1、建标中华人民共和国国家标准高耸结构设计规范北京中华人民共和国国家标准高耸结构设计规范主编单位 同济大学批准部门 中华人民共和国建设部施行日期 年 月 日关于发布国家标准 高耸结构设计规范 的通知建标字第 号根据国家计委计综 号文的要求 由同济大学会同有关单位共同制订的 高耸结构设计规范 已经有关部门会审 现批准 高耸结构设计规范 为国家标准 自一九九一年六月一日起施行本标准由同济大学负责管理 其具体解释等工作由同济大学负责 出版发行由建设部标准定额研究所负责组织中华人民共和国建设部一九九 年七月二日编制说明本规范是根据国家计委计综 号文通知的要求由同济大学会同有关单位共同编制而成在编制过程中
2、编制组进行了广泛的调查研究 并以多种方式在全国广泛征求意见 在中国土木工程学会高耸结构委员会的先后三届年会上组织讨论 以及通过试设计校核 最后经有关部门审查定稿本规范的编制是以国家标准 建筑结构设计统一标准为准则 遵守建筑结构荷载和各本建筑结构 钢结构混凝土结构 建筑抗震 建筑地基基础 设计规范的基本规定 统一协调各类高耸结构设计中的重大共性技术问题 对个性和具体的技术问题 则由各有关专业规范规程作进一步补充规定本规范共分六章及七个附录 其主要内容有 总则 基本规定 荷载 钢塔架和桅杆结构 钢筋混凝土圆筒形塔和地基与基础等为了提高规范质量 请各单位在执行本规范过程中注意总结经验和积累资料 如发
3、现需要修改和补充之处 希随时将问题和意见寄给同济大学结构工程学院 以便今后修订时参考同济大学年 月目录主要符号第一章 总则第二章 基本规定第三章 荷载第一节 荷载分类第二节 风荷载第三节 裹冰荷载第四节 地震作用和抗震验算第四章 钢塔架和桅杆结构第一节 一般规定第二节 钢塔桅结构的内力分析第三节 钢塔桅结构的变形和整体稳定第四节 纤绳第五节 轴心受拉和轴心受压构件第六节 偏心受拉和偏心受压构件第七节 焊缝连接计算第八节 螺栓连接计算第九节 法兰盘连接计算第十节 钢塔桅结构的构造要求第五章 钢筋混凝土圆筒形塔第一节 一般规定第二节 塔身变形和塔筒截面内力计算第三节 塔筒承载能力计算第四节 塔筒裂
4、缝宽度计算第五节 钢筋混凝土塔筒的构造要求第六章 地基与基础第一节 一般规定第二节 地基计算第三节 刚性基础和板式基础第四节 基础的抗拔稳定和抗滑稳定附录一 钢材及连接的强度设计值附录二 轴心受压钢构件的稳定系数附录三 塔筒水平截面受压区半角 计算表 正常使用状态时附录四 圆简形塔的附加弯矩计算附录五 在偏心荷载作用下 圆形 环形基础基底部分脱开基土时 基底压力计算系数附录六 基础和锚板基础抗拔稳定计算附录七 本规范用词说明附加说明主要符号一截面面积 毛截面面积 基础底面积锚栓孔面积净截面面积格构式构件的单肢毛截面面积 净截面面积钢筋截面面积水平地震作用 竖向地震作用的作用效应系数永久荷载 可
5、变荷载的荷载效应系数弹性模量 地震作用混凝土的弹性模量钢材 钢筋的弹性模量水平 竖向地震作用力 集中荷载 基础和锚板基础所受的拔力 设计值结构总水平地震作用结构总竖向地震作用质点 的水平地震作用 竖向地震作用永久荷载 结构的重力 基础自重 包括基础上的土重集中于质点 的重力抗震计算时结构的总重力代表值土体重量基础和锚板基础重量高耸结构的总高度 上部结构传至基础的水平力截面惯性矩力矩或弯矩 弯矩设计值 上部结构传至基础的弯矩 设计值附加弯矩标准荷载作用下的弯矩横向风振引起的弯矩顺风向风力引起的弯矩对 轴 轴的弯矩轴向力 拉力或压力 及其设计值 纤绳拉力 上部结构传至基础的竖向荷载设计值欧拉临界力
6、标准荷载作用下的轴向力截面弯矩在单肢中引起的轴力每个螺栓承载力设计值每个螺栓的承压 受拉 受剪承载力设计值可变荷载抗力雷诺数结构构件的抗力函数截面抗弯 抗压承载能力作用 荷载 效应 截面对某轴的面积矩振型水平地震作用产生的地震作用效应横向风振 顺风向风力的荷载效应高耸结构的基本自振周期构件 振型的自振周期剪力临界风速土体滑动面上剪切抗力的竖向分量之和缀板的剪力分配到一个缀材面的剪力截面抵抗矩净截面抵抗矩对 轴的截面抵抗矩毛截面抵抗矩二缀板中到中的距离 振动加速度 合力作用点至基础底面最大压力边的距离圆 环 形基础的基底受压面宽度构件截面几何参数合力作用点至 一侧 一侧基础边的距离基本裹冰厚度
7、平行于 轴的基础边长凝聚力直径螺栓 螺纹处 的有效直径螺栓孔径轴向力对截面重心的偏心距 标准荷载作用时钢材 钢丝绳强度设计值螺栓的抗压 抗拉 抗剪强度设计值混凝土的抗压强度设计值地基抗震承载力设计值钢筋强度设计值 地基承载力设计值混凝土抗拉强度标准值钢材抗拉强度 钢丝绳的破坏强度钢材屈服强度对接焊缝的抗压 抗拉 抗剪强度设计值角焊缝的 抗压 抗拉 抗剪 强度设计值高度 截面高度临界深度角焊缝的焊脚尺寸计算截面 的高度 集中质点 的高度基础上拔深度塔筒 截面的回转半径长度弹性支座间杆身计算长度角 焊缝的计算长度基础底面压力计算值基础底面的平均压力基础边缘最大 最小压力塔筒线分布重力单位面积上 单
8、位长度上的裹冰重力荷载截面核心距 半径至塔筒壁厚中线的半径塔筒代表截面处的弯曲变形曲率基础沉降量连接件的厚度 筒壁厚度温度差点的水平位移振型在 点处的相对位移共振临界风速作用在高耸结构单位面积上的风荷载基本风压值横向共振引起的等效静风载三角度 受压区的半角系数计算裂缝宽度 与构件受力有关的特征系数钢筋和混凝土的弹性模量比值相应于周期 的水平地震影响系数水平地震影响系数的最大值竖向地震影响系数的最大值钢筋混凝土的温度线膨胀系数受拉钢筋的半角系数与直径有关的裹冰厚度修正系数裹冰厚度的高度递增系数高度处的风振系数风振系数动力部分的基本值偏心受压时 弯矩作用平面内 平面外的等效弯矩系数裹冰重度高耸结构
9、重要性系数水平 竖向地震作用的分项系数永久荷载 可变荷载的荷载分项系数抗震计算时风荷载分项系数振型的参与系数抗力抗震调整系数风压脉动和高度变化等的影响系数振型 结构外型的影响系数结构阻尼比风振系数 动力部分 基本值的调整系数孔洞的半角 弧度构件长细比弹性支承点之间杆身换算长细比地基的摩擦系数横向力系数风压重现期调整系数风载体型系数高度处风压高度变化系数计算裂缝宽度时与纵向受拉钢筋表面特征有关的系数脉动增大系数 杆身刚度折减系数 受压区相对高度纵向钢筋的配筋率外排 内排纵向钢筋的配筋率迎风面 背风面混凝土的压应力迎风面纵向钢筋的应力在标准荷载以及温度作用下的纵向钢筋拉应力温度作用下钢筋拉应力焊缝
10、剪应力垂直于焊缝长度方向 沿焊缝长度方向的焊缝应力轴心受压构件稳定系数截面受压区半角受弯构件的整件稳定系数裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数 环形基础底板外形系数可变荷载的组合值系数可变荷载的准永久值系数抗震计算时风荷载组合值系数钢丝绳扭纹强度调整系数钢丝强度不均匀系数塔筒水平截面的特征系数第一章总则第条为了在高耸结构设计中做到技术先进 经济合理 安全适用 确保质量 特制订本规范第条本规范适用于钢及钢筋混凝土高耸结构 如电视塔 拉绳桅杆 发射塔 微波塔 石油化工塔 大气污染监测塔 烟囱 排气塔 水塔 矿井架等第条本规范是根据国家标准 建筑结构设计统一标准 规定的原则制定的 符号 计量单位和基本术
11、语是按现行国家标准 建筑结构设计通用符号 计量单位和基本术语 的有关规定采用第条设计高耸结构时 除遵照本规范的规定外 尚应符合现行国家标准 建筑结构荷载规范 钢结构设计规范混凝土结构设计规范 地基基础设计规范 和 建筑抗震设计规范 等的有关规定 有关专业技术问题尚应符合各专业规范 规程的要求第条设计高耸结构和选择结构方案时 应同时考虑施工方法 包括运输 安装 以及建成后的环境影响 维护保养等问题第二章基本规定第条本规范采用以概率论为基础的极限状态设计法 以可靠指标度量高耸结构的可靠度 以分项系数设计表达式进行计算第条极限状态分为下列两类一 承载能力极限状态 这种极限状态对应于结构或结构构件达到
12、最大承载能力 或达到不适于继续承载的变形注 当考虑偶然事件时 应使主体承重结构不致丧失承载能力 允许局部破坏 但不致发生倒塌二 正常使用极限状态 这种极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的有关规定限值第条对于承载能力极限状态 高耸结构应根据其破坏后果 如危及人的生命安全 造成经济损失 产生社会影响等 的严重性按表 划分为两个安全等级高耸结构的安全等级表安 全 等 级 高耸结构类型 结构破坏后果一级二级重要的高耸结构一般的高耸结构很严重严重注 对特殊的高耸结构 其安全等级可根据具体情况另行规定结构构件的安全等级宜采用与整个结构相应的安全等级 对部分构件可按具体情况调整其安全等级第条
13、对于承载能力极限状态 高耸结构构件应按荷载效应的基本组合和偶然组合进行设计一 基本组合应采用下列极限状态设计表达式式中 高耸结构重要性系数 对安全等级为一级 二级的结构可分别采用永久荷载分项系数 一般情况可采用 当永久荷载效应对结构构件的承载能力有利时可采用第一个可变荷载 其它第 个可变荷载的分项系数 一般情况可采用 但对安装检修荷载可采用 对温度作用可采用永久荷载的标准值第一个可变荷载的标准值 该可变荷载的效应大于其它任何第 个可变荷载的效应除第一个可变荷载外 其它任何第 个可变荷载的标准值永久荷载 第一个可变荷载和其他任何第 个可变荷载的荷载效应系数除第一个可变荷载外 其它任何第 个可变荷
14、载的组合值系数 根据不同的荷载组合按本章第条规定采用结构构件的抗力函数二 偶然组合的极限状态设计表达式宜按下列原则确定只考虑一种偶然作用与其它可变荷载组合偶然作用的代表值不应乘分项系数与偶然作用同时出现的可变荷载可根据具体情况采用相应的代表值具体的设计表达式及各种系数值应按有关专业规范 规程的规定采用第条设计高耸结构时 对不同荷载基本组合 其可变荷载组合值系数应分别按表 采用可变荷载组合值系数表荷载组合可变荷载组合值系数注 表示结构构件自重等永久荷载 分别表示风荷载 安装检修荷载 裹冰荷载 温度作用和塔楼楼面或平台的活荷载对于带塔楼或平台的高耸结构 需要考虑雪荷载组合时 在组合中 雪的组合值系
15、数 均取组合 中 当基本风压值 小于 采用在组合 中 当 小于 时 应采用第条高耸结构抗震计算时基本组合应采用下列极限状态设计表达式式中 重力荷载分项系数 一般情况应取 当重力效应对构件承载能力有利时宜取水平 竖向地震作用分项系数 应按表 的规定采用地震作用分项系数表考虑地震作用的情况仅考虑水平地震作用 不考虑仅考虑竖向地震作用 不 考 虑同时考虑水平与坚向地震作用风荷载分项系数 应取重力代表值 可按本规范第 条采用水平地震作用标准值竖向地震作用标准值风荷载标准值抗震基本组合中的风荷载组合值系数 可取有关各类荷载与作用的作用效应系数 并应乘以国家标准 建筑抗震设计规范中规定的效应增大系数或调整
16、系数抗力 按本规范各章的有关规定计算抗力抗震调整系数 对钢及钢筋混凝土高耸结构均取 对焊缝取第条对于正常使用极限状态 应根据不同的设计目的 分别按荷载效应的短期组合和长期组合进行计算 其变形 裂缝等计算值不应超过相应的规定限值一 短期效应组合二 长期效应组合式中 短期效应组合时 除第一个可变荷载外 其它任何第 个可变荷载的组合值系数长期效应组合时 任何第 个可变荷载的准永久值系数第条高耸结构正常使用极限状态的控制条件应符合下列规定一 在风荷载 标准值 作用下 高耸结构任意点的水平位移不得大于该点离地高度的 对桅杆结构 注意层间的相对水平位移 尚不得大于该层间高度的二 对于装有方向性较强 如电视
17、塔 微波塔 或工艺要求较严格的设备 如石油化工塔 的高耸结构 在不均匀日照温度或风荷载 标准值 作用下 在设备所在位置处的塔身转角 应满足工艺要求三 在风荷载的动力作用下 设有游览设施的塔 在游览设施所在位置处的塔身振动加速度及水平振幅应满足正常使用要求四 在各种荷载标准值组合作用下 钢筋混凝土构件的最大裂缝宽度不应大于注 上述控制条件适用于一般情况 当有其它特殊要求时可按各专业规范规程的规定采用第三章荷载第一节荷载分类第条高耸结构上的荷载可分为下列三类一 永久荷载 结构自重 固定的设备重 物料重 土重 土压力 线的拉力等二 可变荷载 风荷载 裹冰荷载 地震作用 雪荷载 安装检修荷载 塔楼楼面
18、或平台的活荷载 温度变化 地基沉陷等三 偶然荷载 导线断线等注 地震设防烈度 度时 地震作用可作为偶然荷载第条本规范仅列出风荷载 裹冰荷载及地震作用的标准值 其它荷载应按现行国家标准 建筑结构荷载规范 的规定采用第二节风荷载第条作用在高耸结构单位面积上的风荷载应按下式计算式中 作用在高耸结构单位面积上的风荷载基本风压 应按本章第 条 第条和第 条的规定采用重现期调整系数 对一般高耸结构可采用 对重要的高耸结构可采用高度处的风压高度变化系数 应按本章第条的规定采用风荷载体型系数 可按本章第 条的规定采用高度处的风振系数 可按本章第 条至第条的规定采用第条基本风压 系以当地比较空旷平坦地面 离地高
19、 统计 年一遇的 平均最大风速为标准 其值应按现行国家标准 建筑结构荷载规范 的规定采用 但对高耸结构不得小于第条山区及偏辟地区的基本风压应通过实地调查和对比观察经分析确定 一般情况可按附近地区的基本风压乘以下列调整系数采用山间盆地 谷地等闭塞地形与风向一致的谷口 山口注 山顶或山坡的基本风压可根据山麓基本风压近似地按高度变化规律推算第条沿海海面和海岛的基本风压 当缺乏实际资料时 可按邻近陆上基本风压乘以表 规定的调整系数采用海面和海岛基本风压调整系数表海面和海岛距海岸距离 调整系数第条风压随高度的变化规律与地面粗糙度有关 地面粗糙度可分为下列三类类指近海海面 小岛及大沙漠等类指田野 乡村 丛
20、林 丘陵以及房屋比较稀疏的中 小城镇和大城市的郊区类指有密集建筑群和较多高层建筑的大城市市区对 三类不同地面粗糙度 其风压高度变化系数 可按表 的规定采用风压高度变化系数表离地面或海面高度地面粗糙度类别第条高耸结构的风荷载体型系数 可按表的规定采用dHs=1.3风荷载体型系数表项次结构类型 结构体型及体型系数悬臂结构整体体型系数 值截面风向正方形垂直于一边沿对角线正六及正八边形 任 意圆形粗糙光滑任意注 表中圆形结构的 值适用于 的情况 以计 为基本风压 以 计表中 光滑 系指钢 钢盘混凝土等圆形结构的表面情况粗糙 系指结构表面有凸出肋条的情况型钢及组合型钢构件34521续表项次结构类型 结构
21、体型及体型系数塔架角钢塔架的整体体型系数 值方形 三角形风向风向单角钢 组合角钢任意风向注 挡风系数迎风面挡风面积迎风面轮廓面积均按塔架迎风面的一个塔面计算六边形及八边形塔架的 值 可近似地按上表方形塔架参照对应的风向 或 采用管子及圆钢塔架的整体体型系数 值当 时 值按角钢塔架的 值乘 采用当 时 值按角钢塔架的 值乘 采用当 时 值按插入法计算hb续表项次结构类型 结构体型及体型系数格构式横梁矩形横梁横梁正面挡风面积横梁正面轮廓面积当风向垂于横梁 时 横梁的整体体型系数 值当风向不与横梁垂直时 横梁的整体体型系数 值注 上表 分别为垂直和平行于横梁的体型系数分量上表 为风向垂直于横梁时的整
22、体体型系数计算 及 时 均以横梁正面面积为准三角形横梁的整体体型数可按矩形横梁的值乘以 采用管子及圆钢组成的横梁可参照项次 的方法计算整体体型系数 值dsdd ds续表项次结构类型 结构体型及体型系数架空线悬索 管材等当 时当 时注 为垂直于管线的分量 平行于管线的分量 较小 可不计架空管道上下双管注 表中 值适用于 的情况前后双管注 表中 值适用于 的情况 并为前后两管的系数之和s=0.7 s=1.200水平剖面水平角续表项次结构类型 结构体型及体型系数倒锥形水塔的水箱 绝缘子微波天线整体体型系数 值垂直于天线面的分量平行于天线面的分量石油化工塔型设备整体体型系数 值平台类型塔型设备直径独立
23、平台带直梯独立平台联合平台不带斜梯独立平台联合平台带斜梯注 表中 值适用于包括了平台 扶梯等影响的单个塔型设备 计算风荷载时其挡风面积可仅取塔型设备的直径第条高耸结构应考虑由脉动风引起的风振影响 当结构的基本自振周期小于 时 可不考虑风振影响注 高耸结构计算风振时的基本自振周期可按现行国家标准 建筑结构荷载规范 的规定计算第条自立式高耸结构在 高度处的风振系数 可按下式确定式中 脉动增大系数 按表 采用风压脉动和风压高度变化等的影响系数 按表采用振型 结构外形的影响系数 按表 采用注 对于上部用钢材 下部用钢筋混凝土的结构 可近似地分别根据钢和钢筋混凝土由表 查取相应的 值 并计算各自的风振系
24、数脉动增大系数表结构类别钢 结 构 钢筋混凝土结构注 对于 的钢筋混凝土筒体 上表脉动增大系数 值可乘以 采用风压脉动和风压高度变化等的影响系数表总高度地面粗糙度类别振型结构外形的影响系数表相对高度结构顶部和底部的宽度比注 表中有括弧处 括弧内的数值适用于直线变化的结构 括弧外的数值适用于凹线形变化的结构 其余无括弧的数值则二者均适用第条对于外形比较规则 顶宽与底宽之比在之间的钢塔 如微波塔和电视调频塔 其风振系数亦可按下列确定式中 风振系数动力部分的基本值 按表 采用调整系数 按表 采用钢塔风振系数动力部分基本值表相对高度地面粗糙度类别调整系数表注 表中 为高耸结构总高 以 计 为结构基本自
25、振周期第条拉绳钢桅杆的风振系数 可按表 采用多层拉绳钢桅杆风振系数表部位地面粗糙度类别悬臂端其它部位注 拉绳 悬索等的风振系数 可取第条竖向斜率小于 的圆筒形塔及烟囱等圆截面结构和圆管 拉绳及悬索等圆截面构件应考虑由脉动风引起的垂直于风向的横向共振 并应按下列公式计算结构或构件的雷诺数式中 临界风速结构或构件的直径结构或构件的 振型的自振周期第条圆形截面结构或构件的横向共振应根据其雷诺数按下列规定处理一 当雷诺数 时 可能发生微风共振 亚临界范围的共振 此时应在构造上采取防振措施或控制结构的临界风速不小于 以降低微风共振的发生率二 当雷诺数 时 可能发生横向共振 跨临界范围的共振 此时应验算横
26、向共振 横向共振引起的等效静风荷载 应按下式计算式中 振型在 点的相对位移振型的共振临界风速 按公式计算圆筒形结构的外径 有锥度时可取 高度处的外径结构阻尼比 钢结构取 钢筋混凝土结构取横向力系数 取注 悬臂结构可只考虑第一振型 多层拉绳桅杆根据情况可考虑的振型数目不大于考虑横向风振时 风荷载的总效应 内力 变形等 可由横向风振的效应和顺风向风荷载的效应 按 组合而成 此时顺风向风荷载取按相应于临界风速计算的风荷载三 当雷诺数为 时 则可能发生超临界范围的共振 此时可按第一款的规定处理第三节裹冰荷载第条设计电视塔 无线电塔桅等类似结构时 应考虑结构构件 架空线 拉绳表面裹冰后所引起的荷载及挡风
27、面积增大的影响第条基本裹冰厚度应根据当地离地 高度处的观测资料 取统计 年一遇的最大裹冰厚度为标准 当无观测资料时 应通过实地调查确定 或按下列经验数值分析采用一 重裹冰区 川东北 川滇 秦岭 湘黔 闽赣等地区 基本裹冰厚度可取二 轻裹冰区 东北 部分 华北 部分 淮河流域等地区 基本裹冰厚度可取注 裹冰还会受地形和局地气候的影响 因此轻裹冰区内可能出现个别地点的重裹冰或无裹冰的情况 同样 重裹冰区内也可能出现个别地点的轻裹冰或超裹冰的情况第条管线及结构构件上的裹冰荷载的计算应符合下列规定一 圆截面的构件 拉绳 缆索 架空线等每单位长度上的裹冰荷载可按下式计算式中 单位长度上的裹冰荷载基本裹冰
28、厚度 按本章第 条的规定采用圆截面构件 拉绳 缆索 架空线的直径与构件直径有关的裹冰厚度修正系数 按表采用裹冰厚度的高度递增系数 按表 采用裹冰重度 一般取二 非圆截面的其它构件每单位表面面积上的裹冰荷载可按下式计算式中 单位面积上的裹冰荷载与构件直径有关的裹冰厚度修正系数表直径裹冰厚度的高度递增系数表离地面高度第四节地震作用和抗震验算第条本节规定适用于地震设防烈度为 度至 度地区的高耸结构的抗震设计对烈度为 度和 度的高耸结构可仅考虑水平地震作用 对烈度为 度和 度的高耸结构 应同时考虑上下两个方向竖向地震作用和水平地震作用的不利组合第条下列高耸结构可以不进行截面抗震验算 而仅需满足抗震构造
29、要求一 度 任何类场地的高耸结构及其地基基础二 小于或等于 度 类场地的不带塔楼的钢塔架 钢桅杆及其地基基础三 度 类场地 基本风压 度类场地和 度 类场地 且基本风压GnGiG1FjnFjiFj1的钢筋混凝土高耸筒体结构及其地基基础注 建筑场地类别的划分应按现行国家标准 建筑抗震设计规范 的规定执行第条高耸结构的地震作用计算宜采用反应谱振型分析法 对于特别重要的高耸结构可采用时程分析法作比较计算 对于圆筒形结构 烟囱 水塔等亦可采用底部剪力法和近似简化法第条高耸结构采用振型分解反应谱法计算地震作用时 振型 质点的水平地震作用标准值 应按下式计算 图水平地震作用产生的总作用效应 可按下式计算图
30、 水平地震计算简图式中 振型 质点的水平地震作用标准值相应于 振型自振周期 的水平地震影响系数按现行国家标准 建筑抗震设计规范 确定振型 质点的水平相对位移集中于 质点的重力荷载代表值 按本章第条采用振型的参与系数振型水平地震作用产生的作用效应 弯矩 剪力轴力和变形等 振型数 可取 当周期大于 时可适当增加第条高耸结构竖向地震计算应符合下列规定 图GiFvnFviFEnGnhi结构底部总竖向地震作用标准值 应按下式计算质点 的竖向地震作用标准值 应按下式计算式中 竖向地震影响系数的最大值 可取水平地震影响系数最大值 的结构等效总重力荷载取图 竖向地震计算简图计算地震作用时结构的总重力荷载代表值
31、按 计算集中于质点 的重力荷载代表值集中质点 的高度注 建筑结构的 水平 地震影响系数 及其最大值 应按现行国家标准 建筑抗震设计规范 的规定采用第条高耸结构抗震验算时 其重力代表值应取结构自重和各竖向可变荷载的组合值之和 结构自重和各竖向可变荷载的组合值系数应按下列规定采用一 对结构自重 结构构配件自重 固定设备重等 取二 对设备内的物料重取 对特殊情况可按有关专业规范规程采用三 对升降机 电梯的自重取 对吊重取四 对塔楼楼面和平台的等效均布荷载取 按实际情况考虑时取五 对塔楼顶的雪荷载取第四章钢塔架和桅杆结构第一节一般规定第条钢塔架和桅杆结构 以下简称钢塔桅结构 选用的钢材材质应符合现行国
32、家标准 钢结构设计规范 的要求 在低温条件下 或腐蚀环境中尚应考虑冷脆及腐蚀等影响第条钢塔桅结构的钢材及连接的强度设计值应按本规范附录一的规定采用注 钢丝绳的破坏强度可按现行国家有关标准的规定采用第二节钢塔桅结构的内力分析第条当进行塔架内力分析时 可将整个结构或分层作为空间桁架计算第条桅杆杆身可按纤绳节点处为弹性支承的连续压弯杆件计算 并应考虑纤绳节点处的偏心弯矩当桅杆杆身为格构式时 其刚度应乘以折减系数 折减系数可按下式确定式中 弹性支承点之间杆身计算长度杆身截面回转半径弹性支承点之间杆身换算长细比 按本章表计算第三节钢塔桅结构的变形和整体稳定第条钢塔桅结构应进行变形验算 并应满足本规范第
33、条的控制条件第条桅杆整体稳定安全系数不应低于 对于纤绳上有绝缘子的桅杆 应验算绝缘子破坏后的受力情况 此时可假定纤绳初应力值降低 桅杆整体稳定安全系数不应低于第四节纤绳第条桅杆纤绳可按一端连接于杆身的抛物线计算纤绳上有集中荷载时 可将集中荷载换算成均布荷载第条纤绳的初应力应综合考虑桅杆变形 杆身的内力和稳定以及纤绳承载力等因素确定 宜在范围内选用第条纤绳的截面强度应按下式验算式中 纤绳拉力纤绳的钢丝绳截面面积钢丝绳强度设计值钢丝绳的破坏强度 按国家现行有关标准采用钢丝绳扭绞强度调整系数 根据钢丝绳规格按国家现行有关标准取钢丝绳的强度不均匀系数 对 单股钢丝绳取其它钢丝绳取第五节轴心受拉和轴心受
34、压构件第条轴心受拉和轴心受压构件的截面强度应按下式验算式中 轴心拉力或轴心压力llll lxyxyy0y0净截面面积钢材的强度设计值 按本规范附录一采用第条轴心受压构件的稳定性应按下式验算式中 构件毛截面面积轴心受压构件稳定系数 可根据构件长细比 按本规范附录二采用第条钢塔桅结构的构件长细比 应符合下列规定一 弦杆长细比 按表 采用二 斜杆长细比 按表 采用三 横杆和横膈长细比 按表 采用塔架和桅杆的弦杆长细比表弦杆形式二塔面斜杆交点错开 二塔面斜杆交点不错开简图长细比符号说明ll1lll1Al1塔架和桅杆的斜杆长细比表斜杆形式单斜杆 双斜杆 双斜杆加辅助杆简图长细比当斜杆不断开又互相不连结果
35、时当斜杆断开时当 点与相邻塔面的对应点之间有连杆时其中两斜杆同时受压时当 点与相邻塔面的对应点之间无连杆时斜杆不断开又互相连结时aal1l2l1l2l1l2l1l2l1/4 l1/4塔架和桅杆的横杆及横膈长细比表简 图 截面形式 横 杆 横 膈当有连杆 时当无连杆 时当有连杆 时当无连杆 时当一根交叉杆断开 用节点板连接时当有连杆 时当无连杆 时当有连杆 时当无连杆 时11yxyxyxyx第条构件的长细比 不应超过下列规定受压弦杆 斜杆 横杆辅助杆 横膈杆受拉杆预应力拉杆长细比不限桅杆两相邻纤绳结点间杆身长细比宜符合下列规定格构式桅杆 换算长细比实腹式桅杆第条格构式轴心受压构件的稳定性应按公式
36、验算 此时对虚轴长细比应采用换算长细比 应按表 计算格构式构件换算长细比表构件截面形式缀材计算公式 符号说明缀板整个构件对轴或 轴的长细比单肢对最小刚度轴的长细比缀板构件截面中垂直于 轴或轴各斜缀条毛截面面积之和缀板单肢长细比缀板构件截面中各斜缀条毛截面面积之和注 缀板式构件的单肢长细比 不应大于斜缀条与构件轴线间的倾角应保持在 范围内第六节偏心受拉和偏心受压构件第条偏心受拉和偏心受压构件的截面强度 当弯矩作用在主平面内时 应按下式验算式中 对 轴的弯矩对 轴的净截面抵抗矩第条偏心受压构件的稳定性 当弯矩作用在主平面时 应分别按弯矩作用平面内和弯矩作用平面外进行验算一 弯矩作用平面内实腹构件格
37、构构件式中 所计算构件段范围内的轴心压力弯矩 取所计算构件段范围内的最大值欧拉临界力弯矩作用平面内的轴心受压构件稳定系数 按本规范附录二采用弯矩作用平面内的构件等效弯矩系数 可按表的规定采用毛截面抵抗矩 对于实腹构件 取弯矩作用平面内的受压最大纤维毛截面抵抗矩 对于格构式构件 取 为对虚轴 的毛截面惯性矩 为由虚轴 到压力较大分肢轴线的距离或者到压力较大分肢腹板边的距离 二者中取较大值NNNN NN NN N等效弯矩系数和表构件支承条件 荷载情况示意图弯矩作用平面内 弯矩作用平面外一 有侧移悬臂有横向荷载时二 无侧移两端支承的构件有横向荷载作用时三 无侧移两端支承的构件有端弯矩作用时但不小于
38、和 为在弯矩作用平面内的端弯矩 使构件产生同向曲率 无反弯点 时取同号 使构件产生反向曲率 有反弯点 时取异号端弯矩使构件产生同向曲率时端弯矩使构件产生同向曲率时二 弯矩作用平面外式中 弯矩作用平面外的轴心受压构件稳定系数 按本规范附录二采用受弯构件的整体稳定系数 按现行 钢结构设计规范 的规定采用 实腹箱形截面取弯矩作用平面外的构件等效弯矩系数 可按表的规定采用对于格构式偏心受压构件 弯矩作用平面外的整体稳定性可以不计算 但应计算单肢的稳定性第条格构式偏心受压构件应按下式验算单肢的强度式中 单肢数目截面弯矩在单肢中引起的轴力单肢净截面面积第条格构式偏心受压构件应按下式计算单肢的稳定性式中 单
39、肢毛截面面积第条格构式轴心受压构件的剪力应按下式计算式中 钢材屈服强度此剪力 值可认为沿构件全长不变 并由承受该剪力的缀件面分担第条计算格构式偏心受压构件的缀件时 应取实际最大剪力和按公式 的计算剪力两者中的较大者进行计算一 缀条的内力应按桁架的腹杆计算二 缀板的内力应按下列公式计算剪力式中 分配到一个缀材面的剪力缀板中到中距离肢件轴线间距第七节焊缝连接计算第条承受轴心拉力或压力的对接焊缝强度应按下式计算或式中 作用在连接处的轴心拉力或压力焊缝计算长度 未用引弧板施焊时 每条焊缝取实际长度减去连接件中的较小厚度对接焊缝的抗拉 抗压强度设计值 可按本规范附录一采用第条承受剪力的对接焊缝剪应力应按
40、下式验算式中 剪力焊缝计算截面惯性矩计算剪应力处以上的焊缝计算截面对中和轴的面积矩对接焊缝的抗剪强度设计值 按本规范附录一采用第条承受弯矩和剪力的对接焊缝 应分别计算其正应力 和剪应力 并在同时受有较大正应力和剪应力处 应按下式计算折算应力第条角焊缝在轴心力 拉力 压力或剪力 作用下的强度应按下式计算或式中 角焊缝的有效厚度 对直角角焊缝取为较小焊脚尺寸角焊缝的计算长度 每条焊缝取实际长度减去角焊缝的强度设计值 按本规范附录一采用第条角焊缝在非轴心力或各种力共同作用下的强度应按下式计算式中 按焊缝有效截面计算 垂直于焊缝长度方向的应力按焊缝有效截面计算 沿焊缝长度方向的应力第条圆钢与钢板 或型
41、钢 圆钢与圆钢的连接焊缝抗剪强度应按下式计算式中 作用在连接处的轴心力焊缝计算长度hf/2hfd2d1 a焊缝有效厚度 对圆钢与钢板连接 图取 对圆钢与圆钢连接 图取 这里为焊缝的焊脚尺寸为大 小钢筋的直径为焊缝表面至两根圆钢公切线的距离图 圆钢与钢板 圆钢与圆钢的连接焊缝第八节螺栓连接计算第条受剪和受拉螺栓连接中 每个螺栓的受剪 承压 受拉承载力设计值应按下列公式计算受剪承压受拉式中 每个螺栓的受剪面数目螺栓杆直径螺栓螺纹处的有效直径在同一受力方向的承压构件的较小总厚度螺栓的抗剪 承压 抗拉强度设计值 应按本规范附录一采用第条承受轴心力的连接所需普通螺栓的数目 按下式计算式中 螺栓承载力设计
42、值 螺栓受剪时取式和式 两计算值中的小者 螺栓受拉时 取式 的计算值第条螺栓同时承受剪力和拉力时应满足下列两式的要求式中 每个螺栓所承受的剪力 拉力每个螺栓的受剪 承压和受拉承载力设计值应按本规范第 条计算注 高强螺栓连接计算应按现行国家标准 钢结构设计规范 的规定采用第九节法兰盘连接计算第条法兰盘底板必须平整 其厚度 应按下式计算并不宜小于 但对小型塔可不小于式中 法兰盘底板厚度底板单位宽度最大弯矩第条当法兰盘承受弯矩时 螺栓拉力应按下式计算式中 处的螺栓拉力螺栓中心到旋转轴的距离对圆形法兰盘 图 取圆杆外壁接触点切线为旋转轴对矩形法兰盘 图 取方杆外壁接触边缘线为旋转轴y1yi yi+1y
43、nNM旋转轴y1yi yi+1ynM旋转轴图 法兰盘第条轴心受压柱脚底板应按下列公式计算一 底板面积式中 柱脚的轴心压力基础混凝土的抗压强度设计值锚栓孔面积之和二 底板厚度按公式 计算第十节钢塔桅结构的构造要求一般规定第条钢塔桅结构的构造应满足建成后和施工阶段的受力要求第条钢塔桅结构应采取防锈措施 在可能积水的部位必须设置排水孔 对管形和其它封闭形截面的构件 当采用油漆防锈时端部应密封 当采用热镀锌防锈时端部不得密封第条钢塔桅结构选型应使传力明确 并尽量减少次应力影响 节点处各杆件的内力应交汇于一点 其节点构造应简单紧凑 力求减小结构的受风面积第条腹杆应伸入弦杆 并直接与弦杆相连 或用不小于腹
44、杆厚度的节点板连接 当采用螺栓连接时腹杆与弦杆间的净距离不宜大于第条钢塔桅结构主要受力构件及其连接应符合下列要求一 钢板厚度不小于二 角钢截面不小于三 圆钢直径不小于四 钢管壁厚不小于第条钢塔桅结构截面的边数不小于 时 应设置横隔 塔架宜每隔 节设置一道横隔 横杆每隔 节设置一道横膈 在塔柱变坡处 桅杆运输单元的两端及纤绳结点处应设置横膈 横膈必须具有较好的刚度焊缝连接第条焊接材料的强度宜与主体钢材的强度相适应当不同强度的钢材焊接时 宜按强度低的钢材选择焊接材料 当大直径圆钢对接焊接时 宜采用钢模熔槽焊 当钢管对接焊接时焊缝强度应不低于钢管的材料强度第条焊缝的布置应对称于构件重心 避免立体交叉
45、和集中在一处第条焊缝的坡口形式应根据焊件尺寸和施工条件按现行有关标准的要求确定 并应符合下列规定一 钢板对接的过渡段的坡度不得大于二 钢管或圆钢对接的过渡段长度不得小于直径差的 倍第条角焊缝的尺寸应符合下列要求一 角焊缝的最小焊脚尺寸 不得小于 为较厚焊件的厚度 并不得大于较薄焊件厚度的 倍 自动焊的角焊缝最小焊脚尺寸可减小 型连接的单面角焊缝应增加当焊件厚度小于或等于 时 最小焊脚尺寸可取与焊件厚度相同二 焊件边缘的角焊缝最大焊脚尺寸 当焊件厚度时取 当焊件厚度 时取 圆孔或槽孔的角焊缝焊脚尺寸尚不宜大于圆孔直径或槽孔短径的三 侧面角焊缝或正面角焊缝的计算长度应不小于 和并不应大于 若内力沿
46、侧面角焊缝全长分布 则计算长度不受此限第条圆钢与圆钢 圆钢与钢板 或型钢 间的角焊缝有效厚度 不宜小于圆钢直径的 倍 当两圆钢直径不同时 取平均直径 又不宜小于 并不大于钢板厚度的 倍计算长度不应小于第条塔桅结构构件端部的焊缝可采用围焊 所有围焊的转角处必须连续施焊螺栓连接第条构件采用螺栓连接时 连接螺栓的直径不应小于 每一杆件在接头一边的螺栓数不宜少于 个 连接法兰盘的螺栓数不应少于 个 对桅杆的腹杆或格构式构件的缀条与弦杆的连接 可用一个螺栓 弦杆角钢连接 在接头一边的螺栓数不宜少于 个第条螺栓排列和距离应符合表 的要求螺栓的排列和允许距离表名 称 位置和方向最大允许距离取两者的较小值最小
47、允许距离中心间距外排 或中间排构件受压力 或构件受压力 或中心至构件边缘距离顺向力方向垂直内力方向切割边轧制边或注 为螺栓的孔径 为外层较薄板件的厚度钢板边缘与刚性构件 如角钢 槽角等 相连时 螺栓最大间距可按中间排的数值采用法兰盘连接第条当圆钢或钢管与法兰盘焊接且设置加劲肋时 加劲肋的厚度不应小于肋长的 并不应小于第条塔柱由角钢或其它格构式杆件组成时 塔柱与法兰盘的连接构造和计算应与柱脚的相同第五章钢筋混凝土圆筒形塔第一节一般规定第条本章的钢筋混凝土圆筒形塔适用于电视塔 排气塔以及水塔支筒等结构烟囱的截面设计应按现行国家标准 烟囱设计规范 的规定执行第条钢筋混凝土圆筒形塔的塔筒水平截面的承载
48、能力采用下列极限状态设计表达式式中 轴向力设计值 弯矩设计值 应按本规范第二章和第三章规定的荷载值和荷载组合方法计算附加弯矩 可按本章第 条或本规范附录四计算截面的抗压承载能力截面的抗弯承载能力混凝土轴心抗压强度设计值和钢筋的强度设计值截面的几何参数第条钢筋混凝土圆筒形塔身的正常使用极限状态设计控制条件应符合本规范第 条的规定第条塔身由于设置悬挑平台 牛腿 挑梁 支承托架 天线杆 塔楼等而受到局部荷载作用时 荷载组合方法和设计控制条件等应根据实际情况按有关规范 规程确定第条混凝土和钢筋的强度设计值应按现行国家标准混凝土结构设计规范 的规定采用第二节塔身变形和塔筒截面内力计算第条计算圆筒形塔的动
49、力特征时可将塔身简化成多质点悬臂体系 沿塔高每 设一质点 每座塔的质点总数不宜少于 个每个质点的重力应取相邻上下质点距离内结构自重的一半有塔楼时应包括相应的塔楼重和楼面固定设备重 但楼面活荷载可不计相邻质点间的塔身截面刚度取该区段的平均截面刚度 可不考虑开孔和局部加强措施 如洞口扶壁柱等 的影响第条计算结构自振特性和正常使用极限状态时 可将塔身视为弹性体系 其截面刚度可按下列规定取值计算结构自振特性时 取计算正常使用极限状态时 取考虑地震作用时 取注 为混凝土的弹性模量 为圆环截面的惯性矩第条计算不均匀日照引起的塔身变位时 截面曲率可按下式计算式中 钢筋混凝土的线膨胀系数 取由日照引起的塔身向阳面和背阳面的温度差塔筒的外径第条在风荷载的动力作用下 塔身任
