T∕CECS709-2020波纹钢板组合框架结构技术规程G.pdf

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2.1.1甲壳柱钢甲壳的截面构成特征为四角钢管与侧板焊接而成,四 角钢管可为方管、矩形管:侧壁板可为横向波纹钢板或平钢板:当四角 为方管或矩形管时,为防止混凝土浇筑时涨模,宜在柱高范围内间隔设 置“X"形拉结板或“口"形拉结板,也可以在混凝土施工时设置临时外抱 箍;当四面侧壁板均为波纹钢板时,按本规程规定进行设计;当两面侧 壁板为平钢板或四面侧壁板均为平钢板时,侧壁板对截面抗弯、抗压、 抗拉、抗剪的贡献同矩形钢管混凝土柱,且均不计入截面套箍系数。 甲壳柱涉及的专利为《一种独立柱及施工方法》(ZL20181 0011079.6)、《一种带十字加劲肋的捷约柱》(ZL201820543920.1)等。 2.1.2甲壳梁的上翼缘为双肢上翼缘,与双波纹腹板对应,上翼缘之间 有间隙,混凝土通过上翼缘之间的空隙浇筑进甲壳腔体内。 甲壳梁涉及的专利为《一种钢波纹甲壳与预应力混凝土组合梁》 (ZL201820558144.2)等。

2.2.1~2.2.4这四类符号根据现行国家标准《工程结构设计基本术语标 准》GB/T50083、《工程结构设计通用符号标准》GB/T50132并结合本 规程的具体情况给出。

3.0.1根据现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011对波纹钢板组 合框架结构的抗震设计原则、抗震设防烈度、设防类别、设防标准、地 丧作用进行规定。当建设项目所在地政府对建筑的抗震设防烈度有更高 要求时,执行地方规定。

3.0.8波纹钢板组合框架结构的防震缝宽度施工毕业设计-房建工程施工组织设计,取钢筋混凝土结构与钢结

3.0.9甲壳柱施工阶段主要验算波纹钢板和四角钢管在湿混凝土浇筑

过程中涨模力作用下的承载力及变形。四角钢管通过设置十字拉板或 “口”型拉板减小钢管的计算跨度,甲壳柱施工阶段的竖向应力限值取同 钢管混凝土柱。甲壳梁主要验算钢甲壳在混凝土浇筑过程中混凝土自重 及施工活荷载引起的内力,以及混凝土自重所引起的挠度,挠度可按现 行协会标准《波纹腹板钢结构技术规程》CECS273的有关公式进行计 算。 3.0.11抗震调整系数按国家现行标准《建筑抗震设计规范》GB50011 和《组合结构设计规范》IGI138的规定取值

4.0.1波纹钢板采用0420及以上的高强度钢时,难以加工成型。矩形 钢管、冷弯型材、压型钢板及钢材的抗震要求在现行国家标准《钢结构 设计标准》GB50017中未明确,现加以补充。 4.0.2波纹钢板组合框架结构中,连接形式主要为:螺栓连接、焊接连 接,锚栓连接,纹钢板组合框架结构的各项规定均按现行国家标准《钢 结构设计标准》GB50017执行。 4.0.3甲壳梁的混凝土选用原则同钢筋混凝主梁,甲壳柱的混凝王选用 需综合分析地材特性和施工工艺,采取减少收缩并保证密实度的措施, 4.0.4栓钉的承载力计算,现行行业标准《组合结构设计规范》JGJ138 与现行国家标准《钢结构设计标准》GB50017的规定不一致,以现行国 家标准《钢结构设计标准》GB50017为准。 4.0.5钢筋的选用按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010 热行

5.1.1~5.1.4对于各种装配式结构,可根据建筑功能的需求灵活择优选 用不同形式的构件及结构体系,同时需进行整体分析,注重结构抗侧力 构件的竖向连贯性。 5.1.5对转换层、加强层以及有大开洞楼层,宣采用钢筋架组合楼板 或优肋免拆模组合楼板,当采用压型钢板组合楼板(开口型、缩口形 团口型)时,宜增加楼板的有效厚度。 5.1.6、5.1.7按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011的要求 对结构的规则性进行规定。

规范》JGJ138的有关规定执行,甲壳柱、甲壳梁均不计

壳柱弹塑性分析时,混凝土可采用约束混凝土模型,混凝土应力

应变关系曲线可按下列公式确定

有效区域面积A,为:

式中:A一方钢管内混凝土面积: 一抛物线起始点切线夹角,取45°。 取图3所示单元体进行分析,不计入波纹钢板的影响,单元体沿纵 句高度为1mm由力的平衡条件可得:

则钢管对混凝土的平均约束应力为

式中:v——钢管横向应力,由文献建议,,=0.19f,f为钢管屈服强 度。 则钢管对混凝土平均有效有效约束应力f为:

fi = Kei: ft

(a)截面尺寸, (b)钢管内混凝土有效约束区 (c)受力简图 图3钢管混凝土柱截面有效约束区及受力示意图

5.3水平位移和舒适度

移角,均大于1/40,为和现行国家标准《建筑抗震设计规范》0 保持一致,弹塑性层间位移角限值取1/50。 5.3.3按现行行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ9 规定取值。

GB50010规定取值,甲壳梁无需计算正弯矩作用下的裂缝。当甲壳梁在 环境类别为二b中的“严寒和寒冷地区的露天环境?使用时,梁的混凝士 面上宜设置混凝土保护层,厚度不小于50mm。

6 构件静力设计与构造

6.1甲壳梁承载能力极限状态计

申壳梁和优端梁正截面承载力按下列基本假定进行计算: 截面应变保持平面。 不计入混凝土的抗拉强度。 3 混凝土受压的应力与应变关系按下列规定取用:

[&0 ≤ & ≤ &cu

(14) (15) (16)

式中: 一混凝士压应变为&.时的混凝土压应力(N/mm); 凝土结构设计规范》GB50010的有关规定取值; 混凝土压应力达到f时的混凝土压应变,当计算的值小 于0.002时,取0.002; (16)计算的值大于0.0033时取0.0033;当处于轴心受压 时取为; fcu,k—混凝土立方体抗压强度标准值(N/mm²),按现行国家标准 《混凝土结构设计规范》GB50010取值; n一一系数,当计算的n值大于2.0时,取2.0。 4受弯及偏心受力时,受压区混凝士的应力图形简化为等效的矩 形应力图,并遵照下列原则: 1)矩形应力图的受压区高度(x)取按平截面假定所确定的中和 轴高度乘以受压区混凝士应力图形影响系数(β),当混凝士 强度等级不超过 C50 时,B.取 0.8.当混凝士强度等级为 C80

式中:Sb一相对界限受压区高度(mm): ——受压区混凝土应力图形影响系数; fa一—受拉钢材的抗拉强度设计值(N/mm²); Ea一钢材弹性模量(N/mm²); cu一—非均匀受压时的混凝土极限压应变。 预应力甲壳梁的相对界限受压区高度应按下式计

式中:fpy 预应力筋抗拉强度设计值(N/mm); po 受拉区纵向预应力筋合力点处混凝土法向应力等于零时 的预应力筋应力(N/mm),按现行国家标准《混凝土结 构设计规范》GB50010的有关规定计算;

6.2甲壳梁裂缝宽度验算

6.2.1~6.2.4负弯矩作用下,甲壳梁裂缝宽度计算公式取用现行国家标 准《混凝土结构设计规范》GB50010的公式进行编制。当设计采用弯矩 调幅时,可按调幅后的内力值进行裂缝宽度计算。

6.3.16.3.4甲壳梁的挠度计算公式,按现行国家标准《混凝土结构设 计规范》GB50010进行编制。荷载短期作用时,钢甲壳的刚度不退化 混凝土因开裂刚度会退化。荷载长期作用时,综合混凝王的徐变、裂缝 发展、内力重分布等因素,整体刚度退化。 6.3.6横向受力构件可预先起拱,起拱大小应视实际需要而定,可取恒 载标准值加1/2活载标准值所产生的挠度值。当仅为改善外观条件时 勾件挠度应取在恒荷载和活荷载标准值作用下的挠度计算值减去起拱 值。

6.4甲壳柱承载能力极限状态计算

6.4.1 附加偏心距按构件制作及安装误差取值。 6.4.3 甲壳柱截面偏心受压及受弯计算时,应按下列基本假定进行计算 1 截面应变保持平面。 2不计入混凝土的抗拉强度。 3混凝土受压的应力与应变关系按下列规定取用:

(20) (21) (22)

6不计入波纹腹板的直接贡献。 甲壳柱的相对界限受压区高度应按下式计算:

式中一 相对界限受压区高度: 1 受压区混凝土应力图形影响系数; fa 受拉钢材的抗拉强度设计值(N/mm): Ea 钢材弹性模量(N/mm); 6.4.4~6.4.13甲壳柱的轴压、大小偏压、受弯、偏压受剪承载力计算 公式,由结构试验得来并取较保守结果。甲壳柱的轴拉、偏拉计算公式 不计入混凝士及波纹侧壁板的贡献,仅计入钢管的贡献,按现行国家材 准《混凝土结构设计规范》GB50010的公式推导而来,甲壳柱的偏拉受 剪公式,按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的格式编制。 结构试验表明,当甲壳柱剪跨比大于1.0时,不会出现剪压破坏,因此 本节未对甲壳柱的截面剪压比限值做出规定。

甲壳梁、优端梁、优腹梁构造

6.5.1钢甲壳内的普通钢筋及预应力筋宜采用专用固定卡件进行定位 及固定,也可采用点焊短钢筋的方式进行定位及固定。 6.5.26.5.6为方便制作加工,波纹腹板的高度宜采用50mm的模数, 当甲壳梁的波纹腹板采用其他波形时,应通过结构试验确定,确保波纹 腹板的屈服强度低于屈曲强度。 当上翼缘的抗剪连接件采用栓钉时,栓钉的抗剪计算及构造按现行 行业标准《组合结构设计规范》JGJ138的有关规定执行,甲壳梁正弯 矩区段受拉区的普通钢筋、预应力甲壳梁的预应力钢筋可不参与栓钉的 抗剪计算,甲壳梁的梁端上部附加钢筋宜参与计算。

试验表明,在止弯矩区段,甲壳梁受拉区布置普通钢筋有利于改善 拉区混凝土的开裂情况,减小裂缝宽度。 为保证地震作用时甲壳梁具有足够延性,对梁端部下翼缘的栓钉进 行加密。 栓钉长度与栓钉直径的最小比值按现行行业标准《组合结构设计规 范》JGJ138执行。 6.5.7优端梁的分段位置,建议在距梁端1/61/4跨度处。 6.5.8优腹梁分段处的波纹腹板与平腹板,宜沿腹板高度全长焊接。 6.5.9 梁端与跨中的分段,与梁的实际承载及内力相关,对于承受多个

8优腹梁分段处的波纹腹板与平腹板,宜沿腹板高度全长焊接 9梁端与跨中的分段,与梁的实际承载及内力相关,对于承受 集中荷载的主框架梁,建议在第一集中力作用处分段,对于承 竖向荷载的次方向框架梁,建议在距梁端1/6跨度处分段。为加 分段数建议不超过3段。 10虽然钢次梁端部按铰接连接设计,甲壳梁在钢次梁的连接 在扭矩,需保证扭矩在甲壳梁内的有效传递。

6.5.10虽然钢次梁端部按铰接连接设计,甲壳梁在钢次梁的连接处仍 存在扭矩,需保证扭矩在甲壳梁内的有效传递

6.6.1当甲壳柱截面较小时,为方便中间腔体内的混凝主浇筑,十字拉 板可用口形拉板替代。梁柱节点区可不设置十字拉板 6.6.2当甲壳柱截面尺寸超过1200mm时,为抵抗混凝土浇筑时的涨模 力,波纹侧壁板的波高或板厚宜加大。 6.6.3甲壳柱钢管的宽厚比限值取同矩形钢管混凝士程,为保证混凝士 与钢管的变形协调,规定钢管边长与柱边长的最小比值。 钢号修正系数()等于235与钢管的钢材牌号中屈服点数值的比 值的平方根。 四角钢管的截面总含钢率为四角钢管的总截面积与甲壳柱有效截 面面积的比值,甲壳柱的有效截面宽度按本规程第5.2.6条规定取值。 甲壳柱的钢材等级一般采用Q355及以上,按本条规定计算的钢管 最小截面总含钢率为1.28%,常规设计的甲壳柱的钢管含钢率为2%~ 4%,高于现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011中关于一级抗 震等级的钢筋混凝土角柱的最小配筋率,因此含钢率不按抗震等级进行 区分。

6.6.4本规程提供2款波形,当采用其他波形时,应通过结构试验确定如下事项:1钢材与混凝土能协同作用。2构件的应力应变关系符合本规程第5.2.8条的规定。3构件的承载力符合本规程的有关规定。4构件的变形能力符合本规程的有关规定波纹板按等截面抗弯刚度原则对应的平钢板厚度见表1。表1 波纹钢板按等截面抗弯刚度原则对应的平钢板厚度波纹板波波纹板斜截面抗弯刚波纹板波波纹板波纹板波纹板截峰、波谷平段沿波长度相等,对波形款式波长厚度面惯性矩1直段长度方向投影应的平钢板高(mm)长度(mm(mm)(mm)(mm)(mm)厚度(mm)5025251501.52450212.5波形15025251502.03088213.56331401881.59074418.06331401882.011644419.5波形26331401882.514007020.86331401883.016173521.86331401883.518155222.693

7构件和节点的抗震设计

7.1.4、7.1.5为保证甲壳梁内混凝士的约束效应,对甲壳梁波纹腹板的 截面含钢率做出规定,结构试验表明,第7.1.4条关于截面剪压比的要 求偏安全。 7.1.6甲壳梁翼缘板外伸部分的宽厚比要求同现行国家标准《建筑抗震 没计规范》GB50011中关于钢梁的规定,甲壳梁下翼缘在两腹板之间的 宽厚比限值取现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011箱型截面翼 缘在两腹板之间部分的宽厚比的1.5倍,比现行国家标准《钢管混凝士 结构技术规范》GB50936中关于矩形钢管混凝土柱的钢管宽厚比要求要 严格。下翼缘在两腹板之间部分的宽度可近似取腹板中心线之间的距离 7.1.7按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010中关于钢筋混 疑土框架梁的抗震构造措施,对甲壳梁的抗震构造措施进行规定。梁顶 面通长钢板(上翼缘)可作为通长钢筋使用,当上翼缘的钢板面积不满 足本条第3款规定时,可添加通长钢筋。 甲壳梁有效矩形全截面积为按半波高计取的有效截面宽度乘以截 面高度。 7.1.8本条对波纹钢板组合框架结构的强柱弱梁“做出规定,与现行行 业标准《组合结构设计规范》JGJ138的有关规定保持一致。 7.1.9底层指无地下室的基础以上或地下室以上的首层。 7.1.11本条对甲壳柱的强剪弱弯”做出规定,与现行行业标准《组合结 构设计规范》JGJ138的有关规定保持一致。 7.1.13本公式由数值分析及结构试验得来,且较安全。 7.1.14本公式按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010,并 注入田走控的严士胜上恒来

.4、7.1.5为保证甲壳梁内混凝土的约束效应,对甲壳梁波纹腹 面含钢率做出规定,结构试验表明,第7.1.4条关于截面剪压比 偏安全。

设计规范》GB50011中关于钢梁的规定,甲壳梁下翼缘在两腹板之间的 宽厚比限值取现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011箱型截面翼 缘在两腹板之间部分的宽厚比的1.5倍,比现行国家标准《钢管混凝士 结构技术规范》GB50936中关于矩形钢管混凝土柱的钢管宽厚比要求要 亚格。下翼缘在两腹板之间部分的宽度可近似取腹板中心线之间的距离 7.1.7按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010中关于钢筋混 疑土框架梁的抗震构造措施,对甲壳梁的抗震构造措施进行规定。梁顶 面通长钢板(上翼缘)可作为通长钢筋使用,当上翼缘的钢板面积不满 足本条第3款规定时,可添加通长钢筋。 用壳梁有效矩形全载面和积为按半波高让取的有效载面宽度乘以

7.1.15试验表明,甲壳柱的剪跨比大于1.0时,基本不会出现剪切破环; 甲壳柱剪跨比小于1.5时,控制轴压比有利于提高甲壳柱的延性。 7.1.16甲壳柱的轴压比限值按现行国家标准《钢管混凝土结构技术规 范》GB50936的规定取值。 7.1.17优腹梁的设计,重点保证梁的塑性铰先出现在平腹板段。优腹 梁与甲壳柱的连接节点要求同钢梁。 7.1.18,当采用屈曲约束支撑与消能阻尼器复合构件时,可计入多遇地 作用下复合构件阻尼器产生的附加阻尼作用。采用屈曲约束支撑时不 必包络设计。 当设置地下室并以地下室顶板为嵌固端时,支撑可设置至嵌固端。 国 0011+4

当设置地下室并以地下室顶板为嵌固端时,支撑可设置至 7.1.20按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011,对文 规定。

7.2节点抗震设计与构造

7.2.1三种柱脚形式均有工程实例,根据房屋高度及是否设置地下室对 三种柱脚形式的适用范围进行规定。 7.2.27.2.4柱脚构造重点是保证柱根部的抗弯及抗剪加强、以及钢管 在基础里的锚固。钢管的锚固长度计算公式取用《钢结构设计手册》(第 四版)中关干格构式钢柱的柱脚锚固计算公式。甲壳柱的波纹侧壁板不 需要深入基础中,但需设置封孔钢板及水平角钢,以保证柱根部混凝士 的约束作用不被削弱。钢管表面设置的栓钉直径不宜大于钢管壁厚的2.5 音。甲壳柱与基础交接面的角钢规格不宜小于5#角钢,且角钢规格宜随 钢管净距的增大而增大。 7.2.5为防止柱根部锈蚀,保证甲壳柱的耐久年限,做出本规定。当防 离措施经验证能达到要求且防腐材料的耐久年限不低于结构合理使用 年限时,柱脚的混凝土防护层可不高出室内地面。 7.2.6本条对梁柱节点做出规定,与现行行业标准《组合结构设计规范 JGJ138的有关规定保持一致,

7.2.1三种柱脚形式均有工程实例,根据房屋高度及是否设置地下室对

7.2.5为防止柱根部锈蚀,保证甲壳柱的耐久年限,做出本规定。当防 离措施经验证能达到要求且防腐材料的耐久年限不低于结构合理使用 年限时,柱脚的混凝土防护层可不高出室内地面。

结构试验表明,节点的承载力计算公式是安全的,节点的构造 节点弱杆件的抗震设计原则。施工时需重点保证甲壳梁下翼缘 翼缘连接板的焊接质量,下翼缘板的底部宜与连接板的底部齐

hp Nev = 1.8bjchicfe

M YRE Nev = 1.8bjchicfe

式中:bi、ti一一甲壳柱角部钢管的边长、钢管壁厚(mm); tw一节点侧壁板厚度(mm); hb—钢梁截面高度(mm); bje、hje——柱截面宽度、高度(mm); Ncy一核心混凝土受剪承载力(N)。 钢梁与申壳柱连接的计算原则如下: 1)甲壳柱连接的承载力设计值,不小于钢梁的承载力设计值: 高强度螺栓连接不滑移。 2)甲壳柱连接的极限承载力大于钢梁的屈服承载力。 3)钢梁与申壳程刚性连接的极限承载力,按现行国家标准《建 筑抗震设计规范》GB50011关于钢结构梁与柱刚性连接的规 定计算。 钢梁与甲壳柱的刚性连接可采用外伸横隔板式连接(图4),具体构 造如下: 1)甲壳柱内设置贯通的节点横隔板, 2)在节点范围内,甲壳柱节点侧壁板为平钢板。 3)四角钢管与节点横隔板焊接,钢梁翼缘与节点横隔板焊接, 钢梁腹板与设置在节点侧壁板上的钢梁连接板采用高强度螺 栓连接。 4)四角钢管与节点侧壁板、节点横隔板的连接采用全熔透焊缝: 钢梁的上下翼缘与节点横隔板焊接采用全熔透焊缝。 5)节点横隔板厚度不小于钢梁翼缘厚度。 6)节点横隔板上应设置混凝土浇筑孔,孔径不小于150mm,在 混凝土不易浇筑密实的角部设置透气孔,孔径为10mm

图4钢梁甲壳柱刚性连接节点示意图

9制作、施工与质量验收

9.1.1~9.1.16甲壳柱、甲壳梁钢甲壳的制作,重点在于外形尺寸控制、 焊接质量及排水孔留设。 甲壳柱内拉板在钢甲壳封闭前应全检,不得漏焊。甲壳柱内的十字 拉板或“口"型拉板与钢管之间的焊接质量若不合格,混凝土浇筑时将导 致拉板断裂、四角钢管屈曲,甲壳柱将出现不可恢复的鼓胀,严重时将 导致施工安全事故,须重视。 排水孔留设不当,将导致混凝士浇筑不密实,须重视

DB32/T 3699-2019标准下载9.2钢甲壳安装与连接

1~9.2.15甲壳柱、甲壳梁的安装,重点在于构件的定位和校正 接质量及排水检查。

9.3混凝士施工与检测

9.3.19.3.4甲壳柱、甲壳梁浇筑前的排水及清渣工作,直接决定混凝 土的浇筑质量,是施工施工管理工作的重中之重,在实际工程施工中又 很容易被疏蔬忽。 9.3.5~9.3.15甲壳柱、甲壳梁的混凝土施工及检测,重点在于柱梁板 的浇筑顺序及浇筑间歇、浇筑时的密实度检查。预应力甲壳梁的混凝土 浇筑时,严禁触碰预应力波纹管,预应力波纹管若出现破裂、漏浆,将 导致预应力钢绞线无法张拉到位及无法注浆等工程质量事故,须重视。

附录 A甲壳梁与甲壳柱的组成

图5甲壳梁截面参数示意图

A.2.1甲壳柱截面参数如图6所示

连霍高速公路洛三段(实施)施工组织设计图6甲壳柱截面参数示意图 101

甲壳柱截面宽度;h一甲壳柱截面高度;b一四角钢管截面宽度; ht—四角钢管截面高度;ti—四角钢管壁厚;b—波纹侧壁板宽度; h。波纹侧壁板高度;tz波纹侧壁板壁厚;h波纹侧壁板的波高

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