钢管再生混凝土结构技术规程

钢管再生混凝土结构技术规程第一章总则1.0.1目的为规范钢管再生混凝土结构的设计、施工、质量验收及维护工作，保障结构安全适用、技术先进、经济合理、绿色环保，推动再生骨料资源的循环利用，特制定本规程。1.0.2适用范围本规程适用于采用再生混凝土填充钢管形成的组合结构（包括圆钢管、方钢管、矩形钢管及H型钢部分外包再生混凝土结构等）的工业与民用建筑、市政桥梁等工程的设计、施工与质量验收。本规程不适用于承受强烈腐蚀、高温环境（长期超过60℃）或特殊振动荷载的钢管再生混凝土结构。1.0.3基本要求钢管再生混凝土结构的设计、施工及质量验收，除应符合本规程规定外，尚应遵守《钢结构设计标准》GB50017、《混凝土结构设计规范》GB50010、《钢管混凝土结构技术规范》GB50936、《钢结构工程施工质量验收标准》GB50205、《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204等国家现行有关标准的规定。1.0.4术语定义钢管再生混凝土：由钢管与填充其中的再生混凝土组成，通过钢管与混凝土的协同工作承受荷载的组合结构构件。再生混凝土：以废弃混凝土经过破碎、筛分、清洗等工艺处理得到的再生骨料为主要原料，掺加水泥、水及必要的外加剂配制而成的混凝土。套箍系数：钢管对核心再生混凝土的约束程度指标，反映钢管与混凝土协同工作的能力。外置钢板再生混凝土剪力墙：由外包钢板与内填再生混凝土组成，通过连接件实现钢板与混凝土协同工作的抗侧力构件。第二章材料要求2.1钢材2.1.1钢管及连接件钢材钢管宜采用Q235、Q355系列钢材，其力学性能及化学成分应符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700、《低合金高强度结构钢》GB/T1591的规定。用于制作钢管的钢板厚度应根据设计要求确定，且圆钢管壁厚不宜小于4mm，方钢管、矩形钢管壁厚不宜小于3mm。2.1.2焊接材料焊接材料应与钢管钢材匹配，手工焊接用焊条应符合《碳钢焊条》GB/T5117或《低合金钢焊条》GB/T5118的规定，气体保护焊用焊丝应符合《熔化焊用钢丝》GB/T14957的规定。焊接材料的型号、规格应经进场检验合格后方可使用。2.2再生混凝土2.2.1再生骨料再生骨料的性能应符合《混凝土用再生骨料》GB/T25177的规定，其粒径级配应合理，杂质含量（包括泥块含量、有机物含量、硫化物及硫酸盐含量等）应控制在允许范围内。用于钢管再生混凝土的再生骨料最大粒径不宜大于钢管内径或边长的1/5，且不应大于40mm。2.2.2再生混凝土配制再生混凝土的强度等级不应低于C30，其配合比应通过试验确定，并应采取减少收缩的技术措施，宜采用微膨胀技术。再生混凝土的工作性应满足施工要求，管内浇筑的再生混凝土宜采用自密实混凝土或高抛免振捣混凝土，其坍落度、扩展度等指标应符合相关标准规定。2.2.3外加剂与掺合料再生混凝土中掺加的外加剂（如减水剂、膨胀剂等）应符合《混凝土外加剂》GB8076的规定，掺合料（如粉煤灰、矿渣粉等）应符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596、《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》GB/T18046的规定。外加剂和掺合料的掺量应通过试验确定，不得对结构性能和耐久性产生不利影响。2.3其他材料钢管与再生混凝土之间的连接件（如栓钉、对拉螺栓、T形加劲肋等）、防腐涂装材料、防火保护材料等，均应符合国家现行相关标准的规定，并经进场检验合格后方可使用。第三章结构设计3.1一般规定钢管再生混凝土结构的设计应遵循极限状态设计原则，包括承载能力极限状态和正常使用极限状态。承载能力极限状态应考虑强度破坏、稳定破坏等；正常使用极限状态应考虑变形、裂缝宽度等控制要求。钢管再生混凝土构件的设计应充分考虑钢管与再生混凝土的协同工作效应，合理确定套箍系数，确保结构具有良好的承载能力和延性。3.2柱构件设计3.2.1圆钢管再生混凝土柱圆钢管再生混凝土柱的钢管外径与壁厚之比不应大于150R₁（R₁=√(235/fₐₖ)，fₐₖ为钢材的屈服强度）。当钢管外径与壁厚之比不大于135R₁时，其轴心受压和偏心受压承载力应符合《钢管混凝土结构技术规范》GB50936的规定；当比值大于135R₁但不大于150R₁时，轴心受压承载力应按下列公式计算：N≤0.9φ(Nᵤ.cs)=0.9φ(Aₐfₐ+A_cf_)式中：N——柱的轴向压力设计值（N）；φ——柱的稳定系数，按《钢管混凝土结构技术规范》GB50936的规定取值；Aₐ——钢管的横截面积（mm²）；fₐ——钢材的抗压强度设计值（N/mm²）；A_c——再生混凝土的横截面积（mm²）；f_——再生混凝土的组合轴心抗压强度设计值（N/mm²）。3.2.2方钢管再生混凝土柱方钢管再生混凝土柱的钢管横截面边长与壁厚之比不应大于60R₂（R₂取值同R₁）。其轴心受压、偏心受压承载力计算方法应参照圆钢管再生混凝土柱的相关规定执行，同时应考虑角部约束增强效应对承载力的提升作用。3.2.3H型钢部分外包再生混凝土柱H型钢部分外包再生混凝土柱的钢拉杆两端应与H型钢的翼缘可靠焊接，钢拉杆宜采用屈服强度标准值不小于300MPa的普通钢筋，直径不应小于8mm，间距宜取100mm~150mm。当钢拉杆与H型钢翼缘采用角焊连接时，角焊缝的焊脚尺寸不应小于钢拉杆直径的0.6倍。H型钢部分外包再生混凝土柱的轴心受压承载力应符合下列规定：无地震作用时：N≤0.9φ(0.85A_cf_+A_ff_af+A_wf_aw)有地震作用时：N≤0.9φ(0.85A_cf_+A_ff_af+A_wf_aw)/γ_RE式中：A_f——H型钢翼缘的总面积（mm²）；A_w——H型钢腹板的面积（mm²）；f_af——H型钢翼缘钢材的抗压强度设计值（N/mm²）；f_aw——H型钢腹板钢材的抗压强度设计值（N/mm²）；γ_RE——承载力抗震调整系数，按相关抗震规范取值。3.3墙构件设计3.3.1外置钢板再生混凝土剪力墙外置钢板再生混凝土剪力墙的总厚度不应小于180mm，墙的两端宜设置矩形钢管混凝土端柱，外包钢板与矩形钢管之间宜采用焊接连接，矩形钢管内部可填充再生混凝土。外包钢板和内填再生混凝土之间的连接可采用对拉螺栓、栓钉、T形加劲肋、缀板等形式，且竖向每列连接件应上下对齐，两片外包钢板上的连接件应前后对应。外置钢板再生混凝土剪力墙中单片钢板的厚度不宜小于6mm，墙的总厚度与单片钢板厚度之比不宜超过85。3.3.2轴压比限值考虑地震作用的外置钢板再生混凝土剪力墙在重力荷载代表值作用下的设计轴压比限值，应根据结构的抗震等级按表3.3.2取用。设计轴压比应取剪力墙的轴向压力设计值与Nᵤ.ws之比，其中Nᵤ.ws应按下式计算：Nᵤ.ws=Aₐfₐ+A_cf_式中：Aₐ——剪力墙横截面的钢板总面积（mm²）；A_c——剪力墙横截面的再生混凝土面积（mm²）。抗震等级轴压比限值一级0.6二级0.7三级0.8四级0.93.4节点设计钢管再生混凝土柱与梁的连接节点应保证传力可靠、构造合理，节点核心区应具有足够的强度和延性。钢管柱与钢梁连接时，可采用栓焊连接或全焊接连接形式，翼缘连接处应设置加劲肋增强节点刚度。外置钢板再生混凝土剪力墙与梁、柱的连接应可靠，钢板与梁、柱的焊接应符合相关焊接规范要求，确保水平力和竖向力的有效传递。第四章施工工艺4.1钢管制作与安装4.1.1钢管制作钢管的制作应符合设计文件要求及《钢结构工程施工规范》GB50755的规定。圆钢管采用卷制直缝焊接加工时，焊缝应为对接熔透焊缝，质量等级应为一级；采用螺旋卷制焊接加工时，焊缝应为对接熔透焊缝，质量等级不宜低于二级。方钢管板件拼接焊缝质量等级不宜低于二级。钢管制作过程中，应采取设置临时加劲肋等有效措施限制加工变形。制作完成后，应按《钢结构工程施工质量验收标准》GB50205的规定进行尺寸偏差、焊缝质量等项目的验收。4.1.2钢管安装钢管的安装应在基础验收合格后进行，安装前应核对钢管的规格、型号、数量及外观质量，清除表面油污、铁锈等杂物。钢管的接长应采用对接熔透焊缝，质量等级不应低于二级，焊接完成后应进行焊缝无损检测。钢管安装的垂直度、轴线偏差等应符合设计及规范要求，安装过程中应设置临时支撑确保钢管的稳定性。当钢管在混凝土浇筑前承担临时施工荷载时，应对其强度、稳定性进行验算。4.2再生混凝土浇筑4.2.1浇筑准备再生混凝土浇筑前，应检查钢管的安装质量、内部清洁度，确保无杂物、积水。对需要与钢管可靠连接的连接件（如栓钉、加劲肋等），应检查其焊接质量。同时，应准备好浇筑所需的机具设备，并对再生混凝土的工作性进行检测，合格后方可浇筑。4.2.2浇筑方法钢管内再生混凝土的浇筑应符合《混凝土结构工程施工规范》GB50666的规定，可采用从管顶向下浇筑或立式手工浇筑的方法，不宜采用从管底泵送顶升的浇筑方法。浇筑过程中，应采取措施防止再生混凝土离析，对于高度较大的钢管柱，可分段浇筑，分段高度应根据浇筑能力和混凝土性能确定。4.2.3振捣与养护采用非自密实再生混凝土时，应进行振捣密实，振捣器应避免碰撞钢管内壁及连接件。自密实再生混凝土可利用自身流动性填充密实，必要时可辅以轻微振捣。再生混凝土浇筑完成后，应及时进行养护，养护时间不应少于14d。养护期间应控制环境温度和湿度，防止混凝土产生裂缝。4.3连接件施工钢管与再生混凝土之间的连接件（如对拉螺栓、栓钉、T形加劲肋等）的施工应符合设计要求。栓钉焊接应采用专用焊接设备，焊接完成后应进行外观检查和拉拔试验，确保焊接质量。对拉螺栓的安装应牢固，拧紧力矩应符合设计要求。4.4防护工程施工4.4.1防腐涂装钢管的防腐涂装应根据设计文件要求选择除锈、涂装工艺。当设计未明确内表面处理方法时，内表面应无可见油污、无附着不牢的氧化皮、铁锈或污染物；外表面处理应符合涂料的除锈匹配要求，涂装材料附着力应符合《钢结构防护涂装通用技术条件》GB/T28699的规定。防腐涂装可采用热镀锌、喷涂锌、喷刷涂料等工艺，室外构件涂层干漆膜总厚度不宜小于150μm，室内构件不宜小于125μm。涂装完成后，应检查涂层的厚度、均匀性、附着力等质量指标。4.4.2防火防护钢管再生混凝土结构的防火防护应符合设计文件要求。防火保护层可采用涂抹防火涂料、包覆防火板材等形式。防火涂料的施工应符合相关规范要求，涂层厚度应根据耐火极限要求确定。无防火保护层时，钢管约束再生混凝土柱的耐火极限可按本规程附录C的规定计算或取值。防火防护工程施工完成后，应进行质量验收，确保符合防火设计要求。第五章质量验收5.1一般规定钢管再生混凝土结构的质量验收应分为分项工程、分部工程和单位工程验收，验收应在施工单位自检合格的基础上进行。质量验收的依据包括设计文件、本规程及国家现行相关标准。5.2分项工程验收5.2.1钢管制作与安装分项工程验收项目包括钢管的尺寸偏差、焊缝质量、安装垂直度、轴线偏差、临时支撑稳定性等。焊缝质量应进行无损检测，检测比例及合格标准应符合设计及规范要求。5.2.2再生混凝土分项工程验收项目包括再生混凝土的配合比、原材料质量、工作性、强度等级、养护情况等。再生混凝土强度应按规定留置试块，试块的留置数量及试验方法应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204的规定。5.2.3连接件与防护工程分项工程连接件的验收项目包括焊接质量、安装位置、数量、拉拔试验结果等。防护工程的验收项目包括防腐涂层的厚度、附着力、防火保护层的厚度、完整性等。5.3分部工程与单位工程验收分部工程验收应在分项工程验收合格后进行，验收内容包括分部工程所含分项工程的质量验收情况、结构的安全性、使用功能等。单位工程验收应在分部工程验收合格后进行，验收内容包括单位工程所含分部工程的质量验收情况、观感质量、资料完整性等。5.4验收资料质量验收资料应包括设计文件、施工图纸、原材料出厂合格证及进场检验报告、施工记录、焊缝检测报告、混凝土强度试验报告、分项工程验收记录等。资料应齐全、真实、规范，妥善归档保存。第六章维护与安全6.1日常维护钢管再生混凝土结构投入使用后，应定期进行日常巡查和维护，检查内容包括钢管表面涂层的完好性、有无锈蚀、焊缝有无开裂、再生混凝土有无裂缝、变形等。发现问题应及时处理，防止损坏扩大。对处于特殊环境（如潮湿、腐蚀性环境）的结构，应增加维护频次，加强防腐措施的检查与维护。6.2安全管理6.2.1施工安全施工过程中应严格遵守安全生产相关规定，制定专项安全施工方案。钢管制作、安装及焊接作业应配备必要的安全防护设施，操作人员应持证上岗。高空作业应设置安全防护栏杆、脚手板等，确保作业安全。再生混凝土浇筑过程中，应检查浇筑设备的运行状况，确保施工安全。施工现场应设置明显的安全警示标识，严禁非施工人员进入作业区域。6.2.2使用安全钢管再生混凝土结构使用过程中，严禁擅自改变结构