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《空间网格结构技术规程》的编制及其重点内容
本次规范编制与修订主要工作为:
1. 将原《网架结构设计与施工规程》与《网壳结构技术规程》二本规程从技术上合二为一,这样大大减少了两本规程中的有关重复部分,同时又针对网架、网壳的各自受力特点给出具体的分析与设计要求,便于有关技术人员参照执行;
2. 将现行的《网架结构设计与施工规程》JGJ 7-91中的有关条文在合并工作中进行修订,并与现行的钢结构、抗震规范等有关规范标准的协调一致;
3. 重点增加了预应力网格结构、立体管桁架与张弦拱架等新型结构体系的设计要求,补充了预应力节点、铸钢节点、销轴节点等目前在国内空间网格结构发展方面一些新的节点构造与设计要求;
4. 以网壳规程焊接空心球节点设计承载力公式为基础,给出了改进的空心球节点拉弯、压弯设计承载力公私;
5. 反映最新空间网格结构方面的构造设计与施工技术要求。
内容章节
规程正文共分6章31节,共235条,另加10个附录;
规程系统地对空间网格结构从结构选型、分析计算、节点与构造、制作安装与验收等方面给出了详细规定与要求。
1总则
给出了空间网格结构的适用范围与设计原则;
2术语和符号
给出了空间网格结构的主要术语,并对术语进行了定义与说明;规定了规程中采用的符号;
3设计的基本规定
提出了空间网格结构的结构选型原则,给出了网架、网壳、立体桁架等各种结构设计的基本规定、结构布置要求以及结构挠度容许值;
4结构计算
给出了空间网格结构的一般计算原则、静力计算、网壳的稳定性计算与地震作用下的内力计算;
5杆件和节点的设计与构造
给出了空间网格结构的杆件、焊接空心球节点、螺栓球节点、嵌入式毂节点、铸钢节点、销轴式节点、组合结构的节点、预应力索节点与支座节点的设计与构造要求;
6制作、安装与交验
给出了空间网格结构的制作工作中的一般规定、制作与拼装要求,给出了空间网格结构的高空散装法、分条或分块安装法、滑移法、整体吊装法、整体提升法、整体顶升法、折叠展开式整体提升法、组合空间网格结构施工与交验的技术要求。
跨度限制方面
与原网壳规程一致取消了原网架规程中对适用跨度的限制,这也是针对我国大量大跨度公共建筑发展的迫切需要,同时更有利于空间网格结构的技术进步与发展
对组合网架仍有适用跨度限制,其限值仍按原网架规程不变;
对单层网壳仍适用跨度的限制,如球面网壳的跨度不宜大于
网架与网壳的受力特性与设计要求
1明确给出了空间网格结构中网架与网壳在几何外形、支座约束与受力特性之间的差异;
2特别强调网架结构以承受整体弯曲内力为主,网壳结构以承受整体薄膜内力为主,以便于设计人员正确合理选择空间网格结构的结构类型与几何外形;
3按网架与网壳的受力性能要求,规定了具体的支座约束条件与计算模型,以保证计算分析与构造设计的正确性
新增的结构形式
1新增了立体管桁架、立体拱架与张弦立体桁架,立体管桁架与张弦立体拱架近年来在大跨度公共建筑应用较多,并取得了很好的效果;
2规程中新加入的结构体系可使设计人员对空间网格结构选用时有更多的选择余地;
3条文中主要规定了结构设计几何参数合理取值要求,张弦拱架的几何参数取值建议是在总结了国内已建成工程的基础上而定的;
空间网格结构分析中对下部结构的考虑
在结构计算中强调了上部结构与下部结构的相互影响与共同作用,分别给出了三种分析方法:
1以分析上部空间网格结构为主时,将下部支承结构刚度等效与上部结构一起进行分析;
2以分析下部支承结构为主时,将空间网格结构按刚度与质量等效后与下部结构一起进行分析;
3将上部结构与下部支承结构一起整体建模分析。
单层网壳结构的稳定分析
1单层网壳结构全过程稳定分析中,对原网壳规程的稳定分析极限承载力与容许承载力之比系数K作出了调整;
2给出了按弹塑性(不考虑材料的强化段)全过程稳定分析极限承载力与容许承载力之比的系数K=2;
3根据对规则的球壳、柱面网壳与双曲扁壳当按弹塑性全过程稳定分析与弹性全过程稳定分析时,从统计意义上塑性折减系数为0.47,故对原网壳规程中按弹性全过程稳定分析极限承载力与容许承载力之比的系数K,由K=5调整为K=1/0.47=4.2;
低应力、小规格拉杆的处理
1本次修订新增了对拉杆设计时从构造方面的要求;
2对于低应力、小规格拉杆,在以前设计时完全按拉杆设计,但由于杆件制作的长度正公差与安装的原因,常常发生杆件微弯曲,导致工程中必须对杆件微弯曲进行处理,而且还有不安全的因素;
3新增的条文中要求要求对于低应力、小规格的受拉杆件其长细比宜按受压杆件控制
受力方向杆件的连续性要求
1针对按满应力优化设计时存在杆件截面突变问题,本次修订新增了对杆件设计时从构造方面的要求;
2满应力优化设计会导致受力方向杆件截面规则有较大差异,造成刚度的不连续,尤其多点支承网架在反弯点处的上下弦杆问题更为突出;
3新增的条文中要求受力方向相邻的弦杆其截面面积之比不宜超过1.8倍,多点支承的网架结构其反弯点处的上下弦杆宜按构造加大截面;
焊接空心球设计承载力的调整
1对于受拉与受压承载力设计值计算公式沿用原网壳规程的拉压统一的计算公式形式;
2近期有关大直径空心球节点的承载力试验表明,原网壳规程的空心球承载力设计值计算公式对大直径空心球节点偏不安全
3对网壳规程中的原有空心球承载力设计值计算公式相比有两个调整,一是将原公式中的系数总体下调0.9倍,以与网架规程中的计算值相适应;二是对于空心球当球径大于
空心球压弯或拉弯的公式的完善
1对于采用空心球节点的单层网壳结构,其球节点将承受压弯或拉弯作用,必须要考虑弯矩的影响;
2根据浙江大学对偏心受压空心球的研究,其承受压弯或拉弯的承载力设计值与原网壳规程有了改进,受压弯或拉弯作用的影响系数ηm由原网壳规程中的0.8改为按偏心系数C值进行计算(ηm根据偏心系数C值大小从0.16至1.0变化,规程中提供快速查图方式)
新增节点类型
1新增铸钢节点、销轴式节点与预应力拉索节点,这主要是要反映最近几年空间网格节点中的最新节点应用发展情况;
2目前只给出了一般性的设计要求与构造图示,对今后该类型节点的设计有一定参考价值,但目前还不够详细,有待工程应用积累后进一步完善;
3支座节点增加了聚四氟乙烯可滑动支座;
4采用聚四氟乙烯可滑动支座时应设置支座滑动限位,以保证地震作用时整体屋盖结构的抗震性能;
钢管与钢管的对接焊缝要求
1新增了钢管与钢管的对接焊缝为一级焊缝要求,梅根杆件只允许有一条对接长焊缝;
2对接杆件总数不应超过杆件总数的10%;
3原网架规程对于杆件对接只限于压杆,这在实际施工安装中有诸多不便,如同一规格杆件一旦混用,会有一定的安全隐患;
4现对杆件对接不只限于压杆,可以应用与拉杆,但要求达到杆件对接焊缝为一级的焊缝要求,以保证结构安全。
最终确定的五条强制性条文为:
(1)本条文是单层网壳的节点形式与要实现的力学性能要求‘
(2)单层网壳是刚接杆件体系,计算时杆件必须采用梁单元,单元节点考虑6个自由度,故节点设计与构造上必须达到刚性节点要求;
(3)虽然对小直径的单层球面网壳工程设计时有采用加大螺栓与加大套筒的螺栓球节点,但我们也必须明确提出对单层网壳采用刚接节点的强制性条文的要求,以保证实现单层网壳梁单元的力学模型。
(1)单层网壳的整体稳定是工程设计中必须进行计算与复核的,单层网壳和厚度较小的双层网壳均存在整体失稳(包括局部壳面失稳)的可能性,因此必须进行稳定性计算;
(2)从大量双曲抛物面网壳的全过程分析与研究来看,从实用角度出发,可以不考虑这类网壳的失稳问题;
1 在抗震设防烈度为8度的地区,对于周边支承的中、小跨度网架结构应进行竖向抗震验算,对于其他网架结构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,对各种网架结构应进行水平和竖向抗震验算。
(1)网架结构将以竖向振动为主。所以在设防烈度为8度的地震区,对于周边支承的中小跨度网架结构,可不进行水平抗震验算,但必须进行竖向抗震验算,而其他网架结构应进行竖向和水平抗震验算;
(2)在抗震设防烈度为6度或7度的地区,网架结构可不进行抗震验算。
1 在抗震设防烈度为7度的地区,当网壳结构的矢跨比不小于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,对各种网壳结构应进行水平和竖向抗震验算。
(1)网壳结构属于曲面网格结构体系,与网架结构相比,抗震要求有所提高;
(2)网壳由于壳面的拱起,使得结构竖向刚度增加,水平刚度有所降低,因为使网壳结构水平振动将与竖向振动属同一数量级,尤其是矢跨比较大的网壳结构,将以水平振动为主。
(3)在设防烈度为7度的地震区,当网壳结构矢跨比不小于1/5时,竖向地震作用对网壳结构的影响不大,而水平地震作用的影响不可忽略;
(4)在设防烈度为7度的地震区,矢跨比不小于1/5的网壳结构可不进行竖向地震验算,但必须进行水平抗震验算;
(5)在抗震设防烈度为6度的地区,网壳结构可不进行抗震验算。
***************文字实在太多了,如果有错别字请大家谅解,为了搞这个我午饭还没有吃呢*************************