1、DL 中华人民共和国电力行业标准p DL/T 5085 1999 钢混凝土组合结构设计规程条文说明主编部门z华北电力设计院批准部门z中华人民共和国国家经济贸易委员会作币5咆片也良心1999北京目次前言.75 1 范围.76 2 引用标准.”.77 3 总则.78 4 术语和符号.79 5 基本规定.80 6 钢管混凝土结构.82 6. 1 一般规定.82 6. 2 材料.82 6.3 构件承载力计算.89 6. 4 结构与构造.92 6. 5 节点和连接.95 7 外包钢混凝土结构.99 7. 1 一般规定.”.”.997. 2 材料.101 7. 3 计算原则.101 7. 4 构件承载力计
2、算.”.104 7. 5 外包钢承重骨架.106 7. 6 构造要求.109 8 钢混凝土组合梁结构.111 8.1 一般规定.”.8. 2 材料.”.”.112 8.3 组合梁承载力计算.112 8. 4 组合梁正常使用极限状态的验算.113 8. 5 抗剪连接件的计算.114 8. 6 板托及翼缘板的计算.“.115 8. 7 构造要求. 115 74 前言根据原电力工业部电力规划设计总院电规计(1995)18号文“关于下达1995年度电力勘测设计科研、标准化、信息计划项目的通知”，原电力工业部综科教(1998)28号文“关于下达1997年制定、修订电力行业标准计划项目的通知”，由华北电力
3、设计院负责主要起草，会同有关单位对原能源部电力规划设计管理局批准颁发、实施的火力发电厂主厂房钢混凝土组合结构设计暂行规定DLGJ99-91进行修订成为钢混凝土组合结构设计规程。为便于广大设计、施工、科研、学校等有关人员在使用本规程时能正确理解和执行条文规定，钢混凝土组合结构设计规程编制组根据电力标准编写的基本规定DL/T600-1996和工程建设标准编写规定关于编制标准条文说明的要求，按钢混凝土组合结构设计规程的章、节、条顺序，编制了钢混凝土组合结构设计规程条文说明，供各有关部门和单位参考。在使用中如发现本条文说明有欠妥之处，请将意见直接函寄给本规程的解释单位华北电力设计院。本条文说明仅供国内
4、有关部门和单位执行本规程时使用，不得翻印。75 1范围根据火力发电厂主厂房钢t昆凝土组合结构设计暂行规定DLGJ99-91自1991年颁发实施以来的经验和用户要求，修订了原规定的适用范围。76 2引用标准按照电力标准编写的基本规定DL/T600-1996的规定编写了该条文，其中还包含引用标准的有关规定。77 3总则3. 0.1 本条是钢混凝土组合结构设计时必须遵守的原则。3.0.23.0.s 指出了本规程的编制依据以及必须遵守的其他有关主要的标准、规范和规定。特殊地区（例如湿陷性黄土、膨胀土、地下采掘或沿海有盐雾侵蚀地区）和特殊环境（例如受有强烈侵蚀、高温、高压或火的作用）下的结构，尚应符合专
5、门规范的有关规定。78 4术语和符号本规程包括铜管混凝土结构、外包钢混凝土结构、钢混凝土组合梁结构，三种结构各有鲜明特征和不同需要。现行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所规定的符号和术语不能满足本规程的需要。因而，就三种组合结构主要专业术语的定义和专用符号作了明确规定。并按工程建设标准编写规定的规定，将上述内容编为章节纳入标准正文。79 5基本规定s. 0.1 结构体系的选择，考虑的因素很多，最主要的是贯彻国家技术经济政策。再则应考虑综合技术经济效益。土木工程学传统的标准原则一一用最少的材料来建造结构，现在明显的趋于过时。它正在愈来愈被现代的设计原则所代替一一用
6、最少的劳动来建造结构，重在建筑结构体系的改革，体系的优化。不能只注意单纯的构件组合，应将建筑物作为工业产物，从建筑全过程出发F不只考虑单体构件，而要着眼于整个建筑z不只计及单项指标，而要强调综合效益。同时，工程的具体情况、材料供应、构件运输、施工机具等，也是应予充分考虑的因素。关于防火设计，有关规范尚无针对钢混凝土组合结构的规定。但在推广应用时，设计人员尚能根据本规程包括的三种结构特点，区别对待。对组合梁中的钢梁，按钢结构对待。对外包钢混凝土结构，其耐火度虽比混凝土结构稍差，但优于钢结构很多。据前苏联的研究表明，其耐火度是钢结构的四倍。故在工程应用中，基本可按混凝土结构对待。而有关单位正将计划
7、推行该结构的耐火试验研究。取得成果后，将能为防火设计进一步提供依据。对钢管混凝土柱，国内已从高温下钢管混凝土构件截面温度场的计算；高温下钢材和混凝土的应力应变关系及其温度之间的关系；火灾下，铜管混凝土轴压和偏压构件荷载与变形之间的关系，以及与火灾持续时间之间的关系；各参数，如材料强度、截面含钢率、荷载偏心率、长细比等对铜管高强度混凝土耐火极限的影响；耐火极限及防火保护层厚度的计算等方面对钢管混凝土柱耐火极限进行了试验研究，取得了丰硕成果，可从理论方面人手准确地预测铜管普通混凝土柱的耐火极限，计算防火保护层厚度。为防火设计和有关防火规程提供依据。成果证明，较钢桂可节省防火涂料2/3。该成果已用于
8、深圳赛格广场工程结构之中，取得较好80 效益。而格构式柱中的空钢管腹杆仍应按钢结构等同对待。关于防锈蚀设计，钢混凝土组合结构无异于钢结构。凡外露钢件，均应采取防锈蚀措施，只是外包钢混凝土结构的防护面积远比钢结构为小。s.0.2 本条指出了钢管混凝土结构、外包钢混凝土结构的特有性能，应用得当，就能取得更好的效益。s.0.3 国内外的实践证明，钢混凝土组合梁结构是一项成熟可靠的技术，按组合梁结构设计，无疑是省钢材、省投资的。随着经济的发展，采用钢梁、混凝土板的楼层结构日趋增多。实际工程应用中，钢梁与混凝土板之间多已习惯地设置了一定的抗剪连接件，这种情况下，按组合梁设计是合理的。s.0.4 钢管混凝
9、土结构、外包钢混凝土结构的抗震性能均优于钢筋混凝土结构，在没有进行更多的专门研究之前，其结构抗震等级按混凝土结构设计规范GBJl0-89、火力发电厂土建结构设计技术规定DL5022-93和电力设施抗震设计规范GB50260-1996的规定划分，安全是有保证的。s.o.s、s.o.6条文的规定均系结构使用要求所决定的。s.0.1 这样做，可以防止不必要的浪费，杜绝不安全的隐患。81 6 钢管混凝土结构6.1一般规定6. 1. 1 规定了本章的适用范围。6.1. 2 最小管径和最小壁厚的规定是为了保证混凝土浇灌质量和钢管焊接质量而确定的。常用含钢率的规定是从经济效果、焊接质量及空钢管的局部稳定等要
10、求提出的川.= o. 04时，相当于d/t = 100，可保证空钢管的局部稳定；龟o. 20时，相当于d/t=20，含钢率再大时，将影响经济效果。对于格构式柱，缀材采用的钢管不灌混凝土。6.1.3 本条指出铜管混凝土结构的一般应用范围及截面型式的选择。6. 1.4 由于大型工业厂房柱多为承载力高的偏压构件，采用格构式柱，使柱肢处于轴压或小偏压状态，可以充分发挥钢管棍凝土的优越性。框架柱可采用双肢柱，边列和山墙柱可采用三肢柱。6.1. s 由于铜管混凝土柱的抗震性能（延性和耗能性能）优于钢筋混凝土柱，在没有进行更多的专门研究之前，对由钢管混凝土柱和钢筋混凝土横梁组成的框架结构，其抗震等级的划分和
11、计算参数暂按钢筋混凝土的有关规定取值，显然是安全的。6.2材料6.2. 1 钢管混凝土构件主要用作各种柱子，结合柱子要求和钢结构设计规范的有关规定提出了对钢材的要求。因铜管由冷弯卷制而成，所以要求冷弯180。的保证。6.2.2 钢管混凝土结构常用螺旋焊接管和直缝焊接管，而以前者较好，因易达到焊接与母材等强度的要求。无缝钢管价格高且壁过厚，因而不宜采用。当螺旋焊接管的常用规格不能满足要求时，可采用钢板卷制成的直缝焊接钢管，应采用对接坡口焊缝，不允82 许采用铜板搭接的角焊缝，同时焊缝应达到二级质量检验标准，和母材等强度。6.2.3 由于钢管本身是封闭的，多余水分不能排出，因而水灰比不宜过大。采用
12、流动性混凝土或塑性混凝土主要决定于采用的浇灌工艺。采用泵送混凝土或抛落无振捣捷灌时，使用流动性渥凝土z采用振捣浇灌工艺时，则使用塑性混凝土。6.2.4 对于目前使用的Q235钢、Q345钢和Q390钢制成的铜管，采用C30以上强度等级的混凝土比较合理。在常用含钢率情况下，Q235钢和Q345钢宜配C30cso或C60混凝土，Q390钢宜配C60及以上的混凝土。研究结果表明，当套箍系数E降至0.5以下时，钢管混凝土轴压构件的荷载变形关系曲线出现明显的下降段，导致脆性破坏。考虑到结构的安全可靠，应限制6取值不得小于0.5。6.2.s 采用数值分析方法可以计算出铜管混凝土轴压时纵向压力N和纵向应变E
13、间的关系曲线，如图1所示。这是代表整个铜管混凝土整体的荷载应变关系，将轴向荷载N除以全截面面积A.0 = n:r（r。是钢管外半径），即得截面上的名义应力u= N/Asc, 此关系也就是钢管混凝土组合应力应变关系。经与大量实测曲线比较，吻合程度良好。N(7m时，一般不小于3个支承点；L7m时，设12个支承点）时，全部作用由组合截面承受。当无临时支撑时，由于此时钢梁与混凝土翼缘板并未形成组合截面，故应按钢结构设计规范验算钢梁的强度、稳定和变形。此时钢梁挠度不宜超过25mm，以免因梁下凹而过分增加混凝土用量和自重。在此阶段算得的钢梁挠度，应与施工完成（即混凝土强度达到0.75元k时后续加荷载引起的
14、组合梁挠度相叠加。所谓“续加荷载”是指形成组合梁以后新增的恒载（如楼面的找平层等）和扣除了施工活荷载的楼面使用活荷载。在做上述计算时，验算钢梁强度和稳定时采用荷载的设计值F验算挠度时采用荷载的标准值。用塑性理论计算组合梁的极限抗弯承载力时，由于在塑性阶段不存在应力叠加，而且初应力的存在也不影响构件的极限抗弯承载力，因而无论组合梁在施工时梁下有无临时支撑，其最终承载力是相同的。所以在计算组合梁的极限抗弯承载力时，无须考虑其施工条件。s.1. s 国内外的研究成果表明，在强度和变形都能满足的前提下，采用部分抗剪连接钢混凝土组合梁是可行的。s.2材料s. 2.1 s.2.4 内容按照混凝土结构设计规
15、范和钢结构设计规范并结合组合梁结构的特点而定。8.3 组合梁承载力计算s. 3.1 按塑性理论计算组合梁截面的抗弯承载力时，要求某些截面形成塑性镜，并能产生所需的转动，使结构形成机构。故对钢梁板件的宽厚比作了较严格的限制，以避免由于板件局部失稳而降112 低构件的承载力。本条与钢结构设计规范相应的规定基本一致。s.3.2 条文中所列公式为目前世界各国通用公式。这些公式也已列入欧洲规范4。国内外的钢混凝土连续组合梁试验结果表明，用式（8.3. 2-5)(8. 3. 2-7）计算组合梁截面在负弯矩作用下的抗弯承载力是安全可靠的。考虑到正在修订的我国混凝土结构设计规范拟取消fem计算截面抗弯承载力时
16、取混凝土压应力为儿。s.3.3本条所列公式与欧洲规范4是一致的，国内的试验研究结果证明其计算结果是合理的。8.4 组合梁正常使用极限状态的验算s. 4.1 国内外的试验研究结果表明，用现行换算截面法得到的钢昆凝土组合梁挠度计算值偏小，偏于不安全。由换算截面法得到的挠度计算值偏小的原因是没有考虑钢梁和混凝土翼缘板之间的滑移效应，而大量试验结果已经表明，采用栓钉等柔性抗剪连结件的组合梁，滑移效应对组合梁挠度的影响不能忽略不计。连续组合梁中间支座负弯矩区段，混凝土翼板受拉开裂。因此，连续组合梁应是变截面杆件的梁。为此，欧洲规范4规定：在距中间支座o.1日的范围内（L为一个跨间的跨度）确定梁的截面刚度
17、时，不考虑混凝土翼板而只计人负弯矩钢筋截面对截面刚度的影响，在其余区段不应取组合梁的换算截面刚度，而应取组合梁截面的折减刚度，按变截面杆件来计算连续梁的变形，计算值与试验结果吻合良好。8.4.2 考虑混凝土在长期荷载作用下徐变的影响，所以按弹性理论分析组合梁内力和用折减刚度法计算变形时，应根据荷载类别的不同，取用不同的模量比，对可变荷载采用饨，对永久荷载采用2E代替E计算组合梁的长期刚度。关于按短期荷载效应组合进行混凝土翼缘板最大裂缝宽度的验算，是因为裂缝宽度计算公式已考虑了荷载长期作用的影响。s.4.3 连续组合梁负弯矩区混凝土翼缘板的工作性能很接近钢筋混凝土轴心受拉构件。因此，采用了混凝土
18、结构设计规范中113 最大裂缝宽度的计算公式。试验研究表明，该公式可行。该公式未计入翼缘板内横向钢筋对裂缝开展的制约作用和栓钉的影响。引入中支座弯矩调幅系数a是为了利用有关设计手册查得中支座的弹性弯短后，便可方便地计算在使用荷载作用下中支座截面的弯矩。s.s 抗剪连接件的计算s. s.1 连接件在组合梁中除主要用来承受钢梁与混凝土翼缘板之间交界面的纵向剪力外，还起抵抗混凝土翼缘板与钢梁之间的掀起作用。条文中所列的三种抗剪连接件为目前国内外常用的类型。它们都具有抵抗纵向剪力与抵抗掀起的功能。由于栓钉连接件施工方便快速（有专门的焊接机具和配件z栓钉焊机，栓钉焊枪和焊接资环，可实现半自动化施焊），而
19、且受力性能好，其单位承载力用钢量是上述三种连接件中最少的，所以宜优先采用，其次是槽钢。（以s616栓钉、8槽钢和s616弯筋连接件为例，单位承载力用钢量分别为0.0034、0.0058及0.0122。）栓钉抗剪连结件的设计承载力计算公式右边的限制条件是根据近年来国内大量的试验研究结果而得到的。该成果得到了建设部行业标准主管部门的重视和推荐，已经被建设部行业标准高层民用建筑钢结构技术规程所采纳。试验研究结果表明，火力发电厂主厂房钢混凝土组合结构设计暂行规定关于栓钉剪力连结件抗剪设计承载力公式过分保守，导致计算所需要的栓钉数量偏多，栓钉间距过密，既增加了造价，又给施工带来了不便。研究成果和实际工程
20、应用经验表明，对栓钉剪力连结件的抗剪承载力上限采用“o.7A.f.”是合理安全的。欧洲规范4(1992年版）的修订版采用了同样的限值。槽钢和弯筋抗剪连结件抗剪承载力设计值的计算公式与钢结构设计规范相同。关于用于连续组合梁中间支座负弯矩段及悬臂组合梁的抗剪承载力设计值的折减系数，是引用欧洲规范4的结果，近年来国114 内的试验结果证明取该系数是可行的。s.s.2 该条所列折减系数公式与原暂行规定是一致的。s.s.3该条规定与钢结构设计规范是一致的。s.s.4 由于连接件的工作并不是绝对刚性的，在钢梁与混凝土翼缘板的交界面的自然粘结发生破坏后，交界面就会发生滑移变形，因而交界面上各个连接件之间便发
21、生内力重分配。在极限状态时，交界面上各个连接件受力几乎相等，因而可以均匀布置，方便施工。叫8.6植托及翼缘板的计算8.6.1 8.6.3 沿着一个既定的平面抗剪称为界面抗剪。组合梁板的提凝土翼缘板（板托、翼缘板）在纵向水平剪力作用时属于界面受剪。本节所列公式与欧洲规范4完全一致。组合梁混凝土翼缘的横向配筋，除板托中的横向钢筋是组合梁所特有的，此外的其他横向钢筋A，及A，其截面面积中应包含楼板自身的配筋，但这些钢筋符合混凝土结构设计规范中规定的锚固要求。8.7构造要求s. 7.1 钢梁通过连接件与混凝土翼缘板形成组合梁后，其抗弯能力有明显的提高。相对来说钢梁的抗剪能力却显得不足。为避免这种不协调的情况发生，本条对h/h.-hc1/hc2提出了一般性要求。s.1.4 8.7.6 关于连接件的构造要求，钢结构设计规范中均有所说明，不再赘述。s.1.1 板托的外形尺寸及构造在本条中所作的规定，在于保证板托中连接件的工况能与作连接件标准推出试验时的工况基本一致。115 四tzmmwemF、田。书号：155083. 63 定价g11.”元
