JGJ99-2015高层民用建筑钢结构技术规程.pdf

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  • 1.0.1 为了在高层民用建筑中合理应用钢结构,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10 层及10 层以上或房屋高度大于28m 的住宅建筑以及房屋高度大于24m 的其他高层民用建筑钢结构的设计、制作与安装。非抗震设计和抗震设防烈度为6 度至9 度抗震设计的高层民用建筑钢结构,其适用的房屋最大高度和结构类型应符合本规程的有关规定。
    本规程不适用于建造在危险地段以及发震断裂最小避让距离内的高层民用建筑钢结构。
    1.0.3 高层民用建筑钢结构应注重概念设计,综合考虑建筑的使用功能、环境条件、材料供应、制作安装、施工条件因素,优先选用抗震抗风性能好且经济合理的结构体系、构件形式、连接构造和平立面布置。在抗震设计时,应保证结构的整体抗震性能,使整体结构具有必要的承载能力、刚度和延性。
    1.0.4 抗震设计的高层民用建筑钢结构,当其房屋高度、规则性、结构类型等超过本规程的规定或抗震设防标准等有特殊要求时,可采用结构抗震性能化设计方法进行补充分析和论证。
    1.0.5 高层民用建筑钢结构设计、制作与安装除应符合本规程外,尚应符合国家现行有关标准的规定。

    10层及10层以上或房屋高度大于28m的住宅建筑以及月 高度大于24m的其他高层民用建筑

    2.1.2房屋高度building he

    自室外地面至房屋主要屋面的高度,不包括突出屋面的电 机房、水箱、构架等高度水利工艺、技术交底

    2.1.4中心支撑框架

    支撑杆件的工作线交汇于一点或多点,但相交构件的偏心 应小于最小连接构件的宽度,杆件主要承受轴心力。

    2.1.5偏心支撑框架

    支撑框架构件的杆件工作线不交汇于一点,支撑连接点白 心距大于连接点处最小构件的宽度,可通过消能梁段耗能。

    2.1.6支撑斜杆diagonalbracing

    承受轴力的斜杆,与框架结构协同作用以桁架形式抵抗侧 向力。

    2.1.7 消能梁段 link

    偏心支撑框架中,两根斜杆端部之间或一根斜杆端部与柱间 的梁段。

    2.1.8屈曲约束支撑buckling restrained brace

    支撑的屈曲受到套管的约束,能够确保支撑受压屈服前不屈 曲的支撑,可作为耗能阻尼器或抗震支撑

    2.1.9.钢板剪力墙steel plate shear wall

    2.1.9.钢板剪力墙steel plate shear wall

    2.1.9.钢板剪力墙steelplateshearwall

    将设置加劲肋或不设加劲肋的钢板作为抗侧力剪力墙,是通 过拉力场提供承载能力。

    以钢板条为支撑,外包混凝土墙板为约束构件的屈曲约束 撑墙板。

    2.1.11带竖缝混凝土剪力墙

    将带有一段竖缝的钢筋混凝土墙板作为抗侧力剪力墙,是 过竖缝墙段的抗弯屈服提供承载能力。

    2.1.12 延性墙板 shear wall with refined ducti

    of structure

    2.2.1作用和作用效应

    3.1一般规定 3.1.1高层民用建筑的抗震设防烈度必须按国家审批:颁发的 文件确定。一般情况下,抗震设防烈度应采用根据中国地震动参 数区划图确定的地震基本烈度。 3.1.2抗震设计的高层民用建筑,应按现行国家标准《建筑工 程抗震设防分类标准》GB50223的规定确定其抗震设防类别。 本规程中的甲类建筑、乙类建筑、丙类建筑分别为现行国家标准 《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223中的特殊设防类、重点 设防类、标准设防类的简称。 3.1.3抗震设计的高层民用建筑的结构体系应符合下列规定: 1应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径; 2应具有必要的承载能力,足够大的刚度,良好的变形能 力和消耗地震能量的能力; 3应避免因部分结构或构件的破坏而导致整个结构丧失承 受重力荷载、风荷载和地震作用的能力; 4对可能出现的薄弱部位,应采取有效的加强措施。 3.1.4高层民用建筑的结构体系尚宜符合下列规定: 1结构的竖向和水平布置宜使结构具有合理的刚度和承载 力分布,避免因刚度和承载力突变或结构扭转效应而形成薄弱 部位; 2抗震设计时宜具有多道防线。 3.1.5高层民用建筑的填充墙、隔墙等非结构构件宜采用轻质 板材,应与主体结构可靠连接。房屋高度不低于150m的高层民 用建筑外墙宜采用建筑幕墙。 3.1.6高层民用建筑钢结构构件的钢板厚度不宜大于100mm

    3.1.1高层民用建筑的抗震设防烈度必须按国家审批:颁发的 文件确定。一般情况下,抗震设防烈度应采用根据中国地震动参 数区划图确定的地震基本烈度。 3.1.2抗震设计的高层民用建筑,应按现行国家标准《建筑工 程抗震设防分类标准》GB50223的规定确定其抗震设防类别。 本规程中的甲类建筑、乙类建筑、内类建筑分别为现行国家标准 (建筑工程抗震设防分类标准》GB50223中的特殊设防类、重点 设防类、标准设防类的简称,

    1应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径; 2应具有必要的承载能力,足够大的刚度,良好的变 力和消耗地震能量的能力; 3应避免因部分结构或构件的破坏而导致整个结构丧 受重力荷载、风荷载和地震作用的能力; 4对可能出现的薄弱部位,应采取有效的加强措施

    3.1.4高层民用建筑的结构体系尚宜符合下列规定:

    1结构的竖向和水平布置宜使结构具有合理的刚度和 力分布,避免因刚度和承载力突变或结构扭转效应而形成深 部位; 2抗震设计时宜具有多道防线

    3.1.6高层民用建筑钢结构构件的钢板厚度不宜大于100ml

    表3.2.2高层民用建筑钢结构适用的最大高度(m)

    (不包括局部突出屋顶部分); 2超过表内高度的房屋,应进行专门研究和论证,采取有效的加强措施; 3表内简体不包括混凝土筒; 4 框架柱包括全钢柱和钢管混凝土柱; 5甲类建筑,6、7、8度时宜按本地区抗震设防烈度提高1度后符合本表要 求,9度时应专门研究。

    3.2.3高层民用建筑钢结构的高宽比不宜大于表3.2.3的 规定。

    .2.3高层民用建筑钢结构的高宽比不宜大于表3.2.3自

    2.3高层民用建筑钢结构适用的最

    1计算高宽比的高度从室外地面算起:

    建筑底部有大底盘时,计算高宽比的高度

    3.3建筑形体及结构布置的规则性

    3.3.3不规则高层民用建筑应按下列要求进行水平地震作用计 算和内力调整,并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施: 1平面不规则而竖向规则的建筑,应采用空间结构计算模 型,并应符合下列规定: 1)扭转不规则或偏心布置时,应计入扭转影响,在规定 的水平力及偶然偏心作用下,楼层两端弹性水平位移 (或层间位移)的最大值与其平均值的比值不宜大于 1.5,当最大层间位移角远小于规程限值时,可适当 放宽。 2)凹凸不规则或楼板局部不连续时,应采用符合楼板平 面内实际刚度变化的计算模型;高烈度或不规则程度 较大时,宜计入楼板局部变形的影响

    3.3.4高层民用建筑宜不设防震缝;体型复杂、平立面不

    的建筑,应根据不规则程度、地基基础等因素,确定是否设 缝;当在适当部位设置防震缝时,宜形成多个较规则的抗侧 构单元,

    度和高差情况,留有足够的宽度,其上部结构应完全分开; 缝的宽度不应小于钢筋混凝土框架结构缝宽的1.5倍。

    延性墙板宜沿建筑高度竖向连续布置,并应延伸至计算嵌回 除底部楼层和伸臂桁架所在楼层外,支撑的形式和布置沿建 向宜一致。

    3.3.7高层民用建筑,宜采用有利于减小横风向振动影响的建 筑形体,

    1.宜采用压型钢板现浇钢筋混凝土组合楼板、现浇钢筋桁 架混凝土楼板或钢筋混凝土楼板,楼板应与钢梁有可靠连接; 26、7度时房屋高度不超过50m的高层民用建筑,尚可采 用装配整体式钢筋混凝土楼板,也可采用装配式楼板或其他轻型 楼盖,应将楼板预理件与钢梁焊接,或采取其他措施保证楼板的 整体性; 3对转换楼层楼盖或楼板有大洞口等情况,宜在楼板内设 置钢水平支撑。 3.3.9建筑物中有较大的中庭时,可在中庭的上端楼层用水平 架将中庭开口连接,或采取其他增强结构抗扭刚度的有效 措施。

    .3.9建筑物中有较大的中庭时,可在中庭的上端楼层用水斗 架将中庭开口连接,或采取其他增强结构抗扭刚度的有交 昔施。

    式中:2——考虑层高修正的楼层侧向刚度比;

    VAl . hi Y2 V :+1△: hi+1

    3.4地基、基础和地下室

    3.4.1高层民用建筑钢结构的基础形式,应根据上部结构情况、 地下室情况、工程地质、施工条件等综合确定,宜选用筏基、箱 基、桩筏基础。当基岩较浅、基础理深不符合要求时,应验算基 础抗拔。

    3.4.2钢框架柱应至少延伸至计算嵌固端以下一层,并且宜采

    4.3房屋高度超过50m的高层民用建筑宜设置地下室。采用 然地基时,基础埋置深度不宜小于房屋总高度的1/15;采用 基时,不宜小于房屋总高度的1/20

    料将沉降缝地面以下部分填实;当不设沉降缝时,施工中宜 浇带。

    3.4.5高层民用建筑钢结构与钢筋混凝土基础或地下

    混凝土结构层之间,宜设置钢骨混凝土过渡层

    水平地震作用标准值共同作用下,高宽比大于4时基础底面不宜 出现零应力区;高宽比不大于4时,基础底面与基础之间零应力 区面积不应超过基础底面积的15%。质量偏心较大的裙楼和主 楼,可分别计算基底应力。

    3.5水平位移限值和舒适度要求

    3.5.1在正常使用条件下,高层民用建筑钢结构应具有足够的 度,避免产生过大的位移而影响结构的承载能力、稳定性和使 用要求。

    3.5.1在正常使用条件下,高层民用建筑钢结构应具有足

    3.5.2在风荷载或多遇地震标准值作用下,按弹性方法计

    楼层层间最大水平位移与层高之比不宜大于1/250。

    变形验算,应符合下列规定:

    1下列结构应进行弹塑性变形验算: 1)甲类建筑和9度抗震设防的乙类建筑; 2)采用隔震和消能减震设计的建筑结构; 3)房屋高度大于150m的结构。 2下列结构宜进行弹塑性变形验算: 1)本规程表5.3.2所列高度范围且为竖向不规则类型的 高层民用建筑钢结构; 2)7度Ⅲ、N类场地和8度时乙类建筑。 .5.4高层民用建筑钢结构薄弱层或薄弱部位弹塑性层间位移 应大于层高的1/50。 .5.5房屋高度不小于150m的高层民用建筑钢结构应满足风

    振舒适度要求。在现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009规定的10年一遇的风荷载标准值作用下,结构顶点的顺 风向和横风向振动最大加速度计算值不应大于表3.5.5的限值 结构顶点的顺风向和横风向振动最大加速度,可按现行国家标准 《建筑结构荷载规范》GB50009的有关规定计算,也可通过风洞 试验结果判断确定。计算时钢结构阻尼比宜取0.01~0.015

    表3.5.5结构顶点的顺风向和横风向风振加速度限值

    3.5.6圆筒形高层民用建筑顶部风速不应大于临界风速,当大 于临界风速时,应进行横风向涡流脱落试验或增大结构刚度。顶 部风速、临界风速应按下列公式验算:

    Un < Ucr Uer = 5D/Ti Pn = 40Vμzwo

    持久设计状况、短暂设计状况%S.

    频率为2Hz4Hz时,峰值加速度限值

    3.6构件承载力设计

    式中:——结构重要性系数,对安全等级为一级的结构构件不 应小于1.1,对安全等级为二级的结构构件不应小

    Ss一一作用组合的效应设计值; Ra一构件承载力设计值; YRE——构件承载力抗震调整系数。结构构件和连接强度计 算时取0.75;柱和支撑稳定计算时取0.8;当仅计 算竖向地震作用时取1.0。

    3.7.1各抗震设防类别的高层民用建筑钢结构的抗震措施应分 别符合现行国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223 和《建筑抗震设计规范》GB50011的有关规定。 3.7.2当建筑场地为Ⅲ、NV类时,对设计基本地震加速度为 0.15g和0.30g的地区,宜分别按抗震设防烈度8度(0.2g)和 9度时各类建筑的要求采取抗震构造措施。 3.7.3抗震设计时,高层民用建筑钢结构应根据抗震设防分类、 烈度和房屋高度采用不同的抗震等级,并应符合相应的计算和构 造措施要求。内类建筑的抗震等级应按现行国家标准《建筑抗震 设计规范》GB50011的有关规定确定。对甲类建筑和房屋高度 超过50m,抗震设防烈度9度时的乙类建筑应采取更有效的抗震 措施。

    3.8.1结构抗震性能化设计应根据结构方案的特殊性、选用适 宜的结构抗震性能目标,并采取满足预期的抗震性能目标的 措施。· 结构抗震性能自标应综合考虑抗震设防类别、设防烈度、场 地条件、结构的特殊性、建造费用、震后损失和修复难易程度等 各项因素选定。结构抗震性能目标可分为A、B、C、D四个等 级,结构抗震性能可分为1、2、3、4、5五个水准,每个性能目 标均与一组在指定地震地面运动下的结构抗震性能水准相对应 具体情况可按表3.8.1划分。

    表3.8.1结构抗震性能目标

    各性能水准结构预期的震后性能状

    注:关键构件是指该构件的失效可能引起结构的连续破坏或危及生命安全的严重 破坏;普通竖向构件是指关键构件之外的竖向构件;耗能构件包括框架梁、 消能梁段、延性墙板及属曲约束支撑等

    3.8.3不同抗震性能水准的结构可按下列规定进行设计:

    3.8.3不同抗震性能水准的结构可按下列规定进行设计:

    不同抗震性能水准的结构可按下列规定进行设计: 第1性能水准的结构,应满足弹性设计要求。在多遇地

    震作用下,其承载力和变形应符合本规程的有关规定;在设防 度地震作用下,结构构件的抗震承载力应符合下式规定:

    YGSGE+YEhSEhk+YEvSEvk

    、YRE 分别为构件承载力设计值和承载力抗震调整 系数,同本规程第3.6.1条; SGE 重力荷载代表值的效应; Sehk 水平地震作用标准值的构件内力,不需考虑 与抗震等级有关的增大系数; Sevk 竖向地震作用标准值的构件内力,不需考虑 与抗震等级有关的增大系数:

    SGE + Sehk + 0. 4Sevk ≤ Rk

    ScE + 0. 4Sehk + Sevk < Rk

    3.9抗连续倒塌设计基本要求

    3.9.1安全等级为一级的高层民用建筑钢结构应满足抗连续倒 塌概念设计的要求,有特殊要求时,可采用拆除构件方法进行抗 连续倒塌设计。

    1应采取必要的结构连接措施,增强结构的整体性; 2主体结构宜采用多跨规则的超静定结构; 3结构构件应具有适宜的延性,应合理控制截面尺寸,避 免局部失稳或整个构件失稳、节点先于构件破坏; 4周边及边跨框架的柱距不宜过大; 5 转换结构应具有整体多重传递重力荷载途径: 6 框架梁柱宜刚接; 7 独立基础之间宜采用拉梁连接。 3.9.3 抗连续倒塌的拆除构件方法应符合下列规定: 1 应逐个分别拆除结构周边柱、底层内部柱以及转换桁架 腹杆等重要构件; 2可采用弹性静力方法分析剩余结构的内力与变形; 3剩余结构构件承载力应满足下式要求:

    式中: Sd 剩余结构构件效应设计值,可按本规程第3.9.4条 的规定计算; R: 剩余结构构件承载力设计值,可按本规程第3.9.6

    条的规定计算; β一一效应折减系数,对中部水平构件取0.67,对其他 构件取1.0。 3.9.4结构抗连续倒塌设计时,荷载组合的效应设计值可按下 式确定:

    Sd = na(SGk +ZdqiSQi,k)+ywSwh

    3.5构件截面承载力订算时,钢材强度可取抗拉强度

    件表面附加80kN/m侧向偶然作用设计值,此时其承载力应满 足下列公式的要求:

    Rd≥ Sd Sa = Sck +0. 6Sok + SAd

    式中: Rd 构件承载力设计值,按本规程第3.6.1条采用; Sd 作用组合的效应设计值; Sck 永久荷载标准值的效应; 活荷载标准值的效应: SAd 侧向偶然作用设计值的效应

    4. 1 选材基本规定

    4.1.1钢材的选用应综合考虑构件的重要性和荷载特征、结构 形式和连接方法、应力状态、工作环境以及钢材品种和厚度等因 素,合理地选用钢材牌号、质量等级及其性能要求,并应在设计 文件中完整地注明对钢材的技术要求。

    1王要承重构件所用钢材的牌亏耳远用Q345钢、Q390 钢,一般构件宜选用Q235钢,其材质和材料性能应分别符合现 行国家标准《低合金高强度结构钢》GB/T1591或《碳素结构 钢》GB/T700的规定。有依据时可选用更高强度级别的钢材。 2主要承重构件所用较厚的板材宜选用高性能建筑用G 钢板,其材质和材料性能应符合现行国家标准《建筑结构用钢 板》GB/T19879的规定。 3外露承重钢结构可选用Q235NH、Q355NH或Q415NH 等牌号的焊接耐候钢,其材质和材料性能要求应符合现行国家标 准《耐候结构钢》GB/T4171的规定。选用时宜附加要求保证 晶粒度不小于7级,耐腐蚀指数不小于6.0。 4承重构件所用钢材的质量等级不宜低于B级;抗震等级 为二级及以上的高层民用建筑钢结构,其框架梁、柱和抗侧力支 掌等主要抗侧力构件钢材的质量等级不宜低于C级。 5承重构件中厚度不小于40mm的受拉板件,当其工作温 度低于一20℃时,宜适当提高其所用钢材的质量等级。 6选用Q235A或Q235B级钢时应选用镇静钢。

    4.1.3承重构件所用钢材应具有屈服强度、抗拉强度

    化学成分的合格保证。焊接结构所用钢材尚应具有良好的焊接性 能,其碳当量或焊接裂纹敏感性指数应符合设计要求或相关标准 的规定,

    4.1.4高层民用建筑中按抗震设计的框架梁、柱和抗侧力支

    等主要抗侧力构件,其钢材性能要求尚应符合下列规定: 1钢材抗拉性能应有明显的屈服台阶,其断后伸长率A不 应小于20%; 2钢材屈服强度波动范围不应大于120N/mm,钢材实物 的实测屈强比不应大于0.85; 3抗震等级为三级及以上的高层民用建筑钢结构,其主要抗 侧力构件所用钢材应具有与其工作温度相应的冲击韧性合格保证。

    1钢材抗拉性能应有明显的屈服台阶,其断后伸长率A不 应小于20%; 2钢材屈服强度波动范围不应大于120N/mm,钢材实物 的实测屈强比不应大于0.85; 3抗震等级为三级及以上的高层民用建筑钢结构,其主要抗 侧力构件所用钢材应具有与其工作温度相应的冲击韧性合格保证。 4.1.5焊接节点区T形或十字形焊接接头中的钢板,当板厚不小 于40mm且沿板厚方向承受较大拉力作用(含较高焊接约束拉应 力作用)时,该部分钢板应具有厚度方向抗撕裂性能(Z向性能) 的合格保证。其沿板厚方向的断面收缩率不应小于现行国家标准 《厚度方向性能钢板》GB/T5313规定的Z15级允许限值。 4.1.6钢框架柱采用箱形截面且壁厚不大于20mm时,宜选用 直接成方工艺成型的冷弯方(矩)形焊接钢管,其材质和材料性 能应符合现行行业标准.《建筑结构用冷弯矩形钢管》JG/T178 中I级产品的规定;框架柱采用圆钢管时,宜选用直缝焊接圆钢 管,其材质和材料性能应符合现行行业标准《建筑结构用冷成型 焊接圆钢管》JG/T381的规定,其截面规格的径厚比不宜过小。 4.1.7偏心支撑框架中的消能梁段所用钢材的屈服强度不应大 于345N/mm,屈强比不应大于0.8;且屈服强度波动范围不应 大于100N/mm。有依据时,屈曲约束支撑核心单元可选用材质 与性能符合现行国家标准《建筑用低屈服强度钢板》 GB/T28905的低屈服强度钢。 4.1.8钢结构楼盖采用压型钢板组合楼板时,宜采用闭口型压

    于40mm且沿板厚方向承受较大拉力作用(含较高焊接约束 力作用)时,该部分钢板应具有厚度方向抗撕裂性能(Z向性 的合格保证。其沿板厚方向的断面收缩率不应小于现行国家 《厚度方向性能钢板》GB/T5313规定的Z15级允许限值。

    4.1.6钢框架柱采用箱形截面且壁厚不大于20mm时

    直接成方工艺成型的冷弯方(矩)形焊接钢管,其材质和材 能应符合现行行业标准.《建筑结构用冷弯矩形钢管》JG/T 中工级产品的规定;框架柱采用圆钢管时,宜选用直缝焊接 管试验、检测与鉴定,其材质和材料性能应符合现行行业标准《建筑结构用冷 焊接圆钢管》JG/T381的规定,其截面规格的径厚比不宜这

    4.1.7偏心支撑框架中的消能梁段所用钢材的屈服强

    于345N/mm,屈强比不应大于0.8;且屈服强度波动范围 大于100N/mm。有依据时,屈曲约束支撑核心单元可选用 与性能符合现行国家标准《建筑用低屈服强度钢 GB/T28905的低屈服强度钢。

    钢板,其材质和材料性能应符合现行国家标准《建筑用压型钢 》GB/T12755的相关规定。

    4.1.9钢结构节点部位采用铸钢节点时,其铸钢件宜选用材质

    4.1.10钢结构所用焊接材料的选用应符合下列规定:

    1手工焊焊条或自动焊焊丝和焊剂的性能应与构件钢材性 能相匹配,其熔敷金属的力学性能不应低于母材的性能。当两种 强度级别的钢材焊接时,宜选用与强度较低钢材相匹配的焊接 材料。 2焊条的材质和性能应符合现行国家标准《非合金钢及细 晶粒钢焊条》GB/T5117、《热强钢焊条》GB/T5118的有关规 定。框架梁、柱节点和抗侧力支撑连接节点等重要连接或拼接节 点的焊缝宜采用低氢型焊条。 3焊丝的材质和性能应符合现行国家标准《熔化焊用钢丝》 GB/T14957、《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》GB/T 8110、《碳钢药芯焊丝》GB/T10045及《低合金钢药芯焊丝》 GB/T17493的有关规定。 4埋弧焊用焊丝和焊剂的材质和性能应符合现行国家标准 《理弧焊用碳钢焊丝和焊剂》GB/T5293、《埋弧焊用低合金钢焊 丝和焊剂》GB/T12470的有关规定

    1普通螺栓宜采用4.6或4.8级C级螺栓国家标准,其性能与尺寸 规格应符合现行国家标准《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺 柱》GB/T3098.1、《六角头螺栓C级》GB/T5780和《六角 头螺栓》GB/T5782的规定。 2高强度螺栓可选用大六角高强度螺栓或扭剪型高强度螺 栓。高强度螺栓的材质、材料性能、级别和规格应分别符合现行 国家标准《钢结构用高强度大六角头螺栓》GB/T1228、《钢结 构用高强度大六角螺母》GB/T1229、《钢结构用高强度垫圈》 GB/T1230、《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫 圈技术条件》GB/T1231和《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接

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