高層建筑混凝土結構技術規程 構件設計

【資料圖】

11.4.1 型鋼混凝土構件中型鋼板件(圖11.4.1)的寬厚比不宜超過表11.4.1的規定。

11.4.2 型鋼混凝土梁應滿足下列構造要求：
1 混凝土粗骨料最大直徑不宜大于25mm，型鋼宜采用Q235及Q345級鋼材，也可采用Q390或其他符合結構性能要求的鋼材。
2 型鋼混凝土梁的最小配筋率不宜小于0.30％，梁的縱向鋼筋宜避免穿過柱中型鋼的翼緣。梁的縱向的受力鋼筋不宜超過兩排；配置兩排鋼筋時，第二排鋼筋宜配置在型鋼截面外側。當梁的腹板高度大于450mm時，在梁的兩側面應沿梁高度配置縱向構造鋼筋，縱向構造鋼筋的間距不宜大于200mm。
3 型鋼混凝土梁中型鋼的混凝土保護層厚度不宜小于100mm，梁縱向鋼筋凈間距及梁縱向鋼筋與型鋼骨架的最小凈距不應小于30mm，且不小于粗骨料最大粒徑的1.5倍及梁縱向鋼筋直徑的1.5倍。
4 型鋼混凝土梁中的縱向受力鋼筋宜采用機械連接。如縱向鋼筋需貫穿型鋼柱腹板并以90°彎折固定在柱截面內時，抗震設計的彎折前直段長度不應小于鋼筋抗震基本錨固長度labE的40％，彎折直段長度不應小于15倍縱向鋼筋直徑；非抗震設計的彎折前直段長度不應小于鋼筋基本錨固長度lab的40％，彎折直段長度不應小于12倍縱向鋼筋直徑。
5 梁上開洞不宜大于梁截面總高的40％，且不宜大于內含型鋼截面高度的70％，并應位于梁高及型鋼高度的中間區域。
6 型鋼混凝土懸臂梁自由端的縱向受力鋼筋應設置專門的錨固件，型鋼梁的上翼緣宜設置栓釘；型鋼混凝土轉換梁在型鋼上翼緣宜設置栓釘。栓釘的最大間距不宜大于200mm，栓釘的最小間距沿梁軸線方向不應小于6倍的栓釘桿直徑，垂直梁方向的間距不應小于4倍的栓釘桿直徑，且栓釘中心至型鋼板件邊緣的距離不應小于50mm。栓釘頂面的混凝土保護層厚度不應小于15mm。
11.4.3 型鋼混凝土梁的箍筋應符合下列規定：
1 箍筋的最小面積配筋率應符合本規程第6.3.4條第4款和第6.3.5條第1款的規定，且不應小于0.15％。
2 抗震設計時，梁端箍筋應加密配置。加密區范圍，一級取梁截面高度的2.0倍，二、三、四級取梁截面高度的1.5倍；
當梁凈跨小于梁截面高度的4倍時，梁箍筋應全跨加密配置。
3 型鋼混凝土梁應采用具有135°彎鉤的封閉式箍筋，彎鉤的直段長度不應小于8倍箍筋直徑。非抗震設計時，梁箍筋直徑不應小于8mm，箍筋間距不應大于250mm；抗震設計時，梁箍筋的直徑和間距應符合表11.4.3的要求。
 

11.4.5 型鋼混凝土柱設計應符合下列構造要求：
1 型鋼混凝土柱的長細比不宜大于80。
2 房屋的底層、頂層以及型鋼混凝土與鋼筋混凝土交接層的型鋼混凝土柱宜設置栓釘，型鋼截面為箱形的柱子也宜設置栓釘，栓釘水平間距不宜大于250mm。
3 混凝土粗骨料的最大直徑不宜大于25mm。型鋼柱中型鋼的保護厚度不宜小于150mm；柱縱向鋼筋凈間距不宜小于50mm，且不應小于柱縱向鋼筋直徑的1.5倍；柱縱向鋼筋與型鋼的最小凈距不應小于30mm，且不應小于粗骨料最大粒徑的1.5倍。
4 型鋼混凝土柱的縱向鋼筋最小配筋率不宜小于0.8％，且在四角應各配置一根直徑不小于16mm的縱向鋼筋。
5 柱中縱向受力鋼筋的間距不宜大于300mm；當間距大于300mm時，宜附加配置直徑不小于14mm的縱向構造鋼筋。
6 型鋼混凝土柱的型鋼含鋼率不宜小于4％。
11.4.6 型鋼混凝土柱箍筋的構造設計應符合下列規定：
1 非抗震設計時，箍筋直徑不應小于8mm，箍筋間距不應大于200mm。
2 抗震設計時，箍筋應做成135°彎鉤，箍筋彎鉤直段長度不應小于10倍箍筋直徑。
3 抗震設計時，柱端箍筋應加密，加密區范圍應取矩形截面柱長邊尺寸(或圓形截面柱直徑)、柱凈高的1／6和500mm三者的最大值；對剪跨比不大于2的柱，其箍筋均應全高加密，箍筋間距不應大于100mm。
4 抗震設計時，柱箍筋的直徑和間距應符合表11.4.6的規定，加密區箍筋最小體積配箍率尚應符合式(11.4.6)的要求，非加密區箍筋最小體積配箍率不應小于加密區箍筋最小體積配箍率的一半；對剪跨比不大于2的柱，其箍筋體積配箍率尚不應小于1.0％，9度抗震設計時尚不應小于1.3％。

11.4.7 型鋼混凝土梁柱節點應符合下列構造要求：
1 型鋼柱在梁水平翼緣處應設置加勁肋，其構造不應影響混凝土澆筑密實；
2 箍筋間距不宜大于柱端加密區間距的1.5倍，箍筋直徑不宜小于柱端箍筋加密區的箍筋直徑；
3 梁中鋼筋穿過梁柱節點時，不宜穿過柱型鋼翼緣；需穿過柱腹板時，柱腹板截面損失率不宜大于25％，當超過25％時，則需進行補強；梁中主筋不得與柱型鋼直接焊接。
11.4.8 圓形鋼管混凝土構件及節點可按本規程附錄F進行設計。
11.4.9 圓形鋼管混凝土柱尚應符合下列構造要求：
1 鋼管直徑不宜小于400mm。
2 鋼管壁厚不宜小于8mm。

7 鋼管混凝土柱與框架梁剛性連接時，柱內或柱外應設置與梁上、下翼緣位置對應的加勁肋；加勁肋設置于柱內時，應留孔以利混凝土澆筑；加勁肋設置于柱外時，應形成加勁環板。
8 直徑大于2m的圓形鋼管混凝土構件應采取有效措施減小鋼管內混凝土收縮對構件受力性能的影響。
11.4.10 矩形鋼管混凝土柱應符合下列構造要求：
1 鋼管截面短邊尺寸不宜小于400mm；
2 鋼管壁厚不宜小于8mm；
3 鋼管截面的高寬比不宜大于2，當矩形鋼管混凝土柱截面最大邊尺寸不小于800mm時，宜采取在柱子內壁上焊接栓釘、縱向加勁肋等構造措施；    

2 型鋼混凝土剪力墻、鋼板混凝土剪力墻在樓層標高處宜設置暗梁。
3 端部配置型鋼的混凝土剪力墻，型鋼的保護層厚度宜大于100mm；水平分布鋼筋應繞過或穿過墻端型鋼，且應滿足鋼筋錨固長度要求。
4 周邊有型鋼混凝土柱和梁的現澆鋼筋混凝土剪力墻，剪力墻的水平分布鋼筋應繞過或穿過周邊柱型鋼，且應滿足鋼筋錨固長度要求；當采用間隔穿過時，宜另加補強鋼筋。周邊柱的型鋼、縱向鋼筋、箍筋配置應符合型鋼混凝土柱的設計要求。
11.4.15 鋼板混凝土剪力墻尚應符合下列構造要求：
1 鋼板混凝土剪力墻體中的鋼板厚度不宜小于10mm，也不宜大于墻厚的1／15；
2 鋼板混凝土剪力墻的墻身分布鋼筋配筋率不宜小于0.4％，分布鋼筋間距不宜大于200mm，且應與鋼板可靠連接；
3 鋼板與周圍型鋼構件宜采用焊接；
4 鋼板與混凝土墻體之間連接件的構造要求可按照現行標準《鋼結構設計規范》GB 50017中關于組合梁抗剪連接件構造要求執行，栓釘間距不宜大于300mm；
5 在鋼板墻角部1／5板跨且不小于1000mm范圍內，鋼筋混凝土墻體分布鋼筋、抗剪栓釘間距宜適當加密。
11.4.16 鋼梁或型鋼混凝土梁與混凝土筒體應有可靠連接，應能傳遞豎向剪力及水平力。當鋼梁或型鋼混凝土梁通過埋件與混凝土筒體連接時，預埋件應有足夠的錨固長度，連接做法可按圖11.4.16采用。

11.4.17 抗震設計時，混合結構中的鋼柱及型鋼混凝土柱、鋼管混凝土柱宜采用埋入式柱腳。采用埋入式柱腳時，應符合下列規定：
1 埋入深度應通過計算確定，且不宜小于型鋼柱截面長邊尺寸的2.5倍；
2 在柱腳部位和柱腳向上延伸一層的范圍內宜設置栓釘，其直徑不宜小于19mm，其豎向及水平間距不宜大于200mm。
注：當有可靠依據時，可通過計算確定栓釘數量。
11.4.18 鋼筋混凝土核心筒、內筒的設計，除應符合本規程第9.1.7條的規定外，尚應符合下列規定：
1 抗震設計時，鋼框架-鋼筋混凝土核心筒結構的筒體底部加強部位分布鋼筋的最小配筋率不宜小于0.35％，筒體其他部位的分布筋不宜小于0.30％；
2 抗震設計時，框架-鋼筋混凝土核心筒混合結構的筒體底部加強部位約束邊緣構件沿墻肢的長度宜取墻肢截面高度的1／4，筒體底部加強部位以上墻體宜按本規程第7.2.15條的規定設置約束邊緣構件；
3 當連梁抗剪截面不足時，可采取在連梁中設置型鋼或鋼板等措施。
11.4.19 混合結構中結構構件的設計，尚應符合現行標準《鋼結構設計規范》GB 50017、《混凝土結構設計規范》GB50010、《高層民用建筑鋼結構技術規程》JGJ 99、《型鋼混凝土組合結構技術規程》JGJ 138的有關規定。

條文說明

11.4 構件設計
11.4.1 試驗表明，由于混凝土及箍筋、腰筋對型鋼的約束作用，在型鋼混凝土中的型鋼截面的寬厚比可較純鋼結構適當放寬。型鋼混凝土中，型鋼翼緣的寬厚比取為純鋼結構的1.5倍，腹板取為純鋼結構的2倍，填充式箱形鋼管混凝土可取為純鋼結構的1.5～1.7倍。本次修訂增加了Q390級鋼材型鋼鋼板的寬厚比要求，是在Q235級鋼材規定數值的基礎上乘以 得到。
11.4.2 本條是對型鋼混凝土梁的基本構造要求。
第1款規定型鋼混凝土梁的強度等級和粗骨料的最大直徑，主要是為了保證外包混凝土與型鋼有較好的粘結強度和方便混凝土的澆筑。
第2款規定型鋼混凝土梁縱向鋼筋不宜超過兩排，因為超過兩排時，鋼筋綁扎及混凝土澆筑將產生困難。
第3款規定了型鋼的保護層厚度，主要是為了保證型鋼混凝土構件的耐久性以及保證型鋼與混凝土的粘結性能，同時也是為了方便混凝土的澆筑。
第4款提出了縱向鋼筋的連接錨固要求。由于型鋼混凝土梁中鋼筋直徑一般較大，如果鋼筋穿越梁柱節點，將對柱翼緣有較大削弱，所以原則上不希望鋼筋穿過柱翼緣；如果需錨固在柱中，為滿足.錨固長度，鋼筋應伸過柱中心線并彎折在柱內。
第5款對型鋼混凝土梁上開洞提出要求。開洞高度按梁截面高度和型鋼尺寸雙重控制，對鋼梁開洞超過0.7倍鋼梁高度時，抗剪能力會急劇下降，對一般混凝土梁則同樣限制開洞高度為混凝土梁高的0.3倍。
第6款對型鋼混凝土懸臂梁及轉換梁提出鋼筋錨固、設置抗剪栓釘要求。型鋼混凝土懸臂梁端無約束，而且撓度較大；轉換梁受力大且復雜。為保證混凝土與型鋼的共同變形，應設置栓釘以抵抗混凝土與型鋼之間的縱向剪力。
11.4.3 箍筋的最低配置要求主要是為了增強混凝土部分的抗剪能力及加強對箍筋內部混凝土的約束，防止型鋼失穩和主筋壓曲。當梁中箍筋采用335MPa、400MPa級鋼筋時，箍筋末端要求135°施工有困難時，箍筋末端可采用90°直鉤加焊接的方式。
11.4.4 型鋼混凝土柱的軸向力大于柱子的軸向承載力的50％時，柱子的延性將顯著下降。型鋼混凝土柱有其特殊性，在一定軸力的長期作用下，隨著軸向塑性的發展以及長期荷載作用下混凝土的徐變收縮會產生內力重分布，鋼筋混凝土部分承擔的軸力逐漸向型鋼部分轉移。根據型鋼混凝土柱的試驗結果，考慮長期荷載下徐變的影響，一、二、三抗震等級的型鋼混凝土框架柱的軸壓比限制分別取為0.7、0.8、0.9。計算軸壓比時，可計入型鋼的作用。
11.4.5 本條第1款對柱長細比提出要求，長細比λ可取為l0／i，l0為柱的計算長度，i為柱截面的回轉半徑。第2、3款主要是考慮型鋼混凝土柱的耐久性、防火性、良好的粘結錨固及方便混凝土澆筑。
第6款規定了型鋼的最小含鋼率。試驗表明，當柱子的型鋼含鋼率小于4％時，其承載力和延性與鋼筋混凝土柱相比，沒有明顯提高。根據我國的鋼結構發展水平及型鋼混凝土構件的澆筑施工可行性，一般型鋼混凝土構件的總含鋼率也不宜大于8％，一般來說比較常用的含鋼率為4％～8％。
11.4.6 柱箍筋的最低配置要求主要是為了增強混凝土部分的抗剪能力及加強對箍筋內部混凝土的約束，防止型鋼失穩和主筋壓曲。從型鋼混凝土柱的受力性能來看，不配箍筋或少配箍筋的型鋼混凝土柱在大多數情況下，出現型鋼與混凝土之間的粘結破壞，特別是型鋼高強混凝土構件，更應配置足夠數量的箍筋，并宜采用高強度箍筋，以保證箍筋有足夠的約束能力。
箍筋末端做成135°彎鉤且直段長度取10倍箍筋直徑，主要是滿足抗震要求。在某些情況下，箍筋直段取10倍箍筋直徑會與內置型鋼相碰，或者當柱中箍筋采用335MPa級以上鋼筋而使箍筋末端的135°彎鉤施工有困難時，箍筋末端可采用90°直鉤加焊接的方式。
型鋼混凝土柱中鋼骨提供了較強的抗震能力，其配箍要求可比混凝土構件適當降低；同時由于鋼骨的存在，箍筋的設置有一定的困難，考慮到施工的可行性，實際配置的箍筋不可能太多，本條規定的最小配箍要求是根據國內外試驗研究，并考慮抗震等級的差別確定的。
11.4.7 規定節點箍筋的間距，一方面是為了不使鋼梁腹板開洞削弱過大，另一方面也是為了方便施工。一般情況下可在柱中型鋼腹板上開孔使梁縱筋貫通；翼緣上的孔對柱抗彎十分不利，因此應避免在柱型鋼翼緣開梁縱筋貫通孔。也不能直接將鋼筋焊在翼緣上；梁縱筋遇柱型鋼翼緣時，可采用翼緣上預先焊接鋼筋套筒、設置水平加勁板等方式與梁中鋼筋進行連接。
11.4.9 高層混合結構，柱的截面不會太小，因此圓形鋼管的直徑不應過小，以保證結構基本安全要求。圓形鋼管混凝土柱一般采用薄壁鋼管，但鋼管壁不宜太薄，以避免鋼管壁屈曲。套箍指標是圓形鋼管混凝土柱的一個重要參數，反映薄鋼管對管內混凝土的約束程度。若套箍指標過小，則不能有效地提高鋼管內混凝土的軸心抗壓強度和變形能力；若套箍指標過大，則對進一步提高鋼管內混凝土的軸心抗壓強度和變形能力的作用不大。
當鋼管直徑過大時，管內混凝土收縮會造成鋼管與混凝土脫開，影響鋼管與混凝土的共同受力，因此需要采取有效措施減少混凝土收縮的影響。
長細比λ取l0／i，其中l0為柱的計算長度，i為柱截面的回轉半徑。
11.4.10 為保證鋼管與混凝土共同工作，矩形鋼管截面邊長之比不宜過大。為避免矩形鋼管混凝土柱在喪失整體承載能力之前鋼管壁板件局部屈曲，并保證鋼管全截面有效，鋼管壁板件的邊長與其厚度的比值不宜過大。
矩形鋼管混凝土柱的延性與軸壓比、長細比、含鋼率、鋼材屈服強度、混凝土抗壓強度等因素有關。本規程對矩形鋼管混凝土柱的軸壓比提出了具體要求，以保證其延性。
11.4.11 鋼板混凝土剪力墻是指兩端設置型鋼暗柱、上下有型鋼暗梁，中間設置鋼板，形成的鋼—混凝土組合剪力墻。
11.4.12 試驗研究表明，兩端設置型鋼、內藏鋼板的混凝土組合剪力墻可以提供良好的耗能能力，其受剪截面限制條件可以考慮兩端型鋼和內藏鋼板的作用，扣除兩端型鋼和內藏鋼板發揮的抗剪作用后，控制鋼筋混凝土部分承擔的平均剪應力水平。
11.4.13 試驗研究表明，兩端設置型鋼、內藏鋼板的混凝土組合剪力墻，在滿足本規程第11.4.14、11.4.15條規定的構造要求時，其型鋼和鋼板可以充分發揮抗剪作用，因此截面受剪承載力公式中包含了兩端型鋼和內藏鋼板對應的受剪承載力。
11.4.14 試驗研究表明，內藏鋼板的鋼板混凝土組合剪力墻可以提供良好的耗能能力，在計算軸壓比時，可以考慮內藏鋼板的有利作用。
11.4.15 在墻身中加入薄鋼板，對于墻體承載力和破壞形態會產生顯著影響，而鋼板與周圍構件的連接關系對于承載力和破壞形態的影響至關重要。從試驗情況來看，鋼板與周圍構件的連接越強，則承載力越大。四周焊接的鋼板組合剪力墻可顯著提高剪力墻受剪承載能力，并具有與普通鋼筋混凝土剪力墻基本相當或略高的延性系數。這對于承受很大剪力的剪力墻設計具有十分突出的優勢。為充分發揮鋼板的強度，建議鋼板四周采用焊接的連接形式。
對于鋼板混凝土剪力墻，為使鋼筋混凝土墻有足夠的剛度，對墻身鋼板形成有效的側向約束，從而使鋼板與混凝土能協同工作，應控制內置鋼板的厚度不宜過大；同時，為了達到鋼板剪力墻應用的性能和便于施工，內置鋼板的厚度也不宜過小。
對于墻身分布筋，考慮到以下兩方面的要求：1)鋼筋混凝土墻與鋼板共同工作，混凝土部分的承載力不宜太低，宜適當提高混凝土部分的承載力，使鋼筋混凝土與鋼板兩者協調，提高整個墻體的承載力；2)鋼板組合墻的優勢是可以充分發揮鋼和混凝土的優點，混凝土可以防止鋼板的屈曲失穩，為滿足這一要求，宜適當提高墻身配筋，因此鋼筋混凝土墻體的分布筋配筋率不宜太小。本規程建議對于鋼板組合墻的墻身分布鋼筋配筋率不宜小于0.4％。
11.4.17 日本阪神地震的震害經驗表明：非埋入式柱腳、特別在地面以上的非埋入式柱腳在地震區容易產生破壞，因此鋼柱或型鋼混凝土柱宜采用埋入式柱腳。若存在剛度較大的多層地下室，當有可靠的措施時，型鋼混凝土柱也可考慮采用非埋入式柱腳。根據新的研究成果，埋入柱腳型鋼的最小埋置深度修改為型鋼截面長邊的2.5倍。
11.4.18 考慮到鋼框架-鋼筋混凝土核心筒中核心筒的重要性，其墻體配筋較鋼筋混凝土框架-核心筒中核心筒的配筋率適當提高，提高其構造承載力和延性要求。