Cecs28钢管混凝土结构设计与施工规程.docx

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Cecs28钢管混凝土结构设计与施工规程

中国工程建设标准化协会标准

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

1991北京

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

第一章总则

第二章材料

第一节钢管

第二节混凝土

第三章基本设计规定

第一节一般规定

第二节承载能力极限状态计算规定

第三节正常使用极限状态的变形验算规定

第四章承载力计算

第一节单肢柱承载力计算

第二节格构柱承载力计算

第三节局部受压计算

第五章变形计算

第六章节点构造

第一节一般规定

第二节框架节点

第三节格构柱节点

第四节桁架节点

第五节柱脚

第七章施工及质量要求

第一节钢管制作

第二节钢管拼接组装

第三节钢管柱吊装

第四节管内混凝土浇灌

附录一柱的计算长度系数

附录二本规程用词说明

附加说明

第一章总则

第1.0.1条为了在钢管混凝土结构设计及施工中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,特制订本规程。

第1.0.2条本规程适用于工业与民用建筑及构筑物的钢管混凝土结构设计及施工。

本规程所指的钢管混凝土是指在圆形钢管内填灌混凝土的钢管混凝土结构。

第1.0.3条本规程是根据国家标准《建筑结构设计统一标准》（GBJ68-84）规定的原则进行制订的。

符号、计量单位和基本术语按照国家标准《建筑结构设计通用符号、计量单位和基本术语》（GBJ83-85）的规定采用。

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。

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/mm2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。

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。

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:

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:

第4.2.2条格构柱的单肢承载力计算,首先应按桁架确定其单肢的轴向力,然后按压肢和拉肢分别进行承载力计算。

压肢的承载力应按本章第一节的公式计算,其长度在桁架平面内取格构柱节间长度l（图4.2.1）;在垂直于桁架平面方向则取侧向支撑点的间距。

拉肢的承载力应按钢结构拉杆计算,不考虑混凝土的抗拉强度。

第4.2.3条格构柱缀件的构造和计算,应符合《钢结构设计规范》（GBJ17—88）的有关规定。

格构柱的缀件,应能承受下

第六章节点构造

第一节一般规定

第6.1.1条节点构造应做到构造简单、整体性好、传力明确、安全可靠、节约材料和施工方便。

第6.1.2条焊接管必须采用坡口焊,并满足Ⅱ级质量检验标准,达到焊缝与母材等强度的要求。

第6.1.3条钢管接长时,如管径不变,宜采用等强度的坡口焊缝〔图6.1.3（a）〕;如管径改变,可采用法兰盘和螺栓连接〔图6.1.3（b）〕,同样应满足等强度要求。

法兰盘用一带孔板,使管内混凝土保持连续。

第6.1.4条钢管在现场接长时,尚应加焊必要的定位零件,确保几何尺寸符合设计要求。

第二节框架节点

第6.2.1条根据构造和运输要求,框架柱长度宜按12m或三个楼层分段。

分段接头位置宜接近反弯点位置,且不宜出楼面1m以上,以利现场施焊。

第6.2.2条为增强钢管与核心混凝土共同受力,每段柱子的接头处,在下段柱端宜设置一块环形封顶板（图6.2.2）。

封顶板厚度:

当钢管厚度t<30mm,取12mm;t>30mm,取16mm。

第6.2.3条框架柱和梁的连接节点,除节点内力特别大,对结构整体刚度要求很高的情况外,不宜有零部件穿过钢管,以免影响管内混凝土的浇灌。

第6.2.4条梁柱连接处的梁端剪力可采用下列方法传递:

一、对于混凝土梁,可用焊接于柱钢管上的钢牛腿来实现〔图6.2.4（a）〕;牛腿的腹板不宜穿过管心,以免妨碍混凝土浇灌,如必须穿过管心时,可先在钢管壁上开槽,将腹板插入后,以双面贴角焊缝封固。

二、对于钢梁,可按钢结构的做法,用焊接于柱钢管上的连接腹板来实现〔图6.2.4（b）〕。

第6.2.5条梁柱连接处的梁内弯矩可用下列方法传递:

一、对于钢梁和预制混凝土梁,均可采用钢加强环与钢梁上下翼板或与混凝土梁纵筋焊接的构造形式来实现（图6.2.5-1）。

混凝土梁端与钢管之间的空隙用高一级的细石混凝土填实。

加强环的板厚及连接宽度B,根据与钢梁翼板或混凝土梁的纵筋等强的原则确定,环带的最小宽度C不小于0.7B〔图6.2.5-1（c）〕。

对于有抗地震要求的框架结构,在梁的上下沿均需设置加强环,

且加强环与梁件焊接的位置,应离开柱边至少1倍梁高的距离。

二、对于现浇混凝土梁,可根据具体情况,或采用连续双梁,或将梁端局部加宽,使纵向钢筋连续绕过钢管的构造形式来实现（图6.2.5-2）。

梁端加宽的斜度不小于1/6。

在开始加宽处须增设附加箍筋将纵向钢筋包住。

第三节格构柱节点

第6.3.1条格构柱的缀材宜用圆钢管,直接和柱肢钢管焊接。

除双肢柱和三肢柱的内双肢可采用缀板体系外,宜采用缀条体系。

三肢柱的h燉b不宜大于2.2（图6.3.1-1）。

采用级条体系时,缀条间的净距a不得小于50mm。

当不能满足时,允许缀条轴线不交于柱肢轴线,但偏心距e不得大于d/4;此时,计算中可不考虑此偏心影响（图6.3.1-2）。

缀材长细比不应大于150。

缀材与柱肢的连接焊缝应按《钢结构设计规范》（GBJ17-88）的规定计算。

格构柱受有较大水平力作用处和运输单元的端部应设置横隔。

横隔的距离不得大于柱截面较大宽度的9倍和8m,否则应增设中间横隔。

第6.3.2条单层厂房等截面格构柱,可采用牛腿支承吊车梁（图6.3.2）。

第6.3.3条单层厂房阶形格构柱,可在变截面处采用肩梁支承吊车梁和上柱（图6.3.3）。

肩梁由腹板、平台板和下部水平隔板组成,呈工字形截面。

肩梁腹板可采取穿过柱肢钢管和不穿过柱肢钢管两种形式。

当吊车梁梁端压力较大时,肩梁腹板宜采用穿过柱肢钢管的形式。

穿过钢管的腹极应以双面贴角焊缝与钢管相连接。

不穿过钢管的腹板,应采用剖口焊缝与钢管全熔透焊接。

腹板顶面应刨平,并和平台顶紧,依靠端面承压传力。

第6.3.4条支承屋架和构架梁的柱头,可由平台板、肩梁腹板、隔板和加劲!

肋等组成（图6.3.4）。

平台板上应设灌浆孔或排气孔。

第四节桁架节点

第6.4.1条在桁架体系中,受压弦杆和压力较大的腹杆宜采用钢管混凝土构件,其他构件可采用空钢管或型钢。

腹杆和弦杆可直接连接或借助节点板连接（图6.4.1）。

直接连接的节点构造要求与本章第6.3.1条的规定相同。

第6.4.2条上弦节点处应做成平台,以便安放屋面构件（图6.4.2）。

第6.4.3条支座节点可采用如图6.4.3所示的构造,用锚栓和支座相连。

第五节柱脚

第6.5.1条柱脚钢管的端头必须用封头板封固。

钢管混凝土柱脚与基础的连接,分插入式（图6.5.1（a）〕和端承