型钢混凝土组合结构技术规程 JGJ138-2001

5.4.1 型钢混凝土框架梁的截面宽度不宜小于300mm；截面的高度和宽度的比值不宜大于4。

5.4.2 梁中纵向受拉钢筋不宜超过二排，其配筋率宜大于0.3%，直径宜取16～25mm，净距不宜小于30mm和1.5d(d为钢筋的最大直径)；梁的上部和下部纵向钢筋伸入节点的锚固构造要求应符合国家标准《混凝土结构设计规范》GBJ 10-89的规定。

5.4.3 型钢混凝土框架梁的截面高度大于或等于500mm时，在梁的两侧沿高度方向每隔200mm，应设置一根纵向腰筋，且腰筋与型钢间宜配置拉结钢筋。

5.4.4 型钢混凝土框架梁在支座处和上翼缘受有较大固定集中荷载处，应在型钢腹板两侧对称设置支承加劲肋。

5.4.5 型钢混凝土框架梁中箍筋的配置应符合国家标准《混凝土结构设计规范》GBJ 10-89的规定；考虑地震作用组合的型钢混凝土框架梁，梁端应设置箍筋加密区，其加密区长度、箍筋最大间距和箍筋最小直径应满足表5.4.5要求。

表5.4.5  梁端箍筋加密区的构造要求

5.4.6 在箍筋加密区长度内，箍筋宜配置复合箍筋，其箍筋肢距，可按国家标准《混凝土结构设计规范》GBJ 10-89的规定适当放松。

5.4.7 梁端箍筋设置，其第一个箍筋应设置在距节点边缘不大于50mm处，非加密区的箍筋最大间距不宜大于加密区箍筋间距的2倍，沿梁全长箍筋的配筋率（ρsv＝Asv/bs）应符合下列规定:

5.4.8 对于转换层大梁或托柱梁等主要承受竖向重力荷载的梁，梁端型钢上翼缘宜增设栓钉。

5.4.9 配置桁架式型钢的型钢混凝土框架梁，其压杆的长细比宜小于120。

5.4.10 开孔型钢混凝土梁的孔位宜设置在剪力较小截面附近，且宜采用圆形孔，当孔洞位于离支座1/4跨度以外时，圆形孔的直径不宜大于0.4倍梁高，且不宜大于型钢截面高度的0.7倍；当孔洞位于离支座1/4跨度以内时，圆孔的直径不宜大于0.3倍梁高，且不宜大于型钢截面高度的0.5倍。孔洞周边宜设置钢套管，管壁厚度不宜小于梁型钢腹板厚度，套管与梁型钢腹板连接的角焊缝高度宜取0.7倍腹板厚度；腹板孔周围二侧宜各焊上厚度稍小于腹板厚度的环形补强板，其环板宽度应取75～125mm；且孔边应加设构造箍筋和水平筋(图5.4.10)。

图5.4.10  圆形孔孔口加强措施

5.4.11 型钢混凝土框架梁的圆孔孔洞截面处，应进行受弯承载力和受剪承载力计算；圆形孔受弯承载力计算应按本规程第5.1.2条计算，但计算中应扣除孔洞面积；受剪承载力应按下列公式计算:

条文说明
 

5.4 构造要求

5.4.1 为保证框架梁对框架节点的约束作用，以及便于型钢混凝土梁的混凝土浇筑，框架梁的截面宽度不宜过小。另外，考虑到截面高度与宽度比值过大，对梁抗扭和侧向稳定不利，因此，对框架梁的高宽比作了规定。

5.4.2 为保证梁底部混凝土浇筑密实，梁中纵向受力钢筋宜不超过二排，如超过二排，施工上应采取措施，如分层浇筑等，以保证梁底混凝土密实；纵向受拉钢筋配筋率、直径、净距，以及纵筋与型钢净距的规定，是保证混凝土与钢筋与型钢有良好的粘结力，同时，也有利于框架梁在正常使用极限状态下的裂缝分布均匀和减小裂缝宽度。

5.4.3 梁两侧沿高度配置一定量的腰筋，其目的是有助于增加箍筋、纵筋、腰筋所形成的整体骨架对混凝土的约束作用。同时也：有助于防止由于混凝土收缩引起的收缩裂缝的出现。

5.4.4 型钢混凝土梁在受有集中反力或集中力作用处，应设置对称加劲肋，以助于承受剪力。

5.4.5～5.4.7 考虑地震作用的框架梁端应设置箍筋加密区，是从构造上增强对梁端混凝土的约束，且保证梁端塑性铰区“强剪弱弯”的要求。同时为了便于施工，在满足箍筋配筋率的情况下，箍筋肢距可比普通钢筋混凝土梁的箍筋肢距适当放松，但设计中应尽量减小箍筋肢距。沿梁全长箍筋配筋率的规定，是在静力设计要求基础上适当给予增加。

5.4.8 转换层大梁和托柱梁荷载大、受力复杂，为增加混凝土和剪压区型钢上翼缘的粘结剪切力，宜在梁端 1.5 倍梁高范围内，型钢上翼缘增设栓钉。

5.4.9 对配置桁架式型钢的型钢混凝土梁，为保证桁架压杆的稳定性，其细长比宜小于 120 。

5.4.10 为保证开孔型钢混凝土梁开孔截面的受剪承载力，必须控制圆形孔的直径相对于梁高和型钢截面高度的比例不能过大，且由于孔洞周边存在应力集中情况，必须采取一定的构造措施。

5.4.11 圆形孔洞截面处的受剪承载力计算是参考了日本的计算方法，又结合国内试验研究确定的。计算方法中考虑了扣除开孔影响后截面上混凝土受剪承载力，以及孔洞周围补强钢筋和型钢腹板扣除孔洞后的受剪承载力。

 

 

 6.1.1 型钢混凝土框架柱，其正截面偏心受压承载力计算的基本假定应符合本规程第5.1.1条的规定。

6.1.2 型钢截面为充满型实腹型钢的型钢混凝土框架柱，其偏心受压构件正截面受压承载力应按下列公式计算(图6.1.2):

       
图6.1.2  偏心受压框架柱的承载力计算

        非抗震设计

（6.1.2-1）

（6.1.2-2）

        抗震设计

（6.1.2-3）

（6.1.2-4）

（6.1.2-5）

（6.1.2-6）

        当，时，

（6.1.2-7）

（6.1.2-8）

        当，时，

（6.1.2-9）

（6.1.2-10）

        受拉边或受压较小边的钢筋应力和型钢翼缘应力可按下列条件计算
        当时，为大偏心受压构件，取，；
        当时，为小偏心受压构件，及分别按公式  （6.1.4-1）及（6.1.4-2）计算。

（6.1.2-11）

        式中        e——轴向力作用点至受拉钢筋和型钢受拉翼缘的合力点之间的距离；
                       ——轴向力对截面重心的偏心距，取=M/N；
                       ——考虑荷载位置不定性、材料不均匀，施工偏差等引起的附加偏心距；按本规程6.1.5条规定计算；
                       ——偏心受压构件考虑挠曲影响的轴向力偏心距增大系数；按本规程6.1.3条规定计算，当长细比（或）小于或等于8时，可取=1.0。
        注：配置十字形型钢的型钢混凝土柱，当截面尺寸、型钢及钢筋配置符合附录A时，其正截面承载力简化计算可按附录A进行。
6.1.3 型钢混凝土框架柱，其正截面偏心受压承载力计算，应考虑构件在弯矩作用平面内挠曲对轴向力偏心距的影响，应将轴向力对截面重心的偏心矩e₀乘以偏心距增大系数η，其值可按下列公式计算：

 (6.1.3-1)

 (6.1.3-2)

 (6.1.3-3)

        式中        ——构建计算长度；
                       ——偏心受压构件的截面曲率修正系数，当时，取；
                       ——考虑构件长细比对截面曲率的影响系数，当时，取。
6.1.4 型钢混凝土框架柱受拉或受压较小边的纵向钢筋应力和型钢翼缘的应力，可按下列近似公式计算:

(6.1.4-1)

(6.1.4-2)

6.1.5 在偏心受压构件的正截面承载力计算中，应考虑轴向压力在偏心方向存在的附加偏心距e_a，其值取20mm和偏心方向截面尺寸的1/30，两者中的较大值。
6.1.6 考虑地震作用组合的框架柱的节点上、下端的内力设计值应按下列规定采用:
        1 节点上、下柱端的弯矩设计值
        一级抗震等级

(6.1.6-1)

        二级抗震等级

(6.1.6-2)

        对三级抗震等级，取地震作用组合下的弯矩设计值。
        式中        ——节点上、下柱端的弯矩设计值之和；节点上柱端和下柱端的弯矩设计值， 一般可按上、下柱端弹性分析所得的考虑地震作用组合的弯矩比进行分配；
                       ——同一节点左、右梁端按顺时针和逆时针方向组合，采用实配钢筋和实配型钢、材料强度标准值，且考虑承载力抗震调整系数的正截面受弯承载力所对应的弯矩值之和的较大值；每端值按本规程第5.1.3条规定计算；

                       ——同一节点左、右梁端按顺时针和逆时针方向考虑地震作用组合的弯矩设计值之和。

        2 一、二、三级抗震等级的节点上、下柱端的轴向压力设计值，取地震作用组合下各自的轴向压力设计值。
6.1.7 按一、二级抗震等级设计的框架结构底层柱根和框支层柱两端截面的弯矩设计值，应分别乘以增大系数1.5和1.25。
6.1.8 考虑地震作用组合的框架柱、框支层柱的剪力设计值Vc应按下列规定计算:
        一级抗震等级

(6.1.8-1)

        二级抗震等级

(6.1.8-2)

        三级抗震等级

(6.1.8-3)

        式中        ——框架柱下、下端采用实配钢筋和实配型钢、材料强度标准值，且考虑承载力抗震调整系数的正截面受弯承载力对应的弯矩值；
                             ——考虑地震作用组合的框架上、下端弯矩设计值；
                                      ——柱的净高。
        在公示(6.1.8-1)中，与之和，应分别按顺时针和逆时针方向进行计算，并取其较大值。每端的值，可按本规程公式(6.1.2-3)。(6.1.2-4)确定，此时，应将不等式改为等式，对于对称配筋截面柱，将以代替，其中，将、、、、以、、、、代替，将、、、以实配的截面面积代替。

        在公式(6.1.8-2)、(6.1.8-3)中，M^t_c与M^b_c之和，应分别按顺时针和逆时针方向进行计算，并取其较大值，M^t_c与M^b_c的取值，应按本规程6.1.6条确定。
6.1.9 框架柱的受剪截面应符合下列条件：
        非抗震设计

(6.1.9-1)

(6.1.9-2)

        抗震设计

(6.1.9-3)

(6.1.9-4)

6.1.10 框架柱的斜截面受剪承载力应按下列公式计算:
        非抗震设计

(6.1.10-1)

        抗震设计

(6.1.10-2)

        式中      ——框架柱的计算剪跨比，其值取上、下端较大弯矩设计值M与对应的剪力设计值V和柱截面有效高度的比值；即M/；当框架结构中的框架柱的反弯点在柱层高范围内时，柱剪跨比也可采用1/2柱净高与柱截面有效高度的比值；当小于1时，取1；当大于3时，取3；
                            N——考虑地震作用组合的框架柱的轴向压力设计值；当，取N=。

6.1.11 考虑地震作用组合的框架柱，其轴压比N/（fcAc+faAa）不宜大于表6.1.11规定的限值。

表6.1.11  框架柱的轴压比限值

注：剪跨比不大于2的框架柱，其轴压比限值应比表6.1.11中数值减小0.05。

条文说明

6.1 承载力计算 

6.1.1 型钢混凝土框架柱正截面偏心受压承载力计算的基本假定，是通过试验研究，在分析了型钢混凝土压弯构件的基本性能基础上提出的。其计算基本假定与受弯构件正截面受弯承载力的基本假定相同。

6.1.2～6.1.5 配置充满型实腹型钢的型钢混凝土框架柱的正截面偏心受压承载力计算公式，是在基本假定基础上，采用极限平衡方法，以及型钢腹板应力图形简化为拉压矩形应力图情况下，作出的简化计算方法，对于框架柱处于大偏压、或小偏压受力情况，给出了不同的腹板受弯承载力和腹板轴向承载力的计算式，其他计算参数，基本上参照钢筋混凝土偏心受压承载力计算公式中的参数。

对于配十字型、箱型截面型钢的型钢混凝土组合柱，其正截面偏心受压承载力计算在附录 A 中给出了简化计算方法。

6.1.6～6.1.8 考虑地震作用的框架柱上、下柱端、框架底层柱根、框支层柱两端的弯矩设计值，以及框架柱、框支柱的剪力设计值的确定，都与现行国家标准《混凝土结构设计规范》 GBJ 10—89 相一致。

6.1.9 框架柱的受剪截面控制条件与框架梁一致。

6.1.10 试验研究表明，型钢混凝土框架柱的斜截面受剪承载力可由钢筋混凝土和型钢二部分的斜截面受剪承载力组成，压力对受剪承载力也有有利的影响。计算公式中型钢部分对受剪承载力的贡献只考虑型钢腹板部分的受剪承载力。

6.1.11 型钢混凝土框架柱轴压比限值的规定是保证框架柱具有较好的延性和耗能性能的必要条件，通过不同轴压比情况下，承受低周反复荷载作用的型钢混凝土压弯构件试验表明，在相同的轴压比情况下，型钢混凝土柱比钢筋混凝土柱具有更好的滞回特性和延性性能，因此其轴压比计算中应考虑型钢的有利作用，即型钢混凝土柱的轴压比按计算。轴压比限值的确定，是在试验研究基础上，规定二级抗震等级的框架结构柱的轴压比限值为 0.75 ，此控制值能保证框架柱延性系数达到 3 。对于其他不同抗震等级，不同结构体系的框架柱，其轴压比限值相应进行调整。