《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
!。 , :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
】 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1》2,0m、结构单—元长度大于30【0m:或,。悬挑长度大于40】。。m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!
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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
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? 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
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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
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— 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,
! 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
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】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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10.2.7 !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
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》 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
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!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:
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10》.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:.025《~0:.03?5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0.02混凝【土构件取0.0【5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;
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《 ζ【s第:s个单元阻》尼比对钢构件取0.!02;对混凝—土构件?取,0.05;
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【 n结?构的单元《总数;
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— Ws《。i第s个单元对应于!第i:阶振:型的单元变形—能
》。
: 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Ws!i而:是取:各单元在重》力荷载代表值作用下!的,变,形能W?si这样便求得对】应于整体《结构:的,一个阻尼《比
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《 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
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? , 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】(2:5~30)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:(CQ?C)法
!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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,10.2.1—2 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
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10【.2:.13 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
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(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
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《
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J—GJ 7的相关【规定并作了适当【。加强
】10.2.15【 本条规定了节】点的构造要求
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】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
! : 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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