JGJT 490-2021 钢框架内填墙板结构技术标准.pdf

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JGJT 490-2021 钢框架内填墙板结构技术标准.pdf

4.1.1工程经验表明,以用建筑钢结构为代表的现代钢结构 对钢材的品种、质量和性能有着更高的要求,同时也要求在设计 选材中更要做好优化比选工作。本条依据相关设计规范和工程经 验并结合多高层民用建筑钢结构的用钢特点,提出了选材时应综 合考虑的诸要素。其中应力状态指弹性或塑性工作状态和附加应 力(约束应力、残余应力)情况;工作环境指高温、低温或露天 等环境条件;钢材品种指轧制钢材、冷弯钢材或铸钢件;钢材厚 度主要指厚板、厚壁钢材。为了保证结构构件的承载力、延性和 韧性并防止脆性断裂,工程设计中应综合考虑上述要素,正确合 理的选用钢材牌号、质量等级和性能要求。同时由于钢结构工程 中钢材费用约可占到工程总费用的60%左右,故选材还应充分 考虑到工程的经济性,选用性价比较高的钢材,例如Q355~ Q460钢材。此外作为工程重要依据,在设计文件中应完整的注 明对钢材和连接材料的技术要求,包括牌号、型号、质量等级、 力学性能和化学成分、附加保证性能和复验要求,以及应遵循的 技术标准等。

4.2.1填充的混凝土强度等级应与钢管钢材强度等级相匹配: 对Q235钢管柱,宜填充C30~C45级的混凝土;对Q355钢管 柱,宜填充C35~C60级的混凝土;对Q390、Q420钢管柱,宜 填充C40~C80级的混凝土。墙板混凝土的强度等级宜采用 C30~C40

4.3.1~4.3.3与现行行业标准《高层民用建筑钢结构技术规 程》 JGJ 99 保持一致。

5.1.3“均匀、分散、对称、周边”原则中,“均匀、分散”是 指内填墙板的片数宜较多,均匀、分散布置在建筑平面上。“对 称”是指内填墙板在结构单元的平面上应尽可能对称布置。使水 平力作用线尽可能靠近刚度中心,避免产生过天的扭矩。“周边” 是指内填墙板应尽可能布置在建筑平面周边,以加大其抗扭转的 力臂,提高其抵抗扭转的能力,同时在端部附近设内填墙板可以 避免端部楼板外挑长度过天。一般情况下,内填墙板宜布置在结 构平面中平面形状变化较天的角隅部位、建筑物端部附近以及楼 梯、电梯间,

CJJ 71-2011-T:机动车清洗站技术规范(无水印,带书签)5.1.4内填墙板在地下室可用现浇墙代替。此条规定

5.1.5墙板开大洞时,会改变结构体系,使得一片剪力墙变

5. 2 结构体系、选型和布置

的连接节点的要求已经大幅度下降,但是采用刚接能够增强钢

的连接节点的要求已经大幅度下降,但是采用刚接能

架的恢复力,在不增加安装制作复杂度的情况下,仍宜采用 刚接。 5.2.7内填墙板结构,上下层墙板的竖向钢筋不连续,这样就 基本上切断了墙板的整体抗弯能力。钢梁上下表面的栓钉,只有 在腹板正对位置有栓钉的情况下才可以传递拉力(图2),且传 递的程度有限。明确要求传递拉力的栓钉,总长度不应小于8倍 栓钉直径。

本条要求框架梁能够独立承担竖向重力荷载,类似于人字支 撑架中钢梁的设计不能考虑人字撑交点的支座作用。这是内填跨 的混凝土墙板不被考虑用于承受竖向荷载的委婉表达。 实际上,使用阶段墙板会承受一定的竖向荷载,这种竖向压 应力对混凝土墙板的水平抗剪承载力和延性都是有利的。本条的 要求意味着: 1横梁应按承受全部竖向荷载设计,不能因为墙承受一定 的竖向荷载而减小梁截面。 2两侧的立柱要承受其从属面积内的全部竖向荷载。这意 味着柱子截面会比墙板承担竖向荷载时大。 上述两条,增天了钢框架梁柱的截面,增天了钢部分的恢复 力,改善了整个结构的抗震性能。

3为达到上述目的,内力分析时,墙板应按照不承担竖向 荷载的剪切膜单元进行分析。 虽然实际上墙板会承担竖向荷载,但是注意到上下层的墙板 是断开的,竖向抗压刚度并不连续,在钢梁腹板部位,其刚度变 为钢梁腹板的刚度,因此传递竖向压力的能力要打折扣;其次混 疑土有徐变和收缩,这两种效应会促使竖向压力部分转移到两侧 的钢柱上。尽管如此,仍然应根据具体项目具体分析,竖向压力 过大时(例如达到抗压强度设计值的0.5倍),可以采取后固定 的措施。例如一个三十层的结构,墙板可以先安装,此时结构已 经具有一定的抵抗施工阶段水平风力的能力。但是与楼板交接部 位的浇筑在第20层的楼板浇筑完毕后再从第2层开始补上。这 样在上部10层的安装过程中补上第2层~第20层的楼板墙板交 接部位,基本不影响整体工期,又释放了大约40%的竖向力

5.3结构分析模型与要求

5.3.1为了保证计算结果的准确性,梁柱宜采用考虑剪切变形 影响的单元,实体墙板采用平面应力单元。钢框架内填墙板在分 析模型中主要承担水平荷载,不参与整体抗弯。 5.3.3按弹性方法分析内力和变形时,墙单元可以采用平面应 力单元,也可以采用剪切膜单元。 1普通的平面应力单元,在推导单元刚度矩阵时采用的物 理矩阵是

0.1E° 0. lμE. 0 D= 0. 1μE° 0.1E° 0 0 0 G.G.

即可以获得主要用于抗剪的矩阵。其中矩阵前的系数0.1对 拉压刚度进行折减,经过0.1系数的折减,墙板的刚度下降,分 担的力也下降,钢框架部分承担的水平力增加,钢框架截面增 大,有利于改善整个结构的抗震性能,也极大地提高了震后整个 结构的自恢复能力。结构工程师应注意有限度的混凝土开裂是可 以恢复的。 Kw=0.5或0.4对抗剪刚度进行折减。Kw=0.5基本接近孙 国华博土对实体墙的试验数据,0.4则接近武藤清对竖缝墙的试 验数据。实际上,混凝土剪力墙的试验中很少有报告剪力墙试件 的抗侧刚度的数据。李宏男教授做过剪跨比是1、1.5和2,轴 压比分别是0.1、0.2和0.3的9个剪力墙试验,其初始抗侧刚 度,与按照窄矩形截面的剪切型深梁理论,假设是各向同性弹性 材料,弹性模量取混凝土的弹性模量,计算其抗侧刚度,发现试 验值与理论值的比,对剪跨比为1、1.5和2的试件,仅为 0.042、0.09和0.12。对混凝土的刚度进行折减,是国际上对组 合结构的通行做法。这是混凝土的性质决定的(混凝土抗拉抗剪 强度小、易开裂,有收缩和徐变,而钢结构则没有)。 2也可以采用剪切膜单元,这种单元在ANSYS里面就是 SHELL28单元。单元刚度矩阵推导如下:

在有限元的实现上,等效剪切板作为一个单元,四个角点 (图3)的位移记为ui、0;(i1,2,3,4),从这些位移中计算出剪 切板的剪应变。整个墙区块的变形包括剪切变形、弯曲变形和伸 缩变形,变形示意图分别见图4(b)~图4(d),由于弯曲变形和 伸缩变形中节点域两对角线的长度保持相等,所以两对角线长度 差仅由剪切变形引起,因此可以通过两对角线变形后的长度差来 计算等效剪切板的剪切角。记剪切变形为,Ld为变形前墙对角 线的长度,L1和L2为变形后墙两对角线的长度,h和l分别 为墙板的层高和跨度(梁形心到梁形心,柱形心到柱形心),变 形后对角线的长度差为:

如果剪切板单纯发生剪切变形,

点力和剪切膜内的剪力的关系是

=Fx2,Fx3=Fx4,Fy2=Fy4,Fyl=Fy3,则得到剪切

膜的刚度矩阵是(引入混凝土刚度折减系数Kw)

值得注意的是,剪切膜的单元刚度矩阵必须与其他单元一起 使用,即四个角点必须与其他有轴压刚度和抗弯刚度的单元相 连。接近方形的墙板只用一个单元,宽度(跨度)大的墙板采用 (2~4)个单元。 5.3.9因为墙板不承担弯矩,所以弯矩分担率无需作要求,但 是剪力分担率仍然需要给出要求。 提出框架剪力分担率要求的出发点是:支撑、剪力墙的结构 达到极限状态的侧移小于框架,变形继续增大,它们的承载力退 化,但是此时的框架仍处在承载力上升的状态,如果框架达到 定的占比,框架部分剪力的增大,将能够弥补支撑、剪力墙的承 载力的下降。一般认为,框架承载力的占比大于25%时,可以 弥补支撑、剪力墙承载力的退化。当框架按照纯框架计算的层抗 剪承载力VFu与混凝土墙板的抗剪承载力Vuk的比值 Vuk 时(比如是0.26),应按照墙板抗剪承载力的1/3除以该比值 0.26 整。这样调整后,框架的承载力占总承载力的比值不小于25%。 考虑到本标准是内填墙板,竖向力不大,抗剪承载力退化 小,框架部分的承载力的占比可以略微放松,并且采用按刚度分 配的比例来替代,以简化软件的实现

6.1预制和现浇钢筋混凝土

预制和现浇钢筋混凝土墙板

表面有意识做粗糙的已硬化普通混凝土,V,不应超过 0.2fAc、(480十0.08fc)Ac和1600Ac三者之间的最小值。在 其他情况下,V,不应超过0.2fAc和800Ac两者之间的较小值。 如果不同强度的混凝土浇筑在一块,用于计算V,的f应为较 小强度混凝土的V,值。A。为抵抗剪力的混凝土截面积。文献 《美国规定的混凝土抗压强度与中国混凝土强度等级的比较》给 强度标准值。代入fck三1.4fc、f、三1.1f,量纲转换后得出: 0.75V=0.75X1.1μAsf

6.1.11混凝土层间墙板侧向荷载位移关系图的形状参考

文献,并根据苏州科技大学11个钢框架内填混凝土墙板试验数 据确定图中各参数取值。各试件墙板对应屈服荷载的侧移角约为 人 工 1 1 试验荷载峰值侧移角平均为 (峰值荷载大于屈 100 服荷载,本模型中没有反映出来,偏于安全);试验对应85%荷 载峰值的侧移角平均为 ,图6.1.11取 1 59.1, 50 本条文的实际应用可以采用等效成交叉支撑(图5)。 这个分析模型的应用是

本条文的实际应用可以采用等效成交叉支撑(图5)。 这个分析模型的应用是:

图5等效交叉支撑模型

式中:α 斜支撑与水平梁的夹角; 弹性模量; Ab—一等效面积。 斜支撑的内力是:

EAb N, = N。 = Acosa

F= 2N,cosα

这样,斜支撑的非线性的拉压力与斜支撑的轴向伸长量的关系仍 然类似与图6.1.11,各个点的量是:

FA Nt,y = Nc,y = Nt,B = Ne,B = FB 2cosα △N,A=△AcOSα AN.B = ArcOSsα

6.1.13采用膜单元进行弹塑性分析时,采用本条的规定,其中 剪切模量的弹性阶段的折减系数取与弹性内力分析时的相同。

剪切模量的弹性阶段的折减系数取与弹性内力分析时的相同

墙板的层抗侧刚度,是墙板在本层的抗弯柔度与剪切柔度综 合作用的结果,在内力分析模型中对拉压刚度进行了折减,相当 于间接地折减了层抗侧刚度;而对剪切刚度的折减,则直接地折 减了层抗侧刚度。综合下来,按照本条进行弹塑性分析,结果与 采用本标准第6.1.11条是类似的。 5.1.15限制半刚性节点初始转动刚度和抗弯承裁力的下限,是

6.1.17内填跨的梁的塑性弯矩,可以仅取该梁塑性弯判

6.1.17内填跨的梁的塑性弯矩,可以仅取该梁塑性弯矩的0.5 倍参与节点域抗剪强度的计算。

倍参与节点域抗剪强度的计算

6.2带竖缝钢筋混凝土墙板

2.2本条第3款要求的目的,一是增强梁端竖向抗剪能 是增强框架梁与墙板之间的传力,避免墙板与钢梁连接面成 弱环节。

博羽外节 6.2.3钢筋混凝土墙板的真实的刚度还与配筋率有关,本条计 算等效厚度的公式,适合竖缝墙肢的单侧纵向钢筋的配筋率为 0.55%~1.0%之间的情况,如果配筋率更小,等效厚度还应减 小。竖缝墙部分的抗侧刚度(不包含实体墙部分)与配筋率的关 系近似是

6.2.3钢筋混凝土墙板的真实的刚度还与配筋率有关,

竖缝墙的等效剪切膜单元厚度为:

K = G.Lwtea 1. 2ho

式中右边分母的第一项是竖缝墙的实体墙部分的剪切变形, 第二项是竖缝墙肢的弯曲变形,其跨度考虑混凝土连梁的规定伸 入实体墙的一部分作为墙肢的有效高度;第3项是竖缝墙的剪切 变形。注意在第2项对弹性模量弓入了1/3这个折减系数,而对 剪切模量,引入了0.7折减系数,对实体墙部分的剪切模量不做 折减,这一项本身影响小,弹性阶段应力水平相对也小。 上式进一步简化得到:

ho 3Lw(1.25h)3 h,Lw 1.2X2.4ns13 0.7nslo Lw~nslo te teq 4袋+0.4)会 12

式中:E 混凝土的弹性模量; G 混凝土的剪切模量; 1 墙肢的净宽; ho 混凝土的高; t 墙板厚度; L 混凝土墙的宽度; n 竖缝墙肢的数量。 按照本条确定的等效厚度,计算出的抗侧刚度,与本标准第 6.2.21条的抗侧刚度很接近。但是当竖缝墙单侧纵向钢筋的配 筋率小于0.5%时,等效厚度偏大。 6.2.4P1若超出0.075~0.185范围过多,将使得剪切破坏先 出现。应重新调整缝间墙肢数n1、缝间墙尺寸l1、h1及a1(墙 技内受拉钢筋截面形心至缝间墙边缘的距离)、f。、f、的值,使 01尽可能控制在上述范围内。

6.2.5本条公式考虑了膨胀压力对抗剪强度的贡献

6.2.6缝间墙受弯破坏的承载力计算简图如

图6计算缝间墙抗弯承载力的计算模型

6.2.8公式(6.2.8)是为了保证缝间墙先发生延性较好的压弯 破坏。 6.2.10竖缝上下端的实体墙内的横向加强钢筋,可以阻止斜裂 缝从竖缝根部向实体墙扩展,确保竖缝部分为整体结构提供 耗能。

破环。 6.2.10竖缝上下端的实体墙内的横向加强钢筋,可以阻止斜裂 缝从竖缝根部向实体墙扩展,确保竖缝部分为整体结构提供 耗能。 6.2.11内填跨框架的梁柱刚接,可以增加钢结构部分的刚度, 使得中小地震后框架恢复到竖直位置的能力增强。 6.2.17因竖缝墙会产生挤压力,钢梁腹板受挤压会失去稳定 性,故验算腹板挤压稳定承载力按式(6.2.17)计算。

6.2.11内填跨框架的梁柱刚接,可以增加钢结构部分的刚度 使得中小地震后框架恢复到竖直位置的能力增强。 6.2.17因竖缝墙会产生挤压力,钢梁腹板受挤压会失去稳定

使得中小地震后框架恢复到竖直位置的能力增强,

7.1.1节点应做到构造合理,使节点具有必要的延性,能保证 焊接质量,并避免出现应力集中和过大约束应力。 7.1.3如果钢柱和墙板之间留有缝隙,则梁端的竖向抗剪能力 与需要墙板的水平抗剪能力相匹配,当墙板比较宽时不一定做得 到。根据需要,本条建议了抗剪加强的节点。 当内填墙板与柱子之间留缝时构造见图7(a);现浇墙板构 造见图7(b):抗剪加强也可用加厚钢梁端部腹板的方式。

图7抗剪加强的梁柱刚接节点

图7抗剪加强的梁柱刚接节点 抗剪加强板;2一预埋抗剪连接板;1一梁柱界面抗剪加强板;2一加劲肋

图7抗剪加强的梁柱刚接节点 抗剪加强板;2一预埋抗剪连接板;1一梁柱界面抗剪加强板;

该抗剪加强的节点尚有如下好处:它也加强了钢梁下翼缘界 面的抗剪能力,使得界面破坏模式得以避免 本节设计内填墙板跨的钢梁与钢柱的连接和钢梁钢柱与混凝 土墙板的抗剪键计算。其中界面抗剪键的设计要求做到强界面, 弱墙体的要求,超强系数是1.2;而钢梁与钢柱的连接要求,比

其他部位的梁柱节点要求略低

栓钉受拉时,栓钉的长度不应小于8d。

Qt (3) Qv 3 + <1 0 Q

7.2内填墙板跨的梁墙界面和梁柱界面连接计算

剪切膜单元模型无法反映内填竖缝墙与柱间隙长度内框 存在的较大剪力,本条可保证梁端抗剪强度得到满足。 角部加强板可为竖缝墙板的安装提供固定,使墙板就位 架梁抵抗本标准公式(7.2.2)的梁端剪力;加强梁下翼 板连接面的水平抗剪强度。

助框架梁抵抗本标准公式(7.2.2)的梁端剪力;加强梁 与墙板连接面的水平抗剪强度。

8构件的加工制作与施工

应负责绘制且应具有钢结构工程施工资质。编制施工详图时,设 计人员应详细了解并熟悉最新的工程规范,以及工厂制作和工地 安装的专业技术。 施工详图审批认可后,由于材料代用、工艺或其他原因,可 能需要进行修改。修改时应向原设计单位申报,并签署文件后才 能生效,作为施工的依据,

8.3.3根据施工组织方案确定安装墙板的时机。当

根据施工组织方案确定安装墙板的时机。当未安装墙板 构应有可靠构件保证结构的侧向刚度

9.1.1参照现行国家标准《钢结构工程施工质量验收标准》

9.1.1参照现行国家标准《钢结构工程施工质量验收标准》 GB50205和《钢结构工程施工规范》GB50755的规定制定。

9.2.9本条规定涂装时温度以5℃~38℃为宜,该规定只适合 室内无阳光直接照射的情况,一般来说钢材表面温度比气温高 2℃~3℃。如果在阳光直接照射下,钢材表面温度比气温高 8℃~12℃跨海大桥三塔钢箱梁斜拉桥及110m跨钢箱连续梁桥施工组织298页(附图精美)_pdf.pdf,涂装时漆膜耐热性只能在40℃以下,当超过43℃ 时,漆膜容易产生气泡而局部鼓起,降低附着力。低于0℃时 漆膜容易冻结而不易固化。湿度超过85%时,钢材表面有露点 凝结,漆膜附着力差。

9.3.1钢结构都要用防火涂层,因此钢结构加工厂在构件制作 时只作防锈处理,用防锈涂层刷两道,不涂刷面层。但构件的接 头,不论是焊接还是螺栓连接,一般是不刷油漆和各种涂料的, 所以钢结构安装完成后,要补刷这些部位的涂层。钢结构安装后 补刷涂层的部位,包括焊缝周围、高强度螺栓及摩擦面外露部 分,以及构件在运输安装时涂层被擦伤的部位。 9.3.5灰尘、杂质、飞溅等会影响油漆与钢材的粘接强度,影 响耐性洽壮盖必须细店法险

10.1.5钢框架内填墙板结构验收时,应满足现行国家标准《钢

10.1.5钢框架内填墙板结构验收时,应满足现行国家标准《钢

10.1.5钢框架内填墙板结构验收时,应满足现行国家标准《钢 结构工程施工质量验收标准》GB50205和《混凝土结构工程施 工质量验收规范》的相关要求。 本章只规定了混凝土墙板相关的验收要求,其余钢结构框架 的验收要求详见相关标准的规定

10.2.1、10.2.2预制混凝土墙板属于预制构件,其构件的充许 扁差应满足表10.2.1的规定和现行行业标准《装配式混凝土结 构技术规程》JGJ1的有关要求

10.3.1、10.3.2预制混凝土墙板属于预制构件,验收时除符合 本节规定外,还应符合现行行业标准《装配式混凝土结构技术规 程》JGJ1的有关要求

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