JGJ138-2016_组合结构设计规范_混凝土规范.pdf

UDC P 中华人民共和国行业标准J画J JGJ 138 - 2016 备案号J130 -2016 组合结构设计规范 Code for design of composite s甘uctures 2016 -06 -14 发布2016 -12 -01 实施 中华人民共和国住房和城乡建设部发布 中华人民共和国行业标准 组合结构设计规范 Code for design of composite structures JGJ 138 - 2016 批准部门中华人民共和国住房和城乡建设部 施行日期2 0 1 6 年1 2 月1 日 中国建筑工业出版社 2016北京 中华人民共和国住房和城乡建设部 公告 第1145号 住房城乡建设部关于发布行业标准 组合结构设计规范的公告 现批准组合结构设计规范为行业标准，编号为JGJ138 2016，自2016年12月1日起实施。其中，第3.1.5、3.2. 3、 4.3.8条为强制性条文，必须严格执行。原型钢混凝土组合结 构技术规程JGJ 138 -2001同时废止。 本规范由我部标准定额研究所组织中国建筑工业出版社出版 发行。 中华人民共和国住房和城乡建设部 2016年6月14日 3 前 根据原建设部关于印发〈二00四年度工程建设城建、建 工行业标准制订、修订计划〉的通知建标[2004J66号的 要求，规范编制组经广泛调查研究，认真总结工程实践经验，参 考国际标准和国外先进标准，并在广泛征求意见的基础上，修订 了型钢混凝土组合结构技术规程JGJ 138一20010 本规范的主要技术内容是1.总则;2.术语和符号;3.材 料;4.结构设计基本规定;5.型钢混凝土框架梁和转换梁; 6.型钢混凝土框架柱和转换柱;7.矩形钢管混凝土框架柱和转 换柱;8.圆形钢管混凝土框架柱和转换柱;9.型钢混凝土剪力 墙;10.钢板混凝土剪力墙;11.带钢斜撑混凝土剪力墙;12. 钢与混凝土组合梁;13.组合楼板;14.连接构造。 本规范修订的主要技术内容是1.增加了组合结构房屋最 大适用高度的规定;2.补充了型钢混凝土框架柱的设计和构造 规定;3.补充了型钢混凝土转换梁和转换柱的设计和构造规定; 4.增加了矩形钢管混凝土柱、圆形钢管混凝土柱的设计和构造 规定;5.增加了型钢混凝土剪力墙、钢板混凝土剪力墙、带钢 斜撑1昆凝土剪力墙的设计和构造规定;6.增加了各类组合柱柱 脚的设计和构造规定;7.增加了钢与混凝土组合梁的设计和构 造规定;8.增加了钢与混凝土组合楼板的设计和构造规定。 本规范中以黑体字标志的条文为强制性条文，必须严格 执行。 本规范由住房和城乡建设部负责管理和对强制性条文的解 释，由中国建筑科学研究院负责具体技术内容的解释，执行过程 中如有意见和建议，请寄送中国建筑科学研究院地址北京市 北三环东路30号，邮编100013。 4 本规范主编单位z中国建筑科学研究院 本规范参编单位西安建筑科技大学 西南交通大学建筑勘察设计研究院 华南理工大学建筑学院 华东建筑设计研究院有限公司 大连市建筑设计研究院有限公司 同济大学 清华大学 中冶集团建筑研究总院 中建一局发展公司 本规范主要起草人员孙慧中王翠坤姜维山王祖华 赵世春汪大绥王立长吕西林 肖从真聂建国白力更包联进 陈才华高华杰 本规范主要审查人员柯长华钱稼茹傅学怡窦南华 任庆英周建龙委宇左江 丁洁民陈星 5 目次 1 总则- 2 术语和符号..2 2.1 术语............................................................2 2. 2 符号.........................................................3 3 材料..7 3.1 钢材............................................................7 3.2 钢筋.......................................“.................14 3.3 t昆凝土 14 4 结构设计基本规定.............................................17 4.1 一般规定................................................... 17 4.2 结构体系及结构构件类型........................... 17 4.3 设计计算原则...................................................19 4.4 一般构造..................................................26 5 型钢混凝土框架梁和转换梁....................................28 5.1 一般规定 28 5.2 承载力计算................................................29 5.3 裂缝宽度验算.............................................35 5.4 挠度验算................................................... 36 5.5 构造措施................................................... 37 6 型钢混凝土框架柱和转换柱..............................42 6.1 一般规定................................................... 42 6. 2 承载力计算..........................................43 6.3 裂缝宽度验算...................................................58 6.4 构造措施.................................................. 59 6.5 柱脚设计及构造..........................................62 6. 6 梁柱节点计算及构造................................69 7 矩形钢管混凝土框架柱和转换柱..............................80 7.1 一般规定...................................................... 80 7.2 承载力计算................................................81 7. 3 构造措施............................................. 88 7. 4 柱脚设计及构造.......................................89 7. 5 梁柱节点计算及构造....................................94 8 圆形钢管混凝土框架柱和转换柱...........................101 8. 1 一般规定................................................101 8. 2 承载力计算...................................................101 8.3 构造措施..........................................107 8. 4 柱脚设计及构造................................... 107 8.5 梁柱节点形式及构造.............................................113 9 型钢混凝土剪力墙.............................................119 9.1 承载力计算..........................................119 9.2 构造措施...................................................129 10 钢板混凝土剪力墙.............................................134 10. 1 承载力计算..........................................134 10.2 构造措施......................................... 141 11 带钢斜撑混凝土剪力墙..........................................143 11. 1 承载力计算...................................................143 11. 2 构造措施................................................... 146 12 钢与混凝土组合梁.............................................148 12.1 一般规定................................................ 148 12.2 承载力计算................................................149 12.3 挠度计算及负弯矩区裂缝宽度计算...........................158 12.4 构造措施.........................................161 13 组合楼板164 13.1 一般规定.......................................... 164 13.2 承载力计算.............................................165 13.3 正常使用极限状态验算................................. 169 13.4 构造措施................................................... 172 7 13.5 施工阶段验算及规定....................................174 14 连接构造176 14.1 型钢、混凝土柱的连接构造................................. 176 14.2 矩形铜管混凝土柱的连接构造........................179 14.3 圆形钢管棍凝土柱的连接构造..............................182 14.4 梁与梁连接构造.............................................184 14.5 梁与墙连接构造.............................................184 14.6 斜撑与梁、柱连接构造................................. 185 14.7 抗剪连接件构造.............................................186 14.8 钢筋与钢构件连接构造.................................... 187 附录A常用压型钢板组合楼板的剪切粘结系数及 标准试验方法.......................................... 189 附录B组合楼盖舒适度验算...........................196 本规范用词说明...................................................200 引用标准名录............... .................................... 201 附条文说明......................................................203 8 Contents 1 General Provisions ............................................. 1 2 Terms and Symbols ..........................................2 2.1 Terms ...... 2 2.2 Symbols 3 3 Materials............................................................ 7 3.1 Steel ......... 7 3. 2 Reinforcement.....14 3. 3 Concrete 14 4 Basic Requirements of Structural Design ............... 17 4. 1 General Requirments17 4. 2 Structural System and Configurations 17 4. 3 General Design and Requirements19 4. 4 General Detailing26 5 Steel Reinforced Co丑creteFrame Beams and Transfer Beams ............................................. 28 5. 1 General Requirments28 5. 2 Strength Analysis 29 5.3 Crack Width Checking ......... 35 5. 4 Deflection Checking .. 36 5. 5 Detailing R明白rments37 6 Steel Reinforced Concrete Frame Columns and Transfer Columns .......................................... 42 6. 1 General Requirments42 6. 2 Strength Analysis ...... 43 6. 3 Crack Width Checking ... ... 58 6.4 Detailing Requirments...... 59 9 6.5 Column Base Design and Detailings62 6.6 Beam-column Joints Analysis and Detailings69 7 Concrete-filled Rectangular Steel Tube Columns and Transfer Columns .............................. ............ 80 7. 1 General Requi口nents80 7. 2 Strength Analysis81 7. 3 Detailing Requirments88 7. 4 Column Base Design and Detailings89 7.5 Beam-column Joints Analysis and Detailings94 8 Concrete-filled Circular Steel Tube Columns and Transfer Columns .................................... 101 8. 1 General Requirments101 8. 2 Strength Analysis101 8.3 Detailing Requirments107 8. 4 Column Base Design and Detailings107 8.5 Beam-column Joints Types and Detailings113 9 Steel-concrete Composite Shear Walls .................. 119 9. 1 Strength Analysis 119 9.2 Detailing Requirments129 10 Steel Plate-concrete Composite Shear Walls ......... 134 10. 1 Strength Analysis 134 10.2 Detailing Requirments141 11 Steel Concealed Bracing-concrete Composite Shear Walls ............................................. 143 11. 1 Strength Analysis 143 11. 2 Detailing Requirments...... 146 12 Composite Beams of Steel and Concrete .................. 148 12.1 General Requirments148 12. 2 Strength A且alysis149 12.3 Deflection Checking ... 158 12.4 Detailing Requirments161 10 13 Composite Slab .......................................... 164 13.1 General Requirments164 13. 2 Strength Analysis 165 13.3 Crack Width Check and Deflection Checking 169 13.4 Detailing Requirments172 13.5 Construction Phase Checking and Requirments174 14 Detailings of Connections ................................. 176 14.1 Column--column Connections of Steel Reinforced Concrete 176 14. 2 Column-column Connections of Concrete--filled Rectangular Steel Tube ......... 179 14. 3 Column-column Connections of Concrete--filled Circular Steel Tube 182 14.4 Beam-beam Connections184 14. 5 Beam-wall Connections 184 14.6 Brace--column-beam Connections 185 14.7 Anti-shear Nail Detailings......... 186 14.8 Steel Bar-steel Connections 187 Appendix A Shear Bond Coefficient and Standard Test for Commonly Used Composite Slabs with Profiled Steel Sheets . . .,. 189 Appendix B Composite Floor Comfort Checking ......... 196 Explanation of W ording in This Code..................... 200 List of Quoted Standards ......... ......... ............... ...... 201 Addition Explanation of Provisions ........................ 203 11 1总则 1. 0.1 为在建筑工程中合理应用钢与混凝土组合结构，做到安 全适用、技术先进、经济合理、方便施工，制定本规范。 1. O. 2本规范适用于非地震区和抗震设防烈度为6度至9度地 震区的高层建筑、多层建筑和一般构筑物的钢与混凝土组合结构 的设计。 1.0.3 组合结构的设计，除应符合本规范的规定外，尚应符合 国家现行有关标准的规定。 1 2 术语和符号 2.1术语 2.1.1 组合结构构件composite structure members 由型钢、钢管或钢板与钢筋泪凝土组合能整体受力的结构 构件。 2.1. 2 组合结构composite structures 由组合结构构件组成的结构，以及由组合结构构件与钢构 件、钢筋混凝土构件组成的结构。 2.1. 3 型钢混凝土框架梁steel reinforced concrete frarne bearns 钢筋混凝土截面内配置型钢的框架梁。 2.1. 4 型钢混凝土转换梁steel reinforced concrete transfer beams 承托上部楼层墙或柱，实现上部楼层到下部楼层结构形式转 变或结构布置改变的型钢混凝土梁;部分框支剪力墙结构的转换 梁亦称框支梁。 2.1. 5 型钢混凝土框架柱steel reinforced concrete frame col- umns 钢筋混凝土截面内配置型钢的框架柱。 2.1. 6 矩形钢管混凝土框架柱concrete-filled rectangular steel tube frame columns 矩形钢管内填混凝土形成钢管与混凝土共同受力的框架柱。 2.1. 7 圆形钢管混凝土框架柱concrete-filled circular steel tube frame columns 圆形钢管内填混凝土形成钢管与棍凝土共同受力的框架柱。 2.1.8 转换柱transfer columns 承托上部楼层墙或柱，实现上部楼层到下部楼层结构形式转 变或结构布置改变的柱。 2 2.1.9 型钢混凝土剪力墙steel concrete composite shear walls 钢筋混凝土剪力墙的边缘构件中配置实腹型钢的剪力墙。 2.1.10 钢板棍凝土剪力墙steel plate∞ncrete composite shear walls 钢筋混凝土截面内配置钢板和端部型钢的剪力墙。 2.1.11 带钢斜撑混凝土剪力墙steel concealed bracing con- crete composite shear walls 钢筋混凝土截面内配置型钢斜撑和端部型钢的剪力墙。 2.1.12 钢与混凝土组合梁steel and concrete composite beams 混凝土翼板与钢梁通过抗剪连接件组合而成能整体受力 的梁。 2.1.13 组合楼板composite slabs 压型钢板上现浇混凝土组成压型钢板与混凝土共同承受载荷 的楼板。 2.2符 号 2.2.1 材料性能 E. -型钢钢管、钢板弹性模量; Ec一一混凝土弹性模量; Es 钢筋弹性模量; f.、1.一→型钢钢管、钢板抗拉、抗压强度 设计值; fak、f一一型钢钢管、钢板抗拉、抗压强度 标准值; fck、fc-混凝土轴心抗压强度标准值、设计值; ft-一混凝土轴心抗拉强度设计值; fy、1y二一钢筋抗拉、抗压强度设计值; fYh-一剪力墙水平分布钢筋抗拉强度设计值; fYk 1yk一一钢筋抗拉、抗压强度标准值; fyv 横向钢筋抗拉强度设计值; fyw一一剪力墙竖向分布钢筋抗拉强度设计值。 3 2.2.2 作用和作用效应 M一一弯矩设计值; N一一轴向力设计值p V 剪力设计值; σs、σfs一一正截面承载力计算中纵向钢筋的受拉、 受压应力; σa、σ;正截面承载力计算中型钢翼缘的受拉、 受压应力; ωmax一一最大裂缝宽度。 2.2.3 几何参数 Ac、Aa、As、As一一一混凝土全截面、型钢全截面、受拉钢 筋总截面、受压钢筋总截面的面积; Aaf Aaf、Aaw、Asw型钢受拉翼缘截面、型钢受压翼缘截 4 面、型钢腹板截面的面积，剪力墙竖 向分布钢筋的全部截面面积; αs、α;一一纵向受拉钢筋合力点、纵向受压钢筋 合力点至混凝土截面近边的距离; aa、α;一一型钢受拉翼缘截面重心、型钢受压翼 缘截面重心至混凝土截面近边的距离; B一一型钢混凝土框架梁截面考虑长期作用 影响的刚度; Bs一一型钢混凝土框架梁截面短期刚度; b一一混凝土矩形截面宽度; bf一一型钢翼缘宽度; C一一混凝土保护层厚度; e一一轴向力作用点至纵向受拉钢筋和型钢 受拉翼缘合力点之间的距离;对矩形 钢管混凝土柱为轴向力作用点至矩形 钢管远端钢板厚度中心的距离; ea一一附加偏心距; ei 初始偏心距; eO一一轴向力对截面重心的偏心距; h一一混凝土截面高度; ha一一型钢截面高度; hO -型钢受拉翼缘和纵向受拉钢筋合力点 至混凝土截面受压边缘的距离; hos、hOf一一纵向受拉钢筋、型钢受拉翼缘截面重 心到混凝土截面受压边缘的距离; hw一一型钢腹板高度; 1a一一型钢截面惯性矩; 1c一一混凝土截面惯性矩; 5一一箍筋间距; tf 型钢翼缘厚度; tw一一型钢腹板厚度; Z一一混凝土受压区高度。 2.2.4 计算系数及其他 走一一考虑柱身弯矩分布梯度影响的等效长 度系数; α1一一受压区混凝土压应力影响系数; αE 钢与混凝土弹性模量之比; 卢l一一受压区混凝土应力图形影响系数; 品一一混凝土强度影响系数; 卢h一柱脚计算中有关冲切截面高度的影响 系数; 卢r一一带边框型钢混凝土剪力墙，周边柱对 混凝土墙体的约束系数; 庐一一圆钢管混凝土的套箍指标; F一-一混凝土相对受压区高度; ρs、ρ;一一纵向受拉钢筋、受压钢筋配筋率; ρsv一一箍筋面积配筋率; ρv一一箍筋体积配筋率; Cfie一一考虑偏心率影响的承载力折减系数; 5 6 伊/-一一考虑长细比影响的承载力折减系数; ω一一-剪力墙竖向分布钢筋配置范围hsw与截 面有效高度hw的比值。 3材料 3.1钢材 3.1.1 组合结构构件中钢材宜采用Q345、Q390、Q420低合金 高强度结构钢及Q235碳素结构钢，质量等级不宜低于B级，且 应分别符合现行国家标准低合金高强度结构钢GB/T 1591 和碳素结构钢GB/T 700的规定。当采用较厚的钢板时，可 选用材质、材性符合现行国家标准建筑结构用钢板GB/T 19879的各牌号钢板，其质量等级不宜低于B级。当采用其他牌 号的钢材时，尚应符合国家现行有关标准的规定。 3.1. 2 钢材应具有屈服强度、抗拉强度、伸长率、冲击韧性和 硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证 及冷弯试验的合格保证。 3.1. 3 钢材宜采用镇静钢。 3.1. 4钢板厚度大于或等于40mm，且承受沿板厚方向拉力的 焊接连接板件，钢板厚度方向截面收缩率，不应小于现行国家标 准厚度方向性能钢板GB/T 5313中Z15级规定的容许值。 3.1. 5 考虑地震作用的组合结构构件的钢材应符合国家标准 建筑抗震设计规范GB 50011 -2010第3.9.2条的有关规定。 3.1. 6 钢材强度指标应按表3.1. 6-1、表3.1.6-2采用。 表3.1.6-1钢材强度指标CN/mnn 强度 端面承压 钢材钢板厚度 极限抗拉屈服 标准值 强度设计值刨平顶紧 牌号 mm 强度最小强度 设计值 值faufay 抗拉、抗压、抗拉、抗压、抗剪 抗弯f... 抗弯fa fav fce Q235 16 370 235 235 215 125 325 7 续表3.1. 6-1 强度 端面承压 极限抗拉屈服 标准值 强度设计值刨平顶紧 钢材钢板厚度 强度最小强度 设计值 牌号mm 值f.u抗拉、抗压、抗拉、抗压、抗剪f.y 抗弯f.k抗弯f.f.v f四 1640 370 225 225 205 120 Q235 4060 370 215 215 200 115 325 60100 370 215 215 190 110 4二16470 345 345 310 180 1635 470 335 335 295 170 Q345 400 3550 470 325 325 265 155 50100 470 315 315 250 145 616 490 345 345 310 180 1635 490 345 345 310 180 Q345GJ 400 3550 490 335 335 300 175 50100 490 325 325 290 170 主二16490 390 390 350 205 1635 490 370 370 335 190 Q390 415 3550 490 350 350 315 180 50100 490 330 330 295 170 16 520 420 420 380 220 1635 520 400 400 360 210 Q420 440 3550 520 380 380 340 195 50100 520 360 360 325 185 表3.1.6-2冷弯成型矩形铜管强度设计值N/mm2 Q235 Q345 抗拉、抗压、抗弯 f. 205 300 捕fN-m-m 端面承压刨平顶紧 fce 310 400 钢材牌号 8 3.1. 7 钢材物理性能指标应按表3. 1.7采用。 弹性模量Ea N/mm2 2.06X105 表3.1.7钢材物理性能指标 剪切模量G. N/mm2 79X103 线膨胀系数α 以每℃计 12X10-6 注压型钢板采用冷轧钢板时，弹性模量取1.90X 1050 质量密度 kg/m3 7850 3.1.8 压型钢板质量应符合现行国家标准建筑用压型钢板 GB/T 12755的规定，压型钢板的基板应选用热浸镀铮钢板，不 宜选用镀铝钵板。镀铸层应符合现行国家标准连续热镀铸薄钢 板及钢带GB/T 2518的规定。 3.1.9 压型钢板宜采用符合现行国家标准连续热镀钵薄钢板 及钢带GB/T 2518规定的S250S250GD十Z、S250GD十ZF、 S350S350GD十Z、S350GD十ZF、S550S550GDZ、S550GD 十ZF牌号的结构用钢，其强度标准值、设计值应按表3.1.9的 规定采用。 表3.1.9 压型铜板强度标准值、设计值N/rnm2 强度标准值强度设计值 牌号 抗拉、抗压、抗弯抗拉、抗压、抗弯抗剪 fak f. f制 S250 250 205 120 8350 350 290 170 S550 470 395 230 3.1.10 钢材的焊接材料应符合下列规定 1 手工焊接用焊条应与主体金属力学性能相适应，且应符 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/T 5118的规定。 2 自动焊接或半自动焊接采用的焊丝和焊剂，应与主体金 9 属力学性能相适应，且应符合现行国家标准埋弧焊用碳钢焊丝 和焊剂GB/T 5293、埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂GB/T 12470、气体保护电弧焊用嵌钢、低合金钢焊丝GB/T 8110 的规定。 3.1.11 焊缝质量等级应符合现行国家标准钢结构工程施工质 量验收规范GB 50205的规定，焊缝强度设计值应按表3.1.11 的规定采用。 表3.1.11焊缝强度设计值N/mm2 对接焊缝强度设计值 角焊缝强度 设计值 钢板 焊接