JGJ257-2012索结构技术规程.pdf

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  • 1.0.1 为在索结构的设计与施工中贯彻执行国家的技术经济政策,做到技术先进、安全适用、经济合理、确保质量,制定本规程。
    1.0.2 本规程适用于以索为主要受力构件的各类建筑索结构,包括悬索结构、斜拉结构、张弦结构及索穹顶等的设计、制作、安装及验收。
    1.0.3 索结构的设计、制作、安装及验收,除应符合本规程的规定外,尚应符合国家现行有关标准的规定。

    2. 1.7 索穹顶 cable dome

    由脊索、谷索、环索、撑杆及斜索组成并支承在圆形、 或多边形刚性周边构件上的结构体系

    由在同一竖向平面内两根曲率方向相反的索以及两索之间的 撑杆组成的结构体系。

    加劲构件组成的结构体系,通过对横向加劲构件两端施加强迫位 移在整个体系中建立预应力,

    园林工艺、表格2. 1. 10 柔性索

    长度远大于其截面特征尺寸,可承受拉力和部分弯判 件,如型钢等。

    2.1.12初始几何状态

    索结构在外部荷载作用下的平衡状态

    2. 2. 1 材料性能

    A—索体净截面积; l—拉索长度。

    2. 2.3 计算系数

    YR 拉索的抗力分项系数; 结构重要性系数; Yoi 预应力作用分项系数。

    m一一拉索张拉端锚固压实内缩引起的预应力损失。

    3.1.1索结构的选型应根据建筑物的功能与形状,综合考虑材 料供应、加工制作与现场施工安装方法,选择合理的结构形式、 边缘构件及支承结构,且应保证结构的整体刚度和稳定性。 3.1.2当索结构用于建筑物屋盖时,宜选用本规程中所规定的 悬索结构、斜拉结构、张弦结构或索穹顶。悬索结构可采用单层 索系(单索、索网)、双层索系及横向加劲索系。 3.1.3单索宜采用重型屋面。当平面为矩形或多边形时,可将 拉索平行布置构成单曲下凹屋面1图3.1.3(a)1。当平面为圆 形时拉志可控柜射坐代在

    拉索平行布置构成单曲下凹屋面[图3.1.3(a)。当平面为圆 形时,拉索可按辐射状布置构成碟形的屋面,中心宜设置受拉环

    图3.1.3(b)。当平面为圆形并充许在中心设置立柱时,拉索 可按辐射状布置构成伞形屋面[图3.1.3(c)。 3.1.4索网宜采用轻型屋面。平面形状可为方形、矩形、多边 形、菱形、圆形、椭圆形等(图3.1.4)。

    图3.1.4索网 1一承重索;2—稳定索;3一拱

    3.1.5双层索系宜采用轻型屋面。承重索与稳定索可采用不同 的组合方式,两索之间应分别以受压撑杆或拉索相联系。当平面 为矩形或多边形时,承重索、稳定索宜平行布置,构成索桁架形 式的双层索系图 3.1.5(a);当平面为圆形时,承重索、稳

    3.1.5双层索系宜采用轻型屋面。承重索与稳定索

    图3.1.5双层索系结构 1一承重索;2一稳定索

    定索宜按辐射状布置,中心宜设置受拉环L图3.1.5(b)」。 3.1.6横向加劲索系宜采用轻型屋面。当平面形状为方形、矩 形或多边形时,拉索应沿纵向平行布置。横向加劲构件宜采用桁 架或梁 (图 3. 1. 6)。

    1.6横向加劲索系宜采用轻型屋面。当平面形状为方形

    3.1.6横向加劲索系宜采用轻型屋面。当平面形状

    或多边形时,拉索应沿纵向平行布置。横向加劲构件宜采用 或梁 (图 3. 1. 6)。

    图3.1.6横向加劲索系 一索;2一横向加劲构件;3一锚索;4一柱

    3.1.7斜拉结构宜采用轻型屋面,设置的立柱(杆)应高出 屋面;斜拉索可平行布置,也可按辐射状布置。 3.1.8张弦结构宜采用轻型屋面。张弦结构可按单向、双向或 空间布置成形以适应不同形状的平面,并应符合下列规定。

    3.1.7斜拉结构宜采用轻型屋面,设置的立柱(榄杆)应高出

    1单向张弦结构的平面形状可为方形或矩形,按照上弦不 同的构造方式宜采用张弦梁、张弦拱或张弦拱架等形式: 2双向张弦结构的平面形状可为方形或矩形,宜采用如单 可张弦结构的各种上弦构造方式呈正交布置成形; 3空间张弦结构的平面形状可为圆形、椭圆形或多边形 宜采用辐射式张弦结构或张弦网壳(弦支穹顶)。张弦网壳(弦 支穹顶)的网格形式应按现行行业标准《空间网格结构技术规 程》JGJ 7选用。

    3.1.9索穹顶的屋面宜采用膜材。当屋盖平面为圆形或

    形时,索穹顶的网格宜采用梯形「图 3.1.9(a),联方形「图

    图 3. 1. 9索项

    3.1.10当索结构用于支承玻璃幕墙时,可采用单层索系或双层 索系。单层索系宜采用单索、平面索网或曲面索网。双层索系宜 采用索桁架。 3.1.11当索结构用于支承玻璃采光顶时,可采用单层索系、双 良麦系式张弦结构单目麦宜平用曲面麦网,双月麦系宜平田

    3.1.10当索结构用于支承玻璃幕墙时,可采用单层索系或双层

    :11当索结构用于支承玻璃采光顶时,可采用单层索系、 索系或张弦结构。单层索系宜采用曲面索网;双层索系宜采 行布置或辐射布置索桁架;张弦结构宜采用张弦拱。

    2.1根据受力要求,索结构应选用仅承受拉力的柔性索或 受拉力和部分弯矩的劲性索。

    3.2.2索的预应力宜采用下列方法建立

    1在单索上采用钢筋混凝土屋面板等重屋面,并可在屋面 板上加荷并浇筑板缝,然后卸载建立预应力; 2在索网中通过张拉稳定索、承重索建立预应力; 3在双层索系中通过张拉稳定索或承重索建立预应力,也 可调节承重索与稳定索之间的撑杆长度建立预应力; 4在横向加劲索系中,宜通过下压横向加劲构件的两端支

    座使其强迫就位,从而对纵向索建立预应力; 5在张弦结构中,宜通过张拉拉索、伸长撑杆等方法建立 预应力。

    .3索的反力可采用下列方法

    3.2.3索的反力可采用下列方法传递: 1形成自平衡体系; 2以斜拉索或斜拉杆通过地锚传至地基: 3通过边梁及其支承结构(如柱、框架、落地拱)传至 地基。 3.2.4设计索结构屋面时,应采取措施防止屋面被风掀起。对 风吸力特别大的部位应采取加强屋面和索的连接构造或对屋盖后 部加大屋面自重等措施。 3.2.5对于单索屋盖,当平面为矩形时,索两端支点可设计为 等高或不等高,索的垂度宜取跨度的1/10~1/20;当平面为圆 形时,中心受拉环与结构外环直径之比宜取1/8~1/17,索的垂 度宜取跨度的1/10~1/20。 3.2.6对于索网屋盖,承重索的垂度宜取跨度的1/10~1/20 稳定索的拱度宜取跨度的1/15~1/30。 3.2.7对于双层索系屋盖,当平面为矩形时,承重索的垂度宜 取跨度的1/15~1/20,稳定索的拱度可取跨度的1/15~1/25: 当平面为圆形时,中心受拉环与结构外环直径之比宜取1/5~ 1/12,承重索的垂度宜取跨度的1/17~1/22,稳定索的拱度宜 取跨度的1/16~1/26。 3.2.8对于横向加劲索系屋盖,悬索两端支点可设计为等高或 不等高,索的垂度宜取跨度的1/10~1/20,横向加劲构件(梁 或架)的高度宜取跨度的1/15~1/25。 3.2.9对于双层索系玻璃幕墙,索桁架矢高宜取跨度的1/10~ 1/20。 3.2.10张弦拱(张弦拱架)的垂度宜取结构跨度的1/10~ 1/14。 2211张弦网声年高不宫小王睦度的1/10

    2以斜拉索或斜拉杆通过地锚传至地基: 3 通过边梁及其支承结构(如柱、框架、落地拱 地基。

    风吸力特别大的部位应采取加强屋面和索的连接构造或对 部加大屋面自重等措施

    3.2.5对于单索屋盖,当平面为矩形时,索两端支点可

    跨度的1/15~1/20,稳定索的拱度可取跨度的1/15~1/2 平面为圆形时,中心受拉环与结构外环直径之比宜取1/5 12,承重索的垂度宜取跨度的1/17~1/22,稳定索的拱度 跨度的1/16~1/26。

    2.8对于横向加劲索系屋盖,悬索两端支点可设计为等高

    3.2.13悬索结构中,单索屋盖最大挠度与跨度之比自初始几何

    3.2.16曲面索网及双层索系玻璃采光顶自初始预应力状态之

    的最大挠度与跨度之比不宜大于1/200。张弦结构玻璃采 初始预应力状态之后的最大挠度与跨度之比不宜大于1/2

    4.1.1拉索应由索体与锚具组成。 4.1.2拉索索体宜采用钢丝束、钢绞线、钢丝绳或钢拉杆。 4.1.3拉索两端锚具的构造应由建筑外观、索体类型、索力、 施工安装、索力调整、换索等多种因素确定。 4.1.4室外长拉索宜考虑风振和雨振影响并应设置适当的阻尼 减振装置。

    1钢丝的质量、性能应符合现行国家标准《桥梁缆索用热 镀锌钢丝》GB/T17101的规定,钢丝束的质量、性能应符合现 行国家标准《斜拉桥热挤聚乙烯高强钢丝拉索技术条件》GB/T 18365的规定; 2半平行钢丝束索体(图 4.2. 1),宜采用直径 5mm 或

    图4.2.1钢丝束索体截面形式 高强钢丝;2高强缠包带;3一HDPE护套; 4一外层HDPE护套;5一内层HDPE护套

    7mm的高强度、低松弛、耐腐蚀钢丝,钢丝束外应以高强缠 包带缠包,应有热挤高密度聚乙烯(HDPE)护套,在高温 高腐蚀环境下护套宜采用双层,高密度聚乙烯技术性能应符合 现行行业标准《桥梁缆索用高密度聚乙烯护套料》CJ/T297 的规定; 3钢丝束的极限抗拉强度宜选用1670MPa、1770MPa等 级别

    4.2.2钢绞线索体的选用应满足

    1钢绞线的质量、性能应符合国家现行标准《预应力混凝 土用钢绞线》GB/T5224、《高强度低松弛预应力热镀锌钢绞线》 YB/T152、《镀锌钢绞线》YB/T5004的规定; 2钢绞线索体(图4.2.2)可分别采用镀锌钢绞线、高强 度低松弛预应力热镀锌钢绞线、不锈钢钢绞线;

    图4.2.2钢绞线索体截面形式 钢绞线;2一高强缠包带;3一HDPE护套

    3钢绞线的极限抗拉强度可选用1570MPa、1720MPa、 1770MPa、1860MPa或1960MPa等级别; 4不锈钢绞线的质量、性能、极限抗拉强度应符合现行行 业标准《建筑用不锈钢绞线》JG/T200的规定。

    丝绳》GB/T20118的规定,密封钢丝绳的质量、性能应符合现 行行业标准《密封钢丝绳》YB/T5295的规定。 2钢丝绳索体宜采用密封钢丝绳、单股钢丝绳、多股钢丝 绳截面形式(图4.2.3)。钢丝绳索体应由绳芯和钢丝股组成: 结构用钢丝绳应采用无油镀锌钢芯钢丝绳,

    图4.2.3钢丝绳索体截面形式

    3钢丝绳的极限抗拉强度可选用1570MPa、1670MPa、 1770MPa、1870MPa或1960MPa等级别。 4不锈钢钢丝绳的质量、性能、极限抗拉强度应符合现行 国家标准《不锈钢丝绳》GB/T9944的规定。 4.2.4钢拉杆索体的选用应满足下列要求: 1钢拉杆的质量、性能应符合现行国家标准《钢拉杆》 GB/T20934的规定; 2钢拉杆杆体的屈服强度可选用345MPa、460MPa、 550MPa或650MPa等级别。 4.2.5索体材料的弹性模量宜由试验确定。在未进行试验的情

    4.2.5索体材料的弹性模量宜由试验确定。在未进行试验的情

    表4.2.5索体材料弹性模

    续表 4. 2. 5

    续表 4. 2. 5

    索体材料的线膨胀系数值宜由

    4.3.1热铸锚锚具和冷铸锚锚具的质量、性能、检验和验收应符 合现行行业标准《塑料护套半平行钢丝拉索》CJ3058的规定, 4.3.2挤压锚具、夹片锚具的质量、性能、检验和验收应符合现 行国家标准《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GB/T14370、《预 应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》JGJ85的规定。

    4.3.5拉索常用锚具及连接的构造形式应满足安装和调节的需 要(图4.3.5)。钢丝束、钢丝绳索体可采用热铸锚锚具或冷铸

    (a)单耳连接热铸锚锚具

    (b)双耳连接热铸锚锚具

    C)双螺杆连接热铸锚锚具

    一环氧砂浆;2一垫板;3一螺母;4一支撑筒;5一夹片 6一钢绞线;7一防松装置;8一保护罩;9一防腐油脂: 10—锚板;11一螺旋筋:12一索体

    一环氧砂浆;2一垫板;3一螺母;4一支撑筒;5一夹片; 6一钢绞线;7一防松装置;8一保护罩;9一防腐油脂: 10—锚板;11一螺旋筋:12一索体

    锚具。钢绞线索体可采用夹片锚具,也可采用挤压锚具或压 具。承受低应力或动荷载的夹片锚具应有防松装置。

    4.3.6(a)、图4.3.6(b)、图4.3.6(c),并宜采用连接器进 行连接或调节「图 4.3. 6(d)7。

    (a)单耳板连接钢拉杆接头

    (b)双耳板连接钢拉杆接头

    超声检验方法》GB/T4162中A级或B级、现行行

    钢件磁粉检验方法》JB/T8468的有关规定执行。铸造成型锚具 的无损探伤应按现行国家标准《铸钢件超声检测第1部分 一般用途铸钢件》GB/T7233.1中3级的有关规定执行。 4.3.9锚具及其组装件的极限承载力不应低于索体的最小破断 拉力。钢拉杆接头的极限承载力不应低于杆体的最小破断拉力。 4.3.10拉索需要进行疲劳试验时,应按现行行业标准《预应力 筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》JGJ85、《塑料护套半 平行钢丝拉索》CI3058有关规定执行,玻璃幕墙拉索压管接头的 疲劳试验应按现行行业标准《建筑幕墙用钢索压管接头》JG/T201 的有关规定执行

    件磁粉检验方法》JB/T8468的有关规定执行。铸造成型钳 无损探伤应按现行国家标准《铸钢件超声检测第1部 般用途铸钢件》GB/T 7233.1中3级的有关规定执行。

    1.1索结构设计应采用以概率理论为基础的极限状态设计 以分项系数设计表达式进行计算。对承载能力极限状态: 应力作用对结构有利时预应力分项系数应取1.0,对结构 时i应取1.2。对正常使用极限状态,pi应取1.0。

    5.1.2索结构应分别进行初始预拉力及荷载作用下的计算分析,

    5.1.3索结构的荷载状态分析应在初始预应力状态的基础上考 虑永久荷载与活荷载、雪荷载、风荷载、地震作用、温度作用的 组合,并应根据具体情况考虑施工安装荷载。拉索截面及节点设 计应采用荷载的基本组合,位移计算应采用荷载的标准组合。

    5.1.5在永久荷载控制的荷载组合作用下,索结构中的

    松弛;在可变荷载控制的荷载组合作用下,索结构不得因

    5.1.6对于使用中需要更换拉索的情况,在计算和节点构造上 应作专门处理。

    5.2初始预应力状态确定

    5.2.1索结构的初始预应力状态确定,应综合考虑建筑造型、 使用功能、边界支承条件及合理预应力取值等要求,并应通过试 算确定索结构的初始几何形状及相应的预应力分布

    5.2.2当索结构曲面形状简单且以受均布荷载为主时,

    析方法确定其曲面形状及初始预应力状态;当索结构曲面形

    复杂无法用解析函数表示且初始预应力状态难以确定时,应通过 考虑力学平衡的方法来确定其曲面形状及初始预应力状态。

    污力 5.2.3在确定索结构屋盖的几何形状时,应避免形成扁平区域。 5.2.4当初始预应力状态分析中的预应力建立过程与实际的预 应力建立过程不相一致时,应按真实的预应力建立过程进行施工 成形分析。

    5.2.3在确定索结构屋盖的几何形状时,应避免形成扁平

    5.3.1索结构的静力分析应在初始预应力状态的基础上对结构 在永久荷载与可变荷载组合作用下的内力、位移进行分析;当计 算结果不能满足要求时,应重新确定初始预应力状态。 5.3.2设计索结构屋面时应考虑雪荷载不均匀分布所产生的不 利影响。当平面为矩形、圆形或椭圆形时,屋面上的积雪分布系

    算结果不能满足要求时,应重新确定初始预应力状态。 5.3.2设计索结构屋面时应考虑雪荷载不均匀分布所产生的不 利影响。当平面为矩形、圆形或椭圆形时,屋面上的积雪分布系 数宜按本规程附录A采用。复杂形状的索结构屋面上的积雪分 布系数应进行专门研究确定,

    5.3.3单索在任意连续分布

    算时宜按本规程附录 B进行

    5.3.4横向加劲索系在均布荷载下内力与位移的简化计算宜按 本规程附录 C进行。

    5.3.4横向加劲索系在均布荷载下内力与位移的简化计1

    除应进行常规的内力、位移分析外,尚应按现行行业标准《空间 网格结构技术规程》JGJ7中的有关规定进行结构稳定性分析。

    5.4.1索结构设计时应考风何载的静力和动力效应。 5.4.2对索结构进行风静力效应分析时,风载体型系数应按现 行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的规定取值;对知 形、菱形、圆形及椭圆形等规则曲面的风载体型系数可按本规租 附录D采用;对于体形复杂且无相关资料参考的索结构,其风 载体型系数宜通过风洞试验确定。

    5.4.3对于形状较为简单的中小跨度索结构,可采用对平均风 荷载乘风振系数的方法近似考虑结构的风动力效应。风振系数可 取为:单索1.2~1.5;索网1.5~1.8;双层索系1.6~1.9;横 向加劲索系1.3~1.5:其他类型索结构1.5~2.0:其中,结构 跨度较大且自振频率较低者取较大值。 5.4.4对于满足下列条件之一的索结构,应通过风振响应分析 确定风动力效应: 1跨度大于25m的平面索网结构或跨度大于60m的其他类 型索结构; 2索结构的基本自振周期大于1.0s; 3体型复杂且较为重要的结构。 5.4.5对于墙面或屋面开洞的非封闭式索结构,应根据具体情 况老虐内压与结构外部风益裁的感加效应

    5.4.3对于形状较为简单的中小跨度索结构,可采用对平均风 荷载乘风振系数的方法近似考虑结构的风动力效应。风振系数可 取为:单索1.2~1.5;索网1.5~1.8;双层索系1.6~1.9;横 可加劲索系1.3~1.5;其他类型索结构1.5~2.0;其中,结构 跨度较大且自振频率较低者取较大值。 5.4.4对于满足下列条件之一的索结构,应通过风振响应分析 广国士

    5.4.4对于满足下列条件之一的索结构,应通过风振响应分析 确定风动力效应: 1跨度大于25m的平面索网结构或跨度大于60m的其他类 型索结构; 2索结构的基本自振周期大于1.0s; 3体型复杂且较为重要的结构。

    5.5.1对于抗震设防烈度为7度及7度以上地区,索结构应进 行多遇地震作用效应分析。 体型较规的中

    小跨度索结构,可采用振型分解反应谱法进行地震效应分析:对 于其他情况,应考虑索结构几何非线性,采用时程分析法进行单 维地震作用抗震计算,并宜进行多维地震效应时程分析。

    5.5.3 采用时程分析法时,应

    选用不少于两组的实际强震记录和一组人工模拟的加速度时程曲 线,其平均地震影响系数曲线应与现行国家标准《建筑抗震设计 规范》GB50011所给出的地震影响系数曲线在统计意义上相符。 加速度时程曲线最大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整工程技术,并应选择足够长的地震动持续 时间。

    构阻尼比值宜取0.01;对于由索元与其他构件单元组成

    体系的阻尼比值应进行调整。

    索结构抗震分析时,宜采用包括支承结构在内的整体模 计算;也可把支承结构简化为索结构的弹性支座,按弹性 型进行计算。支承结构应按有关规范进行抗震验算。 平行布置的单索及横向加劲索系索结构的自振频率与振

    支承模型进行计算。支承结构应按有关规范进行抗震验算。 5.5.6平行布置的单索及横向加劲索系索结构的自振频率与振 型可按本规程附录E进行简化计算。

    深圳标准规范范本5.6.1拉索的抗拉力设计值应按下式计算:

    5.6.1拉索的抗拉力设计值应按下式计算:

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