DB34T_1262-2010_安徽钢管混凝土结构技术规程.pdf

DB 安徽省地方标准 DB/-2010 钢管混凝土结构技术规程 钢管混凝土结构技术规程 Technical specification for concrete-filled steel tubular structures （报批稿） 2010 年 5 月 20 日 2010-XX-XX 发布 2010-XX-XX 实施 安 徽 省 住 房 和 城 乡 建 设 厅 安 徽 省 质 量 技 术 监 督 局 联合发布 安徽省地方标准 钢管混凝土结构技术规程 钢管混凝土结构技术规程 Technical specification for concrete-filled steel tubular structures DB/T--200 （报批稿） 2010 年 5 月 20 日 合肥工业大学 主编单位主编单位 合肥工业大学建筑设计研究院 安 徽 省 住 房 和 城 乡 建 设 厅 批准部门批准部门 安 徽 省 质 量 技 术 监 督 局 施行日期施行日期 2010 年月日 2010 合 肥 I 前 言 根据安徽省住房和城乡建设厅关于印发2009年度安徽省工程建设地 方标准制订、修订计划的通知（建标函[2009]303 号文）要求，由合肥工 业大学和合肥工业大学建筑设计研究院会同有关单位共同编制了此规 程。在编制过程中，编制组进行了广泛的调查研究，并进行了相关试验 研究和理论计算，以多种形式征求全省有关科研单位、设计单位、钢构 生产单位、施工单位、监理单位、检测单位和建设行政主管部门的意见， 依据相关法律和规范性文件，参考国内相关标准、图集，反复修改后经 安徽省住房和城乡建设厅会同有关部门审查定稿。 本规程共分 9 章 9 个附录，其主要技术内容有总则、术语和符号、 基本规定、材料、构件承载力计算、结构体系与计算、节点和连接、抗 火计算与防火构造、施工与验收。 本规程由安徽省住房和城乡建设厅负责管理，委托合肥工业大学负 责对条文和具体技术内容的解释。在执行过程中如有意见或建议，请将 相关意见和有关资料反馈给合肥工业大学（安徽省合肥市屯溪路 193 号， 邮编 230009，E-mailconnection2003）。 本规程主编单位、参编单位和主要起草人 主编单位主编单位合肥工业大学 合肥工业大学建筑设计研究院 参编单位参编单位安徽省建筑设计研究院 合肥市市政设计有限公司 东华工程科技股份有限公司 安徽富煌钢结构股份有限公司 合肥中铁钢结构有限公司 安徽杭萧钢结构有限公司 安徽鸿路钢结构（集团）股份有限公司 安徽瑶海钢结构股份有限公司 主 编主 编王静峰 徐 勤 参编人员 参编人员朱兆晴 戴 阳 唐振忠 陈宝民 张晓阳 吴春萍 王 珺 完海鹰 刘 瑜 黄诗荣 周 杰 张乾坤 沈友信 俞泽奎 徐 明 审查人员审查人员 2 目 次 前言 1 总则 ..................................................................................................... （1） 2 术语和符号 ......................................................................................... （2） 2.1 术语...............................................................................................（2） 2.2 符号...............................................................................................（3） 3 基本规定 ............................................................................................. （6） 4 材料 ..................................................................................................... （9） 4.1 钢材...............................................................................................（9） 4.2 混凝土...........................................................................................（9） 5 构件承载力计算 ............................................................................... （12） 5.1 一般规定....................................................................................（12） 5.2 轴心受力构件承载力计算 ........................................................（12） 5.3 受弯、压弯和拉弯构件承载力计算.........................................（15） 5.4 复合受剪和受扭构件承载力计算 ............................................（18） 5.5 局部受压构件承载力计算 .........................................................（20） 5.6 初应力影响下构件承载力计算 .................................................（22） 6 结构体系与计算 ............................................................................... （24） 6.1 结构体系.....................................................................................（24） 6.2 结构计算一般规定 .....................................................................（25） 6.3 计算参数与构造要求 .................................................................（25） 6.4 抗震计算.....................................................................................（29） 6.5 结构位移限值.............................................................................（29） 7 节点和连接 ....................................................................................... （31） 8 抗火计算与防火构造........................................................................ （44） 8.1 结构抗火计算.............................................................................（44） 8.2 防火保护构造.............................................................................（47） 3 9 施工与验收 ....................................................................................... （52） 9.1 一般规定....................................................................................（52） 9.2 钢管构件制作与施工................................................................（52） 9.3 混凝土施工................................................................................（54） 9.4 冬季混凝土施工........................................................................（55） 9.5 验收............................................................................................（56） 附录 A 钢管混凝土构件的轴压弹性模量 Esc 表.............................. （58） 附录 B 钢管混凝土构件的剪切弹性模量 Gsc 表.............................. （66） 附录 C 轴心受力构件的稳定系数 φ 值表.......................................... （74） 附录 D 压弯构件承载力计算系数...................................................... （90） 附录 E 局压构件承载力计算系数...................................................... （91） 附录 F 其它节点形式 ........................................................................ （94） 附录 G 防火保护层厚度表................................................................ （108） 附录 H 火灾下钢管混凝土柱承载力系数表.................................... （116） 附录 I 火灾后钢管混凝土柱剩余承载力系数表 ............................. （118） 本规程用词说明 ................................................................................. （122） 引用标准名录 ..................................................................................... （123） 附条文说明 4 Contents Introduction 1 General Provisions............................................................................. （1） 2 Terms and Symbols............................................................................ （2） 2.1 Terms.............................................................................................（2） 2.2 Symbols.........................................................................................（3） 3 Basic Requirements ........................................................................... （6） 4 Matreials............................................................................................ （9） 4.1 Steel...............................................................................................（9） 4.2 Concrete.........................................................................................（9） 5 Bearing Capacity Calculation of Members...................................... （12） 5.1 General Requirements.....................................................................（12） 5.2 Bearing Capacity Calculation of Member under Axial Load..................（12） 5.3 Bearing Capacity Calculation of Member under Bending or Compressure-Bending or Tension-Bending Loads...............................（15） 5.4 Bearing Capacity Calculation of Member under Shearing and Torquemoment Loads.....................................................................（18） 5.5 Bearing Capacity Calculation of Member under Local Axial Loads........（20） 5.6 Bearing Capacity Calculation of Member under Initial Stress................（22） 6 Structural System and Calculation................................................... （24） 6.1 Structural System...........................................................................（24） 6.2 General Requirements of Structural Calculation..................................（25） 6.3 Calculating Parameters and Detail Requirements.................................（25） 6.4 Sesmic Calculation.........................................................................（29） 6.5 Limite of Structural Displacement.....................................................（29） 7 Joint and Connection........................................................................ （31） 8 Fire Calculation and Fire Pretection ................................................ （44） 8.1 Fire Calculation.............................................................................（44） 5 8.2 Fire Pretection...............................................................................（47） 9 Constuction and Check.................................................................... （52） 9.1 Gerneral Requirements...................................................................（52） 9.2 Fabrications and Construction of Steel Tube Member..........................（52） 9.3 Construction of Concrete................................................................（54） 9.4 Construction of Concrete in Winter...................................................（55） 9.5 Check..........................................................................................（56） Appendix A List of Elastic Modulus of CFT Member Esc.................. （58） Appendix B List of Shear Modulus of CFT Member Gsc................... （66） Appendix C List of Stability Coefficient of Member under Axial Load.....................................................................（74） Appendix D List of Calculation Coefficient of Member under Compressure-Bending Loads............................... （90） Appendix E List of Calculation Coefficient of Member under Local Compressure Load..................................... （91） Appendix F Other Joint types ........................................................... （94） Appendix G List of Thickness of Fire Pretection ............................. （108） Appendix H List of Bearing Capacity of CFT Column in Fire......... （116） Appendix I List of Beiarng Capacity of CFT Column after Fire.... （118） Explanation of Wording in This Specification..................................... （123） List of Quoted Standards ..................................................................... （123） AttachedExplanation of Standard 1 1 总总 则则 1.0.1 为满足建筑工程的需要，使钢管混凝土结构的设计、施工和验收做 到技术先进、安全适用、经济合理和确保质量，特制定本规程。 1.0.2 本规程限用于圆形和矩形（包括方形）截面钢管内浇筑混凝土的钢 管混凝土结构。 1.0.3 本规程适用于本省工业与民用建筑物和构筑物的钢管混凝土结构 的设计、施工和验收。 1.0.4 本规程根据现行国家标准 建筑结构可靠度设计统一标准 GB50068 规定的原则制定。 1.0.5 本规程使用的符号、计量单位和基本术语按现行国家标准建筑结 构设计术语和符号标准GB/T50083 的规定采用。 1.0.6 除本规程有明确规定者外，钢管混凝土的结构设计和施工尚应遵守 现行国家标准的有关规定。 1.0.7 钢管混凝土施工质量应符合现行国家标准钢结构工程施工质量验 收规范GB50205、混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204 及 有关标准的要求。有关钢结构部分的设计尚应注明所要求的焊缝质量等 级、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GB50107 的 要求。 1.0.8 特殊环境下及有特殊设计要求的钢管混凝土结构设计与施工，尚应 符合专门规范的有关规定。 2 2 语和符号语和符号 2.1 术术 语语 2.1.1 钢管混凝土构件 concrete filled steel tubular member 在圆形或矩形（方形）截面钢管内浇筑混凝土且两种材料共同受力 的构件。 2.1.2 钢管混凝土结构 concrete filled steel tubular structure 以钢管混凝土为主要受力构件的结构。 2.1.3 轴压承载力 composite compressive strength 钢管混凝土构件截面所能承受的轴向屈服压应力。 2.1.4 轴压弹性模量 composite compressive modulus of elasticity 钢管混凝土构件截面在单向受压，且其纵向名义应力与应变近似呈 线性关系时，截面上名义正应力与对应正应变的比值。 2.1.5 弹性抗弯刚度 composite bending stiffness of elasticity 钢管混凝土构件的曲率与截面弯矩近似呈线性关系时，截面弯矩与 曲率的比值。 2.1.6 剪切弹性模量 composite shear momdulus of elasticity 钢管混凝土构件截面在受纯剪，且其切向名义应力与应变近似呈线 性关系时，截面上名义切应力与对应切应变的比值。 2.1.7 弹性剪切刚度 composite shear stitfness of elasticity 钢管混凝土构件的扭转角与截面扭矩近似呈线性关系时，截面扭矩 和扭转角的比值。 2.1.8 效应系数 constraining coefficient 反映钢管混凝土构件截面的几何特征和组成材料的物理特性的综合 参数，其标准值用ξ表示，ξAsfy/Acfck； 其设计值用ξ0表示，ξ0Asf/Acfc。 3 2.2 符符 号号 2.2.1 作用和作用效应 M 弯矩设计值； Mc 柱中心线处的梁支座弯矩设计值； N 轴力设计值； V 剪力设计值； T 扭矩设计值； NE 欧拉临界力； NL 无端板钢管混凝土局压构件承载力； 2.2.2 计算指标 EA 钢管混凝土构件的轴压刚度； EI 钢管混凝土构件的弹性抗弯刚度； Ec 混凝土的弹性模量； Es 钢材的弹性模量； Esc 钢管混凝土构件的轴压弹性模量； f 钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值； fck 混凝土的轴心抗压强度标准值； fc 混凝土的轴心抗压强度设计值； fjv 焊缝抗剪强度设计值； fscy 钢管混凝土构件的轴压强度标准值； fsc 钢管混凝土构件的轴压强度设计值； ft 混凝土的轴心抗拉强度设计值； fv 钢材的抗剪强度设计值； fy 钢材的屈服强度或屈服点； Gc 混凝土的剪切模量； Gs 钢材的剪切模量； Gsc 钢管混凝土构件的剪切弹性模量； GA 钢管混凝土构件的弹性剪切刚度； τscy 钢管混凝土构件的剪切强度标准值； τsc 钢管混凝土构件的剪切强度设计值。 4 2.2.3 几何参数 Ac 钢管内混凝土的截面面积； AL 混凝土的局部受压面积； As 钢管的截面面积； Asc 钢管混凝土构件的截面面积，AscAsAc； a 钢管混凝土柱的防火保护层厚度（单位mm）； be 与加强环板共同工作的钢管壁的有效宽度； bj 角焊缝包入的宽度； C 钢管混凝土柱截面周长，对于圆形截面钢管混凝土，CπD， （D 为钢管截面外直径，单位mm）；对于矩形截面钢管 混凝土，C2D2B，（D 和 B 分别为截面长边和短边的宽 度，单位mm）； hf 焊缝高度； hj 腹板或肋板高度； Ic 混凝土截面惯性矩； Is 钢管截面惯性矩； Isc 钢管混凝土构件的截面惯性矩； L0 构件的计算长度； Lj 焊缝长度； t 耐火极限（单位h）或钢板的厚度（单位mm）； Wsc 钢管混凝土构件的截面弹性抵抗矩； Wsct 钢管混凝土构件的截面扭转抵抗矩； θ 夹角； nr 相对刚度半径。 2.2.4 计算系数及其它 αs 截面的含钢率，αsAs/Ac； β 钢管初应力系数或加强环板同时受垂直双向拉力的比值； βm 等效弯矩系数； γm 构件截面抗弯塑性发展系数； 5 γv 钢管混凝土抗剪承载力计算系数； γt 钢管混凝土抗扭承载力计算系数； ϕ 轴心受压稳定系数； λ 长细比； kcr 长期荷载作用影响系数； kLc 钢管混凝土局部受压强度折减系数； kp 钢管初应力影响系数； kr 火灾后钢管混凝土构件承载力系数； kt 火灾下钢管混凝土构件承载力系数； 6 3 基本规定基本规定 3.0.1 钢管混凝土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，同时注意结构的抗腐蚀性能和抗火设计。 3.0.2 钢管的外直径或最小外边长不宜小于 100mm， 钢管的壁厚不宜小于 4mm。钢管的外直径或最大外边长与壁厚之比不得大于无混凝土时由局 部失稳控制的相应限值的 1.5 倍。 3.0.3 对于矩形截面钢管混凝土构件，其钢管截面长边边长与短边边长之 比（D/B）不宜大于 2。在钢管内壁焊接栓钉、纵向加劲肋等构造措施可 显著改善构件力学性能和提高抗震能力，见图 3.03。 a 钢管内壁焊接栓钉 b 钢管内壁焊接加劲肋 图 3.03 钢管混凝土构造 3.0.4 钢管混凝土构件的容许长细比可按现行国家标准 钢结构设计规范 GB 50017 中的有关规定确定。 3.0.5 钢管混凝土构件宜用作轴心受压或小偏心受压的构件，当大偏心受 压采用单根构件不够经济合理时，宜采用格构式构件。 3.0.6 厂房柱和构架柱宜在单肢、双肢、三肢和四肢等四种截面形式中选 用，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。 3.0.7 钢管混凝土的抗震和抗风计算参数，在无明确规定时可按钢筋混凝 土结构取值。 3.0.8 结构构件应根据承载能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 1. 所有结构构件均应进行承载力计算，在必要时尚应进行结构的倾 加劲肋 栓钉 钢管 钢管 7 覆和滑移验算。 2. 对使用上需控制变形的结构构件，应进行变形验算。 3.0.9 预制构件还应按制作、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 1.5。 3.0.10 钢管混凝土构件的轴压强度设计值 fsc应按下式计算 1. 圆钢管混凝土 fsc1.141.02ξ0fc 3.0.10-1 2. 矩形钢管混凝土 fsc1.180.85ξ0fc 3.0.10-2 式中， fc一混凝土的轴心抗压强度设计值； f 一钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值； ξ0构件截面的约束效应系数设计值αsf/fc； αs 构件截面含钢率As/Ac； As、Ac 钢管和混凝土的横截面面积。 当钢材厚度不大于 16mm 时，fsc值由式3.0.10-1或3.0.10-2计算。 当钢材厚度大于 16mm 时，fsc值应按式3.0.10-1或3.0.10-2的计算值乘 以换算系数 k1后确定。对 Q235 和 Q345 钢，k1＝0.96；对 Q390 和 Q420 钢，k1＝0.94。钢材的强度设计值按钢结构设计规范GB50017 的规定 确定。 3.0.11 钢管混凝土轴压刚度按下式计算 EAEscAsc 3.0.11 式中， Esc一钢管混凝土构件的轴压弹性模量（当钢材厚度不大于 16mm 时，Esc值见附录 A）。 当钢材厚度大于 16mm 时， EA 值应按式3.0.11的计算值乘以换算系 数 k1后确定。对 Q235 和 Q345 钢，k1＝0.96；对 Q390 和 Q420 钢，k1＝ 0.94。 3.0.12 钢管混凝土构件的弹性抗弯刚度应按下式计算 EIEsIsαEcIc 3.0.12 式中， 8 Es、Ec一钢材和混凝土的弹性模量， 分别按现行 钢结构设计规范 GB50017 和混凝土结构设计规范GB50010 的规定确 定； Is、Ic一钢管和混凝土的截面惯性矩； α一对于圆钢管混凝土，α0.8； 对于矩形钢管混凝土，α0.6。 3.0.13 钢管混凝土构件的抗剪强度设计值τsc应按下式计算 1. 圆钢管混凝土 τsc0.4220.313αs2.33ξ00.134fsc 3.0.13-1 2. 矩形钢管混凝土 τsc0.4550.313αs2.33ξ00.25fsc 3.0.13-2 当钢材厚度不大于 16mm 时，τsc值由式3.0.13-1或3.0.13-2计算。 当钢材厚度大于 16mm 时，τsc值应按式3.0.13-1或3.0.13-2的计算值乘 以换算系数 k1后确定。对 Q235 和 Q345 钢，k1＝0.96；对 Q390 和 Q420 钢，k1＝0.94。 3.0.14 钢管混凝土构件的弹性剪切刚度 GA 应按下式计算 GA＝GscAsc 3.0.14 式中， Gsc一为钢管混凝土构件的剪切弹性模量（当钢材厚度不大于 16mm 时，Gsc值见附录 B）。 当钢材厚度大于 16mm 时，GA 值应按式3.0.14的计算值乘以换算系数 k1后确定。 9 4 材材 料料 4.1 钢材4.1 钢材 4.1.1 钢管混凝土的管材应根据结构的重要性、荷载特征、应力状态、材 料厚度、连接方式、环境条件等因素合理选取牌号和质量等级。钢管用 钢材宜采用 Q235 等级 B、C、D 的碳素结构钢、以及 Q345、Q390、Q420 等级 B、C、D 的低合金高强度结构钢，其质量标准应分别符合国家现行 标准碳素结构钢GB/T700 和低合金高强度结构钢GB/T1591 的规 定。当采用其它品种的钢材时，尚应符合相应有关标准的规定和要求。 用于加工钢管的钢板板材尚应具有冷弯试验的合格保证。 4.1.2 圆钢管宜采用螺旋焊接管或直缝焊接管或无缝管，矩形钢管宜采用 直缝焊接管或冷弯型钢钢管。焊缝必须采用对接焊缝并符合二级质量检 验标准。 4.1.3 对焊接承重结构，当采用可防止层状撕裂的 Z 向钢时，其材质应符 合现行国家标准厚度方向性能钢板GB5313 的规定。 4.1.4 钢材的强度设计值和物理性能指标，应按照现行国家标准钢结构 设计规范GB50017 中的有关规定采用。 4.1.5 用于钢管混凝土结构的连接材料的力学性能指标，应满足有关现行 国家标准的要求。 4.2 混凝土 4.2 混凝土 4.2.1 混凝土可采用普通混凝土和高强高性能混凝土，水灰比不大于 0.45。 4.2.2 混凝土的强度等级不宜低于 C30 级， 可参照下列材料强度指标进行 组合Q235 钢配 C30 或 C40 级混凝土；Q345 钢配 C40、C50 或 C60 级 混凝土；Q390 和 Q420 钢配 C50、C60 级或 C60 以上强度等级的混凝土。 当钢管混凝土用作地震区的多层、高层（结构体系中含框架）和超 高层框架柱时，对于圆钢管混凝土构件截面的约束效应