6.8.4构件设计及箍筋要求

1.型钢混凝土构件

型钢混凝土构件中型钢板件（图6.8-1）的宽厚比不宜超过表6.8-4的规定。

图6.8-1 型钢板件示意

表6.8-4 型钢板件宽厚比限值

（1）型钢混凝土梁

1）构造要求。材料要求：骨料最大直径不宜大于25mm，型钢宜采用Q235及Q345级钢材，也可采用Q390或其他符合结构性能要求的钢材。

配筋要求：梁的最小配筋率不宜小于0.30%，梁的纵向钢筋宜避免穿过柱中型钢的翼缘。梁的纵向受力钢筋不宜超过两排；配置两排钢筋时，第二排钢筋宜配置在型钢截面外侧。当梁的腹板高度大于450mm时，在梁的两侧面应沿梁高度配置纵向构造钢筋，纵向构造钢筋的间距不宜大于200mm。

梁中型钢的混凝土保护层厚度不宜小于100mm，梁纵向钢筋净间距及梁纵向钢筋与型钢骨架的最小净距不应小于30mm，且不小于粗骨料最大粒径的1.5倍及梁纵向钢筋直径的1.5倍。

钢筋连接与锚固：梁中的纵向受力钢筋宜采用机械连接。如纵向钢筋需贯穿型钢柱腹板并以90°弯折固定在柱截面内时，抗震设计的弯折前直段长度不应小于钢筋抗震基本锚固长度l_abE的40%，弯折直段长度不应小于15倍纵向钢筋直径；非抗震设计的弯折前直段长度不应小于钢筋基本锚固长度l_ab的40%，弯折直段长度不应小于12倍纵向钢筋直径。

另外，梁上开洞不宜大于梁截面总高的40%，且不宜大于内含型钢截面高度的70%，并应位于梁高及型钢高度的中间区域。型钢混凝土悬臂梁自由端的纵向受力钢筋应设置专门的锚固件，型钢梁的上翼缘宜设置栓钉；型钢混凝土转换梁在型钢上翼缘宜设置栓钉。栓钉的最大间距不宜大于200mm，栓钉的最小间距沿梁轴线方向不应小于6倍的栓钉杆直径，垂直梁方向的间距不应小于4倍的栓钉杆直径，且栓钉中心至型钢板件边缘的距离不应小于50mm。栓钉顶面的混凝土保护层厚度不应小于15mm。

2）箍筋。型钢混凝土梁的箍筋应符合下列规定：箍筋的最小面积配筋率应符合《高规》6.3.4条第4款和第6.3.5条第1款的规定，且不应小于0.15%。

抗震设计时，梁端箍筋应加密配置。加密区范围，一级取梁截面高度的2.0倍，二级、三级、四级取梁截面高度的1.5倍；当梁净跨小于梁截面高度的4倍时，梁箍筋应全跨加密配置。

型钢混凝土梁应采用具有135°弯钩的封闭式箍筋，弯钩的直段长度不应小于8倍箍筋直径。非抗震设计时，梁箍筋直径不应小于8mm，箍筋间距不应大于250mm；抗震设计时，梁箍筋的直径和间距应符合表6.8-5的要求。

表6.8-5 梁箍筋直径和间距（mm）

（2）型钢混凝土柱

1）轴压比。抗震设计时，混合结构中型钢混凝土柱的轴压比不宜大于表6.8-6的限值，轴压比可按下式计算：

μ_N=N/（f_cA_c+f_aA_a） （6.8-1）

式中 μ_N——型钢混凝土柱的轴压比；

N——考虑地震组合的柱轴向力设计值；

A_c——扣除型钢后的混凝土截面面积；

f_c——混凝土轴心抗压强度设计值；

f_a——型钢的抗压强度设计值；

A_a——型钢的截面面积。

表6.8-6 型钢混凝土柱的轴压比限值

表6.8-6中，转换柱的轴压比应比表中数值减少0.10采用；剪跨比不大于2的柱，其轴压比应比表中数值减少0.05采用；当采用C60以上混凝土时，轴压比宜减少0.05。

2）型钢混凝土柱设计要求。

构造要求：型钢混凝土柱设计应符合下列构造要求：

①型钢混凝土柱的长细比不宜大于80。

②房屋的底层、顶层以及型钢混凝土与钢筋混凝土交接层的型钢混凝土柱宜设置栓钉，型钢截面为箱形的柱子也宜设置栓钉，栓钉水平间距不宜大于250mm。

③混凝土粗骨料的最大直径不宜大于25mm。型钢柱中型钢的保护厚度不宜小于150mm；柱纵向钢筋净间距不宜小于50mm，且不应小于柱纵向钢筋直径的1.5倍；柱纵向钢筋与型钢的最小净距不应小于30mm，且不应小于粗骨料最大粒径的1.5倍。

④型钢混凝土柱的纵向钢筋最小配筋率不宜小于0.8%，且在四角应各配置一根直径不小于16mm的纵向钢筋。

⑤柱中纵向受力钢筋的间距不宜大于300mm；当间距大于300mm时，宜附加配置直径不小于14mm的纵向构造钢筋。

⑥型钢混凝土柱的型钢含钢率不宜小于4%。

另外，型钢混凝土柱箍筋的构造设计应符合下列规定：

①非抗震设计时，箍筋直径不应小于8mm，箍筋间距不应大于200mm。

②抗震设计时，箍筋应做成135°弯钩，箍筋弯钩直段长度不应小于10倍箍筋直径。

③抗震设计时，柱端箍筋应加密，加密区范围应取矩形截面柱长边尺寸（或圆形截面柱直径）、柱净高的1/6和500mm三者的最大值；对剪跨比不大于2的柱，其箍筋均应全高加密，箍筋间距不应大于100mm。

④抗震设计时，柱箍筋的直径和间距应符合表6.8-7的规定，加密区箍筋最小体积配箍率尚应符合式（6.8-2）的要求，非加密区箍筋最小体积配箍率不应小于加密区箍筋最小体积配箍率的一半；对剪跨比不大于2的柱，其箍筋体积配箍率尚不应小于1.0%，9度抗震设计时尚不应小于1.3%。

ρ_v≥0.85λ_vf_c/f_y （6.8-2）

式中 λ_v——柱最小配箍特征值。

表6.8-7 型钢混凝土柱箍筋直径和间距（mm）

注：箍筋直径除应符合表中要求外，尚不应小于纵向钢筋直径的1/4。

3）梁柱节点构造要求。型钢混凝土梁柱节点应符合下列构造要求：

①型钢柱在梁水平翼缘处应设置加劲肋，其构造不应影响混凝土浇筑密实。

②箍筋间距不宜大于柱端加密区间距的1.5倍，箍筋直径不宜小于柱端箍筋加密区的箍筋直径。

③梁中钢筋穿过梁柱节点时，不宜穿过柱型钢翼缘；需穿过柱腹板时，柱腹板截面损失率不宜大于25%，当超过25%时，则需进行补强；梁中主筋不得与柱型钢直接焊接。

2.圆形钢管混凝土构件

（1）圆形钢管混凝土构件设计 圆形钢管混凝土构件及节点可按《高规》附录F进行设计。

（2）构造要求 圆形钢管混凝土柱尚应符合下列构造要求：

1）钢管直径不宜小于400mm。

2）钢管壁厚不宜小于8mm。

3）钢管外径与壁厚的比值D/t宜在之间，f_y为钢材的屈服强度。

4）圆钢管混凝土柱的套箍指标，不应小于0.5，也不宜大于2.5。

5）柱的长细比不宜大于80。

6）轴向压力偏心率e₀/r_c不宜大于1.0，e₀为偏心距，r_c为核心混凝土横截面半径。

7）钢管混凝土柱与框架梁刚性连接时，柱内或柱外应设置与梁上、下翼缘位置对应的加劲肋；加劲肋设置于柱内时，应留孔以利混凝土浇筑；加劲肋设置于柱外时，应形成加劲环板。

8）直径大于2m的圆形钢管混凝土构件应采取有效措施减小钢管内混凝土收缩对构件受力性能的影响。

3.矩形钢管混凝土柱

矩形钢管混凝土柱应符合下列构造要求：

1）钢管截面短边尺寸不宜小于400mm。

2）钢管壁厚不宜小于8mm。

3）钢管截面的高宽比不宜大于2，当矩形钢管混凝土柱截面最大边尺寸不小于800mm时，宜采取在柱子内壁上焊接栓钉、纵向加劲肋等构造措施。

4）钢管管壁板件的边长与其厚度的比值不应大于。

5）柱的长细比不宜大于80。

6）矩形钢管混凝土柱的轴压比应按式（6.8-1）计算，并不宜大于表6.8-8的限值。

表6.8-8 矩形钢管混凝土柱轴压比限值

4.钢板混凝土剪力墙、型钢混凝土剪力墙

当核心筒墙体承受的弯矩、剪力和轴力均较大时，核心筒墙体可采用型钢混凝土剪力墙或钢板混凝土剪力墙。

（1）钢板混凝土剪力墙受剪截面及受剪承载力 钢板混凝土剪力墙的受剪截面应符合下列规定：

持久、短暂设计状况V_cw≤0.25f_cb_wh_w0 （6.8-3）

地震设计状况

剪跨比λ大于2.5时

剪跨比λ不大于2.5时

式中 V——钢板混凝土剪力墙截面承受的剪力设计值；

V_cw——仅考虑钢筋混凝土截面承担的剪力设计值；

λ——计算截面的剪跨比。当λ＜1.5时，取λ=1.5，当λ＞2.2时，取λ=2.2；当计算截面与墙底之间的距离小于0.5h_w0时，就应按距离墙底0.5h_w0处的弯矩值与剪力值计算；

A_a1——剪力墙一端所配型钢的截面面积，当两端所配型钢截面面积不同时，取较小一端的面积；

f_sp——剪力墙墙身所配钢板的抗压强度设计值；

A_sp——剪力墙墙身所配钢板的横截面面积。

（2）钢板混凝土剪力墙斜截面受剪承载力 钢板混凝土剪力墙偏心受压时的斜截面受剪承载力，应按下列公式进行验算：

持久、短暂设计状况：

地震设计状况：

式中 N——剪力墙承受的轴向压力设计值，当大于0.2f_cb_wh_w时，取0.2f_cb_wh_w。

（3）构造要求 型钢混凝土剪力墙、钢板混凝土剪力墙应符合下列构造要求：

1）抗震设计时，一、二级抗震等级的型钢混凝土剪力墙、钢板混凝土剪力墙底部加强部位，其重力荷载代表值作用下墙肢的轴压比不宜超过剪力墙结构中剪力墙墙肢轴压比的限值，其轴压比可按下式计算：

μ_N=N/（f_cA_c+f_aA_a+f_spA_sp） （6.8-10）

式中 N——重力荷载代表值作用下墙肢的轴向压力设计值；

A_c——剪力墙墙肢混凝土截面面积；

A_a——剪力墙所配型钢的全部截面面积。

2）型钢混凝土剪力墙、钢板混凝土剪力墙在楼层标高处宜设置暗梁。

3）端部配置型钢的混凝土剪力墙，型钢的保护层厚度宜大于100mm；水平分布钢筋应绕过或穿过墙端型钢，且应满足钢筋锚固长度要求。

4）周边有型钢混凝土柱和梁的现浇钢筋混凝土剪力墙，剪力墙的水平分布钢筋应绕过或穿过周边柱型钢，且应满足钢筋锚固长度要求；当采用间隔穿过时，宜另加补强钢筋。周边柱的型钢、纵向钢筋、箍筋配置应符合型钢混凝土柱的设计要求。

钢板混凝土剪力墙尚应符合下列构造要求：

1）钢板混凝土剪力墙体中的钢板厚度不宜小于10mm，也不宜大于墙厚的1/15。

2）钢板混凝土剪力墙的墙身分布钢筋配筋率不宜小于0.4%，分布钢筋间距不宜大于200mm，且应与钢板可靠连接。

3）钢板与周围型钢构件宜采用焊接。

4）钢板与混凝土墙体之间连接件的构造要求可按照现行国家标准《钢结构设计规范》（GB 50017）中关于组合梁抗剪连接件构造要求执行，栓钉间距不宜大于300mm。

5）在钢板墙角部1/5板跨且不小于1000mm范围内，钢筋混凝土墙体分布钢筋、抗剪栓钉间距宜适当加密。

钢梁或型钢混凝土梁与混凝土筒体应有可靠连接，应能传递竖向剪力及水平力。当钢梁或型钢混凝土梁通过埋件与混凝土筒体连接时，预埋件应有足够的锚固长度，连接做法可按图6.8-2采用。

图6.8-2 钢梁、型钢混凝土梁与混凝土核心筒的连接构造示意

a）、b）、c）铰接 d）刚接

1—栓钉 2—高强度螺栓及长圆孔 3—钢梁 4—预埋件端板 5—穿筋 6—混凝土墙 7—墙内预埋钢骨柱

抗震设计时，混合结构中的钢柱及型钢混凝土柱、钢管混凝土柱宜采用埋入式柱脚。采用埋入式柱脚时，应符合下列规定：

1）埋入深度应通过计算确定，且不宜小于型钢柱截面长边尺寸的2.5倍。

2）在柱脚部位和柱脚向上延伸一层的范围内宜设置栓钉，其直径不宜小于19mm，其竖向及水平间距不宜大于200mm。

钢筋混凝土核心筒、内筒的设计，除应符合6.6.2节的规定外，尚应符合下列规定：

1）抗震设计时，钢框架—钢筋混凝土核心筒结构的筒体底部加强部位分布钢筋的最小配筋率不宜小于0.35%，筒体其他部位的分布筋不宜小于0.30%。

2）抗震设计时，框架—钢筋混凝土核心筒混合结构的筒体底部加强部位约束边缘构件沿墙肢的长度宜取墙肢截面高度的1/4，筒体底部加强部位以上墙体宜按《高规》第7.2.15条（本书6.4.2节，6（4））的规定设置约束边缘构件。

3）当连梁抗剪截面不足时，可采取在连梁中设置型钢或钢板等措施。

【例6.8-1】 已知条件：某40层高层办公楼，建筑物总高度152m，采用型钢混凝土框架—钢筋混凝土核心筒结构体系，楼面梁采用钢梁，核心筒采用普通钢筋混凝土，经计算地下室顶板可作为上部结构的嵌固部位。该建筑抗震设防类别为标准设防类（丙类），抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第一组，建筑场地类别为Ⅱ类。

问题：首层核心筒某偏心受压墙肢截面如图6.8-3所示，墙肢1考虑地震组合的内力设计值（已按规范、规程要求作了相应调整）如下：N=32000kN，V=9260kN，计算截面的剪跨比λ=1.91，h_w0=5400mm，墙体采用C60混凝土（f_c=27.5N/mm²，f_t=2.04N/mm²）、HRB400级钢筋（f_y=360N/mm²）。试问，其水平分布钢筋最小选用下列哪项配筋时，才能满足《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）的最低构造要求？

图6.8-3 题19

提示：假定A_w=A。

（A）12@200（4） （B）14@200（2）+12@200（2）

（C）14@200（4） （D）16@200（2）+14@200（2）

答案：（C）

解答：根据式（6.4-24）（《高规》7.2.10-2条）：

0.2f_cb_wh_w=0.2×27.5×800×6000=2.64×10⁷N=2.64×10⁴kN＜N=32000kN

取N=2.64×10⁴kN A_w=A

查表6.1-9（《高规》3.8.2），γ_RE=0.85（A）、（B）、（C）、（D）均满足计算要求。

根据6.8.4节4（3）（《高规》11.4.18条第1款），水平分布钢筋配筋率不宜小于0.35%。

【例6.8-2】 已知条件同【例6.8-1】。若首层某型钢混凝土柱的剪跨比不大于2，其截面为1100mm×1100mm，按规范配置普通钢筋，混凝土强度等级为C65（f_c=29.7N/mm²），柱内十字形钢骨面积为51875mm²（f_a=295N/mm²），如图6.8-4所示。试问，该柱所能承受的考虑地震组合满足轴压比限值的轴力最大设计值（kN）与下列哪项数值最为接近？

（A）34900 （B）34780

（C）32300 （D）29800

答案：（D）

图6.8-4 题21

解答：根据表6.8-3（《高规》11.1.4条），该柱抗震等级为一级。

根据6.8.4节1（2）和表6.8-6（《高规》11.4.4条），表6.8-4给出该柱的轴压比限值为0.7；剪跨比不大于2的柱，其轴压比减少0.05；当采用C60以上混凝土时，其轴压比减少0.05。所以，该柱的轴压比限值为：0.7-0.05-0.05=0.6

（D）最为接近。