振型数。

突出屋面的小塔楼作为单独的质点按振型分解反应谱法计算时，当取3个振型计算地震

作用效应时可再乘放大系数1.5,当取不小于6个振型时，求出的地震作用效应不必再放大。

多塔楼建筑每个塔楼的振型数不宜小于9,且计算振型数应使振型参与质量不小于总质量的

90%..

5.4.11按弹性方法计算的风荷载或多遇地震标准值作用下的楼层层间最大水平位移与层高

之比Au/h宜符合下列规定：

1高度不大于150m的高层建筑，其楼层层间最大位移与层高之比Au/h不宜大于表

5.4.11的限值。

表5411楼层层间最大位移与层高之比的限值

结构体系风荷载下弹性侧移多遇地震下弹性层间位移

钢框架（支撑）1/3501/300

钢框架-组合剪力墙1/4001/400

钢框架-混凝土剪力墙1/8001/800

2高度不小于250m的高层建筑，其楼层层间最大位移与层高之比Au/h不宜大于1/500。

3高度在150m〜250m之间的高层建筑，其楼层层间最大位移与层高之比△u/h的限值

可按本条第1款和第2款的限值线性插入取用。

注：楼层层间最大位移Au以楼层竖向构件最大的水平位移差计算，不扣除整体弯曲变

形。抗震设计时，本条规定的楼层位移计算可以不考虑偶然偏心的影响。

5.4.12在罕遇地震作用下，住宅钢结构及混合结构的弹塑性分析，应满足以下要求。

1多层、中高层与高层钢结构的层间侧移不应超过层高的1/50o

2中高层与高层钢结构的层间侧移延性比不应大于表5.4.12的规定；

表5.4.12结构层间侧移延性比

结构类型层间侧移延性比

钢框架3.5

偏心支撑框架3.0

中心支撑框架2.5

有混凝土剪力墙（核心简）的钢框架2.0

弹塑性层间位移角，对钢框架结构不应大于1/50,其余结构不应大于1/100。

5.5构件设计

5.5.1单板连接钢管混凝土组合异形柱轴压承载力计算

方钢管混凝土组合异形柱轴压承载力应按下列公式计算：

(5.5.1-1)

21

(5.5.1-2)

%=41+4/(5.5.1-3)

式中：Mf管混凝土组合异形柱轴向受压稳定承载力设计值；

Mi一单肢轴向受压稳定承载力设计值；

一单肢轴向受压承载力设计值：

4—各柱肢的钢管横截面面积；

4—各柱肢的混凝土横截面面积；

4,一各柱肢的连接板的横截面面积；

£,,一各肢柱之间的连接板的抗拉强度设计值；

工一钢管材料的抗拉、抗压强度设计值；

夕，T由心受压构件承载力折减系数，按《钢结构设计规范GB50017-2017》取用，并

取截面两主轴稳定系数较小值。

5.5.2L形单板连接钢管混凝土组合异形柱压弯构件计算

图5.5.2方钢管混凝土组合异形柱压弯承载力计算示意图

等截面柱肢，等宽连接板L形单板连接钢管混凝土组合异形柱压弯承载力M计算公式

如下：

N=N}+N2+N3

Nex=N3n一N{m一N2m

Ne-N、n-N2m-Nm

v3(5.5.2-1)

a-\-b

m=-----

3

2(a+b)

l3(5.5.2-2)

22

N=N^N2+N3

<Nex=N3n-m(N-Nj

Ne=Nn-m(N-NJ

y}(5.5.2-3)

e+m

N、=-——N

tn+n

〃一团_®+e)

\N=---__±vN

2m+n

e^m

N=-x-----N

3m-\-n

(5.5.2-4)

m+n-m+n、rm+n

N„=min</\NfiZ，NJ

n-m-(e+e)e+m

xvx(5.5.2-5)

N“=9（4，+4，）

M3+4/）（”〃一…八。受压柱）

zm+n

N“2=1、

”（…—3。受拉柱）

（5.5.2-6）Im+n（5.5.2-7）

凡3=破4