T/CECS 506-2018 矩形钢管混凝土节点技术规程

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标准编号:T/CECS 506-2018
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标准类别:建筑工业标准
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T/CECS 506-2018 矩形钢管混凝土节点技术规程

本章推荐采用钢管混凝土柱和H型钢梁的莲接形式,未列人 钢筋混凝土梁的连接。本章不设套筒式节点。套筒式节点:使用 套筒连接上下两段异形柱,保证了柱贯通,增强了节点刚度和单肢 柱的空间协同作用,改善了结构受力性能,解决了柱在吊装时上下 对中困难的问题,提高了安装精度;现场全部螺栓连接,保证了施 工质量,加快了施工速度。

5.1.2从已有的儿次地震(如美国Northridge、日本Kobe地震 等)看来,钢结构的焊接是引起梁柱连接脆性断裂的主要原因。这 是因为焊接会影响钢材材性,此外焊缝本身质量也具有较大的离 散性。现场焊接难度较大,应尽可能在工厂焊接,减少工地焊接 外环板节点例外,不需要全熔透,角焊缝或部分熔透也可以。当焊 缝用来传递拉力时:宜采用全熔透焊缝,并满足受力要求。焊缝宜 避免交叉.减少应力集中

5.1.4当钢梁的上下翼缘采用焊接与预设短梁、隔板或柱面直接 连接时,应采用全熔透坡口焊缝。当与柱面直接连接时,应注意翼 缘与柱管壁厚之比不宜过大,一般不大于2。柱管壁防止层状撕

5.1.4当钢梁的上下翼缘采用焊接与预设短梁、隔板或柱面直接

连接时,应采用全熔透坡口焊缝。当与柱面直接连接时T/CCIAT 0007-2019 风积沙路基填筑(湿压)施工标准,应注意翼 像与柱管壁厚之比不宜过大,一般不天于2。柱管壁防正层状撕 裂的措施可按现行行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99规定

2.3内隔板梁柱铰接连接节点:当矩形钢管混凝土柱内设 寸,位置应与梁翼缘对应。

连接钢梁的环板最小宽度应保证梁翼缘的传力,其中H 7倍梁宽。

见的框架柱外径归纳成若干标准化部品,形成关键部品库,实现构 配件生产专业化、商品化。通过该新型节点的推应用,可以普及 装配式建筑,促进设计标准化和生产部品化的实现,提升建筑工程 的经济效益和环境效益。大津大学课题组对此类新型节点进行了 大量的试验研究和理论分析,研究证明该节点具有良好的承载能 力、变形性能和抗震耗能能力,属手适用手抗震区的刚性梁柱节 点,可以很好地应用于多高层钢结构建筑中。 5.6.2当钢梁与铸钢莲接件采用焊接连接时,钢梁翼缘与铸钢连 接件宜采用强度和碳当量接近的型钢材料和铸钢材料,以避免钢 材种类的不同影响焊缝性能,并应确保焊缝强度不低于较高强度 母材的强度。当钢梁翼缘与铸钢连接件采用强度和碳当量差距较 大的型钢材料和铸钢材料时,会导致焊接困难,焊缝性能差,并且 造成材料浪费,因此不宜选用强度和碳当量差距较大的型钢和铸 钢材料。 5.6.5梁柱节点在框架中承受的荷载主要是梁端弯矩和剪力作 用。对于梁柱连接铸钢节点,梁端弯矩由铸钢连接件和H型钢梁 翼缘之间的连接焊缝或螺栓传递,最终由铸钢连接件环板和钢管 混凝柱(钢管柱)壁板共同承担;梁端剪力由H型钢梁腹板与柱

5.6.2当钢梁与铸钢连接件采用焊接连接时,钢梁翼缘与铸钢

接件宜采用强度和碳当量接近的型钢材料和铸钢材料,以避免钢 材种类的不同影响焊缝性能,并应确保焊缝强度不低于较高强度 母材的强度。当钢梁翼缘与铸钢连接件采用强度和碳当量差距较 大的型钢材料和铸钢材料时,会导致焊接困难,焊缝性能差,并目 造成材料浪费,因此不宜选用强度和碳当量差距较大的型钢和铸 钢材料。

用。对于梁柱连接铸钢节点,梁端弯矩由铸钢连接件和H型钢梁 翼缘之间的连接焊缝或螺栓传递,最终由铸钢连接件环板和钢管 昆凝土柱(钢管柱)壁板共同承担:梁端剪力由H型钢梁腹板与柱 或柱外连接板之间的连接焊缝或螺栓传递,最终由钢管混凝土柱 钢管柱)承担。梁柱节点的弯矩承载力是节点设计的主要依据。 梁柱连接铸钢节点在梁端弯矩作用下,通过钢梁将梁端弯矩

5.7.3钢管混凝土柱与钢梁采用单边高强螺栓和平齐或外伸端 板连接已在英国、日本等国的部分多层钢结构建筑中应用,具有现 汤装配、施工快捷、抗震耗能好等优点。合肥工业大学课题组对此 类新型节点进行了大量的试验研究和理论分析,研究认为该节点

可以很好地应用于多高层钢结构建筑中。自前在安徽地区已有示 范性工程

5.7.4钢管混凝土柱与钢梁单边高强螺栓端板连接节点由于在 节点连接处柱钢管壁较薄,如果仅依靠柱钢管壁承受梁端弯矩在 连接处产生的拉(压)应力,将导致节点因连接失效(柱壁鼓曲)而 破坏。因此,为了加强节点的连接性能,提出节点区柱壁加厚、螺 栓锚固加强两种构造方法。 螺栓锚固加强的构造措施有两种:加长螺杆(或加设螺纹钢 筋):通过加长螺杆(或在螺栓端部焊接螺纹钢筋),来提高螺栓在 混凝土中的锚固作用:②弯钩螺杆(或加设弯钩形螺纹钢筋):通过 设弯钩螺杆(或在螺栓端部焊接弯钩型螺纹钢筋),来加强螺栓在 混凝士中的锚固作用。从合肥工业大学课题组试验结果来看,与 加设螺纹钢筋和弯钩形螺纹钢筋的构造措施相比,加长螺杆和弯 钩螺杆的构造措施在实际应用中效果更好

5.9节点区域加强构造形式

设计时应按照以下原则进行: (1)梁翼缘与柱翼缘采用熔透焊缝连接,其极限强度应高于梁 翼缘母材的屈服强度; (2)梁腹板承担梁的全部剪力,且在极限弯矩作用下不发生破 坏。

5.9.2犬骨型节点。

(1)预期塑性铰出现在梁圆弧削弱中心的位置,根据正文 5.8.2初步选取梁翼缘削弱几何参数: (2)计算梁塑性铰处塑性弯矩M.h:

中:Cor 承载力系数,该系数考虑了局部约束、额外加强

式中:Vpb 梁塑性铰处剪力; W 梁的均布荷载; P 梁的集中荷载; L' 梁塑性铰之间的间距

Mpe=Mpb+Vpb(la+ 2M+PL*/2+WL*2/2 Vpb=

图1柱翼缘表面弯矩计算原理

图2塑性铰处剪力计算简图

(4)比较梁塑性铰处和柱面塑性弯矩,使Mpb/Mpc在O.85~ 1.0范围内,若不满足,重新调整削弱参数。 (5)节点强柱弱梁验算:

中:Wpe 柱的塑性截面模量; Wpbl 梁塑性铰所在截面塑性截面模量; N 塑地震组合的柱轴向压力设计值; A. c框架柱截面面积; fyefyb 分别为柱和梁的钢材屈服强度; n 强柱系数,超过6层的钢框架,6度V类场地和7度 时可取1.0,8度时可取1.05,9度时可取1.15 Vpb 梁塑性铰剪力; S 梁塑性铰至柱面的距离。 (6)强节点弱构件验算:

M.≥nMpb Vu≥1.2(2Mph/l.))+VG

式中:M. 基于极限强度最小值节点的最大受弯承载力,仅有 连接的翼缘承担; Mph 梁的全塑性受弯承载力: Vu 基于极限强度最小值节点的最大受剪承载力,仅有 腹板的连接承担; VGh 梁在重力荷载代表值(9度时高层建筑尚应包括竖 向地震作用标准值)作用下,按简支梁分析的梁端截 面剪力设计值; 50011)取值; l一框架梁净跨。 (7)梁翼缘与柱翼缘之间对接焊缝验算: 梁翼缘与柱翼缘之间的对接焊缝要求采用一级焊缝质量检验 示准。梁翼缘与柱翼缘之间对接焊缝的承载力应大于梁截面出现 想性时的承载力,即保证梁截面形成塑性铰后,梁翼缘与柱翼缘 之间的对接焊缝不发生破坏。

式中:f"一对接焊缝的抗拉强度,按与钢材等强验算。 调整各削弱参数,重复(4)~(7),直到满足要求为止。 (8)对梁腹板进行验算,可以按翼缘承受全部弯矩,腹板承受 全部剪力进行计算。 (9)剪力连接板验算,剪力连接板与柱翼缘的焊缝验算以及高 强螺栓的抗剪验算。

5.9.3翼缘过渡板型

(1)确定预期塑性铰产生位置,假定塑性铰出现在距翼缘过渡 板末端一 (2)计算梁塑性铰处塑性弯矩Mpb,按公式(1)和(2)计算。 (3)计算柱翼缘表面塑性弯矩Mc和柱翼缘表面屈服弯矩

图3柱冀缘表面弯矩计算原理 1一塑性铰:2一加强板

图4塑性铰位置处剪力计算简图 1一塑性:2一集中荷载

4 Mye = C,Mpe C,= 1 Wb

式中:Vpb 梁塑性铰处剪力,按式(4)计算; hb 梁高度; Cy 系数,按式(11)进行计算; Web 梁塑性铰处有效截面的弹性模量; W 梁的均布荷载; P 梁的集中荷载; 梁塑性铰之间的间距。 (4)对初选过渡板的几何参数进行验算。 梁塑性铰形成后梁截面达到塑性极限承载力状态,假定梁端 弯矩全部通过过渡板传递,由柱翼缘表面的塑性弯矩计算过渡板 的最大厚度t市:

Mpc (tip)max f,bh

塑性铰位置的梁截面开始屈服时,假定梁端弯矩全部通过 板传递,由柱翼缘表面屈服弯矩计算翼缘板的最小厚度tp:

Mye (tip)min f,bhb

(5)节点强柱弱梁验算,做法同犬骨型节点。 (6)强节点弱构件验算,做法同犬骨型节点。 (7)过渡板焊缝验算。 ①过渡板与柱翼缘之间的对接焊缝要求采用一级焊缝质量 检验标准; 过渡板与柱翼缘之间对接焊缝的承载力应大于过渡板以外梁 截面出现塑性铰时的承载力,即保证梁截面形成塑性铰后,过渡板 与柱翼缘之间的对接焊缝不发生破坏

bptipf.w≥btf

式中:一 对接焊缝的抗拉强度,按与钢材等强验算: ②过渡板与梁翼缘角焊缝强度验算。 过渡板与梁翼缘角焊缝的承载力应大于过渡板承载力,满足 下式:

22lhn+2/w2h2)f≥

式中:fm 角焊缝的抗拉、抗剪和抗压强度; wi 翼缘过渡板正面角焊缝计算长度; Lw2 翼缘过渡板一条侧面角焊缝计算长度; hnh2 正面角焊缝和侧面角焊缝的焊脚高度。 调整过渡板各参数,重复(4)~(7),直到满足要求为止。 (8)、(9)步的做法同犬骨型节点,分别对梁腹板、剪力连接板 进行验算

盖板儿何参数: (2)、(3)步的做法同梁端翼缘板加强式节点(2)、(3)步的做 法,分别计算Mpb、Mpc、Mye 4)对初选盖板厚度进行验算。 梁塑性铰形成后梁截面达到塑性极限承载力状态,假定梁端 弯矩全部通过盖板传递,由柱翼缘表面的塑性弯矩计算盖板的最 大厚度tep:

塑性铰位置的梁截面开始屈服时,假定梁端弯矩全部通过盖

(5)节点强柱弱梁验算,做法同犬骨型节点。 (6)强节点弱构件验算,做法同犬骨型节点。 (7)盖板焊缝验算。 (a)盖板、梁翼缘与柱翼缘同时进行焊接,盖板与柱翼缘之间 的对接焊缝要求采用一级焊缝质量检验标准; 盖板梁翼缘与柱翼缘之间对接焊缝的承载力应大于盖板以 外梁截面出现塑性铰时的承载力,即保证梁截面形成塑性铰后,盖 板、梁翼缘与柱翼缘之间的对接焊缝不发生破坏。由于上盖板宽 度小于下盖板宽度,因此盖板只要满足下式要求

式中:f一对接焊缝的抗拉强度; (b)盖板与梁翼缘角焊缝强度验算 盖板与梁翼缘之间角焊缝的承载

bepi(tep+t)f≥btf

0.7(21.22lwih+2lw2h2)fw≥beptepfy

:fr 角焊缝的抗拉、抗剪和抗压强度; L 盖板正面角焊缝计算长度,当采用引弧板时,可取

板的宽度; lw2一一盖板一条侧面角焊缝的计算长度; hm、h2一正面角焊缝和侧面角焊缝的焊脚高度。 调整盖板各参数,重复(4)~(7),直到满足要求为止。 (8)~(9)步的做法同犬骨型节点,分别对梁腹板、剪力连接板 进行验算。

5.9.5 圆弧扩翼型

(1)确定预期塑性铰产生位置,假定塑性铰出现在扩翼圆弧的 未端,根据正文5.9.5选取扩翼直线段长度1,扩翼圆弧段长度h (2)、(3)步的做法同犬骨式节点的做法,分别计算Mb、Mc。 (4)扩翼段各参数计验算。 梁塑性铰形成后梁截面达到塑性极限承载力状态,通过柱翼 缘表面的塑性弯矩计算或验算扩翼段的各参数。 (a)扩翼段宽度验算:

(b)扩翼段圆弧细部尺寸

Lwh? + bwo R= 26...

(5)节点强柱弱梁验算,做法同翼缘过渡板型节点。 (6)强节点弱构件验算,做法同犬骨型节点。 (7)梁与柱翼缘的对接焊缝要求采用一级焊缝质量检验标准 梁与柱翼缘对接焊缝强度验算,应满足下式要求:

(2bwo+b)tfw≥btrfy

式中:f."为对接焊缝的抗拉强度,焊缝强度按与钢材等强计算。 调整圆弧扩翼段各参数,重复(4)~(7),直到满足要求为止 (8)步的做法同犬骨型节点,对梁腹板进行验算。

(1)确定预期塑性铰产生位置在距侧板末端hb/4处,根据正

文5.9.6小节初步选取侧板儿何尺寸,并认为侧板与梁翼缘等厚; (2)、(3)步的做法同犬骨式节点(2)、(3)步的做法,分别计算 MpbMpeo (4)侧板参数验算。 梁塑性铰形成后梁截面达到塑性极限承载力状态,通过柱翼 缘表面的塑性弯矩计算侧板各参数

(5)节点强柱弱梁验算,做法同犬骨型节点。 (6)强节点弱构件验算,做法同犬骨型节点。 (7)侧板、梁翼缘与柱翼缘的对接焊缝承载力应大于侧板以外 梁截面出现塑性铰时的承载力,即保证梁截面形成塑性铰后,侧 板、梁翼缘与柱翼缘之间的对接焊缝不发生破坏。

(2b+b)trf.w≥btrf

式中:"为对接焊缝的抗拉强度,焊缝强度按与钢材等强计算。 (8)、(9)步的做法同犬骨型节点,分别对梁腹板、剪力莲接板 进行演算。

5.12.2本节摩擦系数的取值是根据相关行业标准提出的。按现 行行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》JGI99规定,钢柱底 部的剪力可由底板与混凝土之间的摩擦力传递,摩擦系数取0.4; 当剪力大于底板下的摩擦力时,应设置抗剪键,由抗剪键承受全部 剪力;也可由锚栓抵抗全部剪力,此时底板上的锚栓孔直径不应天 于锚栓直径加5mm,且镭栓垫片下应设置盖板,盖板与柱底板焊 接,并计算焊缝的抗剪强度。

7.2节点区矩形钢管构件的制作、安装

7.2.1制作。 1箱型构件制作生产线一般由隔板组装变位机、U型组立 机、箱型组立机、箱型自动焊接机、链条式翻转机、门式电渣焊焊接 机、数控钻一→端面铣组成。 2制作工艺流程:下料→肋板组焊一→内隔板组焊→隔型组 装一→箱型组装→箱型焊接一→钻孔一→电渣焊。 7.2.2安装。 工艺流程:矩形柱的定位与柱脚预理件的固定一→矩形钢管柱 的安装→柱脚人工灌浆→柱脚灌浆检测一→上一节矩形钢管柱安 装一→焊缝检测一→矩形钢管柱内混凝土浇筑一→矩形钢管柱内混凝土 密实度、混凝土强度、与钢板粘结强度检查

7.3节点区混凝土施工

7.3.1矩形钢管内混凝土的浇筑应在钢构件安装、焊接完毕,经 验收合格后进行,这是考虑到先浇筑混凝土会使结构调整发生困 难,甚至无法调整

验收合格后进行,这是考虑到先浇筑混凝土会使结构调整发生困 难,甚至无法调整。 7.3.2考虑到矩形钢管及管内混凝土的共同作用,管内混凝土宜 采用无收缩混凝士或加微膨胀剂来补偿混凝土自身收缩,若设计 无规定,应在施工方案中说明。随看施工技术的发展,在工程实践 中矩形钢管混凝土的施工工艺会有所不同,应在施工前根据结构 形式要求,通过试验选择矩形钢管内混凝王浇筑方法。无论采用 哪种工艺,都要保证矩形钢管内混凝土的强度及密实度。 7.3.3对干自密实湿凝土还应满足高流动性抗离析性间障通

7.3.3对于自密实混凝土,还应满足高流动性、抗离析性

过性和填充性等的要求。当矩形钢管混凝王截面尺寸较大时(满 足现行国家标准《大体积混凝土施工规范》GB50496的相关规定 时),混凝土配合比应按大体积混凝土温差控制进行计算,并采取 相应温控措施

7.3.4矩形钢管内混凝土必须在混凝土初凝前浇筑完毕。

过初凝时间,就必须按规定留置施工缝。矩形钢管内混凝工 缝的设置应符合设计要求,当设计无要求时,应在专项施工 做出规定。在混凝土出厂和到达现场后,应进行班落度检测

7. 3. 5~7. 3. 9

前国内比较成熟的施工工艺,适宜竖向构件。考虑到矩形销 凝土横向构件在实际工程中运用极少,故本规程不对这类 件混凝土的施工作具体规定。如确用于横向构件,应根据 程、机械设备及施工经验在施工方案中做出调整。

距离不应小于600mm,以防矩形钢管焊接时,其温度影响混凝土 质量。

易使钢管开裂,造成严重的质量事故。故钢管内混凝土的活 宜在冬季,如无法避免,钢管内混凝王的浇筑在施工前应有户 施工方案和技术措施

7.3.14在施工中,应根据原材料、配合比、季节等具体情况,

7.3.14在施工中,应根据原材料、配合比、季节等具体情况,

心混凝土被外围钢管所包覆,因此混凝浇筑质量的控制存在 定难度。自前一般是在混凝土养护达到7天后,采用敲击矩形钢 管的方法通过声音来判断密实度。对一些重要构件和部位则可以 采用超声波来检测。由于超声波通过时的声速、振幅、波形等超声 参数与矩形钢管内混凝土的密实度、均匀性和局部缺陷密切相关, 因而可应用超声波来检测矩形钢管内混凝土的质量。具体做法是

先对混凝土的强度和缺陷进行标定,获得超声波通过时的超声参 数,以此作为标准与矩形钢管内混凝土实测结果进行比较,从而确 定矩形钢管内混凝土的质量状况

附录B钢管混凝土柱与钢梁单边高强

我国现有设计标准均未对钢结构和组合结构梁柱节点刚性给 出具体规定。本条参考欧洲规范EC3和EC4对节点分类方法的 规定,按刚度和强度分别对无侧移框架和有侧移框架梁柱节点刚 生给出具体规定。 B.0.1对于钢管混凝士柱单边螺栓端板连接节点,螺栓导致的 失效模式主要有螺栓受拉屈服或者断裂、端板受弯屈服、柱壁受撬 力屈服或者屈曲三种情况,当出现其中一个失效模式,便可认为达 到螺栓的最大抗拉承载力。因此,螺栓的抗拉承载力Fbo.是由柱 壁、端板和螺栓材料本身控制的,即取Fbo.ep、Fbo.la和Fbo.c三者中的 最小值。 端板控制的螺栓抗拉承载力Fo.按下式计算:

自身材料控制的极限抗拉承载力Fbo.la按下式计算

柱壁控制的螺栓抗拉承载力Fbo:c按下式计算

nAbo·fy.bo+ta Ybo

连接的抗压承载力由钢管柱壁、钢梁共同控制GB 51326-2018 钛冶炼厂工艺设计标准,当其中一个 现屈服或屈曲,则表示节点达到屈服状态,取钢管柱壁受压

服承载力Fewc、钢管柱壁受压屈曲承载力Fw.bu、钢梁翼缘受压屈 服承载力Fbf.e、钢梁翼缘受压屈曲承载力Ff.bu的最小值。 柱壁的受压屈服承载力F按下式计算

柱壁的屈曲承载力Fcw.bu按下式计算:

柱壁的屈曲承载力Fw.h按下式计算:

钢梁翼缘受压屈服承载力Fbf.c按下式计算:

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