ISOTR 254392025 符合ISO 16521的钢管混凝土（CFST）混合结构设计实例标准立项发展报告

钢管混凝土（CFST）混合结构设计实例——符合ISO16521的标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:DesignExamplesofConcrete-FilledSteelTubular(CFST)HybridStructuresinAccordancewithISO16521摘要随着现代建筑工程向超高层、大跨度及复杂功能方向发展，钢管混凝土（Concrete-FilledSteelTubular,CFST）混合结构因其优异的承载能力、良好的抗震性能和显著的施工经济性，已成为国际结构工程领域的重要发展方向。然而，长期以来CFST混合结构的设计缺乏统一的国际标准，各国设计方法差异显著，制约了该技术的跨国应用与工程实践。为系统解决这一标准化空白，国际标准化组织（ISO）在ISO16521《钢管混凝土混合结构设计标准》的基础上，于2025年12月正式发布了ISO/TR25439:2025《符合ISO16521的钢管混凝土（CFST）混合结构设计实例》，旨在通过系统化的工程算例，为设计人员提供具有国际共识的技术参照和实施指南。本报告全面介绍了ISO/TR25439:2025技术报告的立项背景、编制依据、主要内容框架、关键技术要点及工程应用价值，并对参与该标准编制的核心单位进行了介绍。报告的发布将为全球范围内的CFST混合结构设计实践提供重要的技术支撑，对推动中国工程技术标准国际化具有重要的示范意义。关键词：钢管混凝土；混合结构；ISO16521；ISO/TR25439；设计实例；标准化Keywords:Concrete-FilledSteelTubular(CFST);HybridStructures;ISO16521;ISO/TR25439;DesignExamples;Standardization1引言1.1研究背景钢管混凝土结构是一种将钢管与混凝土组合形成共同承载的结构形式，其基本原理是利用钢管对核心混凝土的套箍约束作用，使混凝土在三向受压状态下显著提高承载能力和变形性能；同时，核心混凝土有效延缓或防止了钢管壁的局部屈曲。这一优越的组合机制使得CFST构件兼具钢结构和混凝土结构的双重优点——承载力高、塑性韧性好、抗震性能优越、耐火性能良好且施工便捷。自20世纪90年代以来，CFST结构在中国、日本、澳大利亚、美国及欧洲等国家和地区的建筑工程中得到了广泛应用，涵盖了超高层建筑、大跨度桥梁、地铁车站、海洋平台等多种结构形式。以中国为例，深圳赛格广场、北京中国尊、广州珠江新城西塔等标志性建筑均采用了CFST混合结构体系，取得了显著的经济效益和社会效益。然而，与工程实践的快速发展相比，CFST混合结构的标准化进程相对滞后。各国设计规范在材料参数取值、承载力计算方法、构造要求等方面存在显著差异，这为跨国工程合作和技术交流带来了障碍。例如，中国《钢管混凝土结构技术规范》（GB50936）与欧洲规范Eurocode4在套箍效应考虑方式、长细比限值及节点设计方法上均有本质不同。1.2ISO16521的发布及其意义为统一CFST混合结构的国际设计方法，国际标准化组织（ISO）历经多年努力，正式发布了ISO16521《钢管混凝土混合结构设计标准》。该标准以中国现行行业标准《钢管混凝土混合结构技术标准》（GB/T51446-2021）为重要基础，融合了国际先进经验和最新研究成果，系统规定了CFST混合结构的设计原则、材料要求、构件设计、节点构造、抗震设计等内容。ISO16521的发布填补了CFST混合结构领域国际标准的空白，为该技术的国际化推广提供了统一的技术平台。1.3ISO/TR25439:2025的立项定位尽管ISO16521为CFST混合结构设计提供了系统的技术规定，但设计标准中的条文通常以公式、表格和构造要求为主，对于设计人员而言，如何准确理解和灵活运用这些规定，尤其是在复杂工程条件下的综合应用，仍然是一个挑战。为此，国际标准化组织决定编制ISO/TR25439技术报告，通过完整的、经过验证的设计实例，系统展示ISO16521各项条款在实际工程中的应用方法和步骤。该技术报告不是对ISO16521的补充或替代，而是其重要的技术支撑文件，是连接设计理论与工程实践的桥梁。2标准立项背景与需求分析2.1CFST混合结构设计标准化的国际需求随着全球经济一体化的深入发展，跨国工程建设日益频繁。设计单位、施工企业、建设单位等各方均面临着一个共同的技术问题：如何在不同的国家和地区的法规环境下，采用统一的设计方法和验收标准来保证工程质量。在CFST混合结构领域，标准化的需求尤为迫切：（1）设计方法不统一的问题。目前国际上主要存在三种CFST设计思路：一是以中国规范为代表的统一理论法，通过统一公式同时考虑承载力与稳定性；二是以欧洲Eurocode4为代表的叠加法，分别计算钢管和混凝土的承载力后叠加；三是以美国AISC360为代表的等效截面法，将组合截面等效为纯钢截面进行设计。三种方法在计算结果上的偏差可达15%-30%。（2）技术交流与合作的需要。在国际工程招投标、设计审查和技术仲裁中，缺乏公认的国际标准作为技术评判依据，增加了交易成本和合作风险。（3）一带一路倡议的技术支撑需求。中国倡导的“一带一路”建设涉及大量基础设施项目，CFST混合结构作为中国的优势技术领域，亟需通过国际标准化提升竞争力。2.2ISO16521编制历程概述ISO16521的编制工作始于2018年，由ISO/TC71（混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土技术委员会）下设的SC4（混凝土结构设计）分技术委员会负责。2018年3月，中国向ISO/TC71提出编制CFST混合结构设计国际标准的提案（NP），获得多国支持。2019年6月，立项投票通过，项目编号为ISO16521，由中国牵头承担编制工作。2020年至2023年间，在各成员国专家的共同努力下进行了多轮讨论修订，历经委员会草案（CD）、国际标准草案（DIS）和最终国际标准草案（FDIS）各阶段。2024年初，FDIS投票以高赞成率通过。2024年正式发布ISO16521:2024《钢管混凝土混合结构设计》。ISO16521是国际上首部系统规定CFST混合结构设计方法的通用标准，涵盖了构件设计、节点设计、抗震设计等方面，适用于建筑和桥梁等工程领域。2.3编制ISO/TR25439的必要性与紧迫性ISO16521正式发布后，面临着一个现实问题：该标准条文高度凝练，大量采用公式化表达，缺乏直观的设计案例支撑。对于许多国家的设计工程师而言，尤其是此前不熟悉中国设计理念的欧美设计师，理解和应用该标准存在一定难度。具体表现为：（1）设计流程不够直观——设计人员需要看到完整的、从初始条件到最终设计结果的全局流程；（2）关键参数取值缺乏参照——部分参数的取值范围和选取原则需要结合算例加以说明；（3）不同设计工况的综合运用——实际工程涉及多种荷载组合、多种构件类型和节点形式，需要综合性的示例加以展示。因此，编制一本与ISO16521配套的技术报告，通过详细的设计实例来阐释标准条款的应用，成为了一项紧迫的任务。ISO/TR25439的立项在此背景下应运而生。3标准主要内容与编制依据3.1标准基本信息|项目|内容||------|------||标准编号|ISO/TR25439:2025||标准名称（中文）|符合ISO16521的钢管混凝土（CFST）混合结构设计实例||标准名称（英文）|Designexamplesofconcrete-filledsteeltubular(CFST)hybridstructuresinaccordancewithISO16521||标准状态|现行||发布机构|国际标准化组织（ISO）||分类号|其他结构||发布日期|2025年12月10日||发布年份|2025年||国别|国际组织||语言|英语|3.2标准编制依据ISO/TR25439:2025的编制严格遵循以下依据：（1）ISO16521:2024《钢管混凝土混合结构设计》——本技术报告的核心参照标准，所有设计实例均以该标准的条款、公式和规定为根本依据。（2）ISO2394:2015《结构可靠性总原则》——确保设计实例所采用的可靠度方法和荷载组合原则与该基本原则保持一致。（3）ISO19338:2014《结构混凝土设计标准性能和评估要求》——为混凝土材料性能和结构设计要求提供补充参照。（4）ISO16204:2012《结构耐久性设计与评估》——确保设计实例中涉及的耐久性设计要求与国际共识一致。（5）ISO3010:2017《结构设计基础——地震作用》——为设计实例中涉及抗震设计的内容提供地震作用计算依据。3.3标准主要内容框架ISO/TR25439:2025作为一项技术报告（TechnicalReport），其主要内容框架包括以下几个部分：第1章：范围（Scope）——明确了本技术报告的适用范围，即提供符合ISO16521的CFST混合结构设计实例，适用于建筑和桥梁结构中的CFST构件及其混合结构体系的设计参考。第2章：规范性引用文件（Normativereferences）——列出实施本技术报告所需引用的标准和文件。第3章：术语、定义和符号（Terms,definitionsandsymbols）——统一了本技术报告中使用的术语和符号，与ISO16521保持一致。第4章：设计实例1——多层建筑CFST框架结构设计——提供一个典型的多层建筑CFST框架结构完整设计实例，包括荷载计算、构件截面设计、节点设计、构造要求等内容。第5章：设计实例2——大跨度CFST拱桥设计——提供一个CFST拱桥的设计实例，重点展示CFST构件在桥梁工程中的应用方法和设计要点。第6章：设计实例3——CFST构件抗震设计专题——专门展示CFST构件在抗震设计中的应用，包括延性设计、能力设计、节点抗震构造等关键内容。第7章：设计结果对比与讨论——对各设计实例的计算结果进行分析讨论，包括参数敏感性分析、不同设计方法的对比等。附录A：常用截面力学特性表——提供常用CFST截面形式的几何和力学特性，方便设计人员快速查阅。附录B：设计计算图表——提供便于设计使用的图表和曲线。4关键技术要点与创新4.1CFST构件承载力设计方法ISO/TR25439:2023以ISO16521中规定的CFST构件承载力设计方法为基础，通过工程算例来展示以下核心技术内容：（1）轴心受压构件的承载力计算——涵盖钢管和混凝土的共同工作机理、套箍效应（Confinementeffect）的合理考虑、长细比影响的处理方法。（2）偏心受压构件的承载力和弯矩-轴力相关曲线（N-M相关曲线）的应用。（3）受弯构件的抗弯承载力与抗弯刚度计算。（4）受剪构件的抗剪承载力计算。4.2混合结构体系的协同设计设计实例系统展示了CFST构件与钢筋混凝土构件、钢构件之间协同工作的设计方法，包括连接节点的力传递机制、不同材料构件的刚度匹配和内力重分布规律，以及混合结构体系中关键部位的构造细节和设计注意事项。4.3抗震设计方法结合ISO3010的地震作用规定，设计实例中系统展示了CFST混合结构的抗震设计流程，涵盖延性等级划分、能力设计原则、强柱弱梁机制以及节点区抗震构造要求等关键核心内容。5编制单位介绍ISO/TR25439:2025的编制工作由ISO/TC71/SC4分技术委员会组织，在各成员国专家的通力合作下完成。其中，中国作为ISO16521和ISO/TR25439的牵头编制国家，发挥了核心作用。清华大学是承担该标准编制任务的核心单位之一。清华大学土木工程系作为国内结构工程领域的顶尖学术机构，在CFST混合结构领域有着三十余年的系统研究积累。由中国工程院院士聂建国教授领衔的团队，长期致力于钢-混凝土组合结构的研究与工程应用，取得了一系列具有国际影响力的原创性成果。该团队率先系统建立了CFST混合结构的统一设计理论，提出和完善了考虑套箍效应的承载力计算方法，相关成果已被纳入中国国家标准GB/T51446-2021，并推广应用于ISO16521国际标准。在ISO/TR25439的编制过程中，该团队承担了主要的设计实例计算分析、技术论证和文本起草工作，为报告的编制质量和技术水平提供了坚实保障。此外，标准编制还获得了中国工程建设标准化协会、中国建筑科学研究院有限公司等国内权威机构的通力协助与支持，凝聚了行业顶尖专家的集体智慧。6结论与展望6.1主要结论ISO/TR25439:2025《符合ISO16521的钢管混凝土（CFST）混合结构设计实例》的发布，是CFST混合结构国际标准化进程中的重要里程碑。该技术报告通过系统化的设计实例，成功实现了从设计标准条文到工程实践应用的有效转化，为全球设计人员提供了清晰的技术参照与操作指南。其主要贡献体现在以下三个层面：在技术层面，该技术报告完整展示了不同类型CFST混合结构的设计流程和方法，涵盖了建筑和桥梁两大工程领域的关键应用场景，对标准中涉及的各项设计条款都进行了具体化和可操作化的阐释。在标准化层面，该技术报告有力促进了ISO16521在全球范围内的推广应用。通过消除理解障碍和应用不确定性，降低了标准实施的技术门槛，为建立全球统一的CFST结构设计技术体系奠定了坚实基础。在国际影响力层面，该技术报告的发布充分展示了中国在CFST混合结构领域的技术领先地位和标准话语权，为后续更多中国优势技术标准走向国际提供了有益借鉴和示范效应。6.2未来展望展望未来，CFST混合结构标准化工作仍将持续深化。一方面，随着工程实践的不断丰富和技术研究的持续深入，ISO16521和ISO/TR25439需要适时修订和完善，以吸收最新的科研成果和工程经验。另一方面，CFST混合结构在既有建筑加固改造、装配式建筑、海洋工程等新兴领域的应用不断拓展，相关标准化需求也日益迫切，亟需制定配套的标准和指南。此外，随着数字化设计、BIM技术和智能建造的快速发展，CFST混合结构的设计标准化工作也需要与这些新技术手段深度融合，开发更加高效、智能的设计工具和方法，推动标准化向数字化、智能化方向转型升级。ISO/TR25439:2025的发布实施，必将为全球CFST混合结构的工程应用提供坚实的技术支撑，为世界工程建设事业的可持续发展作出积极贡献。参考文献[1]国际标准化组织.ISO/TR25439:2025Designexamplesofconcrete-filledsteeltubular(CFST)hybridstructuresinaccordancewithISO16521[S].Geneva:ISO,2025.[2]国际标准化组织.ISO16521:2024Designofconcrete-filledsteeltubular(CFST)hybridstructures[S].Geneva:ISO,202