11钢框架-混凝土剪力墙(核心筒)结构体系设计

11 钢框架-混凝土剪力墙（核心筒）结构体系设计
11.1一般规定
11.1.1钢结构住宅结构宜优先采用钢—混凝土混合结构体系。

多层与中高层住宅宜采用钢框架－混凝土剪力墙（核心筒）结构体系；高层住宅可采用钢框架（或支撑框架）－混凝土剪力墙（核心筒）结构体系。

11.1.2钢框架－混凝土剪力墙（核心筒）结构体系由钢框架（或支撑框架）、剪力墙（核心筒）与组合楼盖等组成。

其结构设计、计算与构造，除本规范有规定者外，尚应符合现行国家标准《钢结构设计规范》G B50017、《建筑抗震设计规范》G B50011及现行行业标准《高层建筑混凝土结构技术规程》J G J3与《高层民用建筑钢结构技术规程》J G J99以及中国工程建设协会标准《高层建筑钢-混凝土混合结构设计规程》 C E C S230的规定。

11.1.3钢框架-混凝土剪力墙（核心筒）混合结构的布置和选型应符合下列要求：
1混合结构的抗侧力构件，如支撑、剪力墙、核心筒等宜布置在楼、电梯间、竖井与分户墙、端墙及平面形状变化与永久荷载较大处等部位，并选用刚度均匀、偏心小并符合建筑要求的合理布置方案。

27度与7度以上抗震设防的多（高）层混合结构，同时布置抗侧力支撑与剪力墙（核心筒）时，宜使其各自的刚心与建筑物质心接近重合。

3支撑、剪力墙与核心筒等沿竖向应连续布置，结构的刚度、质量与承载力沿高度变化宜均匀，并避免出现薄弱层。

4混合结构中剪力墙布置与选型应符合下列要求：
1）钢框架－剪力墙结构中，剪力墙宜为双向布置；框架梁、柱与剪力墙的轴线宜重合在同一平面；
2）不宜孤立地布置单片剪力墙。

纵向剪力墙宜布置在结构单元的中间区段；住宅建筑较长时，不宜集中在两端布置剪力墙；
3）纵、横剪力墙宜组成L形、T形、□形和[形等型式；在各主轴方向剪力墙的刚度宜相近。

高层住宅结构为8度及以上抗震设防时，可采用钢骨混凝土剪力墙；
4）剪力墙的长度不宜过大，一般墙肢截面的高度不宜大于8m。

每道剪力墙的底部剪力不宜超过总底部剪力的40%。

5）剪力墙之间无大洞口的楼、屋盖的长宽比，不宜超过表11.1.3的规定；超过时，应计
入楼盖平面内变形的影响。

表11.1.3 抗震剪力墙之间楼、屋盖的长宽比
楼〈屋〉盖类型 非抗震设防时 抗震设防时，当烈度为
6度，7度 8度 9度
现浇板、叠合板 5432
装配式楼盖 3.532.5不应采用 注:当剪力墙之间的楼(屋)盖有较大开洞时，剪力墙的间距应适当减小。

6）剪力墙宜贯通建筑物全高，厚度逐渐减薄，避免刚度突然变化。

5钢框架-混凝土核心筒混合结构中，构件的布置和选型应符合下列要求： 1） 核心筒宜居中布置以减小刚心的偏移；筒身宜贯通建筑物全高，其刚度宜均匀变化，沿竖向需开洞时宜上下对齐，在筒体角部附近不宜开洞。

2） 核心筒高宽比不宜大于12,当同时设置部分剪力墙时，核心筒的宽度可适当减少。

3）当采用H型钢框架柱时，宜将强轴方向布置在主要受力框架平面内；框架角柱宜采用十字或箱形截面。

11.1.4钢框架－混凝土核心筒结构体系中，其周边框架的梁柱连接，当抗震设防烈度为7度及以上时应采用刚接连接；6度或非抗震设防时可采用铰接连接。

钢梁与筒体的连接应采用铰接。

11.1.5混凝土核心筒先于钢框架施工时，应考虑施工阶段混凝土核心筒在风力及其他荷载作用下的不利受力工况，并宜在筒体内和钢梁连接的相应部位预埋H型钢构造柱，以便与筒体连接的钢构件同步安装。

11.2 构件与节点设计
1
1.2.1 多（高）层住宅混合结构的计算模型可采用空间计算模型或空间协同计算模型；抗震设计或复杂平面结构的非抗震计算应考虑平扭耦联的计算模型。

11.2.2 混合结构体系中钢结构框架、构件与节点连接的计算和构造应合本规范第10章的规定。

1
1.2.3钢梁与核心筒、剪力墙连接的设计与构造，应符合传力安全可靠、便于施工等原则，并符合下列要求：
1 筒（墙）体内按计算设置有钢骨柱时，钢梁与钢骨柱的连接可采用刚接节点构造；仅
设有构造定位钢柱时，可采用铰接。

筒（墙）体仅有预埋件和钢梁连接时，应采用高强螺栓铰接连接构造。

2 竖向刚度变化均匀的混合结构，按7度及7度以上抗震设防时，其墙（筒）体与钢梁连接的预埋件与其连接，应按钢梁梁端抗震作用组合的最大剪力、偏心弯矩与梁最大轴力共同作用进行验算。

考虑结构刚度影响的钢梁最大轴力可按下式计算：。

Bi m
j j
t
j j
BiK N D
D
N åå===1
1
（11.2.3-1） 自地面算起在结构总高度0.2倍以下的梁，即当i ﹤n /
5时， úû
ùêëé+úúûùêê
ëé÷øöçèæ+=22
11011.
6l l n n mH a N Bi （11.2.3-2） 在结构总高度0.2倍以上的梁，即当5/n i ³时，
úûùêëé-÷÷øöççèæ+÷÷øöççè
æ++=n 0471.050124n 6m 23
22221l l l l
l H N a Bi
（11.2.3-3） w
F
EI C H
=l （11.2.3-4） 式中：N B i k
——与筒体连接钢梁的最大轴力; Bi N ——第i 层钢梁所承受的地震引起的总轴力;
å=m
j j D 1——第i 层中所有柱的抗侧移刚度之和，柱的抗侧移刚度可按D 值法确定;
å=t
j j
D
1
——第i
层中在钢梁k 轴线上并与其相连一侧所有柱（见图11.2.3）抗侧移刚度之和;
i a ——相应于结构的基本周期的多遇地震影响系数; m ——结构单位高度上的质量;
H ——结构的总高度; l ——结构刚度特征值;
F C ——框架的平均层抗侧移刚度;
w EI ——核心筒所有剪力墙的平均总抗弯刚度; n ——结构的层数。

图 11.2.3 钢梁轴力的分配
3
预埋件的计算与构造应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》G B 50010的规定。

予埋件的锚筋应采用H P B 235级、H R B 335级或H R B 400级钢筋，严禁采用冷加工钢筋。

予埋件的锚板宜采用Q 235钢（Q 235A 级除外）或Q 345钢，其厚度不宜小于锚筋直径。

4 预埋件的锚筋应对称于锚板中心布置，并与钢梁端传力连接板位置相对应，以减少传力中的偏心。

钢梁及其连接板应位于予埋件的中心，并应考虑墙（筒）体压缩变形与施工阶段沉
降可能引起的相对位置偏差的影响。

12 混合框架－混凝土剪力墙（核心筒）结构体系设计
12.1一般规定
12.1.1混合框架－混凝土剪力墙（核心筒）结构体系的组成应符合以下要求：
1混合框架由钢管（骨）混凝土柱和H型钢框架梁组成，其中设有支撑者为支撑混合框架；混合框架－剪力墙（核心筒）结构体系由混合框架和混凝土剪力墙（核心筒）组成。

2住宅混合框架的框架柱宜选用方（矩）形钢管混凝土柱，也可选用钢骨混凝土柱；框架梁应选用H型钢梁，不宜选用钢骨混凝土梁。

楼盖应选用钢－混凝土组合楼盖。

当采用钢骨混凝土柱时，钢骨宜采用实腹式截面。

当采用支撑混合框架时，宜采用槽钢或H型钢截面的中心支撑。

12.1.2混合框架－剪力墙（核心筒）结构的布置、设计和构造，除本规范有规定者外，尚应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》G B50011及行业标准《高层建筑混凝土结构技术规程》J G J3、《钢骨混凝土结构技术规程》Y B9082以及中国工程建设协会标准《矩形钢管混凝土结构技术规程》C E C S159、《高层建筑钢-混凝土混合结构设计规程》C E C S230的有关规定。

12.1.3混合框架-混凝土剪力墙（核心筒）结构的布置应符合本规范11.1.3条的要求。

12.1.4混合框架构件的选材与材性要求除应遵守本规范第9章的规定外，尚应符合以下规定：
1混合框架柱所用的方（矩）钢管宜选用现行行业标准《建筑结构用冷弯矩形钢管》J G/T 178中直接成方的钢管，其质量等级应为Ⅰ级产品。

2计算冷成型方（矩）管柱构件时，不宜考虑冷加工硬化的强度提高效应。

当管壁厚度t ≤6m m时，其强度设计值应按现行国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》G B50018的规定取值。

3混合框架所用的冷成型圆管应符合现行国家标准《直缝电焊钢管》G B/T13793及《结构用冷弯空心型钢尺寸、外型、重量及允许偏差》G B/T6728的要求。

选用规格时，焊接圆管的径厚比不应过小。

对管材成型焊缝应要求按熔透焊缝质量进行检验。

4钢骨混凝土柱中H型钢的强度设计值均按翼缘厚度的钢材分组取值。

5钢管混凝土构件中的混凝土强度等级，对Q235管材宜采用C30或C40级；对Q345管材，不宜低于C50级。

12.1.5混合框架－混凝土核心筒结构体系中，其周边框架的梁柱连接，当抗震设防烈度为7度及以上时应采用刚接；6度或非抗震设防时可采用铰接。

钢梁与核心筒的连接应采用铰接。

12.1.6钢管混凝土柱的构造要求应符合表12.1.6的规定。

表1
2.1.6 钢管一混凝土柱的构造要求
注：1 D 为圆钢管直径，h 、b 分别为（方）矩形钢管的长边与短边；l 为柱长度；f y
为管材的屈服强度。

2 ψ＝σ2/σ1，σ2、σ1分别为板件最外边缘的最大、最小应力（N /m m 2
），压应力为正，拉应力为负。

3 c f 、f
分别为混凝土与钢材的抗压强度设计值；c A 、s A 分别为钢管与钢管内混凝土的截面面积。

12.1.7 钢骨混凝土柱的含钢率不应小于2％且不宜大于15％；柱内钢骨板材厚度不应小于6m m ，
钢骨翼缘的外伸宽度
b 和其厚度t f 之比（b /t f
）不应大于；腹板的高厚比w t w h /
不应大于 12.1.8 进行地震作用下承载力计算时，钢管混凝土柱的承载力抗震调整系数E R g 按0.8取值；当仅计算竖向地震作用时，E R g 取为1
.0。

12.2 结构与构件计算
12.2.1进行弹性阶段结构整体内力和变形分析时，钢管（骨）混凝土构件的轴向刚度(E A ) 和弯曲刚度(E
I )可分别按下列各式计算： E A =E s A s +E c A c （12.2.1-1） E I =E s I s +a E c I c
（12.2.1-2） 式中
s c E E 、－钢管（骨）钢材和混凝土的弹性模量； s c A A 、－钢管（骨）和混凝土的截面面积；
s c I I 、－钢管（骨）截面和混凝土截面对各自形心的惯性矩；
a －考虑混凝土开裂及徐变影响的折减系数。

计算结构内力时，a 取为1
.0；计算结构变形时，a 可在0.6～ 0.8之间取值。

12.2.2多层住宅混合框架的弹性分析可采用一阶弹性分析方法。

中高层与高层住宅混合框架的弹性分析，应计入重力二阶效应的影响。

12.2.3 方（矩）钢管混凝土及圆管混凝土框架柱的设计、计算与构造应分别符合现行中国工程建设协会标准《矩形钢管混凝土结构技术规程》C E C S 159与《高层建筑钢-混凝土混合结构设计规程》C E C S 230的规定。

钢管混凝土框架柱的计算长度应按现行国家标准《钢结构设计规范》G B 50017的规定采用。

12.2.4 设计钢管混凝土柱混合框架时，应验算施工条件下空钢管构件的变形和稳定性。

在湿混
凝土重力和实际施工荷载共同作用下，空钢管的轴向应力不应大于其抗压强度设计值的60%，并应满足结构强度和稳定性的要求。

当施工阶段应力大于抗压强度设计值的35%时，应考虑钢管初应力对钢管混凝土柱使用阶段承载力的降低影响，将钢管混凝土柱的承载力乘以折减系数k p
，k p 可按本规范附录A 计算。

12.3 节点设计
12.3.1混合框架的梁柱、柱脚与支撑等节点与连接的计算应包括以下内容：
1 梁柱刚接节点梁端连接的抗弯、抗剪及其连接承载力的计算，当为7度及以上抗震设防
时，尚应进行连接极限承载力的验算。

2 梁柱刚接节点的节点域验算及钢管混凝土柱管壁局部抗剪的验算。

3 柱脚节点与连接及支撑节点连接的承载力计算；当为7度及以上抗震设防时，尚应进行连接极限承载力的验算。

12.3.2 圆管柱、方（矩）管柱或箱形柱混合框架的梁柱典型刚接节点构造如图12.3.2所示。

管柱节点宜选用隔板贯通构造如图12.3.2（a ）；柱截面较小时亦可采用柱身在节点段有拼接的内隔板节点构造如图12.3.2（c ），其内隔板可于拼接前由单面施焊。

厚壁箱形柱可采用电渣焊内隔板的节点构造如图12.3.2（b ）；节点处有支撑或为8度、9度抗震设防，梁的连接需加强时，宜采用带短悬臂的加强型节点构造如图12.3.2（d ）；当方（矩）管柱与梁连接时，也可采用外肋板节点构造如图12.3.2（e ）。

1 - 1
(
方矩管柱)(方矩管柱)
2 - 2
(
a ) 隔板贯通节点 (
b )内隔板节点
(c ) 管柱节点域对接节点 (d )短悬臂（加强型）节点
（e )
外肋板节点
图12.3.2 混合框架梁柱刚接节点构造
12.3.3 钢管混凝土柱与钢梁连接的节点构造应符合本规范第10.3节的规定与下列要求：
1 内隔板应开设混凝土的浇灌孔与透气孔如图12.3.2。

箱形柱内隔板透气孔的定位距离L 1、L 2
应按现行中国工程建设协会标准《矩形钢管混凝土结构技术规程》C E C S 159计算确定。

2 住宅钢管混凝土柱与钢梁的节点连接，宜避免采用柱外环水平肋板的构造。

12.3.4 方（矩）钢管混凝土框架柱与梁节点连接构造及梁截面的选用，应符合本规范第10.3.5 条的规定。

12.3.5 圆管或方（矩）管混凝土柱的管壁厚度较薄时，其与梁端抗剪连接板（图12.3.5）焊接处局部管壁应力可按下式验算。

的
（a
）圆钢管柱 （b ）矩形钢管柱
图12.3.5 管壁局部应力计算简图
max c 20.6
lg(c j V r
h t
b t ＝≤v f （12.3.5） 式中 V m a x
－梁端腹板连接板承受的最大剪力； h j 、t j
－腹板连接板高度与厚度； t －管柱壁厚；
r c －截面内径或内半边尺寸，对于圆钢管柱，r c
＝D /2-t ；对于矩形钢管柱，当焊缝位于短边b 时，r c ＝b /2-t ；当焊缝位于长边h 时r c
＝h /2－t ; b c －角焊缝覆盖宽度，b c ＝t j +2h f ； h f
－连接板侧角焊缝焊脚尺寸。

12.3.6 混合框架－剪力墙（核心筒）结构中钢梁与剪力墙（核心筒）预埋件连接的计算与构造，
应符合本规范第11.2.3条的规定。

12.3.7 混合框架的钢管混凝土柱柱脚宜采用埋入式柱脚。

13 悬挂楼盖框架结构体系设计
1
3.1 一般规定 1
3.1.1 悬挂楼盖框架结构体系宜用于非抗震设防或6度抗震设防的多层住宅结构；悬挂楼盖框架-剪力墙（核心筒）结构体系可用于非抗震设防或6、7度抗震设防的中高层住宅结构。

悬挂楼盖为隔层布置，可形成层下的大空间，适用于跃层布置的住宅，也可用于每层单独应用的不同户型住宅。

13.1.2 悬挂楼盖框架由隔层悬挂的钢-混凝土组合楼盖与框架组成，其框架宜为矩形钢管混凝土－钢梁混合框架或钢框架，其悬挂梁应作为框架梁与柱刚接连接。

13.1.3
悬挂楼盖框架与悬挂楼盖框架－剪力墙（核心筒）结构体系的布置和设计，除本规范有规定者外，尚应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》G B 50011及行业标准《高层建筑混凝土结构技术规程》J G J 3、《高层民用建筑钢结构技术规程》J G J 99、以及现行中国工程建设协会标准《矩形钢管混凝土结构技术规程》C E C S 159与《高层建筑钢-混凝土混合结构技术规程》C E C S 230等的有关规定。

13.1.4 悬挂楼盖框架结构体系的计算应符合下列规定：
1 结构体系计算简图如图13.1.4所示。

悬挂组合楼盖无大孔洞的楼板可按刚性楼板考虑，并作为一个计算层计算。

其悬挂梁（框架梁）与框架柱为刚接；
与混凝土墙或核心筒为铰接。

钢吊杆与上、下楼盖梁均为铰接连接。

(a ) 楼盖混合(钢)框架结构 b ) 楼盖混合（钢）框架-剪力墙
（核心筒）结构 图13.1.4 悬挂楼盖框架结构体系计算简图
2 结构体系的内力和位移可按空间模型分析计算。

在任何荷载工况下，应按悬挂楼盖的吊杆均保持受拉状态，计算确定框架梁与悬挂梁的截面与刚度。

3 悬挂楼盖梁与柱刚接兼作框架梁时，应在梁端形成刚接并在吊杆拉固后，再进行其上楼板混凝土的浇灌作业。

同时尚应进行相应施工阶段框架的承载力验算。

13.1.5 悬挂楼盖梁的挠度不宜大于l 1
/300（l 1为较大的悬挂点间或至梁端的跨度）。