JGJ 61-2003(条文说明) 网壳结构技术规程.pdf
《JGJ 61-2003(条文说明) 网壳结构技术规程.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《JGJ 61-2003(条文说明) 网壳结构技术规程.pdf(26页珍藏版)》请在麦多课文档分享上搜索。
1、中华人民共和国行业标准网壳结构技术规程JGJ 61一细则条文说明前网壳结构技术规程JGJ 61-23,经建设部23年3月21日以第130号公告批准、发布。为便于广大设计、施工、科研、学校等单位的有关人员在使用本规程时能正确理解和执行条文规定,网壳结构技术规程编制组按章、节、条顺序编制了本规程的条文说明,供使用者参考。在使用中如发现本条文说明有不妥之处,请将意见函寄中国建筑科学研究院(地址:北京市北三环东路30号;邮政编码:1仪)()13)。60 目次1 总贝t.62 3 设计的基本规定.63 4 结构计算臼4.1 一般计算原则.臼4.2静力计算.66 4.3 稳定性计算.67 4.4地震作用下
2、的内力计算.69 5 杆件和节点的设计与构造.71 5.1 杆件5.2焊接空心球节点5.3 螺栓球节点.74 5.4嵌入式毅节点.76 5.5支座节点776制作与安装6.1 一般规定6.2 制作与安装要求-6.3 高空散装法6.4分条或分块安装法6.5 滑移法6.6综合安装法6.7验收61 1总则1.0.1 本条是网壳结构设计和施工必须遵循的原则。1.0.2本条将网壳结构明确定为以钢杆件组成的曲面形网格结构,因国内有些文献中称之为网架结构。网壳结构在国内外工业与民用建筑中已得到广泛的应用。目前国外跨度最大的球面网壳达到2l3m,我国已建成的球面网壳跨度也有121m。根据我国工程实践与科学研究的
3、经验,已取得的有关网壳设计、构造与施工的技术完全可推广用于跨度更大的结构。实际上,不论网壳跨度大小,其设计都要受到承载能力与稳定的约束,其构造与施工的原理也是相同的,因此本规程对网壳适用的跨度不做限制。在当前的网壳结构中,有采用预应力技术做成预应力网壳,有将网壳做成局部单层、局部双层,也有将钢筋混凝土屋面板与钢杆件组成组合网壳,本规程中的有关章节仍可适用于这一类网壳的设计与施工。1.0.3 当双层网壳结构上悬挂吊车时,动力荷载会使杆件和节点产生疲劳,例如钢管杆件连接锥头或空心球的焊缝、焊接空心球本身以及高强度螺栓等。目前这方面的实践经验和试验资料还不多,故本规程规定对承受中级或重级工作制的悬挂
4、吊车荷载的网壳,可由设计人员根据工程具体情况,视应力变化的循环次数,经过专门的试验来确定其容许应力幅度及构造。62 3设计的基本规定3.0.2 网壳结构的曲面形式多种多样,能满足不同建筑造型的要求。本规程中仅列出一般常用的典型几何曲面,即圆柱面、球面、椭圆抛物面与双曲抛物面。这些曲面都可以几何学方程表达。此外,网壳也可能采用非典型曲面,往往是在给定的边界与外形条件下,采用多项式的数学方程来拟合其曲面,或者采用链线、膜等实验手段来寻求曲面。3.0.3单层网壳的杆件布置方式变化多端,本条中仅给出一些最常用的方式供设计中选用。设计者也可以参照现有的布置方式进行变换。在国内外文献中对网壳结构的命名极不
5、统一,本规程根据网格的形成方式对不同形式的网壳统一命名,例如联方型,国外称Lamella,用于圆柱面网壳时早期多为木梁构成的菱形网格,节点为刚性连接,从而保证壳体几何不变。用于钢网壳时也应注意此点,并设置水平刚度大的边缘构件。在实际构造中往往还有纵向的屋面穰条而形成三角形网格,这样就由联方网格演变为三向网格。如在球面网壳中,对肋环斜杆型,国外都是以这种形式网壳的提出者Schwedler的名字命名,称为施戚德勒穹顶。又如扇形三向网格与葵花形网格在国外往往都列为联方型穹顶,如果杆件按放射状曲线,自球中心开始将球面分成大小不等的菱形,即形成本条的葵花形网格球面网壳。如果将圆形平面划分为若干个扇形(一
6、般是6或8个),再以平行肋分成大小相等的菱形网格。这种形式国外以其创始人Kiewitt的名字命名,称为凯威特穹项,为了在屋面上放擦条而设置了环肋,这样就划分为三角形网格。本规程统一称为扇形三向网格球面网壳。3.0.5 网壳结构由于本身特有的曲面而具有较大的刚度,因而63 有可能做成单层,这是它不同于平板型网架的一个特点。从构造上来说,网壳可分为单层与双层两大类,其外形虽然相似,但计算分析与节点构造截然不同,单层网壳是刚接杆件体系,必须采用刚性节点,双层网壳是钱接杆件体系,可采用技接节点。3.0.6 网壳的支承构造,包括其支座节点与边缘构件,是卡分重要的。如果不能满足所必需的边缘约束条件,有时会
7、造成网壳杆件内力的变化,甚至内力产生反号,因此本条特地对不同形式网壳提出了相应的支承方式和应满足的约束条件。3.0.7, 3.0.8 通过对网壳的几种典型几何曲面进行组合或切割,又可形成新的外形以适应不同的平面形状与立体造型。作为网壳设计的重要工具,本条将几种常用的组合与切割方法引以为例。3.0.9- 3.0.12 各条分别对圆柱面网壳、球面网壳、椭圆抛物面网壳及双曲抛物面网壳的构造尺寸以及单层网壳的适用跨度做了规定,这是根据国内外已建成的网壳工程统计分析所得的经验数值。各类双层网壳厚度的取值,当跨度较小时可取跨度的1/20,当跨度较大时可取1/500厚度是指网壳上下弦形心之间的距离。双层网壳
8、的矢高以其支承面确定,如网壳支承在下弦,则矢高从下弦曲面算起。3.0.14将网壳结构的最大计算位移规定不得超过短向跨度的1/4GB 5倒7的有关规定,避免采用非结构用钢管。此外,本条还强调使周薄壁管材,这是因为网壳结构杆件主要不是由强度控制,没有必要采用厚壁管材,而应尽量采用有利于减小杆件长细比的薄壁管材。5.1.2双层网击的节点一般可视为钱接。过去在设计网壳时,其杆件计算长皮多参考现行网架结构设计与施工规程JGJ 7 的有关规定,但由于双层网壳中大多数上、下弦杆均受压,它们对腹杆的转动约束要比网架小,因此对焊接空心球节点和板节点的双层网壳的腥杆计算长度做了调整,其计算长度取0.9l,而上、下
9、弦杆和螺栓球节点的双层网壳杆件的计算长度仍取为几何长度。单层网壳在壳体曲面内、外的屈曲模态不同,因此其杆件在壳体曲面内、外的计算长度也不同。在壳体曲面内,壳体屈曲模态类似于无侧移的平面刚架。由于空间汇交的杆件较少,且相邻环向(纵向)杆件的内力、截面都较小,因此相邻杆件对压杆的约束作用不大,这样其计算长度主要取决于节点对杆件的约束作用。根据我国的试验研究,考虑焊接空心球节点对杆件的约束作用时,杆件计算长度可取为0.9l,而载节点在壳体曲面内对杆件的约束作用很小,杆件的计算长度可取为几何长度。在壳体曲面外,壳体有整体屈曲和局部凹陷两种屈曲模态,在规定杆件计算长度时,仅考虑了局部凹陷一种屈曲模态。由
10、于网壳环向(纵向)杆件可能受压、受拉或内力为零,因此其横向71 压杆的支承作用不确定,在考虑压杆计算长度时,可以不计其影响,而仅考虑压杆远端的横向杆件给予的弹性转动乡束,经简化计算,并适当考虑节点的约束作用,取其计算长度为1.6lo5.1.3 我国钢结构规范编制组通过大量工程资料缸计得出钢结构主要受力构件的容许长细比以一般不大于150;统计已建成的单层网壳其压杆的计算长细比一般在-150之间。考虑到网壳结构主要由受压杆件组成,压杆太柔会造成轩件初弯曲等几何初始缺陷,对网壳的整体稳定形成不利影响;妄外杆件初始弯曲,会引起二阶力的作用,因此,单层网壳杆件长细比按照现行钢结构设计规范GB 517的有
11、关规定取:; 150。我国现已建成的双层网壳,其杆件长细比一般都参照网架结构设计与施工规程的有关规定,考虑到这些成功经验,此处不再严格控制,仍取J运180。受拉杆件在网壳结构中比较少,这些较少的拉杆除要保证自身强度外,还要为压杆提供一定的约束,因此要求拉杆截面也不能太小,取骂王3;当双层网壳悬挂吊车时,可参照现行网架结构设计与施工规程JGJ 7的有关规定,取250o 5.1.4本条根据多年来网壳的工程实践规定了网壳杆件截面的最小尺寸。但这并不是说,所有网壳工程都可以采用本条规定的最小截面尺寸,这里明确指出,杆件最小截面尺寸必须根据实际工程中网壳的跨度和网格大小以及荷载大小确定。5.1.5本条规
12、定提醒设计人员注意细部构造设计,避免给施工和维护造成困难。5.2 焊接空心球节点5.2.2焊接空心球在我国已广泛用作网架结构的节点,设计与制作、安装的技术都比较成熟,这种节点在构造上比较接近于刚接计算模型,近年来在我国单层网壳中也得到了应用,并取得了一定的经验。过去网架结构设计与施工规程JGJ 7-91曾提出直径为72 120-5m空心球的受压、受拉承载力设计值的计算公式。原公式是以大量空心球的试验结果为依据,通过数理统计方法进行回归分析而得到的经验公式,由于当时所试验的空心球直径多在5m以下,原公式只适用在此直径范围以内,随着网架与网壳结构跨度的不断增大,在工程实践中出现了直径大于5m的空心
13、球,通过一些实物试验表明,原公式已不能反映直径更大空心球的承载力,为此,曾对直径大于5m空心球的承载力进行了理论分析。由于节点破坏时,钢管与球体连接处已进入塑性状态,并产生较大的塑性变形,分析中采用了以弹塑性理论为基础的非线性有限元方法。焊接空心球节点是一种闭合的球形壳体,对于受压为主的空心球节点,其破坏机理一般属于壳体稳定问题,而以受拉为主的空心球节点,其破坏机理则属于强度破坏问题。本规程是通过构造要求避免了空心球节点受压时的失稳破坏,从而将其转化为主要是强度问题。空心球节点的强度破坏具有冲剪破坏的特征,因此球体的受拉、受压承载力均主要与钢材的抗剪强度及杆、球相连处的环形冲剪面积等因素有关,
14、当空心球及与之相连的杆件的几何尺寸相同时,空心球节点的受压与受拉承载力也应当一致,计算时可采用同一公式。根据以往的试验结果和理论分析结果,在保证材料质量、制作工艺及精确度和焊接质量的前提下,影响空心球节点承载力的因素主要是:空心球节点的壁厚t、空心球节点的外径D、与空心球相连接的钢管外径d。空心球节点的承载力N与各个影响因素之间存在着如下关系:即随空心球壁厚t的增大而增大,随空心球外径D的增大而降低,随管径d的增大而增大。以大量的试验结果和有限元分析结果为依据,根据试验所得到的相关因素的关系,通过数理统计方法进行回归分析,得到了可应用于直径在120-翩翩的空心球节点受拉和受压承载力的统一公式。
15、该公式不仅与现有试验资料基本吻合,而且覆盖了网架结构设计与施工规程JGJ 71中的原设计公式,将应用73 市围扩大到直径在5m以上的空心球。由于单层网壳的杆端除承受轴向力外,尚有弯矩、扭矩及剪力作用。精确计算空心球节点在这种内力状态下的承载力比较复杂。为简化计算,将空心球承载力的原计算公式乘以考虑受弯影响的系数,作为其在压弯或拉弯状态下的承载力设计值。在单层球面及柱面网壳中,由于弯矩作用在杆与球接触面产生的附加正应力在不同部分出入较大,一般可增加20%- 50% 左右,而且单层网壳计算多为稳定控制,因此杆件截面的内力都较小。由于稳定要求,往往会增大杆件的钢管直径,这将导致空心球承载力提高,使空
16、心球壁厚减薄,这对单层网壳假定节点为刚接的计算模型十分不利。考虑上述因素,在承载力的计算公式中乘以0.8的受弯影响系数。5.2.3本条中所提出的一些构造要求是为了避免空心球在受压时会由于失稳而破坏。为了使钢管杆件与空心球连接焊缝做到与钢管等强,规定钢管应开坡口,焊缝要焊透。根据大量工程实践的经验,钢管端部加套管是保证焊缝质量、拼装方便的好办法,此外对焊缝高度也做了具体规定。5.3 螺栓球节点5.3.1利用高强度螺栓将钢管杆件与螺栓球连接而成的螺栓球节点,在构造上比较接近于佼接计算模型,因此适用于双层网壳中钢管杆件的连接。5.3.2 螺栓球节点的材料在选用时考虑以下因素:钢球上沿各汇交杆件的轴向
17、设有相应螺孔,当分别拧人杆件中的高强度螺栓后即形成网架整体。钢球的硬度可略低于螺栓的硬度,材料强度也较螺栓低一级,因而球体材料选用45号钢,且不进行热处理是可以满足设计要求和便于加工的。球体原坯宜采用锻造成型。锥头或封板是钢管杆件与钢球连接的过腹部件,它与杆件焊成一体,因此其材料钢号宜与杆件一致,以方便施焊。74 套筒主要传递压力,因此对于与较小直径高强度螺栓( M33)相应的套筒,可取Q235钢。对于与较大直径高强度螺栓(;:M36)相应的套筒,为避免由于套筒承压面积的增大而加大钢球直径,宜选用Q345钢或45号钢。高强度螺栓的钢材应确保其抗拉强度、屈服强度与拌透性能满足设计技术条件的要求。
- 1.请仔细阅读文档,确保文档完整性,对于不预览、不比对内容而直接下载带来的问题本站不予受理。
- 2.下载的文档,不会出现我们的网址水印。
- 3、该文档所得收入(下载+内容+预览)归上传者、原创作者;如果您是本文档原作者,请点此认领!既往收益都归您。
下载文档到电脑,查找使用更方便
5000 积分 0人已下载
下载 | 加入VIP,交流精品资源 |
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- JGJ 61 2003 条文 说明 结构 技术规程
