CECS28-90钢管混凝土结构设计与施工规程

钢管混凝土结构设计与施工规程CECS28∶90主编单位：哈尔滨建筑工程学院中国建筑科学研究院批准单位：中国工程建设标准化协会批准日期：1990年11月6日前言钢管混凝土是一种具有承载力高、塑性和韧性好、节省材料、方便施工等特点的新型组合结构材料，已在工业和民用建筑等工程中应用多年，取得了较好的技术经济效益。为了在钢管混凝土结构设计及施工中，更好地贯彻执行国家的技术经济政策，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，原城乡建设环境保护部于1986年以城科字第263号文委托哈尔滨建筑工程学院和中国建筑科学研究院会同有关单位进行本规程的编制工作。经过向全国有关设计、科研、施工和高等院校等80个单位广泛征求意见，反复讨论、修改及试设计，最后由建筑工程标准研究中心组织审查定稿。现批准《钢管混凝土结构设计与施工规程》，编号为CECS28∶90，并推荐给工程建设有关单位在设计和施工时使用。在使用过程中，如发现需要修改补充之处，请将意见和资料寄北京安外小黄庄中国建筑科学研究院(邮政编码：100013)。中国工程建设标准化协会1990年11月6日主要符号Aa——钢管横截面面积；Ac——钢管内的混凝土横截面面积；Acor——螺旋套箍内的核心混凝土横截面面积；Al——局部受压面积；Asp——螺旋箍筋的横截面面积；ac——格构柱压肢重心至压强重心轴的距离；at——将构柱拉肢重心至压强重心轴的距离；d——钢管外径；dsp——螺旋圈的直径；Ea——钢材弹性模量；Ec——混凝土弹性模量；eo——柱较大弯矩端的轴向压力对柱截面重心轴或压强重心轴的偏心距；fa——钢材抗拉、抗压强度设计值；fc——混凝土轴心抗压强度设计值；fsp——螺旋箍筋的抗拉强度设计值；H——悬臂柱的长度；阶形柱的长度；H*——格构式悬臂柱的长度；h——格构柱在弯矩作用平面内的柱肢之间的距离；Ja——钢管横截面面积对其重心轴的惯性矩；Jc——钢管内的混凝土横截面面积对其重心轴的惯性矩；l——钢管混凝土柱或构件的长度；le——钢管混凝土柱或构件的等效计算长度；lo——钢管混凝土柱或构件的计算长度；——钢管混凝土格构柱的长度；——钢管混凝土格构柱的等效计算长度；——钢管混凝土格构柱的计算长度；M——弯矩设计值；M1——柱两端弯矩设计值之较小者；M2——柱两端弯矩设计值之较大者；Mu——构件的受弯极限承载力设计值；N——轴向力设计值；No——钢管混凝土轴心受压短柱的极限承载力设计值；Nu——构件的轴向受压极限承载力设计值；——格构柱在弯矩单独作用下的受压区各肢短柱轴心受压极限承载力设计值的总和；——格构柱在弯矩单独作用下的受拉区各肢短柱轴心受压极限承载力设计值的总和；——格构柱整体的轴心受压短柱极限承载力设计值；——格构柱整体的轴向受压的极限承载力设计值；Nul——钢管混凝土局部受压的极限承载力设计值；rc——钢管的内半径；s——螺旋圈的间距；t——钢管的壁厚；V——剪力的设计值；β——柱两端弯矩设计值之较小者与较大者的比值；钢管混凝土的局部受压强度提高系数；βsp——螺旋筋套箍混凝土的局部受压强度提高系数；o——结构重要性系数：εb——界限偏心率；θ——钢管混凝土的套箍指标；θt——格构柱拉区柱肢的套箍指标；θsp——螺旋筋套箍混凝土的套箍指标；κ——柱的等效长度系数；λ——长细比；λ*——格构柱的长细比；μ——柱的计算长度系数；ρv，sp——螺旋箍筋的体积配筋率。第1.0.4条按本规程设计和施工时，除本规程有明确规定外，荷载应按国家标准《建筑结构荷载规范》(GBJ9－87)的规定执行，设计尚应符合国家标准《钢结构设计规范》(GBJ17－88)、《混凝土结构设计规范》(GBJ10－89)和《建筑抗震设计规范》(GBJ11－89)的要求；材料和施工的质量尚应符合国家标准《钢结构工程施工及验收规范》(GBJ205－83)和《混凝土结构工程施工及验收规范》(GBJ204－83)的要求。第1.0.5条钢管混凝土结构表面的温度不宜超过100℃；当超过100℃时，应采取有效的防护措施。第1.0.6条对有防火和防腐蚀要求的结构，应按有关的专门规定，作防火和防腐蚀处理。第二章材料第一节钢管第2.1.1条管材的选用，应符合《钢结构设计规范》(GBJ17－88)的有关规定。第2.1.2条钢管可采用直缝焊接管、螺旋形缝焊接管和无缝钢管。焊接必须采用对接焊缝，并达到与母材等强的要求。第2.1.3条钢材的弹性模量和强度设计值，应按表2.1.3采用。钢材的弹性模量和强度设计值表2.1.3钢号钢材厚度t(mm)抗拉、抗压强度设计值fa(N/m㎡)弹性模量Ea(N/m㎡)3号钢＜2021～4041～50215200190206×16Mn钢＜617～2526～36315300290206×15MnV钢＜1617～2526～36350335320206×注：3号镇静钢的强度设计值应按表中数值提高5%。第二节混凝土第2.2.1条混凝土采用普通混凝土，其强度等级不宜低于C30。混凝土强度等级系指以150mm的立方体试件，在28d龄期，用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度值(以N/m㎡计）。第2.2.2条混凝土的弹性模量和强度设计值应按表2.2.2采用。混凝土弹性模量和强度设计值表2.2.2混凝土强度等级C30C35C40C45C50C55C60抗压设计强度fc(N/m㎡)1517.519.321.523.52526.5抗拉设计强度ft(N/m㎡)1.51.651.81.92.02.12.2弹性模量Ec(N/m㎡)3×3.15×3.25×3.35×3.45×3.55×3.6×第三章基本设计规定第一节一般规定第3.1.1条本规范采用以概率理论为基础的极限状态设计法，用分项系数的设计表达式进行计算。第3.1.2条结构的极限状态系指结构或构件能满足设计规定的某一功能要求的临界状态；超过这一状态，结构或构件便不再能满足设计要求。极限状态可分为下列两类：一、承载能力极限状态：这种极限状态对应于结构或构件达到最大承载力或达到不适于继续承载的变形。二、正常使用极限状态：这种极限状态对应于结构或构件达到正常使用的某项规定限值。第3.1.3条结构或构件应根据承载能力极限状态和正常使用极限状态，分别按下列规定进行计算和验算：一、承载力：所有结构或构件均应进行承载力计算；计算时采用荷载设计值，对动力荷载尚应乘动力系数。二、变形：对使用上需控制变形值的结构或构件，应进行变形验算；验算时采用相应的荷载代表值，对动力荷载不应乘动力系数。第3.1.4条钢管混凝土结构或构件之间的连接，以及施工安装阶段（混凝土浇灌前和混凝土硬结前）的承载力、变形和稳定性，应按钢结构进行设计。第3.1.5条钢管混凝土构件宜满足下列要求：一、钢管外径不宜小于100mm；壁厚不宜小于4mm。二、钢管外径与璧厚之比值d/t，宜限制在20到85之间，此处fy为钢材屈服强度（或屈服点）：对3号钢，取fy＝235N/m㎡；对16Mn钢，取fy＝345N/m㎡；对15MnV钢，取fy＝390m㎡；对于一般承重柱，可取d/t＝70左右；对于桁架结构，可取d/t＝25左右。三、套箍指标θ宜限制在0.3到3之间。四、长细比不宜超过表3.1.5的限值。构件的容许长细比表3.1.5项次构件名称容许长细比l/dλ1框架单肢柱20－格构柱－802桁架30－3其他35140第二节承载能力极限状态计算规定第3.2.1条根据建筑结构破坏后果（危及人的生命、造成经济损失、产生社会影响等）的严重程度，建筑结构应按表3.2.1建筑结构的安全等级表3.2.1安全等级破坏后果建筑物类型一级二级三级很严重很重不严重重要的建筑物一般的建筑物次要的建筑物注：对有特殊要求的建筑物，其安全等级可根据具体情况另行确定。划分为三个安全等级。设计时根据具体情况，选用适当的安全等级。第3.2.2条建筑物中各类结构构件的安全等级，宜与整个结构的安全等级相同。对其中部分结构构件的安全等级可进行调整，但不得低于三级。第3.2.3条结构构件的承载力设计应采用下列极限状态设计表达式：oS≤R(3.2.5-1)R＝R(fc，fa，ak…)(3.2.3-2)式中o——结构构件的重要性系数，对安全等级为一级、二级、三级的结构构件，可分别取1.1，1.0，0.9；在抗震设计中，不考虑结构构件的重要性系数；S——内力组合设计值，按国家标准《建筑结构荷载规范》(GBJ9-87)和《建筑抗震设计规范》(GBJ11-89)的规定进行计算；R——结构构件的承载力设计值；R(·)——结构构件的承载力函数；fc、fa——混凝土、钢材的强度设计值；ak——几何参数的标准值。注：本规程的内力设计值(N、M、V等)为已乘重要性系数o以后的值。第三节正常使用极限状态的变形验算规定第3.3.1条对正常使用极限状态，结构构件应分别按荷载的短期效应组合和长期效应组合进行验算，并应保证变形不超过相应的规定限值。荷载的短期效应组合和长期效应组合应按国家标准《建筑结构荷载规范》(GBJ9－87)和《建筑抗震设计规范》(GBJ11－89)的规定进行计算。第3.3.2条钢管混凝土结构在正常使用极限状态下的变形限值应符合国家标准《钢结构设计规范》(GBJ17－88)、《建筑抗震设计规范》(GBJ11—89)及其他有关规范的规定。第四章承载力计算第一节单肢柱承载力计算第4.1.1条钢管混凝土单肢柱的轴向受压承载力应满足下列要求：N≤Nu(4.1.1)式中N——轴向压力设计值；Nu——钢管混凝土单肢柱的承载力设计值。第4.1.2条钢管混凝土单肢柱的承载力应按下列公式计算：Nu＝φ1φeNo(4.1.2-1)θ＝faAa/fcAc(4.1.2-3)式中No——钢管混凝土轴心受压短柱的承载力设计值；θ——钢管混凝土的套箍指标；fc——混凝土的抗压强度设计值；Ac——钢管内混凝土的横截面面积；fa——钢管的抗拉、抗压强度设计值；Aa———钢管的横截面面积；φ1——考虑长细比影响的承载力折减系数，按本章第4.1.4条确定；φ2——考虑偏心率影响的承载力折减系数，按本章第4.1.3条确定。在任何情况下均应满足下列条件：φ1φe≤φo(4.1.2-4)式中φo——按轴心受压柱考虑的φ1值。第4.3.1条钢管混凝土柱考虑偏心影响的承载力折减系数φe，应按下列公式计算：一、当eo/rc≤1.55时：φe＝1/(1＋1.85eo/rc)(4.1.3-1)eo＝M2/N(4.1.3-2)二、当eo/rc＞1.55时：φe＝0.4/(eo/rc)(4.1.3-3)式中eo——柱较大弯矩端的轴向压力对构件截面重心的偏心距；re——钢管的内半径；M2——柱两端弯矩设计值之较大者；N——轴向压力设计值。第4.1.4条钢管混凝土柱考虑长细比影响的承载力折减系数φl应按下列公式计算一、当le/d＞4时：二、当le/d≤4对：φl＝l(4.1.4-2)式中d——钢管外径；le——柱的等效计算长度，按本章第4.1.5条和第4.1.6条的规定确定。第4.1.5条对于两支承点之间无横向荷载作用的框架柱和杆件，其等效长度应按下列公式确定：le＝κlo(4.1.5-1)lo＝μl(4.1.5-2)式中lo——框架柱或杆件的计算长度(图4.1.5)；l——框架柱或杆件的长度；k——等效长度系数；μ——计算长度系数；对无侧移框架应按附录一附表1.1确定，对有侧移框架，应按附录一附表1.2确定。等效长度系数应按下列规定计算(图4.1.5)：一、轴心受压柱和杆件：k＝1(4.1.5-3)二、无侧移框架柱：三、有侧移框架柱：1.当eo/rc≥0.8时k＝0.5(4.1.5-5)2.当eo/rc＜0.8时k＝1－0.625eo/rc(4.1.5-6)式中β——柱两端弯矩设计值之较小者与较大者的比值，β＝M1/M2，，单曲压弯者取正值，双曲压弯者取负值。注：无侧移框架系指框架中设有支撑架、剪力墙、电梯井等支撑结构，且支撑结构的抗侧移刚度等于或大于框架本身抗侧移刚度的5倍者。有侧移框架系指框架中未设上述支撑结构或支撑结构的抗侧移刚度小于