CECS188-2018《钢管混凝土叠合柱结构技术规程》(2018征求意见稿)

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CECS188-2018《钢管混凝土叠合柱结构技术规程》(2018征求意见稿)

1手工焊接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/T 5117、《热强钢焊条》GB/T5118的有关规定。选择的焊条型号应与被焊钢材性能相 适应。 2自动或半自动焊接用的焊丝和焊剂应与被焊钢材性能相适应,并应符合国家现 行有关标准的规定。 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。 4两种强度级别的钢材焊接时,宜采用与强度较低钢材相适应的焊条或焊丝。 3.2.6叠合柱结构的受力钢筋应符合下列规定: 1宜采用延性、韧性和可焊性较好的钢筋: 2纵向受力钢筋和箍筋宜选用符合抗震性能指标的不低于HRB400级的热轧钢 筋,箍筋也可选用符合抗震性能指标的HPB300级热轧钢筋;

3.2.6叠合柱结构的受力钢筋应符合下列规

1宜采用延性、韧性和可焊性较好的钢筋; 2纵向受力钢筋和箍筋宜选用符合抗震性能指标的不低于HRB400级的热轧钢 筋QNDH 0002S-2011 含茶制品,箍筋也可选用符合抗震性能指标的HPB300级热轧钢筋; 3纵向受力钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.25; 4纵向受力钢筋的屈服强度

5纵向受力钢筋在最大拉力下的总伸长率实测值不应小于9%。3.2.7叠合柱钢管内及钢管混凝土剪力墙钢管内的混凝土强度等级不应低于C35,钢管外的混凝土强度等级不宜低于C35;钢管直径不大于400mm时,钢管内宜采用自密实混凝土;钢管钢材强度宜与钢管内混凝土强度等级相匹配。【说明】钢管对管内混凝土的约束效果与混凝土强度等级、钢管钢材强度有关。对于强度高的混凝土,应采用钢材强度高的钢管,若采用钢材强度低的钢管,为达到相同的约束效果,必然需要增加钢管壁的厚度,从而增加工程造价。3.2.8当混凝土强度等级不高于C80时,其轴心抗压强度标准值fck、轴心抗拉强度标准值fk、轴心抗压强度设计值f和轴心抗拉强度设计值f应按表3.2.8采用;当混凝土强度等级高于C80时,上述指标可按表3.2.8采用,也可根据试验确定。表3.2.8混凝土强度标准值和设计值(N/mm²)混凝土强度等级强度种类C35C55C60C65C70C75IC100标准fek23.426.829.632.435.538.541.544.547.450.253.055.958.761.5值ftk2.392.512.642.742.852.932.993.053.11213.29设计fc16.719.123.125.327.529.731.833.835.93/.943.9值1.711.801.891.962.042.092.142.182.292.32.312.353.2.9当混凝土强度等级不高于C80时,其弹性模量Ec应按表3.2.9采用;当混凝土强度等级高于C80时,其弹性模量可按表3.2.9采用,也可根据试验确定。混凝土的剪切变形模量G。可按混凝土弹性模量的0.4倍采用。表3.2.9混凝土弹性模量(×104N/mm²)混凝土强度等级TC35C40C45C50C60C100Ee3.153.253.353.653.954.00【说明】C35~C80混凝土的强度值及弹性模量值与国家现行标准的规定一致。C85~C100混凝土的强度值及弹性模量值,与CECS188:2005的规定一致,为外推值试验实测值大于表3.2.8及表3.2.9规定的数值。3.3结构计算3.3.1叠合柱结构的荷载标准值,应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的规定采用。9

3.3.2叠合柱结构在竖向荷载、风荷载和多遇地震作用下的内力和位移,应按现行国 家标准《建筑抗震设计规范》GB50011和现行行业标准《高层建筑混凝土结构技术 规程》JGJ3的规定计算。 3.3.3叠合柱结构在罕遇地震作用下的弹塑性变形验算,应按现行国家标准《建筑抗 震设计规范》GB50011和现行行业标准《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3的规 定执行。 3.3.4叠合柱结构的荷载效应组合应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50007 和现行行业标准《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3的规定执行。 3.3.5叠合柱结构弹性内力和位移计算时,叠合柱和钢管混凝土剪力墙的刚度取值应 符合下列规定: 1叠合柱的刚度可按下列公式计算:

式中:EA、EI、GA一分别为叠合柱的轴向刚度、抗弯刚度和抗剪刚度 Eco、Eci、Ea一分别为钢管外混凝土、钢管内混凝土和钢管的弹性模量; Gco、Gei、Ga一分别为钢管外混凝土、钢管内混凝土和钢管的剪切变形模量: Aco、Aci、Aa一分别为钢管外混凝土、钢管内混凝土和钢管的截面面积: Ico、Ici、Ia一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 对柱截面形心轴的惯性矩。 2钢管混凝土剪力墙的轴向刚度可按下式计算:

Eco、Eci、Ea一分别为管外混凝土、管内混凝土和钢管的弹性模量; Aco、Aci、Aa一分别为管外混凝土、管内混凝土和钢管的截面积。 3一字形截面钢管混凝土剪力墙,钢管可按钢管外混凝土强度等级折算为等效混 凝土面积计入墙截面计算其抗弯刚度和抗剪刚度。 4有端柱或有翼墙的钢管混凝土剪力墙,可按带翼缘剪力墙计算其抗弯刚度和抗 剪刚度,端柱内钢管或翼墙有效长度内钢管可折算为等效混凝土面积计入翼缘,腹板 内钢管可折算为等效混凝土面积计入腹板,墙的抗剪刚度可不计入端柱内钢管或翼墙 有效长度内钢管作用

3.3.8叠合柱结构构件的承载力抗震调整系数/RE应按表3.3.8采用。

3.3.8叠合柱结构构件的承载力抗震调整系数VRE应按表3.3.8采

表3.3.8 叠合柱结构构件承载力抗震调整系数

3.3.9在风荷载或多遇地震标准值作用下,叠合柱结构按弹性方法计算的楼层内最 层间水平位移应符合下式要求:

式中:△ue一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; [0]一弹性层间位移角限值,高度不大于150m的叠合柱结构,宜按表3.3.9买

表3.3.9叠合柱结构弹性层间位移角限值

式中:△up一弹塑性层间位移 [0p]一弹塑性层间位移角限值,可按表3.3.10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箍 持征值大30%时,可提高20%,但累计不超过25%

表3.3.10叠合柱结构弹塑性层间位移角限值

表3.3.11结构顶点风振加速度限值aim

梁端加强型连接或骨式连接的端部变截面

ZM≥nsZJywpe

ZM.≥Z(nsyWpb1 +M,)

式中:Wpb一梁的塑性截面模量; Wpb1一梁塑性铰所在截面的梁塑性截面模量; fyb一梁的钢材屈服强度; ns一强柱系数,框架结构不应小于1.2,其他结构不应小于1.1; Mv一梁塑性铰剪力对梁端产生的附加弯矩,Mv=Vpb'x; Vpb一梁塑性铰剪力; x一塑性铰至柱面的距离,塑性铰可取梁端部变截面翼缘的最小处。梁端加 强型连接可取加强板的长度加四分之一梁高,骨形连接取(0.5~0.75)bf

V =1.2(M +M.)/H

V, =1.1(Mbua + Mbua)/l, + VGh

式中:Vb一梁端截面组合的剪力设计值: ln一梁的净跨; VGb一梁柱重力荷载代表值(9度时高层建筑还应包括竖向地震作用标准值 作用下按简支梁分析的梁端截面剪力设计值); Mbua、Mbua一分别为梁左右端反时针或顺时针方向实配的正截面抗震受弯承载力所 对应的弯矩值,根据实配钢筋面积(计入受压钢筋和相关楼板钢筋)和材 料强度标准值确定。

【说明】为实现强剪弱弯,采用实配受弯承载力确定框架梁剪力设计值 .1.7叠合柱受剪截面应符合下列要求:

地震设计状况 剪跨比大于2的柱

剪跨比不大于2的柱及框支柱

Ve≤—(0.20βeoc.bho) YRE

V< (0.15βe.Jc.bho) YRE

验算叠合柱受剪截面的剪力设计值,可按

V一叠合柱剪力设计值; Q一钢管内、外直径的比值; 1一验算截面的剪跨比,1≤0.5时取1=0.5,≥2时取1=2; Bco一钢管外混凝土强度影响系数,当混凝土强度等级不超过C50时,βco取1.0 当混凝土强度等级为C80时,βco取0.8,其间按线性内插法确定; fco一钢管外混凝土轴心抗压强度设计值: fa一钢管钢材抗拉、抗压强度设计值; b一矩形截面柱宽度; ho一柱截面有效高度; Aa一钢管截面面积。 【说明】叠合柱的最小受剪截面要求与钢筋混凝土柱的相同。验算叠合柱受剪截面 及受剪承载力时,考虑钢管混凝土的抗剪作用。进行了钢管混凝土柱、叠合柱在跨中 黄向集中荷载作用下的试验,结果表明:钢管混凝土柱试件的破坏形态与剪跨比、轴 压力有关,剪跨比小于0.5、施加轴压力的试件为剪切破坏,剪跨比为0.51、施加 轴压力的试件为剪弯破坏;钢管混凝土柱的受剪承载力由混凝土、轴压力和钢管3 部分贡献组成,剪跨比不小于0.5时,混凝土、轴压力和钢管的贡献分别为0.2fAc、

4.2.1不同期施工的叠合柱浇筑钢管内混凝土前,施工阶段荷载作用下的钢管最大压 应力不宜大于钢管钢材抗压强度设计值的60%,并应满足稳定性要求, 4.2.2不同期施工的叠合柱的叠合比可通过试算确定,一般情况下可为0.3~0.6。叠合 比可按下式计算:

式中:n一不同期施工的叠合柱的叠合比: N一叠合柱的轴压力设计值,应取按结构整体计算和按柱实际受载面积和荷 载情况计算所得两个轴力中的较大者; Ni一浇筑管外混凝土前钢管混凝土部分已承受的轴压力设计值,该轴力设计值 应由施工期的结构自重和施工荷载产生,荷载分项系数可分别取1.2和 1.4,施工荷载的大小可根据实际情况确定。 42叠合柱的轴心严压录裁力应链合下列机定

1持久、短暂设计状况

N≤0.9p[(f..A..+ f,A)+ N.I

N≤0.9p[(f.A. + f、A)+N.J/R

式中:N一叠合柱轴心压力设计值; 一钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数,可按表4.2.3采用; fco一钢管外混凝土轴心抗压强度设计值: J,一纵向钢筋的抗压强度设计值; Aco一钢管外混凝土截面面积; Ass一全部纵向钢筋截面面积; No一钢管混凝土短柱轴心受压承载力设计值,可按本规程第4.2.4条计算

表4.2.3钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数

4.2.4钢管混凝土短柱轴心受压承载力设计值No可按下式计算:

No=0.9feiAci(1+α0)

No=0.9feiAci(1+ V0 +0)

【说明】采用现行国家标准《钢管混凝土结构技术规范》GB50936的相关公式计 钢管混凝士短柱的轴心受压承载力,

4.2.5偏心受压叠合柱正截面受压承载力计算应符合下列规定: 1可采用管外钢筋混凝土分担的轴力设计值和弯矩设计值、管外混凝土强度等 级、按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010钢筋混凝土柱正截面受压承 载力公式进行计算; 2方形及矩形截面叠合柱可按如图4.2.5所示的等效工字型截面钢筋混凝土柱、 圆截面叠合柱可按扣除钢管混凝土的环形截面钢筋混凝土柱进行正截面承载力计算 3管外钢筋混凝土分担的轴力设计值Nco和弯矩设计值Mco可按下列规定确定: N≤Nb时

4.2.5偏心受压叠合柱正截面受压承载力计算应符合下列规定:

N..: JcoAco f..Ac. + N. (Nei≤0.255No) N.

(Nei>0.255No) N.

式中:Nb一叠合柱界限破坏时的轴压力,Nb=0.5αiβifcoA M、N一分别为偏心受压叠合柱的弯矩设计值和轴力设计值; Mco、Nco一分别为管外钢筋混凝土分担弯矩设计值和轴力设计值; Nci一钢管混凝土分担的轴力设计值: Mo一钢管混凝土柱的受弯承载力: No一钢管混凝土短柱的轴心受压承载力,可按本规程第4.2.4条的规定计算: rc一钢管混凝土管内混凝土半径: α1、β1一钢管外混凝土等效矩形应力图图形系数,当混凝土强度等级不超过C50时 α1取为1.0,β取为0.8,当混凝土强度等级为C80时,α1取为0.94,β 取为0.74,其间α1和βi取值分别按线性内插法确定; co一钢管外混凝土轴心抗压强度设计值;

图4.2.5叠合柱管外钢筋混凝土等效工字型截面 注:D.=DV元/2,D为钢管外径

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 直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 ,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。

1持久、短暂设计状况

1.75 ftobho+f.. 1+a J.4, +0.07M 2 +1 82 j

1.05 f.bh.+fy Asr ho + 1+a f,A+0.056 +1 8元

式中:V一叠合柱剪力设计值: N一叠合柱轴压力设计值,当N大于0.3fcoA时,取0.3fcoA; fto一管外混凝土抗拉强度设计值: fv一箍筋抗拉强度设计值; Asv一同一截面内各肢箍筋(包括拉筋)的全部截面面积; s一箍筋间距; 元1、22一—叠合柱剪跨比,11=72=M/Vho),M为柱端截面未经本规程第4.1.1、4.1.2、 4.1.3和4.1.5条调整的组合弯矩计算值,可取柱上下端的较大值,V为与M对应的组合 剪力计算值;11<1时取入1=1,21>3时取入1=3;22<0.5时取入2=0.5,12>2时取12=2。

式中:N一叠合柱轴向拉力设计值,取止值; 元1、22一叠合柱剪跨比,按本规程第4.2.6条确定。 4.2.8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。 【说明】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。 4.2.9叠合柱钢管外的混凝土厚度及钢管宜符合下列要求: 1钢管外的混凝土厚度不宜小于120mm,采用自密实混凝土时钢管外的混凝土 厚度不宜小于100mm; 2钢管直径不宜小于108mm,钢管壁厚不宜小于4mm; 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; 4钢管混凝土(包括钢管)截面积与叠合柱截面积的比值不宜大于0.45; 5钢管含管率不应小于2%、不宜大于15%;对于低、多层建筑叠合柱结构,当 钢管混凝土短柱的轴心受压承载力设计值No大于叠合柱轴力设计值时,含管率不应 小于1.2%。含管率可按下式计算:

式中:pa一叠合柱钢管含管率; Aa一钢管的截面面积; A一叠合柱全截面面积, 【说明】对套箍指标大于2.5的钢管混凝土柱的轴向受压性能研究尚不充分。因此, 套箍指标超过2.5的钢管混凝土柱,钢管对混凝土的约束作用按套箍指标2.5计,但

超过部分可按型钢的作用计。 根据研究,为避免叠合柱达到轴心受压承载力前钢管外钢筋混凝土严重破坏,需 限制钢管混凝土截面面积与叠合柱截面面积的比值。限制了面积比,仍需用箍筋约束 管外混凝土。 4.2.10叠合柱的轴压比限值,可按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011钢 筋混凝土柱轴压比限值的规定采用。叠合柱的轴压比可按下式计算:

nc=N/(fcoAco+0.9No)

式中:nc一叠合柱的轴压比; N一叠合柱轴力设计值 No一钢管混凝土短柱轴心受压承载力设计值,可按本规程第4.2.4条的规定计 算。 【说明】轴心受压的叠合柱达到其承载力时,钢管混凝土尚未达到其短柱轴心受压 承载力。因此,计算叠合柱的轴压比时,考虑钢管对管内混凝土的约束作用,但予以 折减,

1叠合柱箍筋加密区的箍筋最大间距和最小直

注:d为柱纵向钢筋最小直径。

3框架结构叠合柱及框支框架叠合柱的箍筋直径大于12mm、框架结构以外其 叠合柱的箍筋直径大于10mm时,除底层柱下端外,最大间距应允许采用150mm 4叠合柱箍筋加密区的体积配箍率,应符合下式要求:

Py≥a,feo/ f.

【说明】地震作用下,叠合柱有可能在其两端出现塑性铰。为提高叠合柱两端的弹 望性变形能力,两端应设置箍筋加密区,配置足够多的箍筋,形成箍筋约束混凝土, 提高混凝土的极限压应变。对于叠合柱框架结构,叠合柱是其唯一的竖向结构构件; 对于框架结构以外的其他叠合柱结构,剪力墙是其主要竖向结构构件,叠合柱是相对 次要的竖向结构构件。基于此,轴压比相同的情况下,框架结构叠合柱箍筋加密区的 最小配箍特征值,高于其他结构叠合柱箍筋加密区的最小配箍特征值。 为使相同结构类型、相同轴压比的叠合柱具有理论上相同的弹塑性变形能力,叠 合柱箍筋加密区的最小配箍特征值只与结构类型和轴压比有关,与设防烈度、结构高

度无关。 由于钢管已对管内混凝土形成约束,计算叠合柱箍筋体积配箍率时,可扣除钢管 混凝土部分的体积。由于至今已完成试验的叠合柱试件的钢管混凝土部分的体积都不 大于试件体积的28%,因此,规定了扣除的体积不应大于外围箍筋中心线所围体积 的25%。 4.2.13叠合柱非箍筋加密区的箍筋配置,应符合下列要求: 1体积配箍率不宜小于加密区的50%。 2箍筋间距,框架结构叠合柱不应大于10倍纵向钢筋直径,其他结构叠合柱不 应大于15倍纵向钢筋直径。 4.2.14叠合柱的箍筋配置方式宜符合下列规定: 1宜采用复合箍。复合箍可由外围矩(方)形封闭箍与拉筋组成(图4.2.14a、b), 或由外围矩(方)形封闭箍和八角形封闭箍与拉筋组成(图4.2.14c、d)。拉筋可紧 靠箍筋并钩住纵筋。 2绕过钢管的拉筋与钢管相交部分的圆弧宜与钢管同心,不相交部分宜为直段。 3箍筋加密区的箍筋及拉筋的肢距,绕过钢管的拉筋肢距不宜大于400mm,其 他箍筋及拉筋的肢距不宜大于200mm。 4截面周边纵向钢筋应至少每隔一根位于箍筋的角部或拉筋的弯钩内。 【说明】钢筋混凝土柱轴心受压试验研究表明,拉筋紧靠箍筋并钩住纵筋的试件,其 承载能力及弹塑性变形能力与拉筋紧靠纵筋并钩住箍筋的试件没有差别。但前者施工 比后者方便,且拉筋端部弯钩的混凝土保护层厚度与箍筋的混凝土保护层厚度相同, 满足耐久性设计的要求。纵筋位于箍筋的角部或拉筋的弯钩内,可避免纵筋过早压曲

度无关。 由于钢管已对管内混凝土形成约束,计算叠合柱箍筋体积配箍率时,可扣除钢管 混凝土部分的体积。由于至今已完成试验的叠合柱试件的钢管混凝土部分的体积都不 大于试件体积的28%,因此,规定了扣除的体积不应大于外围箍筋中心线所围体积 的25%。

图4.2.14叠合柱箍筋配置方式示意图

5钢管混凝土剪力墙设计

5.0.1钢管混凝土剪力墙截面厚度不宜小于300mm,且底部加强部位不宜小于层高的 1/16,其他部位不宜小于层高的1/20。 5.0.2钢管混凝土剪力墙的受剪截面应符合下列规定: 1持久、短暂设计状况

JT/T 1378-2021 挖泥船水下泥泵N。≤LfA + f,(A, + A)+ fAw +ZfeA (1+)

N≤LfA +,(A+A)+fAw+ZeA(1+))

2除本条1以外的其他情况: 1)持久、短暂设计状况

本条1以外的其他情况 1)持久、短暂设计状况 /

DGJ32J 71-2008 江苏省居住建筑热环境和节能设计标准N≤oLfA +f,(A + A)+ Aw +E(fiAu +f A,)

V.≤ LfA+f,(A +A)+fAw+Z(feA +fA)]

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