DB37T 5203-2021 装配式方钢管混凝土组合异形柱结构技术规程.pdf

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标准编号:DB37T 5203-2021
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标准类别:建筑工业标准
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DB37T 5203-2021 装配式方钢管混凝土组合异形柱结构技术规程.pdf

f,、f。—钢材的屈服强度和混凝土圆柱体强度设计值; 钢管混凝土轴心受压时强度指标

II 组合构件外围钢管、内部区域的截面惯性矩: A、A 组合构件外围钢管、内部区域的截面面积; Wcm 截面模量; h一一弯矩作用方向的截面高度; S一计算剪应力处以上(或以下)毛截面对中和轴的 面积矩; I一为弯矩作用方向构件的毛截面惯性矩: tw构件的腹板厚度; IR 轨道绕自身形心轴的惯性矩; 梁上翼缘绕翼缘中面的惯性矩: 集中荷载沿梁跨度方向的支承长度: l. 梁的净跨; h 自梁顶面至腹板计算高度上边缘的距离: hR 轨道的高度; I. 梁净截面惯性矩; 1 所计算点至梁中和轴的距离: H 房屋高度。

2.2.4计算系数及其他

β—一方钢管混凝土组合异形轴心受压构件的稳定系数; 1一轴心受压构件计算长细比: %o结构重要性系数; YRE 承载力抗震调整系数:

YS/T 807.1-2012 铝中间合金化学分析方法 第1部分 铁含量的测定 重铬酸钾滴定法 方钢管混凝土组合异形轴心受压构件纳束增强系数; X一为构件的约束效应系数; 方钢管混凝土组合异形偏压构件折减系数; 为方钢管混凝土组合异形构件抗弯承载力计算系数: & 混凝土工作承担系数: y 截面塑性发展系数: 集中荷载增大系数: β 强度增大系数; α 连接系数; 方钢管混凝土组合异形柱构件火灾下的荷载比。

3.1.1钢材的选用应符合现行国家标准《钢结构设计标准》 GB50017、《建筑抗震设计规范》GB50011的有关规定,高层建 筑结构钢材的选用尚应符合现行行业标准《高层民用建筑钢结构 技术规程》JGJ99的有关规定。

3.1.2方钢管混凝土组合异形柱构件中的钢管钢材强度等级宜 采用Q235、Q355、Q390、Q420、Q460,其质量等级应不低于 B级,并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,当有可靠依据时也 可采用其它强度等级的钢材。

3.1.2方钢管混凝土组合异形柱构件中的钢管钢材强度等

钢管或热轧成型的钢管。焊缝可采用高频焊、自动或半自动焊和 手工对接焊缝。当采用冷弯成型的钢管时应满足现行行业标准 《建筑结构用冷弯矩形钢管》JG/T178中I级产品的规定。

3.1.4方钢管混凝土组合异形柱结构采用的钢支撑、屈曲纳 束支撑的材质与性能应符合现行行业标准《高层民用建筑钢结构 技术规程》JGJ99的有关规定

3.1.6方钢管混凝土组合异形柱中的混凝土强度等级应不低于 C30。对Q235钢管,宜配C30或C40级混凝土;对Q355钢管,

C30。对Q235钢管,宜配C30或C40级混凝土;对Q355钢管,

宜配C40或C50级以上的混凝土;对0390、0420钢管,宜配 C50级以上的混凝土。当采用C60(不包含)以上高强混凝土 时,应有可靠的依据。 3.1.7钢管内混凝土宜采用自密实混凝土。自密实混凝土的配 合比设计、施工、质量检验和验收应符合现行行业标准《自密实 混凝土应用技术规程》JGJ/T283的规定。 3.1.8用于方钢管混凝土组合异形柱构件的焊接材料应符合下 列要求: 1手工焊接用的焊条,应符合现行国家标准《碳钢焊条》 GB/T5117或《低合金钢焊条》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自动或半自动焊接用的焊丝及焊剂应与主体金属的力学 性能相适应,并应符合现行有关国家标准的规定; 3二氧化碳气体保护焊接用的焊丝,应符合现行国家标准 《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》GB/T8110的规定; 4当两种不同钢材相焊接时,宜采用与主体金属强度较低 的钢材相适应的焊条或焊丝。 3.1.9用于方钢管混凝土组合异形柱构件的连接紧固件应符合 下列规定:

1手工焊接用的焊条,应符合现行国家标准《碳钢焊条》 GB/T5117或《低合金钢焊条》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自动或半自动焊接用的焊丝及焊剂应与主体金属的力学 性能相适应,并应符合现行有关国家标准的规定; 3二氧化碳气体保护焊接用的焊丝,应符合现行国家标准 《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》GB/T8110的规定; 4当两种不同钢材相焊接时,宜采用与主体金属强度较低 的钢材相适应的焊条或焊丝

3.1.9用于方钢管混凝土组合异形柱构件的连接紧固件应符合

1普通螺栓应符合现行国家标准《六角头螺栓C级》 CB/T5780及《六角头螺栓》GB/T5782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头螺母》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、大六角头螺母、垫圈与技术条件》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 和摩擦抗滑移系数按现行国家标准《钢结构设计标准》GB50017 选用

3.1.10焊钉(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,

既念设计,综合考虑建筑的使用功能、环境条件、材料供应、制 作安装、施工条件因素,择优选用抗震和抗风性能好且经济合理 的结构体系、构件形式和连接构造。应保证结构的整体抗震性 能,使结构具有必要的承载能力、刚度和延性。 3.2.2多、高层民用建筑方钢管混凝土组合异形柱结构应有明 确的竖向及水平传力路径,其平面和竖向布置及规则性要求,应 符合现行国家和行业标准《建筑抗震设计规范》GB50011和 《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99的有关规定。

3.2.3抗震设防的结构,其抗震措施应符合现行国家标准《建

筑工程抗震设防分类标准》GB50223和《建筑抗震设计规范》 GB50011的相关规定。

度、结构类型和房屋高度按照《建筑抗震设计规范》GB50011的相 关规定采用不同的抗震等级,并应符合相应的计算和构造措施要求,

结构的最大适用高度应符合表3.2.5的规定。平面和竖向均不规 则的结构,其最大适用高度宜适当降低

表3.2.5方钢管混凝土组合异形柱结构的最大适用高度(m

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超过本表内高度的房屋,应进行专门研究和论证,采取有效加强措施; 3甲类建筑,6、7、8度时宜按本地区抗震设防烈度提高一度后符合本表 的要求。

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超过本表内高度的房屋,应进行专门研究和论证,采取有效加强措施; 3甲类建筑,6、7、8度时宜按本地区抗震设防烈度提高一度后符合本表 的要求

3.2.6方钢管混凝土组合异形柱结构的高宽比不宜超过表3.2.6

3.2.6方钢管混凝土组合异形柱结构的高宽比不宜超过表3.2.6 的规定。

钢管混凝土组合异形柱结构的最大适用高宽

注:1计算高宽比的高度一般从室外地面算起

2当塔形建筑底部有大底盘时,计算高宽比的高度从大底盘顶部算起

3.2.7方钢管混凝土组合异形柱结构体系中的楼盖结构应符合 下列规定: 1宜采用钢筋桁架混凝土叠合板、预应力混凝土叠合板 钢筋桁架楼承板混凝土板,也可采用压型钢板现浇钢筋混凝土楼 反,楼板应与钢梁有可靠连接; 27度时房屋高度不超过50m的多高层民用建筑,可采用装 配整体式钢筋混凝土楼盖,也可采用装配式楼板或其他轻型楼盖 应将楼板预埋件与钢梁焊接,或采取其他措施保证楼板的整体性:

3楼板有大洞口等情况时,应采取加强楼板水平刚度的措施。

3楼板有大洞口等情况时,应采取加强楼板水平刚度的措施。 3.2.8当在适当部位设置防震缝时,宜形成多个较规则的抗侧力 结构单元。方钢管混凝土组合异形柱结构防震缝设置应符合现行 行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》JGI99的相关规定

结构单元。方钢管混凝土组合异形柱结构防震缝设置应符合现行 行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99的相关规定。

3.3.1方钢管混凝土组合异形柱结构构件的承载力应按下列公 式验算: 持久设计状况、短暂设计状况:

式中:o 结构重要性系数,对安全等级为一级的结构构件不 应小于1.1,对安全等级为二级的结构构件不应小 于1.0; S.一作用组合的效应设计值; R.一一构件承载力设计值; YRE 构件承载力抗震调整系数

3.3.2方钢管混凝土组合异形柱的承载力抗震调整系数,强度验算 时取0.75,稳定验算时取0.80,当仅计算竖向地震作用时取1.0

3.3.2方钢管混凝土组合异形柱的承载力抗震调整系数,强度验算

3.4水平位移限值和舒适度要求

3.4.1按照弹性方法计算时,方钢管混凝土组合异形柱框架结 构、框架一支撑结构、框架一延性墙板结构在风荷载作用下的楼 层层间最大水平位移与层高之比对于居住建筑不宜大于1/400

风振舒适度验算除应符合现行行业标准《高层民用建筑钢结构技 术规程》JGJ99外,尚应符合山东省地方标准《装配式钢结构建 筑技术规程》DB37/T5115的相关规定。

4.1.1荷载、地震作用及荷载效应组合应按现行国家标准《建 筑结构荷载规范》GB50009和《建筑抗震设计规范》GB50011 的有关规定进行计算。

筑结构荷载规范》GB50009和《建筑抗震设计规范》GB50011 的有关规定进行计算。 4.1.2在竖向荷载、风荷载以及多遇地震作用下,结构的内力 和变形可采用弹性方法计算;在罕遇地震作用下结构的弹塑性变 形可采用弹塑性时程分析法或静力弹塑性分析法计算

4.1.2在竖向荷载、风荷载以及多遇地震作用下,结构的内力 和变形可采用弹性方法计算;在罕遇地震作用下结构的弹塑性变 形可采用弹塑性时程分析法或静力弹塑性分析法计算。 4.1.3弹性分析时,可将方钢管混凝土组合异形柱按抗弯刚度 等效为方钢管混凝土柱,亦可按本规程附录A的规定计算柱的抗 侧刚度。

4.1.2在竖向荷载、风荷载以及多遇地震作用下,结构的内力

4.1.3弹性分析时,可将方钢管混凝土组合异形柱按抗弯刚度 等效为方钢管混凝土柱,亦可按本规程附录A的规定计算柱的抗 侧刚度。

筑结构,应按《建筑抗震设计规范》GB50011的有关规定进行 罕遇地震作用下的弹塑性变形分析。此时,可根据结构特点采用 静力弹塑性分析或弹塑性时程分析方法。

4.1.5计算结构内力与变形时,可假定楼盖在其自身平面内为

无限刚性,设计时应采取相应的措施保证楼盖平面内的整体刚 度。当楼盖可能产生较明显的面内变形时,计算时应考虑楼盖平 面内的实际刚度,考虑楼盖的面内变形影响。

考虑钢梁与楼板的共同作用,可计入楼板对钢梁惯性矩的增天作 用。梁两侧均有楼板时,梁的惯性矩可取钢梁惯性矩的1.5倍:

仅一侧有楼板时,梁的惯性矩可取钢梁惯性矩的1.2倍;弹 分析时,不考虑楼板与钢梁的共同作用,

方钢管混凝土组合异形柱框架结构应满足下列要求

D: ≥5ZG,/h; (i = 1,2,3,,n)

2对方钢管混凝土组合异形柱框架支撑结构、方钢管混 疑土组合异形柱框架一延性墙板结构,结构的整体稳定性应符合 下列规定:

EJa ≥0. 7H F G

中:D一第i楼层的抗侧刚度(kN/mm),可取该层剪力与 层间位移的比值; h一一第i楼层层高(mm); G;、G,分别为第i、j楼层重力荷载设计值(kN),取1.2 倍的永久荷载标准值与1.4倍的楼面可变荷载标准 值的组合值; H房屋高度(mm); EJ一一结构一个主轴方向的弹性等效侧向刚度(kN·mm²), 可按倒三角形分布荷载作用下结构顶点位移相等的原 则,将结构的侧向刚度折算为竖向悬臂受弯构件的等 效侧向刚度:

4.1.9罕遇地震作用下进行结构的弹塑性变形计算时,可不计 人风荷载的效应。 4.1.10方钢管混凝土组合异形柱结构中,构件及节点连接设计 应符合相关现行国家、行业标准的规定,其简化计算模型应与实 际构造相吻合

4.2.1结构弹性计算模型应根据结构实际情况确定,应能准硕

映结构中各构件的实际受力情况,并应考虑重力二阶效应的影响 当采用二阶弹性分析方法时,假想水平荷载的取值宜符合现行国家 示准《钢结构设计标准》GB50017的有关规定,也可按照现行国家 标准《钢结构设计标准》GB50017的规定采用直接分析法。

4.2.2结构弹性分析时,应考虑下列变形:

1梁的弯曲、剪切、扭转变形,必要时考虑轴向变形: 2柱、墙的弯曲、剪切、扭转、轴向变形,其中,延性墙 板仅考虑剪切变形: 3钢结构梁、柱节点域剪切变形对结构侧移的影响,宜符 合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011和现行行业标 准《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99的相关规定。 4.2.3结构弹性阶段的内力和位移计算时,方钢管混凝土组合

组合轴向刚度: EA=E,A, +EA. 组合抗弯刚度: EI =E,I, +E.I 组合剪切刚度: GA=G,A,+G.A。 式中:E、E。钢材、混凝土的弹性

组合剪切刚度: GA = G,A, + GA 式中:E。、E。—钢材、混凝土的弹性模量:

式中:E.、E.—钢材、混凝土的弹性模量

EA=E,A,+E.A EI =E,I, +E GA = G,A, + GA

G。、G。一钢材、混凝土的剪变模量; I、I。一组合构件外围钢管、内部混凝土区域的截面惯 性矩; A。、A。一一组合构件外围钢管、内部混凝土区域的截面 面积。 4.2.4方钢管混凝土组合异形柱框架结构的阻尼比应按以下原 则采用: 1多遇地震作用下,房屋高度不大于50m时宜取0.04;房 屋高度大于50m且小于100m时宜取0.03;房屋高度大于100m 时宜取0.02;罕遇地震作用下宜取0.05。 2风荷载作用下内力和变形计算时,阻尼比宜取0.02~0.03 风振舒适度验算时,阻尼比宜取0.01~0.02。 4.2.5对结构分析软件的计算结果,应进行分析判断,确认其 合理、有效后方可作为工程设计依据。体型复杂、结构布置复杂 的高层建筑结构,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。

4.3.1结构弹塑性分析时,应考虑梁的弹塑性弯曲变形、柱在 轴力和弯矩作用下的弹塑性变形以及柱的弹塑性剪切变形。 4.3.2钢柱、钢梁的恢复力模型和骨架曲线可采用二折线模型 其滞回模型可不考虑刚度退化;方钢管混凝土组合异形柱可采用 纤维模型或分层壳模型。 4.3.3采用静力弹塑性分析方法进行结构弹塑性分析时,应符 合下列规定:

1可在结构的各主轴方向分别施加单向水平力:水平力可 乍用在各层楼盖的质心位置,不考虑偶然偏心的影响。 2结构的每个主轴方向宜采用不少于两种水平力分布模式 其中一种宜与振型分解反应谱法得到的水平力分布模式相同。 4.3.4采用弹塑性时程分析方法进行结构弹塑性分析时,应符 合下列规定: 1一般情况下,可采用单向水平地震输入,对体型复杂或 持别不规则的结构,宜采用双向或多向水平地震输人; 2地震波的选取应符合《建筑抗震设计规范》GB50011的 规定。

5.1.1轴心受压构件承载力应满足下式要求:

5.1.1轴心受压构件承载力应满足下式要求:

≤1.0 $B(fA、+0.85fA)

.2轴压强度值不同表示值之间的对应关系

1.3轴心受压构件的稳定系数应按

式中:入一一构件长细比,入=一 : EI+0.2E.1 i一构件回转半径,i= (mm) ; E,A.+0.2E.A I、I.分别为钢管与混凝土对弱轴的截面 (mmt) 。

心受压构件的稳定系数应按下式计算

(^≤12) (^>12)

载力应满足下式要求: 1对于L形截面方钢管混凝土组合异形柱应满足下式 要求:

2对于T形截面方钢管混凝土组合异形柱 1)非对称轴平面内弯曲:

2)对称轴平面内弯曲:

N+α1M M ≤1 M≤1 Mu N.=β(fA,+0.85fA.) M, =m Wscmfs

1.18 M +1. 25 N. M

/V + 1. 67 L M I

5.1.5弯矩作用在两个主平面内的方钢管混凝土组合异形柱, 其承载力除满足本规程中5.1.4条中相关要求外,还应满足下

其承载力除满足本规程中5.1.4条中相关要求外,还应满足下

式要求: 1对于L形截面方钢管混凝土组合异形柱

+ M M ≤0.9 M M ≤0.9 Z

式中:M、M, 一同一截面,绕x轴和y轴弯矩设计值 (N : mm) ;

2对于T形截面方钢管混凝土组合异形柱

M M, .25 Mux + 1. 67 Muy M ≤0.8 M My ≤0.6 M.

Mx、M一截面绕x轴和y轴弯曲的弯矩设计值 (N · mm) ; Mx、Mx分别为绕x轴和y轴弯曲的极限抗弯承载力 (N : mm) 。 框架柱的稳定计算应符合现行行业标准《高层民用建筑 寸技术规程》JGJ99中相应规定。

5.1.6框架柱的稳定计算应符合现行行业标准《高层民用建筑 钢结构技术规程》JGJ99中相应规定。

5.1.7框架柱的长细比,一级不应大于/60235/f,,二级不应 大于√70235/f,三级不应大于80235/f,四级不应大 于/100235/f,。

于/100235/f,。 5.1.8方钢管混凝土组合异形柱的混凝土工作承担系数限值α 不宜超过表5.1.8中规定的限值。

表5.1.8混凝士工作承担系数限值

注: 1 4、= /A/ M

2表中/取值x、y向较大长细比; 31在整数之间时,混凝土工作承担系数可以按线性插值取值:

5.1.9方钢管混凝土组合异形柱的轴压比(N/N)不宜超过表 5.1.9规定的限值。

5.1.9方钢管混凝土组合异形柱的轴压比(N/N,)不宜超过表

5.1.9规定的限值。

方钢管混凝土组合异形柱轴压比(N/N.)限

5. 1. 10 方钢管的截面尺寸不应小于100mm×100mm,壁厚不应 小于4mm 5. 1. 11 方钢管混凝土组合异形柱每个腔体均应设置直径不小于

12mm的排气孔,其位置宜位于柱与楼板相交位置上方及下方 00mm处,每个腔体各布置不少于一个排气孔,并应沿柱高度 反对称布置。混凝土浇筑完成后应对排气孔进行封堵

5.2.1在主平面内受弯的实腹式构件其受弯强度应按下式计算:

:MM 同一截面处,绕x轴和y轴向弯矩设计值 (N : mm) : Wnux、Wny—对x轴和y轴的净截面模量,当截面板件宽厚 比等级为S1、S2、S3或S4级时,应取全截 面模量,当截面板件宽厚比等级为S5级时, 应取有效截面模量(mm²),均匀受压翼缘有 效外伸宽度与腹板有效截面应符合现行国家 标准《钢结构设计标准》GB50017中的相关 规定; xVY 截面塑性发展系数,按本规程中5.2.2条的 规定取值; 钢材的抗拉强度设计值(N/mm²)。

1对H形截面,当板件宽厚比等级为S4或S5级时,截面塑 生发展系数应取1.0,当截面板件宽厚比等级为S1、S2及S3级 时,截面塑性发展系数应按下列规定取值:=1.05,,=1.20 (x轴为强轴、y轴为弱轴); 2对其它截面可采用现行国家标准《钢结构设计标准》

GB50017中的相关规定; 3对需要计算疲劳的梁,宜取==1.0。 5.2.3在主平面内受弯的实腹式构件,除考虑腹板屈曲后强度 外,其受剪强度应按下式计算:

式中:V一计算截面沿腹板平面作用的剪力设计值(N); S一一计算剪应力处以上(或以下)毛截面对中和轴的面 积矩(mm3) I一一构件的毛截面惯性矩(mm*) t一构件的腹板厚度(mm) f一钢材的抗剪强度设计值(N/mm²) 5.2.4当梁受集中荷载且该荷载处文未设置支承加劲肋时,其 计算应符合下列规定: 1当梁上翼缘受有沿腹板平面作用的集中荷载处,腹板计 算高度上边缘的局部承压强度应按下列公式计算

计算应符合下列规定: 1当梁上翼缘受有沿腹板平面作用的集中荷载处TG 04-2009试行 铁路客运专线技术管理办法(试行)(300~350kmh部分),腹板计 算高度上边缘的局部承压强度应按下列公式计算:

F ≤f l,=a+5h

5.2.6受弯构件的稳定性计算与构造要求应符合现行国家标准 《钢结构设计标准》GB50017的规定。 5.2.7梁的支座处应采取构造措施,以防止梁端截面的扭转 当简支梁仅腹板与相邻构件相连,钢梁稳定性计算时侧向支承点 距离应取实际距离的1.2倍

5.2.8支座承担负弯矩且梁顶有混凝土楼板时,框架梁下

5.2.8支座承担负弯矩且梁顶有混凝土楼板时,框架梁下翼缘 的稳定性计算应符合现行国家标准《钢结构设计标准》 GB50017的规定。

构设计标准》GB50017和行业标准《高层民用建筑钢结构技术 规程》JGJ99的相关规定,

6.1.1钢框架的梁柱节点宜采用刚性连接,梁与柱的连接可采 用翼缘焊接和腹板高强度螺栓连接的形式,也可采用全螺栓 连接。 6.1.2焊缝应结合连接所在部位的重要性、焊缝形式、工作环 境及应力状态等情况确定其质量等级。 6.1.3梁、柱的相关连接焊缝质量等级应符合现行国家标准 《钢结构设计标准》GB50017、《钢结构焊接规范》GB50661的 规定,对于高层建筑尚应符合现行行业标准《高层民用建筑钢结 构技术规程》JGJ99的规定。 6.1.4上下节方钢管组合异形柱的拼接、柱脚处钢管柱与底板 的连接,其焊缝应全熔透,焊缝质量等级为一级;焊缝的坡口形 式和尺寸,宜根据板厚和施工条件按现行国家标准《钢结构焊接 规范》GB50661的要求选用。 6.1.5承重构件的螺栓连接,宜采用高强度螺栓摩擦型连接, 高强度螺栓连接受拉或受剪时的承载力NY/T 1940-2010 热带水果分类和编码,应按现行国家标准《钢 结构设计标准》GB50017的规定进行计算。

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