型钢混凝土组合结构技术规程 JGJ138-2001

4.3.1 型钢混凝土组合结构构件中，纵向受力钢筋直径不宜小于16mm，纵筋与型钢的净间距不宜小于30mm，其纵向受力钢筋的最小锚固长度、搭接长度应符合国家标准《混凝土结构设计规范》GBJ 10-89的要求。

4.3.2 考虑地震作用组合的型钢混凝土组合结构构件，宜采用封闭箍筋，其末端应有135°弯钩，弯钩端头平直段长度不应小于10倍箍筋直径。

4.3.3 型钢混凝土组合结构构件中纵向受力钢筋的混凝土保护层最小厚度应符合国家标准《混凝土结构设计规范》GBJ 10-89的规定。型钢的混凝土保护层最小厚度，对梁不宜小于100mm，且梁内型钢翼缘离两侧距离之和(b1+b2)，不宜小于截面宽度的1/3；对柱不宜小于120mm(图4.3.3)。

图4.3.3  混凝土保护层最小厚度

4.3.4 型钢混凝土组合结构构件中的型钢钢板厚度不宜小于6mm，其钢板宽厚比应符合表4.3.4的规定(图4.3.4)。当满足宽厚比限值时，可不进行局部稳定验算。

表4.3.4  型钢钢板宽厚比限值


图4.3.4  型钢钢板宽厚比

4.3.5 在需要设置栓钉的部位，可按弹性方法计算型钢翼缘外表面处的剪应力，相应于该剪应力的剪力由栓钉承担；栓钉承载力应按国家标准《钢结构设计规范》GBJ 17-88的规定计算。型钢上设置的抗剪栓钉的直径规格宜选用19mm和22mm，其长度不宜小于4倍栓钉直径，栓钉间距不宜小于6倍栓钉直径。

 

条文说明
 

4.3 一般构造

4.3.1～4.3.2 型钢混凝土组合结构是钢和混凝土两种材料的组合体，在此组合体中，箍筋的作用尤为突出，它除了增强截面抗剪承载力，避免结构发生剪切脆性破坏外，还起到约束核心混凝土，增强塑性铰区变形能力和耗能能力的作用，对型钢混凝土组合结构构件而言，更起到保证混凝土和型钢、纵筋整体工作的重要作用，因此，为保证在大变形情况下能维持箍筋对混凝土的约束，箍筋应做成封闭箍筋，其末端应有 135°弯钩，弯钩平直段也应有一定长度，当采用拉结箍筋时，至少一端应有 135°弯钩。

4.3.3 在确定型钢的截面尺寸和位置时，宜满足型钢有一定的混凝土保护层厚度，以防止型钢不发生局部压屈变形，保证型钢、钢筋混凝土相互粘结而整体工作，同时，也是提高耐火性、耐久性的必要条件。

4.3.4 型钢混凝土结构构件中型钢钢板不宜过薄，以利于焊接和满足局部稳定要求。由于型钢受混凝土和箍筋的约束，不易发生局部压屈，因此，型钢钢板的宽厚比可以比现行行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》 JGJ 99—98 的规定放松，参考日本有关资料，规定钢板宽厚比大致比纯钢结构放松 1.5～1.7 倍左右。

4.3.5 型钢上设置的抗剪栓钉，为发挥其传递剪力作用，栓钉的直径、长度、间距宜正确的选定。

5.1.1 型钢混凝土框架梁，其正截面受弯承载力应按下列基本假定进行计算:
        1 截面应变保持平面；
        2 不考虑混凝土的抗拉强度；
        3 受压边缘混凝土极限压应变εcu取0.003，相应的最大压应力取混凝土轴心抗压强度设计值fc，受压区应力图形简化为等效的矩形应力图，其高度取按平截面假定所确定的中和轴高度乘以系数0.8，矩形应力图的应力取为混凝土轴心抗压强度设计值；
        4 型钢腹板的应力图形为拉、压梯形应力图形。设计计算时，简化为等效矩形应力图形；
        5 钢筋应力取等于钢筋应变与其弹性模量的乘积，但不大于其强度设计值。受拉钢筋和型钢受拉翼缘的极限拉应变εsu取0.01。
5.1.2 型钢截面为充满型实腹型钢的型钢混凝土框架梁，其正截面受弯承载力应按下列公式计算(图5.1.2):

        非抗震设计

 （5.1.2-1）
      （5.1.2-2）

        抗震设计

 （5.1.2-3）

 （5.1.2-4）

当时
（5.1.2-5）
（5.1.2-6）
（5.1.2-7）

        混凝土受压区高度x尚应符合下列公式要求：

（5.1.2-8）
（5.1.2-9）

式中        ——相对受压区高度，；
              ——相对界限受压区高度，；
               ——界限受压区高度；
               ——型钢腹板承受的轴向合力对型钢受拉翼缘和纵向受拉钢筋合力点的力矩；
               ——型钢腹板承受的轴向合力；
               ——型钢腹板上端至截面上边距离与的比值；
               ——型钢腹板上端至截面上边距离与的比值；
               ——型钢腹板厚度；
                ——型钢翼缘厚度；
                ——型钢腹板高度；
                ——型钢受拉翼缘和纵向受拉钢筋合力点至混凝土受压边缘距离。

图5.1.2 框架梁正截面受弯承载力计算

5.1.3 型钢混凝土框架梁考虑抗震等级的剪力设计值Vb应按下列规定计算:
        一级抗震等级

 （ 5.1.3-1）

        二级抗震等级

 （5.1.3-2）

        三级抗震等级

 （5.1.3-3）

        式中    、——框架梁左、右端用实配钢筋和实配型钢、强度标准值，且考虑承载力抗震调整系数的正截面受弯承载力做对应的弯矩值；
                    、——考虑地震作用组合的框架梁左。右端弯矩设计值；
                    ——考虑地震作用组合时的重力荷载代表值产生的剪力设计值，可按简支梁计算确定；
                    ——梁的净跨。
        在公式（5.1.3-1）~（5.1.3-3）中，和之和，以及和之和，应分别按顺时针和逆时针方向进行组合，并取其较大值。每端的可按本规程第5.1.2条中有关公式计算。

5.1.4 型钢混凝土框架梁的受剪截面应符合下列条件:
        非抗震设计

 （5.1.4-1）

 （5.1.4-2）

        抗震设计

 （5.1.4-3）
（5.1.4-4）

5.1.5 型钢为充满型实腹型钢的型钢混凝土框架梁，其斜截面受剪承载力应按下列公式计算:
        非抗震设计

 （5.1.5-1）

        抗震设计

 （5.1.5-2）

        集中荷载作用下的梁，其斜截面受剪承载力应按下列公式计算：
        非抗震设计

 （5.1.5-3）

        抗震设计

 （5.1.5-4）

        式中    ——箍筋强度设计；
                  ——配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积；
                       s——沿构件长度方向上箍筋的间距；
                      ——计算截面剪跨比，可取，a为计算截面至支座截面或节点边缘的距离，计算截面取集中荷载作用点处的截面。当<1.4时，取=1.4；当>3时，取=3。

5.1.6 配置桁架式型钢的型钢混凝土梁，其受弯承载力可按国家标准《混凝土结构设计规范》GBJ 10-89的有关公式计算，计算中可将上、下弦型钢考虑为纵向钢筋；斜腹杆承载力的竖向分力可作为受剪箍筋考虑。

条文说明

5.1 承载力计算
5.1.1 型钢混凝土受弯构件试验表明，受弯构件在外荷载作用下，截面的混凝土、钢筋、型钢的应变保持平面，受压极限变形接近于 0.003 、破坏形态以型钢上翼缘以上混凝土突然压碎、型钢翼缘达到屈服为标志，其基本性能与钢筋混凝土受弯构件相似，由此，建立了型钢混凝土框架梁的正截面受弯承载力计算的基本假定。
5.1.2 配置充满型实腹型钢的型钢混凝土框架梁的正截面受弯承载力计算，是把型钢翼缘也作为纵向受力钢筋的一部分，在平衡式中增加了型钢腹板受弯承载力项M_aw和型钢腹板轴向承载力项N_awo M_aw 、N_aw的确定是通过对型钢腹板应力分布积分，再做一定的简化得出的。根据平截面假定提出了判断适筋梁的相对界限受压区高度ξ_b的计算公式。
5.1.3 为使框架梁满足“强剪弱弯”要求，对不同抗震等级的框架梁剪力设计值V_b进行调整。调整原则与国家标准《混凝土结构设计规范》 GBJ 10—89 相一致。
5.1.4 型钢混凝土梁的剪切破坏，随着剪跨比的不同主要是剪压破坏和斜压破坏两种形式。防止剪压破坏由受剪承载力计算来保证，斜压破坏由截面控制条件来保证。通过集中荷载作用下斜截面受剪承载力试验，建立了控制斜压破坏的截面控制条件，即给出了型钢混凝土梁受剪承载力的上限，此条件对均布荷载是偏于安全的。
5.1.5 型钢混凝土梁受剪承载力计算公式是在试验研究基础上，采用分别考虑型钢和钢筋混凝土二部分的承载力，通过 52 根试验梁数据回归分析和可靠度分析，得出了型钢部分对受剪承载力的贡献为型钢腹板部分的受剪承载力，其值与腹板强度、腹板含量有关，对集中荷载作用下的梁，还与剪跨比有关，而且近似假定型钢腹板全截面处于纯剪状态，即。
5.1.6 当梁的荷载较大，需要的截面高度较高时，为节省钢材，减少自重，可采用桁架式空腹型钢的型钢混凝土梁，其承载力计算可把上、下弦型钢作为纵向受力钢筋，斜腹杆承载力的竖向分力作为受剪箍筋考虑。由于对型钢混凝土宽扁梁尚未进行试验研究，为此，规程规定的框架梁受剪承载力计算公式对宽扁梁不能直接采用，有待进一步研究。