DL／T 5085-1999钢-混凝土组合结构设计规程.pdf

, 2 备案号 中华人民共和国电力行业标准 钢 混凝土组合结构设计规程 发布实施 中华人民共和国国家经济贸易委员会发布 中华人民共和国电力行业标准 钢 混凝土组合结构设计规程 主编部门华北电力设计院 批准部门中华人民共和国国家经济贸易委员会 批准文号国经贸电力号 前言 本规程系根据原电力工业部综科教号文关于下 达制定修订电力行业标准计划项目的通知由华北电力设计院 主编对原电力规划设计管理局批准颁发的火力发电厂主厂房钢 混凝土组合结构设计暂行规定修订而成 对的修订是为了将其颁布实施以来所积累的实 践经验和取得的重大新成果及时充实到规程中使之更完善并 克服其应用范围的局限性规程包含钢管混凝土结构外包钢混 凝土结构钢 混凝土组合梁结构等三种钢 混凝土组合结构形式 规程的颁发对钢 混凝土组合结构在我国的发展将起到更为积极的 促进作用 华北电力设计院于年月开始筹备并组建编制组编写 了修订大纲年月电力规划设计总院组织审查了修订大 纲年月完成了征求意见稿并向有关单位征集意见 年月完成了送审稿年月电力规划设计总院组 织并主持审查了送审稿年月完成了报批稿并报电力规 划设计总院审定 本规程有关条文说明了本规程与其引用标准的关系 本规程共分八章和四个附录这次修订的主要内容有根据 原规定的实施经验修订了适用范围按照电力标准编写的基 本规定和建标号文工程建设标准 编写规定和本规程包括的三种结构特点修订了术语和符号 调整了基本规定和一般规定根据新的科研成果和工程应用经验 分别修订了三种结构的技术内容 钢管混凝土结构 材料部分修订了混凝土的强度等级范围增加了构件 截面套箍系数的规定组合抗压强度计算公式组合抗弯弹性模 量修订了组合抗剪强度设计值和组合剪变模量 构件承载力计算部分采用了钢管混凝土统一理论视 钢管混凝土构件为统一体采用组合性能指标和构件全截面的几 何特性来确定构件的承载力增加了纯弯纯剪压弯剪构件承 载力的计算公式修正了截面塑性发展系数 结构和构造部分修订了柱的抗侧移刚度栈桥柱的允 许长细比调整了后浇法施工的钢管柱在施工阶段初始应力的限 值增加了用于地震区框架柱的长细比限值 节点和连接部分修订了节点加强环板计算公式的适用 范围和肩梁计算公式 外包钢混凝土结构 增加了剪扭构件承载力的计算 增加了外包钢承重骨架的形式设计计算方法及构造要 求等各项规定 钢 混凝土组合梁结构 修订了栓钉抗剪连接件抗剪承载力的限值 考虑滑移效应对刚度的折减修订了组合梁变形验算的 原则 增加了连续组合梁中间支座弯矩的调幅限值 增加了连续组合梁中跨梁的一般变形计算公式 增加了对栓钉的材质要求 本规程有关钢管混凝土结构外包钢混凝土结构和钢 混凝土 组合梁结构的技术内容系我国科技工作者的科研成果和工程实 践的经验总结部分参考欧洲规范和日本建筑学会钢管混凝 土设计指南的内容也经我国科技工作者科研成果和工 程经验所验证 本规程的附录附录附录都是标准的附录 本规程发布实施时即同时废止 本规程由电力规划设计总院提出并归口 本规程负责起草单位华北电力设计院参加起草单位电 力规划设计总院哈尔滨建筑大学清华大学电力建设研究所 黑龙江省电力设计院 本规程主要起草人张圣贤阎善章韩林海聂建国张 淑琴范良干 本规程电力规划设计总院委托华北电力设计院负责解释 目次 前言 范围 引用标准 总则 主要术语和主要符号 主要术语 主要符号 基本规定 钢管混凝土结构 一般规定 材料 构件承载力计算 结构和构造 节点和连接 外包钢混凝土结构 一般规定 材料 计算原则 构件承载力计算 外包钢承重骨架 构造要求 钢 混凝土组合梁结构 一般规定 材料 组合梁承载力计算 组合梁正常使用极限状态的验算 抗剪连接件的计算 板托及翼缘板的计算 构造要求 附录标准的附录连续组合梁变形计算公式 附录标准的附录栓钉连接件材料质量 外形尺寸及焊接质量检验要求 附录标准的附录本规程用词和用语 范围 本规程规定了钢管混凝土结构外包钢混凝土结构及钢 混凝 土组合梁的设计计算方法和构造要求适用于新建扩建或改建 火力发电厂以下简称发电厂建构筑物的钢 混凝土组合结 构设计一般工业与民用建构筑物的钢 混凝土组合结构设计 可参照执行 引用标准 下列标准所包含的条文通过在本标准中引用而构成为本标 准的条文本标准出版时所示版本均为有效所有标准都会被 修订使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性 低合金结构钢 碳素结构钢 混凝土结构工程施工及验收规范 钢结构工程施工及验收规范 电力设施抗震设计规范 建筑结构荷载规范 混凝土结构设计规范 建筑抗震设计规范 钢结构设计规范 建筑结构设计统一标准 建筑结构设计通用符号计量单位和基本术语 混凝土强度检验评定标准 火力发电厂土建结构设计技术规定 火力发电厂主厂房荷载设计技术规程 电力建设施工及验收技术规范建筑工程篇 总则 为了在钢 混凝土组合结构设计中贯彻执行国家的技术经 济政策做到技术先进经济合理安全适用确保质量特制 定本规程 本规程是根据现行国家标准建筑结构设计统一标准 规定的原则制定的 本规程使用的符号计量单位和基本术语是按现行国家标 准建筑结构设计通用符号计量单位和基本术语 的规定采用的并根据本规程所包括三种结构的不同特征和需要 采用国际标准符号或英文单词的开头字母规定了各自的专用符号 除本规程外尚应遵守执行现行国家标准钢结构设计规 范混凝土结构设计规范建筑抗震 设计规范电力设施抗震设计规范 的有关规定 按本规程设计时荷载应按现行国家标准建筑结构荷载 规范和电力行业标准火力发电厂土建结构设计技术 规定火力发电厂主厂房荷载设计技术规程 的规定执行材料和施工质量应符合现行国家标准 钢结构工程施工及验收规范混凝土结构工程施 工及验收规范和电力行业标准电力建设施工及 验收技术规范建筑工程篇及有关国家标准的要 求有关钢结构部分的设计尚应注明所要求的焊缝质量级别及对 钢材所要求的机械性能和化学成分的附加保证项目混凝土强度 的检验评定应符合现行国家标准混凝土强度检验评定标准 的要求 在特殊地区和特殊环境下的钢 混凝土组合结构设计尚应符 合专门规范的有关规定 主要术语和主要符号 主要术语 钢 混凝土组合结构 型钢与混凝土或钢筋混凝土组合而成的结构如钢筋混凝土 结构外包钢混凝土结构钢 混凝土组合梁结构等 钢管混凝土结构 在钢管本规程特指圆钢管内填充混凝土而形成的结构 组合轴压强度 钢管混凝土组合截面所能承受的最大名义压应力 组合抗剪强度 钢管混凝土组合截面所能承受的最大名义剪应力 组合轴压弹性模量 钢管混凝土组合截面在单向受压且其纵向名义应力和应变 呈线性关系时截面上名义正应力与对应的正应变的比值 组合剪变模量 钢管混凝土组合截面在单向受剪且其组合名义应力和应变 呈线性关系时截面上名义剪应力与对应的剪应变的比值 套箍系数 反映钢管混凝土组合截面的几何特征和组成材料的物理特性 的综合参数标准值用表示设计值用表示 加强环板 为构造钢管混凝土刚性节点而设置的环向节点板 外 包 钢 混 凝 土 结 构 外部配筋的钢筋混凝土结构本规程特指外部配置角钢的钢 筋混凝土结构 刚性域 框架节点范围内的一部分角变位可以略而不计的块体 刚性锚固 外包钢混凝土梁端角钢采用刚性锚固件而形成的锚固 外包钢承重骨架 外包钢骨架和斜杆或交叉撑组成的用以承受施工荷载的骨架 钢 混凝土组合梁 钢梁与混凝土板组合而成的梁 塑性中和轴 全截面进入塑性状态时法向应力为零的截面线 抗剪连接件 用于连接钢梁与钢筋混凝土翼缘板并承受二者之间纵向水平 剪力抵抗二者相对滑移保证二者能共同工作的连接件 栓钉 抗剪连接件的一种特制螺钉 交界面 钢筋混凝土翼缘板或板托与钢梁上翼缘之间的接触面 完全抗剪连接 抗剪连接件的纵向水平抗剪承载力能够保证最大弯矩截面上 抗弯承载力得以充分发挥的连接 部分抗剪连接 抗剪连接件的纵向水平抗剪承载力不能保证最大弯矩截面上 抗弯承载力得以充分发挥的连接 板托 钢筋混凝土翼缘板与钢梁上翼缘之间的混凝土局部增厚部分 焊接瓷环 焊接栓钉用的配件在自动拉弧焊接过程中能够隔气保温挡 光防止溶液飞溅的一种瓷质套环 主要符号 作用和作用效应 集中荷载 弯矩设计值 柱轴线处的梁支座弯矩设计值 标准荷载作用下截面负弯矩组合值 标准荷载作用下按照弹性方法得到的连续组合梁中支 座负弯矩值 轴向力设计值 扭矩设计值 剪力设计值 单位长度界面上的纵向界面剪力设计值 单位长度内的均布荷载 计算指标 受弯构件的截面刚度 长期刚度短期刚度 当量抗弯刚度 考虑腹杆剪切变形时骨架梁的抗弯刚度 当量抗剪刚度 表示立方体强度标准值为的混凝土强度等 级 钢材的弹性模量 混凝土的弹性模量 钢管混凝土的组合轴压弹性模量 钢材的剪变模量 混凝土的剪变模量 钢管混凝土的组合剪变模量 钢梁绕自身塑性中和轴的塑性抗弯承载力设计值 部分抗剪连接时截面的抗弯承载力设计值 欧拉临界力 每个连接件的抗剪承载力设计值 钢材的抗拉抗压和抗弯强度设计值 混凝土的轴心抗压强度标准值设计值 焊缝抗剪强度设计值 钢材的抗拉强度塑性设计值 钢筋的抗拉强度设计值 钢筋的抗拉强度塑性设计值 钢管混凝土的组合轴压强度设计值 钢混凝土的组合抗剪强度设计值 混凝土的轴心抗拉强度标准值设计值 栓钉杆的极限抗拉强度 钢材的抗剪强度设计值 钢材的抗剪强度塑性设计值 钢材的屈服强度或屈服点 最大裂缝宽度 正应力 剪应力 相对位移 层间相对位移 角位移 几何参数 构件的截面面积 弯筋的截面面积 混凝土构件的截面面积 混凝土翼缘板有效宽度范围内纵向受拉钢筋的 截面面积 钢构件的截面面积 钢管混凝土构件或核心混凝土面面积 一个截面上附加箍筋的截面面积 截面宽度距离 混凝土板托顶部或钢梁上翼缘板宽度 混凝土翼缘板或与加强环板共同工作的管壁的有效宽度 外包钢混凝土梁终端锚固板的宽度 角焊缝包入的宽度 圆截面外直径 轴向力对截面重心的偏心距离 结构总高度 楼层高度或截面高度 截面有效高度 外包钢混凝土梁终端锚固板的高度 焊缝高度 混凝土翼缘板含现浇和预制的厚度 混凝土板托的厚度 腹板的高度 焊钉的高度 截面惯性矩 换算截面惯性矩 钢管型钢截面惯性矩 混凝土截面惯性矩 钢管混凝土截面惯性矩 截面的回转半径 长度或跨度 计算长度或计算跨度 焊缝长度 框架节点刚性域范围内刚性梁的长度 框架节点刚性域范围内刚性柱的长度 钢管混凝土截面外半径 附加箍筋的分布范围 钢板的厚度 腹板的厚度 连接件的间距 截面弹性抵抗矩 钢截面弹性抵抗矩 混凝土截面弹性抵抗矩 钢管混凝土截面弹性抵抗矩 组合梁截面塑性中和轴至混凝土翼缘板顶面的距离 夹角 计算系数及其他 有关系数 长细比 钢材的弹性模量对混凝土的弹性模量之比 截面的含钢率 加强环板同时受垂直双向拉力的比值 等效弯矩系数 抗剪连接件承载力的折减系数 刚度折减系数 腹杆剪切变形时骨架梁抗弯刚度的折减系数 截面抗弯塑性发展系数 截面抗剪塑性发展系数 超强系数 轴心受压稳定系数 裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数 与纵向受拉钢筋表面特征有关的系数 按有效混凝土面积计算的纵向钢筋配筋率 基本规定 钢 混凝土组合结构设计必须贯彻执行国家技术经济政 策充分考虑工程情况材料供应构件运输安装和施工的具 体 条件合理选用结构方案做到安全经济和适用提高综合 效益同时应符合防火要求注意结构的抗腐蚀性能 采用钢管混凝土结构和外包钢混凝土结构时宜将其用作 最能充分发挥其受力特性的构件 当楼层采用钢梁混凝土楼板时宜按组合梁结构设计 钢管混凝土结构外包钢混凝土结构的抗震等级可按 和结构抗震 等级划分的规定确定其抗震等级 结构构件应根据承载力极限状态和正常使用极限状态的要 求进行下列计算和验算 承载力及稳定所有结构构件均应进行承载力包括压屈 失稳计算必要时尚应进行结构的倾覆和滑移验算 变形对使用上需控制变形的结构构件应进行变形验算 抗裂及裂缝宽度对使用上要求不出现裂缝的构件应进 行混凝土拉应力验算对使用上允许出现裂缝的构件应进行裂 缝宽度验算 结构构件的承载力包括压屈失稳计算和倾覆滑移验 算均应采用荷载设计值变形抗裂及裂缝宽度验算均应采用 相应的荷载代表值 预制构件尚应按制作运输及安装的荷载设计值进行施工阶段的 验算预制构件自身吊装的验算应将构件自重乘以动力系数 对现浇结构装配整体结构必要时应进行施工阶段的验算 结构施工中当需以屈服强度不同的钢材代替原设计中的 主要钢材时应按照钢材的实际强度进行验算 钢管混凝土结构 一般规定 本章规定仅适用于圆钢管内填充混凝土的钢管混凝土结 构 钢管的外直径不宜小于钢管的壁厚不宜小于 钢管的外直径与壁厚之比宜在范围内选用 即常用的截面含钢率 钢管混凝土宜用作轴心受压或作用力偏心较小的受压构 件当作用力偏心较大采用单根构件不够经济合理时宜采用格 构式构件 厂房柱和架构柱常用截面形式有单肢双肢三肢和四肢 等四种设计时应根据厂房规模结构形式荷载情况和使用要 求确定主厂房的框排架柱宜采用格构式柱 在抗震设计时对采用钢筋混凝土横梁的框架其结构抗 震等级可按照钢筋混凝土结构的等级划分钢管混凝土的抗震计 算参数在无明确规定时可按钢筋混凝土结构取值 材料 钢管用钢材可采用和钢其质量要求应 符合现行国家标准用于加工钢管的钢板板材尚应具有冷弯试验 的合格保证 钢管宜采用螺旋焊接管或直缝焊接管焊缝必须采用对接 焊缝并符合二级质量检验标准 混凝土宜采用普通混凝土水灰比应控制在及以下 混凝土的坍落度加减水剂后宜保持在左右 混凝土的强度等级不宜低于级可参照下列材料组 合钢配或级混凝土钢配或 表组合轴压强度设计值第一组钢材 钢材混凝土 注表内中间值可采用插入法求得 级混凝土钢配或级及以上的混凝土 同时 构件截 面的套箍系数标准值不宜小于 钢管混凝土组合轴压强度设计值应按下式计算 式中钢管混凝土的组合轴压强度设计值 混凝土的轴心抗压强度标准值和设计值 钢材的抗拉 抗压和抗弯强度设计值 钢材的屈服强度 构件截面含钢率 构件截面的套箍系数设计值 钢管和混凝土的截面面积 计算系数 采用第一组钢材的值由表给出 采用第二 三组钢材的值应按表的对应值乘换算系数 后确定 对和钢对钢 钢材的分组应按的规定确定 对钢管混凝土轴压和的偏压构件 其承受永久 荷载引起的轴心力占全部轴心力及以上时 应将组合强度设 计值乘以混凝土徐变影响折减系数见表 表徐变影响折减系数值 构 件 长 细 比 永久荷载引起的轴心力占全部轴心力的比例 注表内中间值可采用插入法求得 表组合抗剪强度设计值第一组钢材 钢材混凝土 注表内中间值可采用插入法求得 表组合轴压弹性模量值 第一组钢材 钢材 混凝土 注表内中间值可采用插入法求得 构件的长细比应按下式计算 式中构件的计算长度 钢管的外直径 钢管混凝土组合抗剪强度设计值应按下式计算 值可由表中给出 采用第二 三组钢材的值应按表的对应值乘换算系 数后确定 钢管混凝土组合轴压弹性模量第一组钢材 见表 当采用第二 三组钢材时 表列值应乘换算系数 钢管混凝土组合抗弯弹性模量应按下式计算 式中换算系数值 见表 钢管混凝土组合剪变模量应按下式计算 式中换算系数值 见表 表换算系数值 混 凝 土 注中间值可采用插值法求得 表换算系数值 钢材混凝土 注表内中间值可采用插入法求得 构件承载力计算 单肢钢管混凝土轴心受力构件的承载力应按下式计算 当轴心受压时 式中轴心受压稳定系数 见表 钢管混凝土的截面面积 表稳定系数值 钢 材 钢 材 注表内中间值可采用插入法求得 当轴心受拉时 格构式钢管混凝土轴心受压构件承载力应按式计 算 其受压稳定系数值根据构件的换算长细比查表构件 换算长细比由表给出 当四肢柱内外柱肢截面不相同时 可按下式计算换算长细比 表格构式构件的换算长细比 项目截面型式腹杆类别计算公式符 号 双肢柱 平腹杆 斜腹杆 三肢柱斜腹杆 四肢柱斜腹杆 和是 轴和 比 是单肢 长细比 是一根 面积 是一根 的截面面积 注平腹杆双肢柱的构造应符合第条的规定 当三肢柱内外柱肢截面不相同时 可按下式计算换算长细比 式中四根或三根柱肢的截面换算刚度之和 一根腹杆空钢管的截面刚度 各柱肢钢管截面面积 构件长细比 单柱肢长细比 式中一根柱肢的截面面积 一根柱肢的截面惯性矩 和分别是柱肢中心到虚轴和的距离 柱肢节间距离 柱肢数 格构式钢管混凝土轴心受压构件除按公式验算 整体稳定承载力外尚应验算单柱肢稳定承载力当符合下列条 件时可不验算单柱肢稳定承载力 平腹杆格构式构件及 斜腹杆格构式构件 其中是构件在和方向换算长细比的较大值 格构式钢管混凝土轴心受压构件所受剪力可按下式计算 式中柱肢截面面积 单肢钢管混凝土构件承受压弯剪及共同作用时构件 承载力应按下列公式计算 构件的强度承载力应按下列公式验算 当时 当时 构件的稳定承载力应按下列公式验算 当时 当时 式中欧拉临界力式中为换算长细比 构件截面抵抗矩 等效弯矩系数可按的规定取值 构件截面抗弯塑性发展系数当时 当时 构件截面抗剪塑性发展系数当时 当时 钢管混凝土拉弯构件的承载力应按下式计算 格构式钢管混凝土构件承受压弯剪及共同作用时应 按下式验算平面内的整体稳定承载力 式中按换算长细比查得的验算平面内的轴心受压构件稳 定系数由表给出 格构式柱截面总面积和总抵抗矩 对斜腹杆格构式柱的单肢可按桁架的弦杆计算对平腹杆 格构式柱的单肢尚应考虑由剪力引起的局部弯矩影响按偏压 构件计算 腹杆所受剪力应取实际剪力和按式计算剪力中的较 大值 结 构 和 构 造 发电厂主厂房框排架结构体系的计算简图作用效应 分析组合和基本计算规定按和 的有关规定执行 对框架柱和排架阶形柱的计算长度应按的有关 规定确定 采用先安装空钢管结构后浇灌管内混凝土的方法施工钢管 混凝土结构时应按施工阶段的荷载验算空钢管结构的强度和稳 定性 在浇灌混凝土时由施工阶段荷载引起的钢管初始最大压应 力值不宜超过 钢管混凝土构件的长细比不宜超过表的限值 当钢管混凝土用作地震区的多层和高层超高层框架结构 柱时值不应小于构件的长细比不宜大于表的 限值 表钢管混凝土构件容许长细比限值 序号构件名称 厂房柱炉架柱多层和高层框架柱 平台柱 桁架压杆栈桥柱构架柱 格构式柱的受压腹杆柱间支撑 受拉构件 表用于地震区框架柱的长细比限值 钢材混凝土 注中间值可采用插值法求得 多层和高层框架结构在风荷载作用下的顶点水平位移和层 间相对位移的限值要求应符合的有关规定 在地震作用下结构的抗震变形验算应按和 的有关规定进行 对框排架结构进行作用效应分析时可按下式计算柱 的抗侧移刚度 式中柱截面有效惯性矩 柱截面惯性矩 柱刚度折减系数当为单肢柱时当为格构 式柱时值分别按或的规定计算 当斜腹杆格构式柱用于框排架柱时其刚度折减系数 可按下式计算 对双肢柱或四肢柱 对三肢柱 式中一根受压柱肢的截面刚度 一根腹杆空钢管的截面刚度 节间数见图 柱肢平面夹角的一半见图 上柱与柱总高 上下柱截面惯性矩 当平腹杆格构式柱用于框排架柱时宜将组合柱视为 多层框架见图与整个结构进行联解计算 平腹杆格构式柱的刚度折减系数也可按下式近似计算 式中柱肢中心距 柱肢净间距 一根腹杆截面惯性矩 一根柱肢截面惯性矩 一根柱肢截面面积 图斜腹杆格构式柱图平腹杆格构式柱 承受偏心压力的格构式柱宜采用斜腹杆形式当柱肢间 距较小或有使用要求时可采用平腹杆形式格构式柱的构造要 求应符合下列规定 斜腹杆格构式柱 斜腹杆与柱肢轴线间夹角宜为 杆件轴线宜交于节点中心或腹杆轴线交点与柱肢轴线 距离不宜大于当大于时 应考虑其偏心影响 腹杆端部净距不小于见图 平腹杆格构式柱 图斜腹杆节点 柱肢斜腹杆 腹杆中心距离不大于柱肢 中心距的倍 腹杆空钢管面积不小于一 个柱肢钢管面积的 腹杆的长细比不大于单个 柱肢长细比的 腹杆采用空钢管 腹杆和柱肢应直接焊接 柱 肢上不得开孔柱肢与腹杆连接的 其他构造要求 焊缝计算及柱肢在连 接处的抗拉承载力计算 抗压承载力 可不计算 应按的有关规 定进行 对三肢和四肢格构式柱应沿柱高方向设置横膈横隔 间距不应大于柱截面长边的倍或 在受有较大水平力处和运输单元的端部应设置横膈每个运 输单元不应少于两个横膈构造见图 单肢框架柱的顶层柱及排架阶形柱的上柱可采用与钢板 图横膈构造 膈板横膈撑管 图组合截面形式 焊接的组合截面形式见图 在桁网架中受压弦杆可选用钢管混凝土杆件其 他杆件可采用空钢管杆件之间可直接焊接或用节点板球连 接 在钢管混凝土的管壁上可加焊支吊架等配件当在管壁 上支承重量较大的支吊架时宜采用加强环形式并按公式 验算管壁强度 节 点 和 连 接 钢管混凝土结构节点和连接的设计应满足强度刚度 稳定性和抗震的要求保证力的传递使钢管和管中混凝土能共 同工作并便于制作安装和管中混凝土的浇灌施工 框架结构的梁柱刚性节点宜采用加强环节点形式构造 要求如下 当横梁为工字形截面钢梁时节点构造形式见图 当横梁为钢筋混凝土梁时节点形式见图和图 加强环板应能承受梁端弯矩及轴向力引起的拉力钢牛腿 或腹板应能承受梁端剪力加强环板应与梁端预埋钢板或梁内 主筋直接焊接 格构式柱的刚性节点应采用可靠措施保证节点的整体刚 度双肢柱节点处应在两侧加焊贴板封闭如柱肢相距较大或 梁较高时宜设中间加劲肋见图 图钢梁节点 梁净跨度 柱肢梁端上下加强环坡口 图混凝土梁 明牛腿节点 柱肢钢筋混凝土梁 上下加强环明牛腿 图混凝土梁 暗牛腿节点 柱肢钢筋混凝土梁上 下加强环暗牛腿腹板 排架结构的梁柱铰接节点应能可靠传递剪力和轴向力 铰接节点可采用明牛腿形式见图或节点板形式 见图 明牛腿节点可用于排架梁柱连接板式节点可用于柱间支撑 连接 节点计算同钢结构并应满足的规定 图双肢柱节点 上加强环下加强环 贴板中间加劲肋 图明牛腿铰节点 柱肢钢梁牛腿 角钢螺栓 柱间支撑也可采用与柱肢直接焊接的 钢管其构造和计算应符合的有关 规定 设有吊车的厂房阶形柱的变截面处 构造见图 承受吊车梁支座压力的肩梁不宜插入 柱肢上端可与钢管以角焊缝连接靠角 焊缝传递压力应按下式计算 式中角焊缝高度 角焊缝总计算长度 角焊缝抗剪强度设计值 图板式铰节点 柱肢型钢支撑 节点板加劲板 柱顶直接承受压力的钢管混凝土柱柱顶板宜加厚厚度 不宜小于并应设置肩梁板和加劲肋顶板应留有的压 浆孔作为压浆之用见图图 柱顶荷载宜作用于截面形心处 肩梁膈板焊缝应按公式计算 刚性节点加强环板的平面类型一般有种见图 加强环板在梁方向受拉力作用时可按下式计算 图阶形柱变截面处构造 吊车荷载肩梁 图格构式柱头构造 肩梁平台板中膈板 图单肢柱柱头构造 图加强环板的类型 式中梁端弯矩设计值 梁轴向力对一个环板产生的拉力 梁端截面高度 柱轴线处的梁支座弯矩设计值 对应于柱轴线处梁端剪力 柱肢直径 加强环板宽度和厚度的计算 连接预混凝土梁的上环板宽度宜比梁宽小 下环板宽宜比梁宽大连接钢梁或现浇混凝 土梁的环板宽度宜与梁翼缘或梁宽等宽 连接混凝土梁的环板厚度可按下式计算并应验算 焊缝强度 式中梁端全部负弯矩钢筋面积 梁端负弯矩钢筋抗拉强度设计值 加强环板钢材抗拉强度设计值 连接钢梁的环板厚度应按梁翼缘板的轴心拉力确定 加强环板控制截面宽度的计算 型和型加强环板可按下式计算 图柱肢管壁 的有效宽度 管壁加强环板 式中拉力作用方向与计算截 面的夹角 柱肢管壁参加加强环工作的 有效宽度见图 柱肢管壁厚度 柱肢钢材强度设计值 型和型加强环板可按 下式计算 式中加强环同时受垂直双向拉力的比值当加强环为单 向受拉时 方向由最不利效应组合产生的最大拉力 方向与同时作用的拉力 加强环板的构造要求如下 对于发电厂主厂房框架柱节点部分柱 段应满足的条件 节点部分柱段长度为由上下加强环板算起 各不小于柱肢的直径 在梁柱节点中钢梁腹板或钢牛腿肋板 处的管壁剪应力见图应按下式进行验 算 图管壁应 力计算简图 式中梁端腹板或一个牛腿肋板承受的最大剪力 角焊缝长度 钢管内半径 角焊缝包入的宽度 腹肋板厚度 位于地震区的框架节点设计宜符合下列要求 宜采用钢梁加强环节点 采用混凝土梁节点时梁端设计应符合和 的有关要求 宜采用型或型加强环板 加强环板承载力应满足抗震加强系数要求其抗震加强系 数可按以下规定确定 一级抗震等级 二三级抗震等级 节点加工应符合下列规定 加强环板的加工应保证外形曲线光滑无裂纹刻痕 节点管段与柱管间的水平焊缝应与母材等强 加强环板与钢梁翼缘的对接焊接应采用剖口焊 可能产生塑性铰的最大应力区内应避免布置焊接焊缝 柱与基础的连接 柱与基础的连接分为铰接和固接两种 铰接柱脚设计同钢结构 固接柱脚分插入杯口式和锚固式两种 宜采用插入杯口式柱脚基础杯口的设计同钢筋混凝 土柱肢插入深度应符合如下规定 当钢管外径时取 时取 时取中间值 当柱肢出现拉力时应按下式验算混凝土的抗剪强度见图 式中混凝土抗拉强度设计值 柱脚端部加焊的带圆孔的圆板外径见图 柱肢插入杯口深度 图插入式柱脚图柱脚环板 采用钢板或钢靴梁锚固式柱脚其设计同钢结构 埋入土中部分的柱肢应以混凝土包覆厚度不应小于 高出地面不宜小于 当不满足式的要求时宜优先采用在钢管外壁加焊 栓钉或短粗锚筋的措施 钢管混凝土柱肢几种常用的对接形式见图 图常用的几种对接形式 剖口对接焊内套管对接焊法兰盘对接 十字变径对接变径对接直焊缝钢管的对接 外包钢混凝土结构 一般规定 本章规定仅适用于由纵向角钢及箍筋组成的外包钢混凝土 结构必要时可增设附加纵向钢筋和斜腹杆 根据建筑物的结构特点和施工方法可采用实腹式梁柱或 空腹式梁柱桁架梁双肢柱两种结构形式 中小型发电厂主厂房的框架可采用实腹式梁柱外侧柱可采 用空腹式柱大型发电厂主厂房框架可采用空腹式梁柱 采用实腹式梁柱时宜选择现浇或装配整体式结构并可利 用外包钢骨架兼作施工承重骨架直接悬挂模板承受施工荷载 外包钢混凝土框架的结构抗震等级可按钢筋混凝土结构的 抗震等级划分 材料 混凝土的强度等级对实腹式梁柱不宜低于对空腹 式梁柱不宜低于 外包角钢用的钢材可采用和钢 受力钢筋可采用级级钢筋箍筋可采用级钢筋 混凝土钢材和钢筋的力学性能指标应分别按混凝土结 构设计规范和钢结构设计规范确定 其质量应分别符合混凝土强度检验评定标准碳 素结构钢和低合金结构钢的技术要求 计算原则 外包钢混凝土实腹式梁柱可按的有关规定计 算 外包钢混凝土空腹式梁柱结构的计算可简化成纵向横 向平面结构体系纵向结构的计算与实腹式梁柱相同主厂房横 向结构计算简图见图计算原则如下 图主厂房横向结构计算简图 平腹杆双肢柱钢桁架屋架铰接 吊车梁辅助杆件铰接或刚接桁架梁 平腹杆双肢柱可按单跨多层框架计算 桁架梁应考虑节点的约束应按框架计算 平腹杆双肢柱吊车梁以上部分的附加钢斜撑可不计腹杆 的作用简化成三角形拉压杆计算 直接承受吊车荷载的辅助杆件可根据平腹杆双肢柱的实 际连接构造按铰接或刚接计算 空腹式梁柱可采用简支连接为减少结构的水平位移可 在施工安装后沿桁架梁支座处增加斜杆以形成先铰接后固接 结构见图图中为水平位移 空腹式梁柱应具有足够的抗侧移刚度以保证结构的安全 和正常使用 在风荷载作用下柱顶端相对位移不宜大于 图横向结构连接形式 斜杆位移曲线固结层 层间相对位移不宜大于此处为柱顶端位移与 柱高度 从基础顶面至柱顶端 之比为层间位移与层间高度 之比 在地震作用下 应按和的有关规定进行 抗震变形验算 空腹式梁柱横向结构按规定的计算简图计算时 尚 应采用以下计算假定 考虑杆件轴向变形对结构的影响 平腹杆双肢柱应考虑节点刚性域的影响 其刚性域长度可 按下列公式确定 见图 对于柱肢 对于腹杆 拼装式节点时 式中分别表示柱肢及腹杆的截面高度 使用阶段构件的抗弯刚度可按下式计算 式中刚度折减系数 当构件为现浇或整体预制时取当 构件为预制拼装时取 混凝土的弹性模量 换算截面惯性矩 图双肢柱刚性域 外包钢混凝土结构在正常使用极限状态的验算应按 的有关规定和公式进行 构件承载力计算 外包钢混凝土受弯轴压偏压偏压剪构件的正截面承 载力及斜截面承载力和剪扭构件的剪扭承载力可按 的有关规定进行计算计算中钢筋合力的位置取角钢重心位置 见图 图截面计算简图 外包钢混凝土空腹式梁柱杆件的计算长度 平腹杆双肢柱的计算长度可根据楼层实际的支撑情 况由表中给出 表双肢柱柱肢的计算长度 计算简图 柱 肢 位 置 按无 侧移 框架 时 按有侧移框架时 腹杆与柱肢的线刚度比 底 层 其 他 层 注表中分别表示腹杆柱肢混凝土的弹性模量 分别表示腹杆柱肢的截面惯性矩 桁架梁受压杆件的计算长度可按下列规定确定 上弦杆 桁架平面内 桁架平面外可按平面外实际支撑点之间的距离确定 腹杆 桁架平面内 桁架平面外 式中按杆件轴线交点间距离取用的上弦或腹杆长度 外包钢混凝土梁端角钢的锚固采用刚性锚件见图 可按下列公式验算 式中锚固件承受的剪力设计值即梁外包钢承受的拉力 锚件的宽度和高度锚件的边长取 的较大值 混凝土的抗压强度设计值 超强系数地震设防烈度为八度及以上时取 七度及以下时取 梁端角钢的截面面积和强度设计值 图刚性锚固 角钢锚件锚件 锚固件的厚度及连接焊缝应保证梁端角钢能充分发挥作用 外包钢混凝土梁的下部角钢承受集中吊重时附加箍筋的 总面积可按下式计算 附加箍筋分布的长度范围见图可按下式计算 式中梁下部的吊重设计值 附加箍筋及角钢的抗拉强度设计值 一个截面内附加箍筋的截面面积 一个截面内下部角钢的截面塑性抵抗矩取下部角钢 截面水平轴线的最小弹性抵抗矩的倍 图梁的附加钢筋 外包钢混凝土双肢柱节点核心区的截面抗震验算与钢筋混 凝土框架边节点基本相同可按有关规定设计 当双肢柱的腹杆与柱肢采用拼装式接头时连接板的强度可 按下式计算 式中连接板的折算应力 连接板在设计荷载作用下的正应力和剪应力 连接板的强度设计值 外包钢承重骨架 外包钢承重骨架系由外包钢骨架和斜杆或交叉支撑组成 是为配合全现浇施工方法所采取的一种结构措施用以直接悬挂 模板承受施工阶段的荷载 在箍筋式外包钢骨架中适当增加斜杆形成的骨架梁或 柱构造简单刚度大受力性能好设计中宜优先采用见图 外包钢承重骨架的设计应分两个阶段进行 图箍筋加斜杆式外包钢承重骨架 角钢斜杆箍筋 施工阶段骨架按钢结构设计承受的荷载包括骨架自 重模板重尚未硬化的混凝土重施工活荷载及风荷载 使用阶段硬化的混凝土和骨架共同工作承受全部使用 荷载应按外包钢混凝土结构设计 外包钢承重骨架主材截面的确定取决于使用阶段结构设计 的需要当施工阶段的验算需增加主材截面时应取得施工单位 的配合和支持采取临时措施控制骨架梁柱的跨度和计算高度 不因施工而增加主材的截面 利用外包钢承重骨架进行全现浇施工的框架宜采用梁柱 骨架分层安装分层现浇的施工方案 外包钢承重骨架的内力应根据不同的节点构造进行分析 铰接时柱骨架可按格构式柱计算梁骨架的上下弦有轴向力 并按简支桁架计算刚接时按框架计算 施工阶段的荷载取值可按下列规定确定 结构自重按实际计算 模板荷载的标准值取 混凝土重量按实际计算 施工活荷载的标准值取 风荷载按规定取值 计算活荷载时主梁及柱的折减系数可取 骨架梁的设计步骤和方法如下 骨架型式按的规定确定 骨架上下弦节点的荷载分配是 所有施工阶段的荷载均通过悬吊点作用于骨架上下弦 节点上 同一吊点位置作用于上下弦节点的荷载分别为每个节 点总荷载的与见图 图骨架梁荷载作用图 上下弦角钢重心距离骨架梁跨度 骨架梁的内力分析可采用等代桁架法计算桁架的节间由 一根斜杆覆盖的区间组成它的等效模型如图中所示 图等代桁架简图 实际骨架简图等代桁架简图 等代桁架节间距斜杆内力假定影响区 竖杆箍筋间距斜杆覆盖的区间实际竖杆节间数 承载力的验算应按进行验算上下弦的承载 力时应按的规定计入因水平荷载而产生的轴向力 变形计算 骨架梁的变形包括弯曲变形和剪切变形可采用拟梁法 计算其挠度 或 式中骨架梁的跨度 作用于骨架梁单位长度内的均布荷载 刚度折减系数取 集中荷载 集中荷载数 考虑腹杆剪切变形时骨架梁的抗弯刚度 当量抗弯刚度 上下弦角钢的弹性模量及截面面积 上下弦角钢形心间距 腹杆剪切变形时骨架梁抗弯刚度的折减系数 由斜杆和竖杆组成的当量抗剪刚度 斜杆截面面积 斜杆与下弦杆的夹角 骨架梁的允许挠度为 主次骨架梁节点施工阶段的验算 主次骨架梁节点的作用力如图中所示 图主次骨架梁节点的作用力 支座肋板连接板 连接板截面及其与次梁上弦角钢间的焊缝应与次梁上弦角 钢等强度设计 连接板与主梁上弦角钢之间应焊接连接 骨架梁中受力腹杆的计算长度可考虑纵向腰筋与之绑扎 或焊接的支点作用压杆长细比不宜大于拉杆长细比不宜 大于 构造要求 外包钢混凝土厂房结构的伸缩缝间距可按钢筋混凝土结构 的有关规定采用 外包钢混凝土结构的截面尺寸宜标准化空腹式梁柱标准 图杆件构造 杆件 的 截 面 尺 寸 可 采 用 三种规格以便于工厂化生产 构件角钢的外表面可与混凝土 表面取平箍筋的混凝土保护层厚度 不宜小于见图受力钢 筋的保护层厚度不宜小于其直径 箍筋直径当截面高度小于或等于时不宜小于 当截面高度大于时不宜小于 箍筋间距对于空腹式梁柱杆件不宜大于抗震设 防时不宜大于对于实腹式梁柱不宜大于其 构造要求应按的有关规定 外包钢承重骨架中斜杆的直径不宜小于 纵向角钢的厚度不应小于梁柱的纵向配筋构造要求 应按的有关规定 箍筋与角钢当采用专用焊机焊接时箍筋两头必须经专用 墩头机墩头 当采用手工焊接骨架时经过墩头的箍筋应将墩头满 焊未经墩头的箍筋应采用双面焊焊接长度不应小于倍箍 筋直径 当角钢肢厚小于箍筋 又未经墩头时可采用垫焊等措 施以满足箍筋最小保护层厚度的 要求 在外包钢构件上焊接钢牛 腿或支架时应在侧面的角钢上加 设连接板其宽度不宜小于 厚度不宜小于连接焊缝应与 连接钢板等强度见图 图钢牛腿连接 钢牛腿连接钢板 外包钢混凝土实腹式梁柱的抗震构造要求应按 的有关规定设计梁柱接头的抗震措施如下 框架横梁宜设置在柱的角钢之间柱角钢内侧距横梁近边 不宜小于见图 当框架采用装配整体式方案时预制横梁上部应设叠浇 层保证横梁楼板与柱的整体性 当抗震设防烈度为八度及以上时梁柱节点除梁端按 设置刚性锚固件外尚应沿柱边梁底设附加锚固件并通过 图梁柱节点构造 角钢柱横梁钢筋拉筋刚性锚固件 拉筋或拉板将水平力传递给柱两侧的角钢见图 考虑地震作用组合时框架柱的轴压比限值 应按 中的规定确定 柱肢中全部角钢的最小配筋率不宜小于 外包钢混凝土双肢柱的柱肢与腹杆采用拼装接头时抗 震构造应符合下列规定见图 连接板的设计应满足抗震加强系数的要求其抗震加强系 数可按下式计算 式中腹杆抗弯强度控制截面的极限弯矩与外荷载产生的 弯矩之比 连接板隙缝位置极限弯矩与外荷载产生的弯矩之 比 当抗震设防烈度为七度及以下时取当抗震设防 烈度为八度及以上时取 连接板应刨光避免局部缺陷及损伤 外包钢承重骨架中斜杆的倾角宜为 图拼装式接头构造 肢杆腹杆连接板加劲板 隙缝连接板中心线角钢截面重心线 外包钢骨架内每隔左右应沿横截面加焊剪刀撑 以防止运输时产生较大变形剪刀撑可采用的钢筋 柱骨架分层组装时分段的位置设在楼层以上 处角钢的连接可采用等截面角钢内贴搭接搭接长度不 宜小于先安装螺栓固定位置后焊接定型 钢 混凝土组合梁结构 一般规定 本章规定仅适用于不直接承受动力荷载的钢 混凝土组合 梁结构 钢 混凝土组合梁指的是通过抗剪连接件将钢梁与混凝土 板连成整体的横向承重构件混凝土板包括现浇混凝土板和混凝 土叠合板 组合梁翼缘板的有效宽度见图应按下式计算 式中钢梁上翼缘或板托顶部宽度当板托倾角 时应按计算板托顶部宽度 梁外侧和内侧的翼缘板计算宽度各取梁跨度的 和翼缘板厚度的倍中的较小值此外 尚不应超出翼缘板实际外伸宽度不应超过 相邻梁板托间净距的 在组合梁施工阶段钢梁下无临时施工支撑时楼层自重 及施工荷载由钢梁单独承受按验算钢梁的承载力 挠度及稳定性施工完成后续加的荷载作用由组合梁截面承受 由此产生的挠度应与施工阶段钢梁的挠度相叠加 在强度和变形满足的条件下组合梁交界面上抗剪连接件 的