1.0.2 本规程适用于紧张以钢杆件组成的空间网格构造,包括网架、单层或双层网壳及立体桁架等构造的设计与施工。
1.0.3 设计空间网格构造时,应从工程实际情形出发,合理选用构造方案、网格支配与布局方法,并应综合考虑材料供应、加工制作与现场施工安装方法,以取得良好的技能经济效果。
1.0.4 单层网壳构造不应设置悬挂吊车。网架和双层网壳构造直接承受事情级别为A3及以上的悬挂吊车荷载,当应力变革的循环次数大于或即是5×104次时,应进行疲倦打算,其容许应力幅及布局应经由专门的试验确定。
1.0.5 进行空间网格构造设计与施工时,除应符合本规程外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
2 术语和符号2.1 术 语2.1.1 空间网格构造 space frame,space latticed structure按一定规律支配的杆件、构件通过节点连接而构成的空间构造,包括网架、曲面型网壳以及立体桁架等。
2.1.2 网架 space truss,space grid按一定规律支配的杆件通过节点连接而形成的平板型或微曲面型空间杆系构造,紧张承受整体波折内力。
2.1.3 交叉桁架体系 intersecting lattice truss system以二向或三向交叉桁架构成的体系。
2.1.4 四角锥体系 square pyramid system以四角锥为基本单元构成的体系。
2.1.5 三角锥体系 triangular pyramid system以三角锥为基本单元构成的体系。
2.1.6 组合网架 composite space truss由作为上弦构件的钢筋混凝土板与钢腹杆及下弦杆构成的平板型网架构造。
2.1.7 网壳 latticed shell,reticulated shell按一定规律支配的杆件通过节点连接而形成的曲面状空间杆系或梁系构造,紧张承受整体薄膜内力。
2.1.8 球面网壳 spherical latticed shell,braced dome形状为球面的单层或双层网壳构造。
2.1.9 圆柱面网壳 cylindrical latticed shell,braced vault形状为圆柱面的单层或双层网壳构造。
2.1.10 双曲抛物面网壳 hyperbolic paraboloid latticed shell形状为双曲抛物面的单层或双层网壳构造。
2.1.11 椭圆抛物面网壳 elliptic paraboloid latticed shell形状为椭圆抛物面的单层或双层网壳构造。
2.1.12 联方网格 lamella grid由二向斜交杆件构成的菱形网格单元。
2.1.13 肋环型 ribbed type球面上由径向与环向杆件构成的梯形网格单元。
2.1.14 肋环斜杆型 ribbed type with diagonal bars(Schw—edler dome)球面上由径向、环向与斜杆构成的三角形网格单元。
2.1.15 三向网格 three-way grid由三向杆件构成的类等边三角形网格单元。
2.1.16 扇形三向网格 fan shape three-way grid(Kiewitt dome)球面上径向分为n(n=6,8)个扇形曲面,在扇形曲面内由平行杆件构成联方网格,与环向杆件共同形成三角形网格单元。
2.1.17 葵花形三向网格 sunflower shape three-way grid球面上由放射状二向斜交杆件构成联方网格,与环向杆件共同形成三角形网格单元。
2.1.18 短程线型 geodesic type以球内接正20面体相应的等边球面三角形为根本,再作网格划分的三向网格单元。
2.1.19 组合网壳 composite latticed shell由作为上弦构件的钢筋混凝土板与钢腹杆及下弦杆构成的网壳构造。
2.1.20 立体桁架 spatial truss由上弦、腹杆与下弦杆构成的横截面为三角形或四边形的格构式桁架。
2.1.21 焊接空心球节点 welded hollow spherical joint由两个热冲压钢半球加肋或不加肋焊接成空心球的连接节点。
2.1.22 螺栓球节点 bolted spherical joint由螺栓球、高强螺栓、销子(或螺钉)、套筒、锥头或封板等零部件组成的机器装置式节点。
2.1.23 嵌入式毂节点 embeded hub joint由柱状毂体、杆端嵌入件、高下盖板、中央螺栓、平垫圈、弹簧垫圈等零部件组成的机器装置式节点。
2.1.24 铸钢节点 cast steel joint以铸造工艺制造的用于繁芜形状或受力条件的空间节点。
2.1.25 销轴节点 pin axis joint由销轴和销板构成,具有单向迁徙改变能力的机器装置式节点。
2.2 符 号2.2.1 浸染、浸染效应与相应
F—— 空间网格构造节点荷载向量
FEvki —— 浸染在i节点的竖向地震浸染标准值
ExjiF、EyjiF、EzjiF—— j振型、i节点分别沿x、y、z方向的地震浸染标准值
Ft+△t—— 网壳全过程稳定剖析时t+△t时候节点荷载向量
Ft—— 滑移时总启动牵引力
Ff1、Ff2—— 整体提升时起重滑轮组的拉力
Gi—— 空间网格构造第i节点的重力荷载代表值
Gok—— 滑移牵引力打算时空间网格构造的总自重标准值
G1—— 整体提升时每根拔杆所包袱的空间网格构造、索具等荷载
gok—— 网架自重荷载标准值
M —— 浸染于空心球节点的主钢管杆端弯矩
N(i-1)t+△t—— 网壳全过程稳定剖析时
时候相应的杆件节点内力向量
Np—— 多维反应谱法打算时第p杆的最大内力相应值
Nx、Ny、Nxy—— 组合网架带肋平板的x、y向的压力与剪力
N0i、Nti—— 组合网架肋和平板等代杆系的轴向力设计值
NR—— 空心球节点的轴向受压或受拉承载力设计值
Nm—— 单层网壳空心球节点拉弯或压弯的承载力设计值
N —— 浸染于空心球节点的主钢管杆端轴力
Nbt—— 高强度螺栓抗拉承载力设计值
NEvi—— 竖向地震浸染引起的第i杆件轴向力设计值
NGi —— 在重力荷载代表值浸染下第i杆件轴向力设计值NmE、NCE、NdE—— 网壳的主肋、环杆及斜杆的地震浸染轴向力标准值 d
NmGmax、NCGmax、NdGmax——重力荷载代表值浸染下网壳的主肋、环杆及斜杆轴向力标准值的绝对最大值
NrE、NdE、—— 网壳抬高端斜杆、其他弦杆与斜杆的地震浸染轴向力标准值 maxmax,re
NlGmax、NwGmax——重力荷载代表值浸染下网壳抬高端1/5跨度范围内斜杆、其他弦杆与斜杆轴向力标准值的绝对最大值
NrE、NeE—— 网壳横向弦杆、纵向弦杆与腹杆的地震浸染轴向力标准值
NlGmax、NeGmax——重力荷载代表值浸染下网壳纵向弦杆、腹杆轴向力标准值的绝对最大值
[qks]—— 按网壳稳定性验算确定的容许承载力标准值
qw—— 除网架自重以外的屋面荷载或楼面荷载的标准值
SEk—— 空间网格构造杆件地震浸染标准值的效应
Sj、Sk—— j振型、k振型地震浸染标准值的效应
△t—— 温差
u ——网架构造可不考虑温度浸染影响的下部支承构造与支座的许可水平位移
、ù、ü—— 节点位移向量、速率向量、加速度向量
üg—— 地面运动加速度向量
Uix、Uiy、Uiz—— 节点i在x、y、z三个方向最大位移相应值
△U(l)—— 网壳全过程稳定剖析时当前位移的迭代增量
Xji、Yji、Zji—— j振型、i节点的x、y、z方向的相对位移
2.2.2 材料性能
E——材料的弹性模量
α——材料的线膨胀系数
v——材料的泊松比
f——钢材的抗拉强度设计值
fbt——高强度螺栓经热处理后的抗拉强度设计值
2.2.3 几何参数与截面特色
Aeff——螺栓球节点中高强度螺栓的有效截面面积
Ai——组合网架带肋板在i(i=1,2,3,4)方向等代杆系的截面面积
B——圆柱面网壳的宽度或跨度
Bg——网壳的等效薄膜刚度
Be11、Be22——网壳沿1、2方向的等薄膜刚度
bhp——嵌入式毂节点嵌入榫颈部宽度
C——构造阻尼矩阵
D—— 空心球节点的空心球外径、螺栓球节点的钢球直径
De11、De22—— 网壳沿1、2方向的等效抗弯刚度
De—— 网壳的等效抗弯刚度
d —— 与空心球相连的主钢管杆件的外径
d1、d2—— 汇交于空心球节点的两根钢管的外径
dbl、dbs—— 螺栓球节点两相邻螺栓的较大直径、较小直径
dh—— 嵌入式毂节点的毂体直径
dht—— 嵌入式毂节点的嵌入榫直径
f —— 圆柱面网壳的矢高
f1 —— 网架构造的基本频率
hph—— 嵌入式毂节点嵌入榫高度
K —— 空间网格构造总弹性刚度矩阵
Kt—— 网壳全过程稳定剖析时t时候构造的切线刚度矩阵
L —— 圆柱面壳的长度或跨度
L2—— 网架短向跨度
ls—— 螺栓球节点的套筒长度
l—— 杆件节点之间中央长度;螺栓球节点的高强度螺栓长度
l0—— 杆件的打算长度
r—— 球面或圆柱面网壳的曲率半径;滑移时滚动轴的半径
M—— 空间网格构造质量矩阵
r1、r2—— 椭圆抛物面网壳两个方向的主曲率半径
r1—— 滑移时滚轮的外圆半径
s—— 组合网架1、2两方向肋的间距
t —— 空心球壁厚,组合网架平板厚度
α—— 嵌入式毂节点的杆件两端嵌入榫不共面的扭角
θ—— 汇交于空心球节点任意两相邻杆件夹角;汇交于螺栓球节点两相邻螺栓间的最小夹角
φ—— 嵌入式毂节点毂体嵌入榫的中线与其相连的杆件轴线的垂线之间的夹角
2.2.4 打算系数
c—— 园地改动系数;空心球节点压弯或拉弯打算时的主钢管偏幸系数
g—— 重力加速度
k—— 滚动滑移时钢制轮与钢之间的滚动摩擦系数
m—— 按振型分解反应谱法打算中考虑的振型数
αj—— 相应于j振型自振周期的水平与竖向地震影响系数
αvj—— j振型参与系数
ζ—— 滑移时阻力系数
ζj、ζk—— j、k振型的阻尼比
ηd—— 空心球节点加肋承载力提高系数
ηo—— 大直径空心球节点承载力调度系数
ηm—— 考虑空心球节点受压弯或拉弯浸染的影响系数
λ—— 抗震设防烈度系数;螺栓球节点套筒外接圆直径与螺栓直径的比值
λr—— k振型与j振型的自振周期比
[λ]—— 杆件的容许长细比
μ1、μ2—— 滑移时滑动、滚动摩擦系数
ξ—— 螺栓球节点螺栓拧入球体长度与螺栓直径的比值
ρjk—— 多维反应谱法打算时j振型与k振型的耦联系数
ψv —— 竖向地震浸染系数
3 基本规定
3.1 构造选型
3.1.1 网架构造可采取双层或多层形式;网壳构造可采取单层或双层形式,也可采取局部双层形式。
3.1.2 网架构造可选用下列网格形式:1 由交叉桁架体系组成的两向正交正放网架、两向正交斜放网架、两向斜交斜放网架、三向网架、单向折线形网架(图A.0.1);2 由四角锥体系组成的正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、棋盘形四角锥网架、斜放四角锥网架、星形四角锥网架(图A.0.2);3 由三角锥体系组成的三角锥网架、抽空三角锥网架、蜂窝形三角锥网架(图A.0.3)。
3.1.3 网壳构造可采取球面、圆柱面、双曲抛物面、椭圆抛物面等曲面形式,也可采取各种组合曲面形式。
3.1.4 单层网壳可选用下列网格形式:1 单层圆柱面网壳可采取单向斜杆正交正放网格、交叉斜杆正交正放网格、联方网格及三向网格等形式(图B.0.1)。2 单层球面网壳可采取肋环型、肋环斜杆型、三向网格、扇形三向网格、葵花形三向网格、短程线型等形式(图B.0.2)。3 单层双曲抛物面网壳宜采取三向网格,个中两个方向杆件沿直纹支配。也可采取两向正交网格,杆件沿主曲率方向支配,局部区域可加设斜杆(图B.0.3)。4 单层椭圆抛物面网壳可采取三向网格、单向斜杆正交正放网格、椭圆底面网格等形式(图B.0.4)。
3.1.5 双层网壳可由两向、三向交叉的桁架体系或由四角锥体系、三角锥体系等组成,其上、下弦网格可采取本规程第3.1.4条的办法支配。
3.1.6 立体桁架可采取直线或曲线形式。
3.1.7 空间网格构造的选型应结合工程的平面形状、跨度大小、支承情况、荷载条件、屋面布局、建筑设计等哀求综合剖析确定。杆件支配及支承设置应担保构造体系几何不变。
3.1.8 单层网壳应采取刚接节点。
3.2 网架构造设计的基本规定
3.2.1 平面形状为矩形的周边支承网架,当其边长比(即长边与短边之比)小于或即是1.5时,宜选用正放四角锥网架、斜放四角锥网架、棋盘形四角锥网架、正放抽空四角锥网架、两向正交斜放网架、两向正交正放网架。当其边长频年夜于1.5时,宜选用两向正交正放网架、正放四角锥网架或正放抽空四角锥网架。
3.2.2 平面形状为矩形、三边支承一边开口的网架可按本规程第3.2.1条进行选型,开口边必须具有足够的刚度并形成完全的边桁架,当刚度不知足哀求时可采取增加网架高度、增加网架层数等办法加强。
3.2.3 平面形状为矩形、多点支承的网架可根据详细情形选用正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、两向正交正放网架。
3.2.4 平面形状为圆形、正六边形及靠近正六边形等周边支承的网架,可根据详细情形选用三向网架、三角锥网架或抽空三角锥网架。对中小跨度,也可选用蜂窝形三角锥网架。
3.2.5 网架的网格高度与网格尺寸应根据跨度大小、荷载条件、柱网尺寸、支承情况、网格形式以及布局哀求和建筑功能等成分确定,网架的高跨比可取1/10~1/18。网架在短向跨度的网格数不宜小于5。确定网格尺寸时宜使相邻杆件间的夹角大于45°,且不宜小于30°。
3.2.6 网架可采取上弦或下弦支承办法,当采取下弦支承时,应在支座边形成边桁架。
3.2.7 当采取两向正交正放网架,应沿网架周边网格设置封闭的水平支撑。
3.2.8 多点支承的网架有条件时宜设柱帽。柱帽宜设置于下弦平面之下(图3.2.8a),也可设置于上弦平面之上(图3.2.8b)或采取伞形柱帽(图3.2.8c)。
3.2.9 对跨度不大于40m的多层建筑的楼盖及跨度不大于60m的屋盖,可采取以钢筋混凝土板代替上弦的组合网架构造。组合网架宜选用正放四角锥形式、正放抽空四角锥形式、两向正交正放形式、斜放四角锥形式和蜂窝形三角锥形式。
3.2.10 网架屋面排水找坡可采取下列办法:1 上弦节点上设置小立柱找坡(当小立柱较高时,应担保小立柱自身的稳定性并支配支撑);2 网架变高度;3 网架构造起坡。
3.2.11 网架自重荷载标准值可按下式估算:
式中:gok——网架自重荷载标准值;
qw——除网架自重以外的屋面荷载或楼面荷载的标准值;
L2——网架的短向跨度。
3.3 网壳构造设计的基本规定
3.3.1 球面网壳的矢跨比不宜小于1/7。双层球面网壳的厚度可取跨度(平面直径)的1/30~1/60。 单层球面网壳的跨度(平面直径)不宜大于80m。
3.3.2 圆柱面网壳构造设计宜符合下列规定:1 两端边支承的圆柱面网壳,其宽度B与跨度L之比(图3.3.2)宜小于1.0,壳体的矢高可取宽度B的1/3~1/6;
2 沿两纵向边支承或四边支承的圆柱面网壳,壳体的矢高可取跨度L(宽度月)的1/2~1/5;3 双层圆柱面网壳的厚度可取宽度B的1/20~1/50;4 两端边支承的单层圆柱面网壳,其跨度L不宜大于35m;沿两纵向边支承的单层圆柱面网壳,其跨度(此时为宽度B)不宜大于30m。
3.3.3 双曲抛物面网壳构造设计宜符合下列规定:1 双曲抛物面网壳底面的两对角线长度之比不宜大于2;2 单块双曲抛物面壳体的矢高可取跨度的1/2~1/4(跨度为两个对角支承点之间的间隔),四块组合双曲抛物面壳体每个方向的矢高可取相应跨度的1/4~1/8;3 双层双曲抛物面网壳的厚度可取短向跨度的1/20~1/50;4 单层双曲抛物面网壳的跨度不宜大于60m。
3.3.4 椭圆抛物面网壳构造设计宜符合下列规定:1 椭圆抛物面网壳的底边两跨度之比不宜大于1.5;2 壳体每个方向的矢高可取短向跨度的1/6~1/9;3 双层椭圆抛物面网壳的厚度可取短向跨度的1/20~1/50;4 单层椭圆抛物面网壳的跨度不宜大于50m。
3.3.5 网壳的支承布局应可靠通报竖向反力,同时应知足不同网壳构造形式所必需的边缘约束条件;边缘约束构件应知足刚度哀求,并应与网壳构造一起进行整体打算。各种网壳的相应支座约束条件应符合下列规定:1 球面网壳的支承点应担保抵抗水平位移的约束条件;2 圆柱面网壳当沿两纵向边支承时,支承点应担保抵抗侧向水平位移的约束条件;3 双曲抛物面网壳应通过边缘构件将荷载通报给下部构造;4 椭圆抛物面网壳及四块组合双曲抛物面网壳应通过边缘构件沿周边支承。
3.4 立体桁架、立体拱架与张弦立体拱架设计的基本规定
3.4.1 立体桁架的高度可取跨度的1/12~1/16。
3.4.2 立体拱架的拱架厚度可取跨度的1/20~1/30,矢高可取跨度的1/3~1/6。当按立体拱架打算时,两端下部构造除了可靠通报竖向反力外还应担保抵抗水平位移的约束条件。当立体拱架跨度较大时应进行立体拱架平面内的整体稳定性验算。
3.4.3 张弦立体拱架的拱架厚度可取跨度的1/30~1/50,构造矢高可取跨度的1/7~1/10,个中拱架矢高可取跨度的1/14~1/18,张弦的垂度可取跨度的1/12~1/30。
3.4.4 立体桁架支承于下弦节点时桁架整体应有可靠的防侧倾体系,曲线形的立体桁架应考虑支座水平位移对下部构造的影响。
3.4.5 对立体桁架、立体拱架和张弦立体拱架应设置平面外的稳定支撑体系。
3.5 构造挠度容许值
3.5.1 空间网格构造在恒荷载与活荷载标准值浸染下的最大挠度值不宜超过表3.5.1中的容许挠度值。
3.5.2 网架与立体桁架可预先起拱,其起拱值可取不大于短向跨度的1/300。当仅为改进外不雅观哀求时,最大挠度可取恒荷载与活荷载标准值浸染下挠度减去起拱值。
4 构造打算4.1 一样平常打算原则4.1.1 空间网格构造应进行重力荷载及风荷载浸染下的位移、内力打算,并应根据详细情形,对地震、温度变革、支座沉降及施工安装荷载等浸染下的位移、内力进行打算。空间网格构造的内力和位移可按弹性理论打算;网壳构造的整体稳定性打算应考虑构造的非线性影响。
4.1.2 对非抗震设计,浸染及浸染组合的效应应按现行国家标准《建筑构造荷载规范》GB 50009进行打算,在杆件截面及节点设计中,应按浸染基本组合的效应确定内力设计值;对抗震设计,地震组合的效应应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011打算。在位移验算中,应按浸染标准组合的效应确定其挠度。
4.1.3 对付单个球面网壳和圆柱面网壳的风载体型系数,可按现行国家标准《建筑构造荷载规范》GB 50009取值;对付多个连接的球面网壳和圆柱面网壳,以及各种繁芜形体的空间网格构造,当跨度较大时,应通过风洞试验或专门研究确定风载体型系数。对付基本自振周期大于0.25s的空间网格构造,宜进行风振打算。
4.1.4 剖析网架构造和双层网壳构造时,可假定节点为铰接,杆件只承受轴向力;剖析立体管桁架时,当杆件的节间长度与截面高度(或直径)之比不小于12(主管)和24(支管)时,也可假定节点为铰接;剖析单层网壳时,应假定节点为刚接,杆件除承受轴向力外,还承受弯矩、扭矩、剪力等。
4.1.5 空间网格构造的外荷载可按静力等效原则将节点所辖区域内的荷载集中浸染在该节点上。当杆件上浸染有局部荷载时,应另行考虑局部波折内力的影响。
4.1.6 空间网格构造剖析时,应考虑上部空间网格构造与下部支承构造的相互影响。空间网格构造的协同剖析可把下部支承构造折算等效刚度和等效质量作为上部空间网格构造剖析时的条件;也可把上部空间网格构造折算等效刚度和等效质量作为下部支承构造剖析时的条件;也可以将上、下部构造整体剖析。
4.1.7 剖析空间网格构造时,应根据构造形式、支座节点的位置、数量和布局情形以及支承构造的刚度,确定合理的边界约束条件。支座节点的边界约束条件,对付网架、双层网壳和立体桁架,应按实际布局采取两向或一向可侧移、无侧移的铰接支座或弹性支座;对付单层网壳,可采取不动铰支座,也可采取刚接支座或弹性支座。
4.1.8 空间网格构造施工安装阶段与利用阶段支承情况不一致时,应差异不同支承条件剖析打算施工安装阶段和利用阶段在相应荷载浸染下的构造位移和内力。
4.1.9 根据空间网格构造的类型、平面形状、荷载形式及不同设计阶段等条件,可采取有限元法或基于连续化假定的方法进行打算。选用打算方法的适用范围和条件应符合下列规定:1 网架、双层网壳和立体桁架宜采取空间杆系有限元法进行打算;2 单层网壳应采取空间梁系有限元法进行打算;3 在构造方案选择和初步设计时,网架构造、网壳构造也可分别采取拟夹层板法、拟壳法进行打算。
4.2 静力打算4.2.1 按有限元法进行空间网格构造静力打算时可采取下列基本方程:KU=F (4.2.1)式中:K——空间网格构造总弹性刚度矩阵;U——空间网格构造节点位移向量;F——空间网格构造节点荷载向量。
4.2.2 空间网格构造应经由位移、内力打算后进行杆件截面设计,如杆件截面须要调度应重新进行打算,使其知足设计哀求,空间网格构造设计后,杆件不宜更换,如必须更换时,应根据截面及刚度等效的原则进行。
4.2.3 剖析空间网格构造因温度变革而产生的内力,可将温差引起的杆件固端反力作为等效荷载反向浸染在杆件两端节点上,然后按有限元法剖析。
4.2.4 当网架构造符合下列条件之一时,可不考虑由于温度变革而引起的内力:1 支座节点的布局许可网架侧移,且许可侧移值大于或即是网架构造的温度变形值;2 网架周边支承、网架验算方向跨度小于40m,且支承构造为独立柱;3 在单位力浸染下,柱顶水平位移大于或即是下式的打算值:
式中 f——钢材的抗拉强度设计值;
E ——材料的弹性模量;
α——材料的线膨胀系数;
△t——温差;
L——网架在验算方向的跨度;
Am——支承(上承或下承)平面弦杆截面积的算术均匀值;
ξ——系数,支承平面弦杆为正交正放时ξ=1.0,正交斜放时2√2,三向时ξ=2.0。
4.2.5 预应力空间网格构造剖析时,可根据详细情形将预应力作为初始内力或外力来考虑,然后按有限元法进行剖析。对付索应考虑几何非线性的影响,并应按预应力施加程序对预应力施工全过程进行剖析。
4.2.6 斜拉空间网格构造可按有限元法进行剖析。斜拉索(或钢棒)应根据详细情形施加预应力,以确保在风荷载和地震浸染下斜拉索处于受拉状态,必要时可设置稳定索加强。
4.2.7 由平面桁架系或角锥体系组成的矩形平面、周边支承网架构造,可简化为正交异性或各向同性的平板按拟夹层板法进行位移、内力打算。
4.2.8 网壳构造采取拟壳法剖析时,可根据壳面形式、网格支配和构件截面把网壳等代为当量薄壳构造,在由相应边界条件求得拟壳的位移和内力后,可按几何和平衡条件返回打算网壳杆件的内力。网壳等效刚度可按本规程附录C进行打算。
4.2.9 组合网架构造可按有限元法进行位移、内力打算。剖析时应将组合网架的带肋平板离散成能承受轴力、膜力和弯矩的梁元和板壳元,将腹杆和下弦作为承受轴力的杆元,并应考虑两种不同材料的材性。
4.2.10 组合网架构造也可采取空间杆系有限元法作简化打算。剖析时可将组合网架的带肋平板等代为仅能承受轴力的上弦,并与腹杆和下弦构成两种不同材料的等代网架,按空间杆系有限元法进行位移、内力打算。等代上弦截面及带肋平板中内力可按本规程附录D确定。
4.3 网壳的稳定性打算4.3.1 单层网壳以及厚度小于跨度1/50的双层网壳均应进行稳定性打算。
4.3.2 网壳的稳定性可按考虑几何非线性的有限元法(即荷载一位移全过程剖析)进行打算,剖析中可假定材料为弹性,也可考虑材料的弹塑性。对付大型和形状繁芜的网壳构造宜采取考虑材料弹塑性的全过程剖析方法。全过程剖析的迭代方程可采取下式:
式中 K——t时候构造的切线刚度矩阵;
△U(i)——当前位移的迭代增量;
Ft+△t—t+△t刻外部所施加的节点荷载向量;
N(i-1)t+△t——t+△t时候相应的杆件节点内力向量。
4.3.3 球面网壳的全过程剖析可按满跨均布荷载进行,圆柱面网壳和椭圆抛物面网壳除应考虑满跨均布荷载外,尚应考虑半跨活荷载分布的情形。进行网壳全过程剖析时应考虑初始几何毛病(即初始曲面形状的安装偏差)的影响,初始几何毛病分布可采取构造的最低阶屈曲模态,其毛病最大打算值可按网壳跨度的1/300取值。
4.3.4 按本规程第4.3.2条和第4.3.3条进行网壳构造全过程剖析求得的第一个临界点处的荷载值,可作为网壳的稳定极限承载力。网壳稳定容许承载力(荷载取标准值)应即是网壳稳定极限承载力除以安全系数K。当按弹塑性全过程剖析时,安全系数K可取为2.0;当按弹性全过程剖析、且为单层球面网壳、柱面网壳和椭圆抛物面网壳时,安全系数K可取为4.2。
4.3.5 当单层球面网壳跨度小于50m、单层圆柱面网壳拱向跨度小于25m、单层椭圆抛物面网壳跨度小于30m时,或进行网壳稳定性初步打算时,其容许承载力可按本规程附录E进行打算。
4.4 地震浸染下的内力打算4.4.1 对用作屋盖的网架构造,其抗震验算应符合下列规定:1 在抗震设防烈度为8度的地区,对付周边支承的中小跨度网架构造应进行竖向抗震验算,对付其他网架构造均应进行竖向和水平抗震验算;2 在抗震设防烈度为9度的地区,对各种网架构造应进行竖向和水平抗震验算。
4.4.2 对付网壳构造,其抗震验算应符合下列规定:1 在抗震设防烈度为7度的地区,当网壳构造的矢跨频年夜于或即是1/5时,应进行水平抗震验算;当矢跨比小于1/5时,应进行竖向和水平抗震验算;2 在抗震设防烈度为8度或9度的地区,对各种网壳构造应进行竖向和水平抗震验算。
4.4.3 在单维地震浸染下,对空间网格构造进行多遇地震浸染下的效应打算时,可采取振型分解反应谱法;对付体型繁芜或主要的大跨度构造,应采取时程剖析法进行补充打算。
4.4.4 按时程剖析法打算空间网格构造地震效合时,其动力平衡方程应为:
4.4.5 采取时程剖析法时,应按建筑园地种别和设计地震分组选用不少于两组的实际强震记录和一组人工仿照的加速度时程曲线,其均匀地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采取的地震影响系数曲线在统计意义上符合。加速度曲线峰值应根据与抗震设防烈度相应的多遇地震的加速度时程曲线最大值进行调度,并应选择足够长的地震动持续韶光。
4.4.6 采取振型分解反应谱法进行单维地震效应剖析时,空间网格构造j振型、i节点的水平或竖向地震浸染标准值应按下式确定:
式中,ExjiF、EyjiF、EzjiF——j振型、i节点分别沿x、y、z方向的地震浸染标准值;
a j——相应于j振型自振周期的水平地震影响系数,按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011确定。当仅z方向竖向地震浸染时,竖向地震影响系数取0.65aj;
Xji、Yji、Zji——分别为j振型、i节点的x、y、z方向的相对位移;Gi——空间网格构造第i节点的重力荷载代表值,个中恒载取构造自重标准值;可变荷载取屋面雪荷载或积灰荷载标准值,组合值系数取 0.5 。
——j振型参与系数,按下列公式确定:
式中 n——空间网格构造节点数。
4.4.7 按振型分解反应谱法进行在多遇地震浸染下单维地震浸染效应剖析时,网架构造杆件地震浸染效应可按下式确定:
式中,SEk——杆件地震浸染标准值的效应;
Sj、Sk——分别为j、k振型地震浸染标准值的效应;
ρjk——j振型与k振型的耦联系数;
ζj、ζk——分别为j、k振型的阻尼比;
λT——k振型与j振型的自振周期比;
m——打算中考虑的振型数
4.4.8 当采取振型分解反应谱法进行空间网格构造地震效应剖析时,对付网架构造宜至少取前10~15个振型,对付网壳构造宜至少取前25~30个振型,以进行效应组合;对付体型繁芜或主要的大跨度空间网格构造须要取更多振型进行效应组合。
4.4.9 在抗震剖析时,应考虑支承体系对空间网格构造受力的影响。此时宜将空间网格构造与支承体系共同考虑,按整体剖析模型进行打算;亦可把支承体系简化为空间网格构造的弹性支座,按弹性支承模型进行打算。
4.4.10 在进行构造地震效应剖析时,对付周边落地的空间网格构造,阻尼比值可取0.02;对设有混凝土构造支承体系的空间网格构造,阻尼比值可取0.03。
4.4.11 对付体型繁芜或较大跨度的空间网格构造,宜进行多维地震浸染下的效应剖析。进行多维地震效应打算时,可采取多维随机振动剖析方法、多维反应谱法或时程剖析法。当按多维反应谱法进行空间网格构造三维地震效应剖析时,构造各节点最大位移相应与各杆件最大内力相应可按本规程附录F公式进行组合打算。
4.4.12 周边支承或多点支承与周边支承相结合的用于屋盖的网架构造,其竖向地震浸染效应可按本规程附录G进行简化打算。
4.4.13 单层球面网壳构造、单层双曲抛物面网壳构造和正放四角锥双层圆柱面网壳构造水平地震浸染效应可按本规程附录H进行简化打算。
5 杆件和节点的设计布局5.1 杆 件5.1.1 空间网格构造的杆件可采取普通型钢或薄壁型钢。管材宜采取高频焊管或无缝钢管,当有条件时应采取薄壁管型截面。杆件采取的钢材牌号和质量等级应符合现行国家标准《钢构造设计规范》GB 50017的规定。杆件截面应按现行国家标准《钢构造设计规范》GB 50017根据强度和稳定性的哀求打算确定。
5.1.2 确定杆件的长细比时,其打算长度l0应按表5.1.2采取。
表5.1.2 杆件的打算长度l0
5.1.3 杆件的长细比不宜超过表5.1.3中规定的数值。
表5.1.3 杆件的容许长细比[λ]
5.1.4 杆件截面的最小尺寸应根据构造的跨度与网格大小按打算确定,普通角钢不宜小于L50×3,钢管不宜小于Φ48×3。对大、中跨度空间网格构造,钢管不宜小于Φ60×3.5。
5.1.5 空间网格构造杆件分布应担保刚度的连续性,受力方向相邻的弦杆其杆件截面面积之比不宜超过1.8倍,多点支承的网架构造其反弯点处的上、下弦杆宜按布局哀求加大截面。
5.1.6 对付低应力、小规格的受拉杆件其长细比宜按受压杆件掌握。
5.1.7 在杆件与节点布局设计时,应考虑便于检讨、清刷与油漆,避免易于积留湿气或灰尘的去世角与凹槽,钢管端部应进行封闭。
5.2 焊接空心球节点5.2.1 由两个半球焊接而成的空心球,可根据受力大小分别采取不加肋空心球(图5.2.1—1)和加肋空心球(图5.2.1—2)。空心球的钢材宜采取现行国家标准《碳素构造钢》GB/T 700规定的Q235B钢或《低合金高强度构造钢》GB/T 1591规定的Q345B、Q345C钢。产品质量应符合现行行业标准《钢网架焊接空心球节点》JG/T 11的规定。
5.2.2 当空心球直径为120~900mm时,其受压和受拉承载力设计值RN(N)可按下式打算:
式中,D—— 空心球外径(mm);
t—— 空心球壁厚(mm);
d—— 与空心球相连的主钢管杆件的外径(mm);
f—— 钢材的抗拉强度设计值(N/mm2);
η0—— 大直径空心球节点承载力调度系数。当空心球直径≤500mm时,η0=1.0;当空心球直径>500mm时,η0=0.9。
5.2.3 对付单层网壳构造,空心球承受压弯或拉弯的承载力设计值mN可按下式打算:
式中, ηm—— 考虑空心球受压弯或拉弯浸染的影响系数;RN—— 空心球受压和受拉承载力设计值(N)。ηm按图5.2.3确定,图中偏幸系数c按下式打算:
式中, M —— 杆件浸染于空心球节点的弯矩(N-mm);
N —— 杆件浸染于空心球节点的轴力(N);
d —— 杆件的外径(mm)。
仅承受轴力或轴力与弯矩共同浸染但以轴力为主(ηm≥0.8)且轴力方向和加肋方向同等时,其承载力可乘以加肋空心球承载力提高系数ηd,受压球取ηd=1.4,受拉球取ηd=1.1。
5.2.5 焊接空心球的设计及钢管杆件与空心球的连接应符合下列布局哀求:1 网架和双层网壳空心球的外径与壁厚之比宜取25~45;单层网壳空心球的外径与壁厚之比宜取20~35;空心球外径与主钢管外径之比宜取2.4~3.0;空心球壁厚与主钢管的壁厚之比宜取1.5~2.0;空心球壁厚不宜小于4mm。2 不加肋空心球和加肋空心球的成型对接焊接,应分别知足图5.2.1—1和图5.2.1—2的哀求。加肋空心球的肋板可用平台或凸台,采取凸台时,其高度不得大于1mm。3 钢管杆件与空心球连接,钢管应开坡口,在钢管与空心球之间应留有一定缝隙并予以焊透,以实现焊缝与钢管等强,否则应按角焊缝打算。钢管端头可加套管与空心球焊接(图5.2.5)。套管壁厚不应小于3mm,长度可为30mm~50mm。
5.2.8 当空心球外径大于300mm,且杆件内力较大须要提高承载能力时,可在球内加肋;当空心球外径大于或即是500mm,应在球内加肋。肋板必须设在轴力最大杆件的轴线平面内,且其厚度不应小于球壁的厚度。
5.3 螺栓球节点5.3.1 螺栓球节点(图5.3.1)应由钢球、高强度螺栓、套筒、紧固螺钉、锥头或封板等零件组成,可用于连接网架和双层网壳等空间网格构造的圆钢管杆件。
5.3.2 用于制造螺栓球节点的钢球、高强度螺栓、套筒、紧固螺钉、封板、锥头的材料可按表5.3.2的规定选用,并应符合相应标准技能条件的哀求。产品质量应符合现行行业标准《钢网架
5.3.3 钢球直径应根据相邻螺栓在球体内不相碰并知足套筒打仗面的哀求(图5.3.3)分别按式5.3.3-1、式5.3.3-2核算,并按打算结果中的较大者选用。
当相邻杆件夹角θ较小时,尚应根据相邻杆件及干系封板、锥头、套筒等零部件不相碰的哀求核算螺栓球直径。此时可通过检讨可能相碰点至球心的连线与相邻杆件轴线间的夹角不大于θ的条件进行核算。
5.3.4 高强度螺栓的性能等级应按螺纹规格分别选用。对付M12~M36的高强度螺栓,其强度等级按10.9级选用;对付M39~M64的高强度螺栓,其强度等级按9.8级选用。螺栓的形式与尺寸应符合现行国家标准《钢网架螺栓球节点用高强度螺栓》GB/T 16939的哀求。选用高强度螺栓的直径应由杆件内力掌握。每个高强度螺栓的受拉承载力设计值btN应按下式打算:
式中,fbt——高强度螺栓经热处理后的抗拉强度设计值,对10.9级,取430N/mm2;对9.8级,取385 N/mm2;
Aeff——高强度螺栓的有效截面积,可按表5.3.4选取。当螺栓上钻有键槽或钻孔时,Aeff值取螺栓处或键槽、钻孔处二者中的较小值。
5.3.5 受压杆件的连接螺栓直径,可按其内力设计值绝对值求得螺栓直径打算值后,按表5.3.4的螺栓直径系列减少1~3个级差。
5.3.6 套筒(即六角形无纹螺母)形状尺寸应符合扳手开口系列,端部哀求平整,内孔径可比螺栓直径1mm。套筒可按现行国家标准《钢网架螺栓球节点用高强度螺栓》GB/T 16939的规定与高强度螺栓配套采取,对付受压杆件的套筒应根据其通报的最大压力值验算其抗压承载力和端部有效截面的局部承压力。对付开设滑槽的套筒应验算套筒端部到滑槽端部的间隔,应使该处有效截面的抗剪力不低于紧固螺钉的抗剪力,且不小于1.5倍滑槽宽度。
5.3.7 杆件端部应采取锥头(图5.3.7-a)或封板连接(图5.3.7-b),其连接焊缝以及锥头任何截面的强度必须不低于连接钢管,焊缝底部宽度b可根据连接钢管壁厚取2~5mm。封板厚度应按实际受力大小打算决定。封板及锥头底部厚度不应小于表5.3.7中数值。锥头底板外径宜较套筒外接圆直径或螺栓头直径大1~2mm,锥头内平台直径宜比螺栓头直径大2mm。锥头倾角应小于40°。5.3.7 杆件端部应采取锥头(图5.3.7-a)或封板连接(图5.3.7-b),其连接焊缝以及锥头任何截面的强度必须不低于连接钢管,焊缝底部宽度b可根据连接钢管壁厚取2~5mm。封板厚度应按实际受力大小打算决定。封板及锥头底部厚度不应小于表5.3.7中数值。锥头底板外径宜较套筒外接圆直径或螺栓头直径大1~2mm,锥头内平台直径宜比螺栓头直径大2mm。锥头倾角应小于40°。
5.3.8 紧固螺钉宜采取高强度钢材,其直径可取螺栓直径的0.16~0.18倍,且不宜小于3mm。紧固螺钉直径可采取M5~M10。
5.4 嵌入式毂节点5.4.1 嵌入式毂节点(图5.4.1)可用于跨度不大于60m的单层球面网壳及跨度不大于30m的单层圆柱面网壳。
5.4.2 用于制造嵌入式毂节点的毂体、杆端嵌入件、盖板、中央螺栓的材料可按表5.4.2的规定选用,并应符合相应材料标准的技能条件。产品质量应符合现行行业标准《单层网壳嵌入式毂节点》JG/T 136的规定。
5.4.3 毂体的嵌入槽以及与其合营的嵌入榫做成小圆柱状(图5.4.3、图5.4.6a)。嵌入榫的中线和与其相连的嵌入件(杆件)轴线的垂线之间的夹角
,即杆端嵌入件倾角。该倾角
和柱面网壳斜杆两端嵌入榫不共面的扭角a可参照附录I进行打算。
5.4.4 嵌入件几何尺寸(图5.4.3)应按下列打算方法及布局哀求设计。
1 嵌入件颈部宽度表bhp应按与杆件等强原则打算,宽度bhp
当杆件为圆管时,颈部宽度bhp应按与杆件等强原则打算,嵌入件高度取圆管外径d时,bhp》3tc (tc为圆管壁厚);嵌入榫直径dht可取1.7bhp且不小于16mm,尺寸C可根据嵌入榫直径dht及嵌入槽尺寸打算。Lhp为嵌入件总长度;e按公式(5.4.4)求得
5.4.5 杆件与杆端嵌入件采取焊接连接,焊接办法可参照螺栓球节点锥头与钢管的连接焊缝进行施焊。焊缝强度与所连接的钢管等强
5.4.6 毂体各嵌入槽轴线间夹角θ应为汇交于该节点各杆件轴线间的夹角在通过该节点中央切平面上的投影。该夹角θ及毂体其它紧张尺寸(图5.4.6)可参照附录I进行打算。
5.4.7 中央螺栓直径宜采取16mm~20mm,盖板厚度不宜小于4mm。
5.5 铸钢节点5.5.1 空间网格构造中杆件汇交密集、受力繁芜且可靠性哀求高的关键部位节点可采取铸钢节点。铸钢节点的设计和制作应符合国家现行有关标准的规定。
5.5.2 焊接构造用铸钢节点的材料应符合现行国家标准《焊接构造用碳素钢铸件》GB 7659的规定,必要时可参照国际标准或其他国家的干系标准实行;非焊接构造用铸钢节点的材料应符合现行国家标准《一样平常工程用铸造碳钢件》GB/T11352的规定。
5.5.3 铸钢节点的材料应具有屈从强度、抗拉强度、伸长率、截面紧缩率、冲击韧性等力学性能和碳、硅、锰、硫、磷等化学身分含量的合格担保,对焊接构造用铸钢节点的材料还应具有碳当量的合格担保。
5.5.4 铸钢节点设计时应根据铸钢件的轮廓尺寸选择合理的壁厚,铸件壁间应设计铸造圆角。制造时应严格掌握铸造工艺、铸模精度及热处理工艺。
5.5.5 铸钢节点设计时应采取有限元法进行实际荷载工况下的打算剖析,其极限承载力可根据弹塑性有限元剖析确定。当铸钢节点承受多种荷载工况且不能明显判断其掌握工况时,应分别进行打算以确定其最小极限承载力。极限承载力数值不宜小于最大内力设计值的3.0倍。
5.5.6 铸钢节点可根据实际情形进行考验性试验或毁坏性试验。考验性试验时试验荷载不应小于最大内力设计值的1.3倍;毁坏性试验时试验荷载不应小于最大内力设计值的2.0倍。
5.6 销轴式节点5.6.1 销轴式节点(图5.6.1)适用于约束线位移、放松角位移的迁徙改变铰节点。
5.6.2 销轴式节点应担保销轴的抗弯强度和抗剪强度、销板的抗剪强度和抗拉强度知足设计哀求,同时应担保在利用过程中杆件与销板的迁徙改变方向同等。
5.6.3 销轴式节点的销板孔径宜比销轴的直径大1mm~2mm,各销板之间宜预留1mm~5mm间隙。
5.7 组合构造的节点
5.7.2 钢筋混凝土带肋板与腹杆连接的节点布局可采取下列三种形式:1 焊接十字板节点(图5.7.2—1),可用于杆件为角钢的组合网架与组合网壳;2 焊接球缺节点(图5.7.2—2),可用于杆件为圆钢管、节点为焊接空心球的组合网架与组合网壳;3 螺栓环节点(图5.7.2—3),可用于杆件为圆钢管、节点为螺栓球的组合网架与组合网壳。
5.7.3 组合网架与组合网壳构造节点的布局应符合下列规定:1 钢筋混凝土带肋板的板肋底部预埋钢板应与十字节点板的盖板(或球缺与螺栓环上的圆形钢板)焊接,必要时可在盖板(或圆形钢板)上焊接U形短钢筋,并在板缝中灌溉细石混凝土,构成水平盖板的抗剪键;2 后浇板缝中宜配置通长钢筋;3 当节点承受负弯矩时应设置上盖板,并应将其与板肋顶部预埋钢板焊接;4 当组合网架用于楼层时,板面宜采取配筋后浇的细石混凝土面层;
5 组合网架与组合阿壳未形成整体时,不得在钢筋混凝土上弦板上施加不屈均集中荷载。
5.8 预应力索节点
5.8.1 预应力索可采取钢绞线拉索、扭绞型平行钢丝拉索或钢拉杆,相应的拉索形式与端部节点锚固可采取下列办法:1 钢绞线拉索,索体应由带有防护涂层的钢绞线制成,外加防护套管。固定端可采取挤压锚,张拉端可采取夹片锚,锚板应外带螺母用以微调度索索力(图5.8.1—1)。
2 扭绞型平行钢丝拉索,索体应为平行钢丝束扭绞成型,外加防护层。钢索直径较小时可采取压接办法锚固,钢索直径大于30mm时宜采取铸锚办法锚固。锚固节点可外带螺母或采取耳板销轴节点(图5.8.1—2)。
5.8.2 预应力体外索在索的迁移转变处应设置鞍形垫板,以担保索的平滑迁移转变(图5.8.2)。
5.8.3 张弦立体拱架撑杆下端与索相连的节点宜采取两半球铸钢索夹形式,索夹的连接螺栓应受力可靠,便于在拉索预应力各阶段拧紧索夹。张弦立体拱架的拉索宜采取两端带有铸锚的扭绞型平行钢丝索,拱架端部宜采取铸钢件作为索的锚固节点(图5.8.3)。
5.9 支座节点
5.9.1 空间网格构造的支座节点必须具有足够的强度和刚度,在荷载浸染下不应先于杆件和其他节点而毁坏,也不得产生不可忽略的变形。支座节点布局形式应传力可靠、连接大略,并应符合打算假定。
5.9.2 空间网格构造的支座节点应根据其紧张受力特点,分别选用压力支座节点、拉力支座节点、可滑移与迁徙改变的弹性支座节点以及兼受轴力、弯矩与剪力的刚性支座节点。
5.9.3 常用压力支座节点可按下列布局形式选用:1 平板压力支座节点(图5.9.3—1),可用于中、小跨度的空间网格构造;
5.9.4 常用拉力支座节点可按下列布局形式选用:1 平板拉力支座节点(同图5.9.3—1),可用于较小跨度的空间网格构造;2 单面弧形拉力支座节点(图5.9.4—1),可用于哀求沿单方向迁徙改变的中、小跨度空间网格构造;
5.9.5 可滑动铰支座节点(图5.9.5),适用于中、小跨度的空间网格构造。
5.9.6 橡胶板式支座节点(图5.9.6),适用于支座反力较大、有抗震哀求、温度影响、水平位移较大与有迁徙改变哀求的大、中跨度空间网格构造。按有水平弹性刚度二向可动铰接支座打算,弹性刚度打算按本规程附录J确定。
5.9.7 刚接支座节点(图5.9.7)适用于中、小跨度空间网格构造中承受轴力、弯矩与剪力的支座节点。支座节点竖向支承板厚度应大于焊接空心球节点球壁厚度2mm,球体置入深度应大于2/3球径。
5.9.8 立体管桁架支座节点可按(图5.9.8)选用。
5.9.9 支座节点竖向支承板与底板的设计与布局应知足下列哀求:1 支座竖向支承板十字中央线应与支座竖向反力浸染线同等,并与支座节点连接的杆件中央线汇交于支座球节点中央;2 支座球节点底部至支座底板间的间隔宜只管即便减小,并考虑空间网格构造边缘斜腹杆与支座节点竖向中央线间的交角,防止斜腹杆与支座边缘相碰(图5.9.9-1);
3 支座竖向支承板应担保其自由边不发生侧向屈曲,其厚度不宜小于10mm;对付拉力支座节点,支座竖向支承板的最小截面面积及连接焊缝应知足强度哀求;4 支座节点底板的净面积应知足支承构造材料的局部受压哀求,其厚度应知足底板在支座竖向反力浸染下的抗弯哀求,且不宜小于12mm;5 支座节点底板的锚孔孔径应比锚栓直径大10mm以上,并应考虑适应支座节点水平位移的哀求;6 支座节点锚栓按布局哀求设置时,其直径可取20mm~25mm,数量可取2~4个;受拉支座的锚栓应经打算确定,锚固长度不应小于25倍锚栓直径,并应设置双螺母;7 当支座底板与根本面摩擦力小于支座底部的水平反力时应设置抗剪键,不得利用锚栓通报剪力(图5.9.9—2);8 支座节点竖向支承板与螺栓球节点焊接时,应将螺栓球球体预热至150℃~200℃,以小直径焊条分层、对称施焊,并应保温缓慢冷却。
5.9.10 弧形支座板的材料宜用铸钢,单面弧形支座板也可用厚钢板加工而成。板式橡胶支座应采取由多层橡胶片与薄钢板相间
支座节点竖向支承板与螺栓球节点相连时,应将螺栓球球体预热至150-200℃,以小直径焊条分层、对称施焊,并保温缓慢冷却。
5.9.11 压力支座节点中也可以增设与专一螺栓相连的过渡钢板,并使之与支座底板焊接相 连(图5.9.11)
6 制作、安装与交验6.1 一样平常规定
6.1.1 钢材的品种、规格、性能等应符合国家现行产品标准和设计哀求,并具有质量合格证明文件。钢材的抽样复验应符合现行国家标准《钢构造工程施工质量验收规范》GB 50205的规定。
6.1.2 空间网格构造在施工前,施工单位应体例施工组织设计,在施工过程中应严格实行。
6.1.3 空间网格构造的制作、安装、验收及放线宜采取钢尺、经纬仪、全站仪等,钢尺在利用时拉力应同等。丈量用具必须经计量考验部门检定合格。
6.1.4 焊接事情宜在制作厂或施工现园地面进行,以只管即便减少高空作业。焊工应经由考试取得合格证,并经由相应项目的焊接工艺考察合格后方可上岗。
6.1.5 空间网格构造安装前,应根据定位轴线和标高基准点复核和验进出座预埋件、预埋锚栓的平面位置和标高。预埋件、预埋锚栓的施工偏差应符合现行国家标准《钢构造工程施工质量验收规范》GB 50205的规定。
6.1.6 空间网格构造的安装方法,应根据构造的类型、受力和布局特点,在确保质量、安全的条件下,结合进度、经济及施工现场技能条件综合确定。空间网格构造的安装可选用下列方法:1 高空散装法 适用于全支架拼装的各种类型的空间网格构造,尤实在用于螺栓连接、销轴连接等非焊接连接的构造。并可根据构造特点选用少支架的悬挑拼装施工方法:内扩法(由边支座向中心悬挑拼装)、外扩法(由中心向边支座悬挑拼装)。2 分条或分块安装法 适用于分割后构造的刚度和受力状况改变较小的空间网格构造。分条或分块的大小应根据起重设备的起重能力确定。3 滑移法 适用于能设置平行滑轨的各种空间网格构造,尤实在用于必须超过施工(待安装的屋盖构造下部不许可搭设支架或行走起重机)或园地狭窄、起重运输不便等情形。当空间网格构造为大柱网或平面狭永劫,可采取滑架法施工。4 整体吊装法 适用于中小型空间网格构造,吊装时可在高空平移或旋转就位。5 整体提升法 适用于各种空间网格构造,构造在地面整体拼装完毕后提升至设计标高、就位。6 整体顶升法 适用于支点较少的各种空间网格构造。构造在地面整体拼装完毕后顶升至设计标高、就位。7 折叠展开式整体提升法 适用于柱面网壳构造等。在地面或靠近地面的事情平台上折叠拼装,然后将折叠的机构用提升设备提升到设计标高,末了在高空补足原来去掉的杆件,使机构变成构造。
6.1.7 安装方法确定后,应分别对空间网格构造各吊点反力、竖向位移、杆件内力、提升或顶升时支承柱的稳定性和风载下空间网格构造的水平推力等进行验算,必要时应采纳临时加固方法。当空间网格构造分割成条、块状或悬挑法安装时,应对各相应施工工况进行跟踪验算,对有影响的杆件和节点应进行调度。安装用支架或起重设备拆除前应对相应各阶段工况进行构造验算,以选择合理的拆除顺序。
6.1.8 安装阶段构造的动力系数宜按下列数值选取:液压千斤顶提升或顶升取1.1;穿心式液压千斤顶钢绞线提升取1.2;塔式起重机、拔杆吊装取1.3;履带式、汽车式起重机吊装取1.4。
6.1.9 空间网格构造正式安装前宜进行局部或整体试拼装,当构造较大略或确有把握时可不进行试拼装。
6.1.10 空间网格构造不得在六级及六级以上的风力下进行安装。
6.1.11 空间网格构造在进行涂装前,必须对构件表面进行处理,打消毛刺、焊渣、铁锈、污物等。经由处理的表面应符合设计哀求和国家现行有关标准的规定。
6.1.12 空间网格构造宜在安装完毕、形成整体后再进行屋面板及悬挂构件等的安装。
6.2 制作与拼装哀求6.2.1 空间网格构造的杆件和节点应在专门的设备或胎具上进行制作与拼装,以担保拼装单元的精度和互换性。
6.2.2 空间网格构造制作与安装中所有焊缝应符合设计哀求。当设计无哀求时应符合下列规定:1 钢管与钢管的对接焊缝应为一级焊缝;2 球管对接焊缝、钢管与封板(或锥头)的对接焊缝应为二级焊缝;3 支管与主管、支管与支管的相贯焊缝应符合现行行业标准《建筑钢构造焊接技能规程》JGJ 81的规定;4 所有焊缝均应进行外不雅观检讨,检讨结果应符合现行行业标准《建筑钢构造焊接技能规程》JGJ 81的规定;对一、二级焊缝应作无损探伤考验,一级焊缝探伤比例为100%,二级焊缝探伤比例为20%,探伤比例的计数方法为焊缝条数的百分比,探伤方法及毛病分级应分别符合现行行业标准《钢构造超声波探伤及质量分级法》JG/T 203和《建筑钢构造焊接技能规程》JGJ81的规定。
6.2.3 空间网格构造的杆件接长不得超过一次,接长杆件总数不应超过杆件总数的10%,并不得集中支配。杆件的对接焊缝距节点或端头的最短间隔不得小于500mm。
6.2.4 空间网格构造制作尚应符合下列规定:1 焊接球节点的半圆球,宜用机床坡口。焊接后的成品球表面应光滑平整,不应有局部突出或折皱。焊接球的尺寸许可偏差应符合表6.2.4—1的规定。
6.2.5 钢管杆件宜用机床下料。杆件下料长度应预加焊吸收缩量,其值可通过试验确定。杆件制作长度的许可偏差应为±1mm。采取螺栓球节点连接的杆件其长度应包括锥头或封板;采取嵌入式毂节点连接的杆件,其长度应包括杆端嵌入件。
6.2.6 支座节点、铸钢节点、预应力索锚固节点、H型钢、方管、预应力索等的制作加工应符合设计及现行国家标准《钢构造工程施工质量验收规范》GB 50205等的规定。
6.2.7 空间网格构造宜在拼装模架上进行小拼,以担保小拼单元的形状和尺寸的准确性。小拼单元的许可偏差应符合表6.2.7规定。
6.2.8 分条或分块的空间网格构造单元长度不大于20m时,拼接边长度许可偏差应为±10mm;当条或块单元长度大于20m时,拼接边长度许可偏差应为±20mm。高空总拼应有担保精度的方法。
6.2.9 空间网格构造在总拼前应精确放线,放线的许可偏差应 为边长的1/10000。总拼所用的支承点应防止下沉。总拼时应选择合理的焊接工艺顺序,以减少焊接变形和焊接应力。拼装与焊接顺序应从中间向两端或四周发展。网壳构造总拼完成后应检讨曲面形状,其局部凹陷的许可偏差应为跨度的1/1500,且不应大于40mm。
6.2.10 螺栓球节点及用高强度螺栓连接的空间网格构造,按有关规定拧紧高强度螺栓后,应对高强度螺栓的拧紧情形逐一检讨,压杆不得存在缝隙,确保高强度螺栓拧紧。安装完成后应对拉杆套筒的缝隙和多余的螺孔用油腻子填嵌密实,并应按规定进行防腐处理。
6.2.11 支座安装应平整垫实,必要时可用钢板调度,不得强制就位。
6.3 高空散装法6.3.1 采取小拼单元或杆件直接在高空拼装时,其顺序应能担保拼装精度,减少累积偏差。悬挑法施工时,应先拼成可承受自重的几何不变构造体系,然后逐步扩拼。为减少扩拼时构造的竖向位移,可设置少量支撑。空间网格构造在拼装过程中应对掌握点空间坐标随时跟踪丈量,并及时调度至设计哀求值,不应使拼装偏差逐步积累。
6.3.2 当选用扣件式钢管搭设拼装支架时,应在立杆柱网中纵横每相隔15m~20m设置格构柱或格构框架,作为核心构造。格构柱或格构框架必须设置交叉斜杆,斜杆与立杆或水平杆交叉处节点必须用扣件连接稳定。
6.3.3 格构柱应验算强度、整体稳定性和单根立杆稳定性;拼装支架除应验算单根立杆强度和稳定性外,尚应采纳布局方法担保整体稳定性。压杆打算长度l0应取支架步高。打算时事情条件系数μa可取0.36,高度影响系数μb可按下式打算:
式中, Hs——支架搭设高度(m)。
6.3.4 对付高宽比比较大的拼装支架还应进行抗倾覆验算。
6.3.5 拼装支架搭设应符合下列规定:1 必须设置足够完全的垂直剪刀撑和水平剪刀撑;2 支架应与土建构造连接稳定,当五连接条件时,应设置安全缆风绳、抛撑等;3 支架立杆安装每步高许可垂直偏差应为±7mm;支架总高20m以下时,全高许可垂直偏差应为±30mm;支架总高20m以上时,全高许可垂直偏差应为±48mm;4 扣件拧紧力矩不应小于40N·m,抽检率不应低于20%;5 支架在构造自重及施工荷载浸染下,其立杆总沉降量不应大于10mm;6 支架搭设的别的技能哀求应符合现行行业标准《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技能规范》JGJ 130的干系规定。
6.3.6 在拆除支架过程中应防止个别支承点集中受力,宜根据各支承点的构造自重挠度值,采取分区、分阶段按比例低落或用每步不大于10mm的等步低落法拆除支承点。
6.4 分条或分块安装法6.4.1 将空间网格构造分成条状单元或块状单元在高空连成整体时,分条或分块构造单元应具有足够刚度并担保自身的几何不变性,否则应采纳临时加固方法。
6.4.2 在分条或分块之间的合拢处,可采取安装螺栓或其他临时定位等方法。设置独立的支撑点或拼装支架时,应符合本规程第6.3.2条的规定。合拢时可用千斤顶或其他方法将网格单元顶升至设计标高,然后连接。
6.4.3 网格单元宜减少中间运输。如需运输时,应采纳方法防止变形。
6.5 滑 移 法6.5.1 滑移可采取单条滑移法、逐条积累滑移法与滑架法。
6.5.2 空间网格构造在滑移时应至少设置两条滑轨,滑轨间必须平行。根据构造支承情况,滑轨可以倾斜设置,构造可上坡或下坡牵引。当滑轨倾斜时,必须采纳安全方法,使构造在滑移过程中不致因自重向下滑动。对曲面空间网格构造的条状单元可用赞助支架调度构造的高低;对非矩形平面空间网格构造,在滑轨两边可对称或非对称将构造悬挑。
6.5.3 滑轨可固定于梁顶面或专用支架上,也可置于地面,轨面标高宜高于或即是空间网格构造支座设计标高。滑轨及专用支架应能抵抗滑移时的水平力及竖向力,专用支架的搭设应符合本规程第6.3.2条的规定。滑轨接头处应垫实,两端应做圆倒角,滑轨两侧应无障碍,滑轨表面应光滑平整,并应涂润滑油。大跨度空间网格构造的滑轨采取钢轨时,安装应符合现行国家标准《桥式和门式起重机制造和轨道安装公差》GB/T 10183的规定。
6.5.4 对大跨度空间网格构造,宜在跨中增设中间滑轨。中间滑轨宜用滚动摩擦办法滑移,两边滑轨宜用滑动摩擦办法滑移。当滑移单元由于增设中间滑轨引起杆件内力变号时,应采纳方法防止杆件失落稳。
6.5.5 当设置水平导向轮时,宜设在滑轨内侧,导向轮与滑轨的间隙应在10mm~20mm之间。
6.5.6 空间网格构造滑移时可用卷扬机或手拉葫芦牵引,根据牵引力大小及支座之间的杆件承载力,旁边每边可采取一点或多点牵引。牵引速率不宜大于0.5m/min,不同步值不应大于50mm。牵引力可按滑动摩擦或滚动摩擦分别按下列公式进行验算:
式中,Ft——总启动牵引力;
Gok——空间网格构造的总自重标准值;
μ1——滑动摩擦系数,在自然轧制钢表面,经粗除锈充分润滑的钢与钢之间可取0.12~0.15;
ζ——阻力系数,当有其他成分影响牵引力时,可取1.3~1.5。
2 滚动摩擦
式中,Ft——总启动牵引力;
Gok——空间网格构造总自重标准值;
k——钢制轮与钢轨之间滚动摩擦力臂。当圆顶轨道车轮直径为100~150mm时,取0.3mm,车轮直径为200~300mm时,取0.4mm;
μ2——车轮轴承摩擦系数,滑动开式轴承取0.1、稀油润滑取0.08;滚珠轴承取0.015;滚柱轴承、圆锥滚子轴承取0.02;
ξ1——阻力系数,由小车制造安装精度、钢轨安装精度、牵引的不同步程度等成分确定,1.1~1.3;
r1——滚轮的外圆半径(mm);
r——轴的半径(mm)。中间滑轨宜用滚动摩擦办法滑移,两边滑轨宜用滑动摩擦办法滑移。
6.5.7 空间网格构造在滑移施工前,应根据滑移方案对杆件内力、位移及支座反力进行验算。当采取多点牵引时,还应验算牵引不同步对构造内力的影响。
6.6 整体吊装法6.6.1 空间网格构造整体吊装可采取单根或多根拔杆起吊,也可采取一台或多台起重机起吊就位,并应符合下列规定:1 当采取单根拔杆整体吊装方案时,对矩形网架,可通过调度缆风绳使空间网格构造平移就位;对正多边形或圆形构造可通过旋转使构造迁徙改变就位;2 当采取多根拔杆方案时,可利用每根拔杆两侧起重机滑轮组中产生水平力不等事理推动空间网格构造平移或迁徙改变就位(图6.6.1);3 空间网格构造吊装设备可根据起重滑轮组的拉力进行受力剖析,提升或就位阶段可分别按下列公式打算起重滑轮组的拉力:
式中,G1——每根拔杆所担负的空间网格构造、索具等荷载;Ff1、Ff2——起重滑轮组的拉力;a1、a2——起重滑轮组钢丝绳与水平面的夹角。
6.6.2 在空间网格构造整体吊装时,应担保各吊点起升及低落的同步性。提升高差许可值(是指相邻两拔杆间或相邻两吊点组的协力点间的相对高差)可取吊点间间隔的1/400,且不宜大于100mm,或通过验算确定。
6.6.3 当采取多根拔杆或多台起重机吊装空间网格构造时,宜将拔杆或起重机的额定负荷能力乘以折减系数0.75。
6.6.4 在订定空间网格构培养位总拼方案时,应符合下列规定:1 空间网格构造的任何部位与支承柱或拔杆的净距不应小于100mm;2 如支承柱上设有凸出布局(如牛腿等),应防止空间网格构造在提升过程中被凸出物卡住;3 由于空间网格构造错位须要,对个别杆件暂不组装时,应进行构造验算。
6.6.5 拔杆、缆风绳、索具、地锚、根本及起重滑轮组的穿法等,均应进行验算,必要时可进行试验考验。
6.6.6 当采取多根拔杆吊装时,拔杆安装必须垂直,缆风绳的初始拉力值宜取吊装时缆风绳中拉力的60%。
6.6.7 当采取单根拔杆吊装时,应采取球铰底座;当采取多根拔杆吊装时,在拔杆的起重平面内可采取单向铰接头。拔杆在最不利荷载组合浸染下,其支承根本对地面的均匀压力不应大于地基承载力特色值。
6.6.8 当空间网格构造承载能力许可时,在拆除拔杆时可采取在构造上设置滑轮组将拔杆悬挂于空间网格构造上逐段拆除的方法。
6.7 整体提升法6.7.1 空间网格构造整体提升可在构造柱上安装提升设备进行提升,也可在进行柱子滑模施工的同时提升,此时空间网格构造可作为操作平台。
6.7.2 提升设备的利用负荷能力,应将额定负荷能力乘以折减系数,穿心式液压千斤顶可取0.5~0.6;电动螺杆升板机可取0.7~0.8;其他设备通过试验确定。
6.7.3 空间网格构造整体提升时应担保同步。相邻两提升点和最高与最低两个点的提升许可高差值应通过验算或试验确定。在常日情形下,相邻两个提升点许可高差值,当用升板机时,应为相邻点间隔的1/400,且不应大于15mm;当采取穿心式液压千斤顶时,应为相邻点间隔的1/250,且不应大于25mm。最高点与最低点许可高差值,当采取升板机时应为35mm,当采取穿心式液压千斤顶时应为50mm。
6.7.4 提升设备的协力点与吊点的偏移值不应大于10mm。
6.7.5 整体提升法的支承柱应进行稳定性验算。
6.8 整体顶升法6.8.1 当空间网格构造采取整体顶升法时,宜利用空间网格构造的支承柱作为顶升时的支承构造,也可在原支承柱处或其附近设置临时顶升支架。
6.8.2 顶升用的支承柱或临时支架上的缀板间距,应为千斤顶利用行程的整倍数,其标高偏差不得大于5mm,否则运用薄钢板垫平。
6.8.3 顶升千斤顶可采取螺旋千斤顶或液压千斤顶,其利用负荷能力应将额定负荷能力乘以折减系数,丝杠千斤顶取0.6~0.8,液压千斤顶取0.4~0.6。各千斤顶的行程和升起速率必须同等,千斤顶及其液压系统必须经由现场考验合格后方可利用。
6.8.4 顶升时各顶升点的许可高差应符合下列规定:1 不应大于相邻两个顶升支承构造间距的1/1000,且不应大于15mm;2 当一个顶升点的支承构造上有两个或两个以上千斤顶时,不应大于千斤顶间距的1/200,且不应大于10mm。
6.8.5 千斤顶应保持垂直,千斤顶或千斤顶协力的中央与顶升点构造中央线偏移值不应大于5mm。
6.8.6 顶升前及顶升过程中空间网格构造支座中央对柱基轴线的水平偏移值不得大于柱截面短边尺寸的1/50及柱高的1/500。
6.8.7 顶升用的支承构造应进行稳定性验算,验算时除应考虑空间网格构造和支承构造自重、与空间网格构造同时顶升的其他静载和施工荷载外,尚应考虑上述荷载偏幸和风荷载所产生的影响。如稳定性不知足时,应采纳方法予以办理。
6.9 折叠展开式整体提升法6.9.1 将柱面网壳构造由构造变成机构,在地面拼装完成后用提升设备整体提升到设计标高,然后在高空补足杆件,使机构成为构造。在作为机构的全体提升过程中应对网壳构造的杆件内力、节点位移及支座反力进行验算,必要时应采纳临时加固方法。
6.9.2 提升用的工具宜采取液压设备,并宜采取打算机同步掌握。提升点应根据设计打算确定,可采取四点或四点以上的提升点进行提升。提升速率不宜大于0.2m/min,提升点的不同步值不应大于提升点间距的1/500,且不应大于40mm。
6.9.3 在提升过程中只许可机构在竖直方向作一维运动。提升用的支架应符合本规程第6.3.2条的规定,并应设置导轨,
6.9.4 柱面网壳构造由多少条铰线分成多个区域,每条铰线包含多个活动铰,应担保同一铰线上的各个铰节点在一条直线上,各条铰线之间应相互平行。
6.9.5 对提升过程中可能涌现瞬变的柱面网壳构造,应设置临时支撑或临时拉索。
6.10 组合空间网格构造施工6.10.1 预制钢筋混凝土板几何尺寸的许可偏差及混凝土质量标准应符合现行国家标准《混凝土构造工程施工质量验收规范》GB 50204的有关规定。
6.10.2 灌缝混凝土应采取微膨胀补偿紧缩混凝土,并应连续灌筑。当灌缝混凝土强度达到强度等级的75%以上时,方可拆除支架。
6.10.3 组合空间网格构造的腹杆及下弦杆的制作、拼装许可偏差及焊缝质量哀求应符合本规程第6.2节的规定。
6.10.4 组合空间网格构造安装方法可采取高空散装法、整体提升法、整体顶升法。
6.10.5 组合空间网格构造在未形成整体前,不得拆除支架或施加局部集中荷载。
6.11 交 验6.11.1 空间网格构造的制作、拼装和安装的每道工序完成后均应进行检讨,凡未经检讨,不得进行下一工序的施工,每道工序的检讨均应作出记录,并汇总存档。构造安装完成后必须进行交工验收。组成空间网格构造的各种节点、杆件、高强度螺栓、其他零配件、构件、连接件等均应有出厂合格证及考验记录。
6.11.2 交工验收时,应检讨空间网格构造的各边长度、支座的中央偏移和高度偏差,各许可偏差应符合下列规定:1 各边长度的许可偏差应为边长的1/2000且不应大于40mm;2 支座中央偏移的许可偏差应为偏移方向空间网格构造边长(或跨度)的1/3000,且不应大于30mm;3 周边支承的空间网格构造,相邻支座高差的许可偏差应为相邻间距的1/400,且不大于15mm;对多点支承的空间网格构造,相邻支座高差的许可偏差应为相邻间距的1/800,且不应大于30mm;支座最大高差的许可偏差不应大于30mm。
6.11.3 空间网格构造安装完成后,应对挠度进行丈量。丈量点的位置可由设计单位确定。当设计无哀求时,对跨度为24m及以下的情形,应丈量跨中的挠度;对跨度为24m以上的情形,应丈量跨中及跨度方向四平分点的挠度。所测得的挠度值不应超过现荷载条件下挠度打算值的1.15倍。
6.11.4 空间网格构造工程验收,应具备下列文件和记录:1 空间网格构造施工图、设计变更文件、竣工图;2 施工组织设计;3 所用钢材及其他材料的质量证明书和试验报告;4 零部件产品合格证和试验报告;5 焊接质量考验资料;6 总拼就位后几何尺寸偏差、支座高度偏差和挠度丈量记录。
附录A 常用网架形式A.0.1 交叉桁架体系可采取下列五种形式:
附录B 常用网壳形式B.0.1 单层圆柱面网壳网格可采取下列四种形式:
B.0.2 单层球面网壳网格可采取下列六种形式:
B.0.3 单层双曲抛物面网壳网格可采取下列二种形式:
B.0.4 单层椭圆抛物面网壳网格可采取下列三种形式:
附录C 网壳等效刚度的打算
C.0.1 网壳的各种常用网格形式可分为图C.0.1所示三种类型,其等效薄膜刚度Be和等效抗弯刚度De可按不同类型所给出的下列公式进行打算。
附录D 组合网架构造的简化打算
D.0.1 当组合网架构造的带肋平板采取如图D.0.1a的支配形式时,可假定为四组杆系组成的等代上弦杆(图D.0.1b),其截面面积应按下列公式打算:
式中,A0i——i方向肋的截面面积(i = 1, 2, 3, 4);
Ati——带肋板的平板部分在i方向等代杆系的截面面积(i = 1, 2, 3, 4); t——平板厚度;
s——1、2两方向肋的间距;
η——考虑钢筋混凝土平板泊松比ν的改动系数,当ν = 1/6时,可取η = 0.825。 组合网架带肋平板的混凝土弹性模量,在长期荷载组合下应乘折减系数0.5,在短期荷载组合下应乘折减系数0.85。
D.0.2 按刚度分配求得肋和平板等代杆系的轴向力设计值iN0、iNt,可按下列公式打算:
式中, Ni——由截面积为Ai的等代上弦杆组成的网架构造所求得的上弦内力设计值(i = 1,2, 3, 4);
D.0.3 I、III类三角形单元与II、IV类三角形单元(图D.0.1b)内的平板内力设计值Nx、Ny、Nxy可分别按下列公式打算:
式中,Nti——三角形单元边界处相应平板等代杆系的轴力设计值。
D.0.4 根据板的连接布局,对多支点双向多跨连续板或四支点单跨板,应打算带肋板的肋中和板中的局部波折内力。
附录E 网壳构造稳定承载力打算公式E.0.1 当单层球面网壳跨度小于50m、单层圆柱面网壳宽度小于25m、单层椭圆抛物面网壳跨度小于30m,或对网壳稳定性进行初步打算时,其容许承载力标准值[qks](kN/m2)可按下列公式打算:
式中,Be——网壳的等效薄膜刚度(kN/m);
De——网壳的等效抗弯刚度(kN·m);
r——球面的曲率半径(m)。扇形三向网壳的等效刚度eB和eD应按主肋处的网格尺寸和杆件截面进行打算;短程线型网壳应按三角形球面上的网格尺寸和杆件截面进行打算;肋环斜杆型和葵花形三向网壳应按自支承圈梁算起第三圈环梁处的网格尺寸和杆件截面进行打算。网壳径向和环向的等效刚度不相同时,可采取两个方向的均匀值。2 单层椭圆抛物面网壳,四边铰支在刚性横隔上
式中,r1、r2——椭圆抛物面网壳两个方向的主曲率半径(m);
μ——考虑荷载不对称分布影响的折减系数;
g、q——浸染在网壳上的恒荷载和活荷载(kN/m2)。
注:公式(E.0.1-3)的适用范围为q / g=0~2。3 单层圆柱面网壳1) 当网壳为四边支承,即两纵边固定铰支(或固结),而两端铰支在刚性横隔上时:
式中,L、B、f、r——分别为圆柱面网壳的总长度、宽度、矢高和曲率半径(m);
De11、De22——分别为圆柱面网壳纵向(零曲率方向)和横向(圆弧方向)的等效抗弯刚度(kN·m);
Be22——圆柱面网壳横向等效薄膜刚度(kN/m)。
当圆柱面网壳的长宽比L/B不大于1.2时,由式(E.0.1-4)算出的容许承载力尚应乘以下列考虑荷载不对称分布影响的折减系数u:
注:公式(E.0.1-5)的适用范围为q / g=0~2。2) 当网壳仅沿两纵边支承时:
3) 当网壳为两端支承时:
式中,Be11——圆柱面网壳纵向等效薄膜刚度;
Ih、Iv——边梁水平方向和竖向的线刚度(kN·m)。 对付桁架式边梁,其水平方向和竖向的线刚度可按下式打算:
式中,A1、A2——分别为两根弦杆的面积;
a1、a2——分别为相应的形心距。两端支承的单层圆柱面网壳尚应考虑荷载不对称分布的影响,其折减系数u按下式打算:
注:公式(E.0.1-9)的适用范围为L/B = 1.0 ~ 2.5。以上各式中网壳等效刚度的打算公式可见本规程附录C。
附录F 多维反应谱法打算公式F.0.1 当按多维反应谱法进行空间网格构造三维地震效应剖析时,三维非平稳随机地震勉励下构造各节点最大位移相应值与各杆件最大内力相应值可按下列公式打算:
2 第p杆最大地震内力相应值(即随机振动中最大相应的均值)的组合公式为:
式中,Np——为第p杆的最大内力相应值;
t——构造总自由度数;
T——内力转换矩阵。Tpq为矩阵中的元素,根椐节点编号和单元类型确定。
附录G 用于屋盖的网架构造竖向地震浸染和浸染效应的简化打算G.0.1 对付周边支承或多点支承和周边支承相结合的用于屋盖的网架构造,竖向地震浸染标准值可按下式确定:
式中, FEvki ——浸染在网架第i节点上竖向地震浸染标准值;
ψv ——竖向地震浸染系数,按表G.0.1取值。
对付平脸庞杂或主要的大跨度网架构造可采取振型分解反应谱法或时程剖析法作专门的抗震剖析和验算。
G.0.2 对付周边简支、平面形式为矩形的正放类和斜放类(指上弦杆平面)用于屋盖的网架构造,在竖向地震浸染下所产生的杆件轴向力标准值可按下列公式打算:
式中, NEvi ——竖向地震浸染引起第 i 杆的轴向力标准值;
NGi——在重力荷载代表值浸染下第 i 杆轴向力标准值,可由空间桁架位移法求得,其竖向地震浸染的分项系数可采取1.3;ξi ——第 i杆竖向地震轴向力系数;λ ——抗震设防烈度系数,当 8 度时λ=1,9度时λ=2;
ξv ——竖向地震轴向力系数,可根据网架构造的基本频率按图G.0.2-1和表G.0.2-1取用;
ri —— 网架构造平面的中央O 至第 i 杆中点B 的间隔(图G.0.2-2);
r —— OA的长度,A 为OB线段与圆(或椭圆)锥底面圆周的交点(图G.0.2-2);
η—— 改动系数,按表G.0.2-2取值。
网架构造的基本频率可近似按下式打算:
式中, wj—— 重力荷载代表值浸染下第j 节点竖向位移。
附录H 网壳构造水平地震内力系数H.0.1 对付轻屋盖的单层球面网壳构造,采取扇形三向网格、肋环斜杆型或短程线型网格,当周边固定铰支承,按7度或8度设防、Ⅲ类园地、设计地震分组第一组进行多遇地震效应打算时,其杆件地震浸染轴向力标准值可按下列方法打算:
H.0.2 对付轻屋盖单层双曲抛物面网壳构造,斜杆为拉杆(沿斜杆方向角点为抬高端)、弦杆为正交正放网格;当四角固定铰支承、四边竖向铰支承,按7度或8度设防、Ⅲ类园地、设计地震第一组进行多遇地震效应打算时,其杆件地震浸染轴向力标准值可按以下方法打算:除了刚度远远大于内部杆的周边及抬高端斜杆外,所有弦杆及斜杆均取等截面杆件设计时
H.0.3 对付轻屋盖正放四角锥双层圆柱面网壳构造,沿两纵边固定铰支承在上弦节点、两端竖向铰支在刚性横隔上,当按7度及8度设防、Ⅲ类园地、设计地震第一组进行多遇地震效应打算时,其杆件地震浸染轴向力标准值可按以下方法打算:
附录J 嵌入式毂节点紧张尺寸的打算公式J.0.1 嵌入式毂节点的毂体嵌入槽以及与其合营的嵌入榫呈圆柱状。嵌入榫的中线和与其相连杆件轴线的垂线之间的夹角,即杆件端嵌入榫倾角Φ(图5.4.3b),可分别按下列公式打算:
J.0.2 圆柱面单层网壳的斜杆两端嵌入件的嵌入榫中央线之间的扭角打算公式(图I.0.2)。球面网壳杆件和圆柱面网壳的环向杆件,同一根杆件的两端嵌入榫中央线在同一平面内,而圆柱面网壳的斜杆两端嵌入榫的中央线不在同一平面内,它们之间的扭角a按下式求得:
式中, L—杆件几何长度;
Lb—见图(I.0.1)中(a)、(b);B—见图(I.0.1)中(c);“+”—顺时针向;“-”—逆时针向。
J.0.3 嵌入式毂节点中的毂体上各嵌入槽轴线间夹角应为汇交于该节点各杆件轴线间的夹角在通过该节点中央切平面上的投影(图5.4.6a),用下式求得:
J.0.4 毂体的其他各紧张尺寸(图5.4.6)按如下规定确定。毂体直径hd分别按式(I.0.4-1)、(I.0.4-2)打算,并按打算结果中的较大者选用。
附录K 橡胶垫板的材料性能及打算布局哀求K.0.1 橡胶垫板的胶料物理性能与力学性能可按表K.0.1—1、表K.0.1—2采取。
K. 0. 2 橡胶垫板的设计打算应符合下列规定:1 橡胶垫板的底面面积A可根据承压条件按下式打算:
式中,A——橡胶垫板承压面积,即A=ab,(如橡胶垫板开有螺孔,则应减去开孔面积);
a,b ——支座的短边与长边的边长 ;
Rmax——网架全部荷载标准值浸染下引起的支座反力;
[σ]——橡胶垫板的许可抗压强度,按表J.0.1-2采取 。
2 橡胶垫板厚度应根据橡胶层厚度与中间各层钢板厚度确定(图J.0.2)。
橡胶层厚度可由上、下表层及各钢板间的橡胶片厚度之和确定:
式中,d0 —— 橡胶层厚度;
dt 、di —— 分别为上(下)表层及中间各层橡胶片厚度;
n —— 中间橡胶片的层数。
根据橡胶剪切变形条件,橡胶层厚度应同时知足下列两式的哀求;
式中,u——由于温度变革等缘故原由在网架支座处引起的水平位移。
上、下表层橡胶片厚度宜取2.5mm,中间橡胶层常用厚度宜取5、8、11mm,钢板厚度宜取用2~3mm。
3 橡胶垫板均匀压缩变形mw可按下式打算:
式中,qmax—— 构造在支座处的最大转角(rad)。
4 在水平力浸染下橡胶垫板应按下式进行抗滑移验算:
式中,μ—— 橡胶垫板与混凝土或钢板间的摩擦系数,按表J.0.1-2采取;
Rg——乘以荷载分项系数0.9的永久荷载标准值浸染下引起的支座反力;
G —— 橡胶垫板的抗剪弹性模量,按表J.0.1-2采取。
K.0.3 橡胶垫板的布局应符合下列规定:1 对气温不低于-25℃地区,可采取氯丁橡胶垫板;对气温不低于-30℃地区,可采取耐寒氯丁橡胶垫板;对气温不低于-40℃地区,可采取天然橡胶垫板;2 橡胶垫板的长边应顺网架支座切线方向平行放置,与支柱或基座的钢板或混凝土间可用502胶等胶粘剂粘结固定;3 橡胶垫板上的螺孔直径应大于螺栓直径10mm~20mm,并应与支座可能产生的水平位移相适应;4 橡胶垫板外宜设限位装置,防止发生超限位移;5 设计时宜考虑长期利用后因橡胶老化而需改换的条件,在橡胶垫板四周可涂以防止老化的酚醛树脂,并粘结泡沫塑料;6 橡胶垫板在安装、利用过程中,应避免与油脂等油类物质以及其他对橡胶有害的物质的打仗。
K.0.4 橡胶垫板的弹性刚度打算应符合下列规定:
1 剖析打算时应把橡胶垫板看作为一个弹性元件,其竖向刚度0zK和两个水平方向的侧向刚度0nK和0sK分别可取为:
2 当橡胶垫板搁置在网架支承构造上,尚应打算橡胶垫板与支承构造的组合刚度。如支承构造为独立柱时,悬臂独立柱的竖向刚度zlK和两个水平方向的侧向刚度Knl、Ksl分别为:
式中,Ei—— 支承柱的弹性模量;Inl、Isl—— 支承柱截面两个方向的惯性矩;
l——支承柱的高度。
橡胶垫板与支承构造的组合刚度,可根据串联弹性元件的事理,分别求得相应的组合竖向与侧向刚度Kz、Kn、Ks,即: