标准规范下载简介

《矩形钢管混凝土结构技术规程》CECS159：2004.pdf

因此，节点的屈服承载力为： Viy=(2N,h.+4Muw

Mu=b.tfiy/4 Nev=26.h.f./(h./h,)2

=（4a+2t)(Mu+M.)/b+46Mu/a

M.=f,tr/4桩基础施工组织设计范本_secret，为柱翼缘单位长度的屈服弯矩 M.=min(Mu,fwa/4);

由aP/a=0确定，=yb6/2。 内隔板的作用：

则总承载力为两者之和，即：

P;=V2t,fig(12 +l1/2)

高。当结合面剪力较大，肋钢筋处混凝土的局部承压不能满足抗 剪要求时，可将底肋钢筋改成角钢，但角钢的挑出长度不宜大于 50mm。当按公式计算的直剪承载力不能满足要求时，应增加环 梁的截面高度。结合面的直剪承载力验算时，其直剪强度为拉区 和压区的平均值。 7.1.8从已有的儿次地震（如美国Northridge、日本Kobe地震 等）看来，钢结构的焊接是引起梁柱连接脆性断裂的主要原因。这 是因为焊接会影响钢材材性，此外焊缝本身质量也具有较大的离 散性。现场焊接难度较大，应尽可能在工厂焊接，减少工地焊接。 7.1.10因为在钢管外壁已焊有传递剪力的肋钢筋或肋钢板，因 此将补强钢板焊于钢管内壁。 7.1.11肋钢筋的直径即局部承压混凝土的宽度，应保证其上的 高部承压混凝土有足够的承载力；此外，肋钢筋直径不宜过大，以 保证其对钢管壁近于纯剪作用。 7.1.12当梁与钢管混凝土柱刚接，且钢管为四块厚板焊成时，角 部焊缝可采用V型坡口部分熔透焊缝，其有效熔深不宜小于板厚 的1/3，且保证浇筑混凝土时焊缝不开裂。但主梁上下各600mm 的范围内应与母材等强，采用全熔透焊缝。 当钢梁的上下翼缘采用焊接与预设短梁、隔板或柱面直接连 接时，应采用全熔透坡口焊缝。当与柱面直接连接时，应注意翼缘 与柱管壁厚之比不宜过大，一般不大于2。柱管壁防止层状撕裂 的措施可参阅现行行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》 JGJ99第10.6.14条的规定。

1.12当梁与钢管混凝土柱刚接，且钢管为四块厚板焊成时

7.1.13本条是为了防止内隔板在管内未填充混凝土时出现失稳

气孔以保证节点处混凝土的浇筑质量。透气孔的位置取决于两方 面：一方面距离角点不宜太远，以起到足够的透气效果；另一方面 使内隔板在屈服状态下能满足简单传力机制。

7.2.2本条规定的对接拼接适用于钢管的直径或壁厚虽有差别：

7.3.2埋入式柱脚的埋人深度如不够，可能会因柱脚弯矩引起周 边混凝土局部压溃，使得转动约束减小，对有抗震要求的结构难以 保证柱端抗弯约束大于柱子受弯承载力。理入式柱脚的理置深 度，根据现行行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》JBJ99，对 小型柱取2倍柱截面高度，对大截面柱和箱型柱取3倍柱截面高 变。现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB500011规定单层厂房 的埋入式柱脚埋深为2倍柱截面高度。

过程中被拉出基础的破坏情况。因此，在抗震设防区采用外露式 柱脚时，锚固长度应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定执行；对9度及9度以上抗震设防地区，在无充 分研究根据时，宜避免采用这种形式的柱脚。

8.1.1钢支撑型式的结构抗侧力构件，一般适用于钢结构。当用 钢管混凝土柱代替钢柱后，采用的支撑型式与钢柱应基本相同。 当结构有较高的防火要求时，支撑斜杆亦可采用钢管混凝土杆件。 且有抗震要求时，K形支撑同样不适用于钢管混凝土结构。采用 偏心支撑时，框架横梁应为钢梁，

8.1.2中心支撑虽有较好的抗侧力刚度，但在地震作用下

耗能性能较差（特别是柔性支撑），且随看反复荷载作用次数的增 加，支撑杆件反复受压屈曲，其刚度和抗力（主要指受压承载力）均 明显降低。偏心支撑既其有较好的耗能特性，又有较好的延性，且 由于耗能主要由耗能梁段变形来完成，可保护支撑斜杆不发生屈 曲，使之始终保持平直状态，避免因反复屈曲而产生承载力降低： 从而提高了整个结构体系的抗震可靠度，故在高烈度设防区（指8 度及以上）宜采用偏心支撑。有时为使底层的层间变形控制在较 小范围内，亦可采用抗侧力刚度较大的中心支撑，但其底层的弹性 承载力应为其余各层承载力的1.5倍以上。 偏心支撑虽有较好的抗震性能，但国外最新的震害表明，偏心 支撑在遭破坏后，由于耗能段变形严重，其修复工作不仅难度大 且费用昂贵。因此，自前国内外正在试制较为经济适用的装有消 能器的消能支撑。从消能机理看，消能器可分为速度相关型和位 移相关型两种。消能减震支撑由支撑杆和消能器（或阻尼器）组 成，即在原设有支撑的位置上可以根据需要设置消能减震支撑。 在地震作用下，消能减震支撑中阻尼器吸收了一部分地震能量，减 少了主体结构构件的内力和变形，提高了结构的整体安全性和可

靠性。一旦消能减震支撑在地震后受损，更换简单，成本也低。但 鉴于我国目前对消能器的试验和工程应用还较少，因此，这一体系 的大规模应用，目前尚无可能。但对特殊工程，当确需采用消能减 震支撑体系时，可通过深入调研，在有充分依据的情况下，进行滑 能减震支撑的设计（具体可按现行国家标准《建筑抗震设计规范） GB50011执行）。对于采用消能减震支撑的结构，当有可靠依据 时，可适当降低抗震设防要求。 8.1.3单层排架或多层框架结构，当柱距和层高较大时，为减少 用钢量，可采用按受拉构件设计的柔性中心支撑。其容许长细比 入，在现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017规定的基础上，按 是否有抗震要求作了适当调整。对高层建筑，由于变形限制较严： 而柔性支撑只传递拉力，不传递压力，将使结构的整体抗侧力能力 大为降低，而且当结构处在较大重力荷载作用时，柱的弹性压缩变 形会使支撑斜杆受到附加压力，严重者，在结构不受水平力作用时 已处于接近临界的失稳状态，加之柔性支撑在地震作用下消能特 性较差，故应采用既能承受拉力，文能承受压力的刚性斜杆。在地 震作用下，支撑的消能性能主要取决于受压杆的长细比，故根据不 同的地震设防烈度对支撑杆件的入作了不同的限制。长细比限值 和组成杆件的板件宽厚比限值，基本上与现行行业标准《高层民用 建筑钢结构技术规程》JGI99保持一致。 对高层建筑，由于竖向荷载较大，钢管混凝土柱所产生的压缩 变形对支撑斜杆产生的压缩不可忽视，其附加压应力△b可按下 式计算： 对士字交叉支撑的斜杆：

对人形和V形支撑的斜杆：

a Aobr H Abr 15 Abr +2 H lh A. A. L.. H?

. Dobr H 241.h Ib

中心支撑的斜杆计算内容包括强度和稳定性。稳定性计算 中，考虑到在地震作用时斜杆反复受压、拉，且受压屈曲后变形增 长较多，当转为受拉时不能完全拉直，造成再次受压时承载力降 低，即出现退化现象。长细比越大，退化程度越严重，在公式中是 以来考虑它的影响。 8.1.4图8.1.4(c）、（d)中，当采用双板铰接时，支撑安装较为困 难，施工时可先拼接一块板，待支撑安装就位后，再拼接第二块板 该板与柱的连接采用单面焊。当承载力满足设计要求时，接板 也可采用单块板的形式。

8.5带框混凝土剪力墙

8.5.1～8.5.2本节所指的带框混凝土剪力墙，是指用钢管混凝 士柱代替一般钢筋混凝土柱的带框剪力墙结构。目前，这种型式 在国内采用较少，积累经验不多，但当结构需要较好的刚度和抗变 形能力时，不失为一种较理想的结构型式。鉴于目前对此类结构 尚无针对性的计算分析软件，结构分析时可将钢管混凝土柱等刚 度（抗推刚度)代换成混凝土构件，从结构动力特性看，二者基本接 近，故计算结果与实际也较接近。

8.5.3带框混凝士剪力墙在水平力作用下,柱与剪力墙均参与抵

.? 带低馄工剪人 上小 抗弯矩，但考虑到剪力墙本身较薄，分布筋直径又较小，为计算简 便起见，条文规定，不考虑剪力墙本身的抗弯能力，而仅作为一种 强度安全贮备。弯矩均由边框柱的拉、压轴向力承担。框架梁（明 梁或暗梁）也不考虑参与内力分析，仅作为加强措施，作为剪力墙 的横向加劲肋。试验表明，取消边框梁，剪力墙承载力将下降 10%左右。 8.5.7混凝土剪力墙与钢管混凝土柱之间的连接主要应满足受 剪承载力的要求。可根据实际情况采用不同形式的连接，图E8. 7达挖形卡

剪承载力的要求。可根据实际情况采用不同形式的连接，图E8

日E8.5.7剪力墙钢筋锚固

9.1.2矩形钢管混凝土桁架是一种新型结构，具有整体刚度大、 节点承载力高等优点，能够承受较大的横向荷载。 9.1.3在施工阶段混凝土未达到设计强度，湿混凝土重量和施工 荷载可由钢架承受，因此需对钢桁架进行强度和变形验算，并保 证桁架的整体稳定

9.2矩形钢管混凝土桁架

9.2.1本条的规定是参照J.A.Packer等《空心管结构连接设计 指南》（1997年）制订。 9.2.2矩形钢管混凝土桁架中杆件的计算长度是参照《空心管结 构连接设计指南》对矩形钢管桁架杆件计算长度的规定确定。但 考虑到弦杆内填混凝土后弦杆刚度提高，腹杆对弦杆的约束效应 相应降低，因此弦杆计算长度系数仍取1.0。

《空心钢管结构设计规程》（2000年）均规定，当一0.55≤e/h。< 0.25时，可忽略偏心的影响。M.Saidani(1998年）采用杆系计算 模型，计算了节点相对偏心（e/h。=0、0.5和一0.5）对矩形钢管桁 架内力分布的影响，其结果表明：节点偏心对弦杆轴力影响较小： 节点正负偏心产生弦杆轴力的误差在1%以内；但对腹杆轴力影 向较大，正负偏心造成腹杆轴力的误差可以达到8%～15%，其 中，正偏心低估了腹杆的轴力，而负偏心则高估了腹杆的轴力。由 于这一规定是根据杆系模型计算结果确定的，因此同样适用于矩 形钢管混凝士桁架，故建议交汇杆件轴线偏心e应满足一0.55<

e/h.≤0. 25.

9.2.5本条内容是根据现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017第10章（钢管结构）中相关内容和美国AISC《空心钢管结 构设计规程》制定的

采用对接焊缝。全周均按角焊缝计算是偏于安全的。角焊缝的计 算厚度沿腹杆钢管周长是变化的，取平均计算厚度0.7h。但对 于受拉腹杆的连接焊缝，应考虑与弦杆相垂直的横向焊缝传递荷 载的有效性，焊缝的计算长度取焊缝的有效长度。节点焊缝的有 效长度的规定是根据 J. A. Packer 的试验研究结果和 AISC《空心

钢管结构设计规程》制订的

4.50，变异系数为0.28。考虑到受拉节点变形较大，节点承载力 应由节点变形控制，根据J.A.Packer的建议，采用相应破坏模式 的空钢管节点的计算公式偏于保守。但是，为便于计算，并考虑到 为填混凝土提高了节点的刚度，当0.85≤β<1时，T、Y、X型受拉 腹杆节点与K、N型受拉腹杆节点采用了相同的承载力计算公式

9.3钢管桁架与混凝土板的组合桁架

9.3.1因为桁架受压弦杆对于整个组合截面的受弯承载力贡献 有限，根据国外实验资料，当组合桁架达到其极限受弯承载力时， 钢管桁架受压弦杆中的轴力并不大。 9.3.3根据现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017，对于工 作平台主梁的最大挠度取1/400，美国钢托架委员会的规程规定 组合桁架最大挠度不应超过1/480，故本规范取1/500

10.1.1钢结构防火设计有截流法和疏导法。截流法采用喷涂、 包封、屏蔽等措施，使钢构件在火灾时的温度保持在临界温度以 下，疏导法主要是采用水冷却法。无论采用上述何种方法都给工 程设计和施工带来一定的麻烦，且增加造价。 近年来工程界在探求一种不用防火保护或减少防火保护层厚 度的设计方法，其其有代表性的方法有： 1采用室外裸露钢结构，不使结构直接承受火灾。如德国柏 林建筑机械公司本部大楼，将主体结构柱放在室外，而不加防火保 护。 2采用水冷却，取消钢结构外部防火保护。如英国伦敦某办 公楼，采用外露式不锈钢架结构，设计耐火极限为1h，采用水冷 却法实现防火要求。法国巴黎某展示厅，外露的支撑架无防火 保护，柱采用水冷却法。 3采用组合结构，取消防火保护。如法国巴黎大学校舍，外 部的柱采用无保护钢管混凝土柱。德国柏林工科大学校舍，结构 为钢管混凝土柱、H型钢梁，H型钢梁上下翼缘间填混凝土，无防 火保护。 以上事实说明，无保护钢管混凝土结构用于耐火建筑的设计 是可行的，且最便于设计和施工。1994年日本已将无保护钢管混 凝土结构用于耐火极限为2h的建筑，并且正在扩大其应用范围。 1997年日本社团法人，新都市八少沙少子协会制定的《钢管混凝 土结构设计指针·同解说》中已将无保护钢管混凝土结构的耐火 设计作为一章列入。本规程耐火设计一章是在借鉴国外工程经验

的基础上，吸收国外规范的有关内容编制的。 10.1.2钢管混凝土柱在火灾作用下，刚度下降，整个结构内力将 产生重分布。为确保结构的稳定性，要求同一层建筑应有二个以 上的防火分区。若同一层建筑面积较少，设计成二个以上的防火 分区有困难时，同一建筑层面内，部分柱子应加防火保护。

10.2作用和作用效应组合

10.2.1火灾时，对按现行中国工程建设标准化协会标准《钢结构 防火涂料应用技术规范》CECS24进行防火涂层设计的钢梁，其 温度变化可取350℃。 10.2.2荷载效应的偶然组合按现行国家标准执行。

4无防火涂层柱的耐火计算

10.4.1在出火区域内，钢管混凝土柱的外包钢管将退出工作，钢 梁在高温作用下将伸长，因此将引起火灾室以外结构内力的变化 从稳定性出发，应验算在火灾作用下结构整体稳定性、火灾层的稳 定性和构件稳定性。 10.4.2整体结构的稳定性验算时，考虑到在火作用下钢管混凝 土柱的外包钢管将退出工作，故假定柱子不能负担弯矩，仅能承担 轴向压力，并认为此时柱头、柱脚与钢梁的连接为铰接。钢梁一般 具有防火保护，力学分析时，火灾室钢梁应按实际承受的温度采用 相应的屈服强度和弹性模量。高温下的屈服强度可按下式计算：

式中fy2o 钢材在20℃（室温）时的屈服强度标准值： 钢材的温度； fy一 钢材在高温T.时的屈服强度标准值。 ·108:

高温下的弹性模量可按下式计算：

式中 EsT 钢材在高温Ts时的弹性模量； Es 钢材的弹性模量。

aw /8=(M,+Mb)

αwt/8=(Mphi+Mpb2）

式中Mpb1——梁端在高温下的塑性极限弯矩； Mpb2—梁跨中在高温下的塑性极限弯矩。 当α>1时，梁不会破坏。 火灾室柱的验算见第10.4.4条。

10.4.3火灾室柱在火作用下假定柱头、柱脚为铰接。当钢梁伸 长时，要维持柱的稳定性，在柱顶需作用有水平力（图E10.4.3） 此力应由同层非火灾区的柱或火灾区有保护涂层的柱来提供。

10.4.5日本学者领木敏郎、古平章夫、中材信行、吉野茂等进行 过矩形钢管混凝土柱的轴心受压和偏心受压火灾实验。根据他们 的实验，提出了无侧移框架和有侧移框架矩形钢管混凝土柱的耐 火承载力设计表达式：

f/ fou=0. 79~0. 8

凌柱体试件的强度f与边长为150mm立方体试件相比 f=0.95X0.8fou=0.76fcu

f =0.88X0. 76fou=0. 67 fou f=0. 67 f°/0. 8 f’=1. 194 fo

无侧移框架柱 有侧移框架柱

当抗侧力构件的水平刚度不小于5倍框架水平刚度时，可以 认为是无侧移框架，不满足此条件即认为是有侧移框架。 钢管混凝土柱的抗火能力与截面尺寸有关，试验时试件的最 小截面尺寸为200mm×200mm，为此加上一个应用截面限值，

10.5有防火保护柱的防火涂层厚度

1当钢管混凝土柱被应用于高层建筑或工业厂房等结构中 其进行合理的防火设计是非常重要且必要的。在英、德、加

耐火极限时的保护层厚度。保护层采用厚涂型钢结构防火涂料 时，涂料性能应符合协会标准《钢结构防火涂料应用技术规范》 CECS24中的有关规定。 当有充分依据时，也可采用薄涂型钢结构防火涂料。

11.1.1本章是关于特定钢结构工程制作与施工的规定，故在执 行本规程时，还应遵守现行相关的国家标准和行业标准。 11.1.2由制作单位根据已批准的设计文件编制施工详图，可较 好地将制作条件、安装技术与原设计文件结合起来，使设计更趋完 善。

1.1.3矩形钢管混凝土构件常用作各种柱子，构造较为复

根据工程特点，结合制作厂的条件编制制作工艺。制作工艺应包 括：制作所依据的标准，制作厂的质量保证体系，成品的质量保证 体系和为保证成品达到规定的要求而制定的措施。工艺中还应包 括：生产场地的布置，采用的加工、焊接设备和工艺装备及检测设 备，焊工和检验人员的资质，各类检查项目表格，生产进度计划表 及运输计划表等

11.1.4矩形钢管结构的制作单位在必要时应对构造复杂的构件

进行工艺试验。复杂构件的加工工艺参数，如加工、装配、焊接的 变形控制、尺寸的精度控制等，应从工艺试验中取得，用于指导构 件的批量生产，以保证构件的制作质量

1.2矩形钢管构件的制作和方

本节的条文基本上是根据现行国家标准《钢结构工程施工质量验 收规范》GB50205和现行行业标准《高层民用建筑钢结构技术规 程》JGJ99的相关内容制订。 11.2.9在工程实践中，受现场混凝土浇筑施工条件的限制，或矩 形钢管混凝土构件数量较少等因素，会出现预制矩形钢管混凝士

本节的条文基本上是根据现行国家标准《钢结构工程施工质 收规范》GB50205和现行行业标准《高层民用建筑钢结构技 程》JGJ99 的相关内容制订。

构件的情况。为了保证在吊运过程中矩形钢管混凝土构件不受损 坏石灰粉煤灰土施工方案，在构件吊运前管内混凝土应具有一定的强度。本条规定的强 度比一般钢筋混凝土构件低，主要考虑到钢管混凝土构件比钢筋 混凝土构件轻，且钢管又能承受大部分自重的缘故

11.3.1矩形钢管内的混凝土浇筑宜在钢构件安装完毕并验收合 格后进行，这是考到如先行浇筑混凝士会使结构调整发生困难 甚至无法调整。

11.3.2本条给出的泵送顶升浇筑、导管法及手工逐段浇筑等三

种混凝土浇筑方法是自前国内钢管混凝土工程施工中较为成熟的 方法。其中以泵送顶升浇筑法的质量最易控制。随着施工技术的 发展，在工程实践中矩形钢管混凝土的施工工艺将会有所不同，但 无论采用哪种工艺，都要保证混凝土的强度，还要保证混凝土的密 实度。

11.3.3采用导管法浇筑混凝土时,日本《钢管混凝土结构设计指

针·同解说》规定：浇筑过程中导管下口宜置于混凝王中1000mm 深处，边上提边浇筑。鉴于我国大多数施工单位缺乏机械提升设 备，因此在条文中没有强调，但有条件时应采用这种方法浇筑

再将留有排气孔的层间横隔板或封顶板紧压在管端，随即进行点 焊。待混凝土强度达到设计值的50%以后，再将横隔板或封顶板 按设计要求进行补焊。也可将混凝土浇筑到稍低于管口的位置， 待混凝土强度达到设计值的50%后再用相同强度等级的水泥砂 浆添至管口YB／T 4768-2019 绿色设计产品评价技术规范 管线钢.pdf，并按上述方法将横隔板或封顶板一次封焊到位。 11.3.9矩形钢管混凝土构件由于核心混凝土被外围钢管所包

覆，因此混凝土浇筑质量的控制存在一定难度。自前一般采用敲 击法通过听声音来判断密实度。对一些重要构件和部位则可以采 用超声波来检测。由于超声波通过时的声速、振幅、波形等超声参

数与管内混凝士的密实度、均匀性和局部缺陷密切相关，因而可应 用超声波来检测管内混凝土的质量。具体做法是先对混凝土的强 度和缺陷进行标定，获得超声波通过时的超声参数，以此作为标 与钢管混凝土实测结果进行比较，从而确定管内混凝土的质量状 况。