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,10.2 大【跨屋盖建筑
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】(Ⅰ)一般规—定,。
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【10.2.》。1 近年》来,大跨屋盖的建筑【工程越来越广—泛为:适应该类结》构抗:震设计?的要:求本次修订增加了】大,跨屋盖建筑》结,构抗震设计的相【关规定并形成—单独一节《
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本条!规定了?本规范适用的屋盖】结构范围及主—要,。结构形式本规范【的大跨屋盖建筑是】指与传统板式、梁板!式屋盖结《构,相区别具有更大跨】越能力的屋盖体系不!应单从?跨,度大小?。的角度来理解大跨】屋盖建筑结构
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大跨【屋盖的结构》形式多样《。新形式也《不断出?现本规范适》用于一些常用结构形!式,包括拱、平》面,桁架、立体桁架、网!架、网壳、张弦【梁和弦支穹顶—等,七类基本《形式以及由这—些基本?形式组?合,。而成的结构相应的】针对:于,这,些屋盖结构》形式的?抗震研究《。开展:。较多也积累了一定的!抗震设计经验
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— 对于《悬索结构、膜结构、!索杆张力结构等【柔性:屋盖体系由于几何】非线性效《应其地震作用计算】方法和抗震设—计理论?目前尚?不成:熟,本次:修订:暂不纳入此外大【跨屋盖结构基本【以钢结构为主故【本节也未《对混凝土薄壳、【组合网?架、组合网壳等屋】盖结:构形:式作出具体规定
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】。。还需指出的是对于】存在拉索的预张拉屋!盖结构总体》可,。分为三类预应—。力结构如预应—力桁架、《网架或网壳等;悬】挂,(斜拉)结》构如悬挂(斜—拉,),桁架、网架或网壳】等;张弦结构主要】指张弦梁结构和弦】支穹顶结《构,本节:中预:应力结构《、悬挂?(斜拉)结》构,归类在其依托的【基本形式中考虑【到,张弦结构的受—力性能与常规预应】力结构?、悬挂(斜拉)【结构有较《大的区别且是近些年!发展起来的一类【大跨屋盖结构新体】系,因,此将其作《为,基本形式列》入
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】 大跨屋盖》的结构新形式不断】。出,现、体型复杂—化、跨?度极限不《断,突破为保《证结构的安全性避免!抗震性能差、受【力很不合理的—结构形式《被,采用有必要对—超出适用范围的大型!建筑屋盖结构进行专!门的抗?震性能研《究和论证这也是国】。际上通常采用的【技术保障措施根【据当:前工:程实践经《。验对于跨度大—于120m、—。。结构单元长度大【。于300m或—悬挑长度大于4【0m的屋盖结—。构需要进行》专,门的抗震性能研究】和,论证同时由于—抗震设计经验的缺乏!新出现的屋盖结构】形式也需要进—行专门?的研究?和论证
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》 对:于可开启《屋盖也属于非常【。用形式之《一其抗震设计除【满足本节的规定【。外与开闭功能有关】的设计也需要另行】研究:和论证?
10】.2.2《 本条《规定为抗震概念设计!。的主要原则》是本规范第3.【4节和?。第3.5节规定的】补充
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—大跨屋盖结构—的选型?和布置首先应保证】屋盖的地震效应能够!有效地通过》支座节点传递给下部!结,构或基?。础且传递《途径合理
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【屋盖结构的地—震作用不仅与屋盖】。自身结构相》关而:且还与支承条—件以及下部结构的】动力性能《密切相?关是:整体结构《的反应根据抗震概念!设计的基本原—则屋盖结构及其【支承点的布》置宜均?匀对称具有》合理的?。刚度和承载》力分布?同时下部结构设【计也应充《分考虑屋盖结构地】震,响应:的特点避免采用很不!。。规则的结构布置【。而造成屋盖结构产】生过大的地震—扭转效?应
! 屋盖自身的结构!形式宜?优先采用《两个水平方向—刚度均衡、整体【刚度良?好的:网架、?网,壳、双向《。立体桁架、双向张弦!梁,或弦支穹顶》等空间传力体系同时!宜避免局部》。削弱或突变》的薄弱部位对—于可能?出现的薄弱部位应】采取措施《提,高抗震?能力
1!0.2.3 — 本条针对屋盖体】系自身传《递地震作用》的主:要特点对两》类结:构的布?置要求作了规定
】
— 1 单向传!。力体系的抗震薄【弱环:节是:垂,直于主结《构(:桁架、拱《、,张弦梁?)方向的水平地【震力传递《。以及:主结构的平面外稳定!性设置?可靠的屋盖支撑是重!要的抗震措施在单榀!。立体桁架《中与:屋,面支撑同层的—。两(多)根》主弦杆间也应设【置斜杆这一方面【可提高桁架的平面】外刚度同时也使得】纵向水平地震内【力在同层主》弦杆中?分布均匀避免薄弱区!。域的出现
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: 《当,桁架支座《采,用下弦节点支—承时:必须采取有》效措施确保支座处桁!架不发?生平面?外扭转?设置纵?向桁:架是:一种有?效的做法同时还【可,保证纵向水平—地震力的有效传递
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【2 ?空间传力结构—体系具有《良好的整体性—和空间受《力特点抗震性能【优于单向《传力体系对》。于平面形状为矩【形且三边支承—。一边开口的》屋盖结构可以通过】在开口边局》部增加?层数来形成边—桁架以提高开口边的!。刚,度,和加强结《构整体性《对于两向正》交正放网架和—双向张弦《梁屋:盖平面内的》水平刚度较弱为保】证结构?的整体性及水—平地:震,作用的有效传递【与分配应沿上弦【周边网格设置封闭】的水平支撑当结【。构跨度较大或下【弦周边支承时下弦】周边网格《也应设置封闭的【水平支?撑
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10.2—.,4 当屋盖分【区域采用不》同,抗震性能的结构形】。式时在结构交界区域!。。通常会产生》复杂的地震响应一般!避,免采用此类结构如】确要采用应对交界区!域的杆件和节点采用!加强措施如》果建筑设计和下部】支承条件允许—设置防震缝也—是,可采用的《有效措施此时由于实!际工程情况复杂为】。避免其两侧结构【在强烈地震》中碰撞条文》规,定的:防震缝宽度可—能不足?。最好按设防烈度下】两侧独立结构在交界!线上的相对》位移最大值来—复核对于规则结【构缝宽?也可将多遇地震下的!最大:相对变形值乘—以,不,小,于3的放大系数近】似估计
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(Ⅱ)计!。算要点
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10.2.—6, 本条规定—屋盖结构《可不:进,行地震作用计算的范!围
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《 :1 研《究表明单向平面桁】架和单向立体桁架】是否受?沿,桁架方向的水平地】震效:应控制主要取决于矢!跨比的大《小对于?矢跨比小于1/【5的该类《结构水平地震—效应较小《7度时可《不进:行沿桁架的水平向】和竖向地震作—用,。计算但是由于—垂直桁架方》向的水?平地震作用主要由屋!。盖支:撑承担本《节并没?有对支撑的布—置进行详《细规定因此对于【7度:及7度以上的该类体!系均应进行垂直【于桁架方向的水【平地震作用计算【并对支?撑构件进行验算【。
! 2 ?。 网架属于平—板形屋盖《结构大量计》算分:析结果表《明,。。当支:承结:构刚度?较大时?网架结构以竖—向振动为主7度时网!架结构的设》计往往由非地震作】用工:况控制因此可不进】行地震?作用计算但应满足相!应的:抗震措施的要求
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1》0.2.7》 本条《规定抗震计算模型
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— 1 屋【盖结构自身的地震】。效应是与下部—结构:协同工作的结果【由于下部结》构的竖向刚度一般】较大以往在屋盖结】构的竖向《地震作用计算时通】常习惯于仅单独以】屋盖:结构作?为分析模型但—研,究表明不《考虑屋盖结构与下】部结构的协》。同工作会对屋盖结】构的:地震作用《特别是水平》地,震作用计算》产生显著《影响甚至得出错【误结果即便在—竖向地震作用计算】时当下部结构给屋盖!提供的竖向刚度【较弱或分《布不均匀时》仅按:屋,盖,结构模型所计—。算的结果也会—。产,生较大的误差—因此考虑《上下部结《构的协同作用是屋盖!结,构地震作用》计算的基本原—则
】 , 考虑上下—部结构协同工作的】最合理方法是按整体!结构模型进行地震】作用计算因》此对于不《规则的结构》抗震计算《应采用整体结—构模:型当下部结构比较】规,则时也可以采用一些!简化方法《。(譬如等《效为支座弹性约【束,)来计入下》部结构的影响但是这!种简化必须依据【可靠且符合动力学】原理
! 2 研究表!明对于跨度较—大的张弦梁》。。和,弦支穹顶《结构由预张力引起的!非,线性几何刚度对结】构动力特性有一【定的:影响此外对于某些】布索方案《(譬如肋环型布【索)的弦支穹顶【结构撑杆和下弦【拉索系统实际—上是:需要依靠《预张力?来保:证体系稳定性的几何!可变体系且不—计入几何刚度也将导!致结构总《刚矩阵奇异》因此这?些形式?。的张弦结构计算模】型就必须《计入几何刚度几何】刚度一般可取重力荷!。载,代表值作用下的结构!平衡态?的内力(包》括预:张力:)贡献?
1【0.:2.:8 : 本:条规定了整体、协同!。计算时?的阻尼比取值
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《 屋盖?钢结构和下部—混凝土支承结—构的阻尼比不—同协同分析时阻尼】。比取值方面的—研究较少工程—。设计中阻尼》。比取值大多在0.0!25:~0.?035间具体数值一!般认为与《屋盖钢结构》和下部混凝土支【承结构?。。的组:成比例有关下面根据!位能等效原》则提供两种计算【整体结构《阻尼比的方法供【设计:中采用
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?。 : 方法一》振型阻尼比法振型阻!尼比是指针》对于:各阶振?型所定义《的,阻尼比?组合结构中不同材料!的能量耗散机—理,不同因此相应构件】的阻尼比也不—相同一?。般钢构件取0.0】2混:凝土构件取》0.05《对于每一阶》振型不同《构件:单元对于《振,型阻尼比的贡献【认,为与单元变形能有关!变形能大《的单:元对该?。振型阻尼比的—贡献较大反》之则较小所以可【根据该阶《振型下?的单元变形能采用】加权平均的方—。法,计算出振型阻—。尼,比ζi
《。
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式?中ζi?结构第i阶振型的】阻尼比;
!。
ζs!第s个单《元阻尼比对钢构件】取0:.02;《对混凝?土构件取0》.0:5;
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—。 n》结构的单元》总数;
《
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!Wsi第s个单元】对应于第i阶—。振型的单元》变形能
《
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方法二!统一阻尼《比,。。法依然采用》方法:一的公式但并—。不针对各《振型i分《别计算单元变形能W!si而是取各单【。元在重力荷载代表值!作用:下的变形能Wsi】这样便求《得,对应于整体结构【的一个阻尼比—
! 在罕遇地震作用下!一些实际工》程的计算结果表明】屋盖钢结构也—仅有少量构件能进】入塑性屈服状态所以!阻尼比仍建》议与多遇地震下【的结构阻尼比取值】相同
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》10.2.9— 本条规》定水平?。地震作?用的计?。。算方向和宜考虑水】平多向地震作—用计算的范围—
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— 不同于单【向传:力体系空间传力体系!的屋盖结构》通常难以明确划【分为沿某个》方向的抗《侧力构件通常需【要沿两个水平—主轴方向同时计算水!平地震作《用对于平面》为圆:形、正多《边形的屋盖结—构可:。能存在?两个以上的》。主轴方?。向此时需《要根据实际情—况增:加地震作《用,的,计算方向另外当【屋盖结构、支承条】件或下?部结构?的布置明《显,不对称时也应增加】水平地震作用—的计算方向
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10.2.10! 本条规定了屋盖!结构地?震作用计算的方法
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】。 本节适用的—大跨屋盖结构形式】属于线性《结,构范畴因此振型分】解反应?谱法依然可作为【是结构弹性地震【效应计?。。算的:基本方法随着近【年来结构动力学【理论和?计算技?术的发?展一些?更为精?确的动力学计算方法!逐步被接受和应用】包括多向地震—。。。反应谱法、时—。程分析?法,甚至多?向,。随机振动分》。析方法对于结构动】力响应复杂和跨【度较大的结构应【该鼓励?采用这?些方法进行地震作】。。。用计算?以作为?振型分解反应谱法的!补,充
】 自振》周期分布密》集是大跨屋盖—。结构区别于多—高层结构的重要特点!在,采用振型分解反应谱!法时一般应考虑【更多阶振《。型的:组合:研究表?明在不按上下—部结构整体模型进行!计算时网架结构的】组合振型数宜至少取!前(10~15【)阶网壳结构—宜至少取前(25】~30)阶对—于体型复杂的—屋盖结构或按上下部!结构整体模型计算时!应取更多《阶组合振型对于存在!明显扭转效应的【屋盖结构组》合应采用完全二【次型方根(C—Q,C)法
《
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10.【2.11 》 对于单向传力【体,系结构的《抗侧力构件》通常是明确的桁架】构件抵抗其面内的】水平地震作用和竖向!地震作?用垂:。直桁架方向》的水平地震作—用则由屋《盖,支撑承担《因此可?针对:各向抗侧《力构件分别进行地震!作用计算
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除单向传!力体系外一般—。屋,。盖结构的《构件难?。以明确划分为沿【某个方向的抗侧力构!件即构件的地震【。效应往往包含—。三,向地震作用的结【果因此其构》件,验算应考虑三向【。(两个水平向和【竖向)?地震作用效应的【组合其组合值系数】可按本规范第5章的!规定:采用这?也是基本《原则
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10.2.】。12: 多遇地震作用】下的屋盖结构—变,。形限:值部分参考》了空间网《格结构技《术规程的相关规定】
—10.?2.1?3 本《条规定屋盖构件及其!连接的?抗震验算
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大—跨屋盖结构由于其】自,重轻、刚度好所【受震害一般要小于其!他类:型的结构但震—害情况也表明支座及!其,邻近:构件发生破坏的【。情况较多因此通过放!大地震作用效应【来提高该《。区域杆件和节点【的承载力是重要的】抗震措施由于通常】该区域的《。节点和杆件数—量不:多对于总工》程造价?的增加是有》限的
】 拉索是【预张拉结《构的重要构》件在多遇《地震:作用下应保证拉索不!发生松弛而》退出工作在设—防烈度下《也宜保证拉索在【各地:震作:用参与的工况—。组合:下不出现松弛
!。
(Ⅲ)】抗震构?造措施
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10.2—.14 本—条,规定了杆件的长细比!限值
! 杆件长细比限!值参考了国》家现行标准》钢结构?设计规?范GB? 50017和空间!网格结构技》术规程JGJ— 7的相关规定【并作了适《当,加强
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10.2!.1:5 本《条规定了节》点的:构造要求《
】 节点选型要【与,屋盖结构的类型【。及整体刚度等因素结!合起来采用的—节点要便于》加,工、制作、焊接设计!中结构杆件内力的】正,。确计算必须》用有效的构造—措施来保证其中节】点构:造应符合计算假定
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】 在:地,震作用下节点—应不:先于杆?件破坏?也不:产,生,不可:恢复的变形所以要求!节,。点具有足够的强度和!刚度杆件相》交,于节:点中心?将不产生附加弯【矩也使?模型计算《假定更加符合实【际情况?
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10.2【.16 本条规】定了屋?。盖支座的抗震构造】
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》 支座节点—。是屋盖?地,震作用传《递给下部结构的关】键部件其《构造应与结构分【析所取的边界条件】相符否则《将使:结构:实际内力与计算【内力出现较大差【异,并可能危及》结构的整《体安全
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《 支座节点》往往是地《震破坏的《部位属于前面定【义的关?键节点的范》畴应予加《强在节点验算方面对!地,震作用?效应进行了必要的】提,高(第10.2.1!3条)此外根—据延性设《计的要求支座节点在!超过:。设防烈度的地震【作用下应有》一定的?抗变形能力》但对于水平可—滑动:的,支,座节点较难得到保证!因,此建:议按设防烈》度计算值《作为可滑动支座的】位移限值(》确定支承面》的大小)在罕遇地震!作,用下采用限》位措施确保》不致滑移出支承【面
】 ?对于8、9》度时多遇地震—下竖向仅《受压的支座节—点,考虑:。到在强?烈地:震作用?(如中?震、大震)下可【能出现受拉因此建议!采,。用构造上也能承受】拉,力的拉压型支—座形:式且预埋锚筋—、锚栓?也按受拉情况进【行构造配置
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