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交错桁架钢框架结构技术规程 CECS 323:2012

来源:发布时间:2018/7/30

前言


中国工程建设协会标准
交错桁架钢框架结构技术规程
Technical specification for staggered truss steel framing system
CECS 323:2012
主编单位:兰州大学
批准单位:中国工程建设标准化协会
施行日期:2012年12月1日

中国工程建设标准化协会公告
第115号
关于发布《交错桁架钢框架结构技术规程》的公告

根据中国工程建设标准化协会[2006]建标协字第28号文《关于印发<中国工程建设标准化协会2006年第二批标准制、修订项目计划>的通知》的要求,由兰州大学等单位编制的《交错桁架钢框架结构技术规程》,经本协会轻型钢结构专业委员会组织审查,现批准发布,编号为CECS 323:2012,自2012年12月1日起施行。

中国工程建设标准化协会
二〇一二年九月十七日

根据中国工程建设标准化协会[2006]建标协字第28号文《关于印发<中国工程建设标准化协会2006年第二批标准制、修订项目计划>的通知》的要求,制定本规程。
交错桁架钢框架结构是一种新型的结构体系,主要适用于结构平面为矩形或弧形的多、高层建筑。为了对其设计、施工等技术要求作出配套的规定,以促进其进一步发展,本规程在总结国内外设计、施工、管理经验和科研成果的基础上编制而成。
本规程共分12章,主要内容包括:总则,术语和符号,材料,设计规定,结构分析,桁架的设计,框架柱的设计,楼盖的设计,围护结构,制作与安装,结构的防护,验收等。
根据原国家计委计标[1986]1649号文《关于请中国工程建设标准化委员会负责组织推荐性工程建设标准试点工作的通知》的要求,推荐给工程建设设计、使用单位和工程技术人员采用。
本规程由中国工程建设标准化协会轻型钢结构专业委员会(CECS/TC 28)归口管理,由兰州大学(甘肃省兰州市城关区天水南路222号,邮政编码:730000)负责解释。在使用中如发现需要修改或补充之处,请将意见和资料寄往解释单位。
主编单位:兰州大学
参编单位:中南大学
长安大学
哈尔滨工业大学建筑设计研究院
湖南大学
长沙理工大学
苏州科技学院
西安建筑科技大学
长江精工钢结构(集团)股份有限公司
湖南金海钢结构股份有限公司
金川集团工程建设有限公司
上海宝冶集团有限公司
中建钢构有限公司
博思格来实建筑系统
中国建筑标准设计研究院
中南建筑设计院股份有限公司
湖南省建筑材料研究设计院有限公司
中国能源建设集团广东省电力设计研究院
中冶建筑研究总院有限公司
宝钢建筑系统集成有限公司
主要起草人:周绪红 周期石(以下按姓氏笔画排列)
于志强 申林 刘占科 刘永健 刘界鹏 许红胜 张恒祥 肖龙 肖瑾 苏明周 侯兆新 胡岚 贺拥军 徐厚军 钱卫军 顾强 曾勇 曾常阳 潘英 戴立先
主要审查人:周福霖 范重 郭彦林 陈以一 张爱林 郭耀杰 陈志华

1 总则


1.0.1 为了在交错桁架钢框架结构建设中贯彻执行国家的技术经济政策,做到安全适用、技术先进、经济合理、保证质量,制定本规程。
1.0.2 本规程适用于非抗震设防和抗震设防烈度为6度至8度抗震设计的民用建筑多、高层交错桁架钢框架结构,其适用的房屋最大高度应符合本规程的有关规定。
本规程不适用于建造在危险地段以及发震断裂最小避让距离内的交错桁架钢框架结构。危险地段的划分和发震断裂的最小避让距离应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的有关规定。
1.0.3 交错桁架钢框架结构的抗震设防类别和抗震设防标准应符合现行国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223的规定。
1.0.4 交错桁架钢框架结构的设计、制作、安装与验收,除应符合本规程的规定外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
条文说明
1 总 则
1.0.1 交错桁架钢框架结构是一种新型的结构体系,主要适用于结构平面为矩形或弧形的多、高层建筑。交错桁架钢框架结构由框架柱、横向平面桁架和楼板组成(图1)。柱布置在房屋的外围,无中柱。桁架的高度与楼层高度相同,长度(跨度)与房屋结构宽度相同。桁架两端支承于外围框架柱上,沿高度方向,桁架在相邻框架柱上为上、下层交错布置。楼板一端支承在桁架的上弦,另一端支承在相邻桁架的下弦。交错桁架钢框架结构,可形成两倍柱距的大开间,在建筑功能上获得较大的开间和进深,在建筑上便于自由布置。桁架跨中节间可不设斜腹杆,做成矩形门洞,设置走廊或联通相邻房间。在结构上,便于采用纵向小柱距和短跨楼板,使楼板厚度减小从而减轻自重。可不设置楼面梁格,层高可以减小并且美观。交错桁架钢框架结构在水平荷载作用下像一个悬臂梁,所有柱布置在周边,其作用像悬臂梁的翼缘,桁架相当于悬臂梁的腹板,其斜腹杆抗水平荷载作用的能力强,因而结构抗侧刚度大,应用于多、高层建筑时有明显优势。但这种结构沿纵向抗侧刚度较弱,且纵向与横向抗侧刚度相差较大,对抗震不利。设计时,可沿纵向设置支撑等抗侧力构件来提高其纵向抗侧刚度。
1.0.2 交错桁架钢框架结构是一种新型的结构体系,虽然在国外已有较多应用,但在我国的应用还很少,设计和施工经验不足,因此设防烈度超过8度时暂不建议应用。根据现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011和《住宅设计规范》GB 50096的规定,选择建筑场地时,应进行综合评价。严禁在危险地段建造甲、乙类建筑;基于上述类似的原因,也不容许在发震断裂最小避让距离内的场地建造这种结构体系的房屋,这比现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011规定更严格。
图1 交错桁架钢框架结构
1.0.3 根据现行国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223,建筑工程应分为特殊设防类、重点设防类、标准设防类和适度设防类四个抗震设防类别,分别简称为甲类、乙类、丙类和丁类。由于我国交错桁架钢框架结构的工程应用经验积累不多,目前暂不建议在甲类建筑中采用这种结构。

2 术语和符号


2.1 术 语
2.2 符 号

2.1 术语


2.1.1 交错桁架钢框架结构 staggered truss steel framing system
由框架柱、横向平面桁架和楼板组成的框架结构。框架柱布置在房屋的外围,无中柱。桁架的高度与楼层高度相同,长度(跨度)与房屋结构宽度相同。桁架两端支承于外围框架柱上,沿高度方向,桁架在相邻框架柱上为上、下层交错布置。楼板一端支承在桁架的上弦,另一端支承在相邻桁架的下弦。
2.1.2 带空腹节间的单斜式平行弦桁架 parallel-chord pratt truss with diagonals omitted
在跨中或某些剪力较小的节间不设置斜腹杆的单斜式平行弦桁架,此节间的竖腹杆与弦杆采用刚性连接。
2.1.3 底层落地桁架 truss setting at ground floor
布置于底层的桁架。
2.1.4 组合效应 composite effect
钢构件与混凝土楼板通过抗剪件连接而整体受力的性能。
2.1.5 平面协同分析模型 plane collaborative analysis model
采用刚性链杆模拟楼板传递水平力的交错桁架钢框架结构平面简化分析模型。
2.1.6 矩形钢管混凝土柱 concrete-filled rectangular steel tube column
在矩形钢管内浇筑混凝土并由钢管和混凝土共同承担荷载的柱。

2.2 符号


2.2.1 作用和作用效应
Gj——第j层的重力荷载代表值;
GJi——第i层桁架对刚心的抗扭刚度之和;
Kij——第i层第j榀桁架的抗推刚度;
Mfi,max——根据本规程计算简图(图8.2.2)计算得到的深梁梁段内最大弯矩;
Ncv——所选类型的单个抗剪连接件的抗剪承载力设计值;
R——结构构件的承载力设计值;
S——不考虑地震作用时荷载效应组合的设计值;
SE——考虑多遇地震作用时,荷载和地震作用效应组合的设计值;
Vi——第i层的楼层总剪力;
Vmax——楼板传递的最大面内水平剪力;
Vij——横向水平荷载作用下,与楼板相连接的第i层第j榀桁架所分配的水平剪力;
VSij——不考虑楼层总剪力作用点与楼层刚度中心偏离时,第i层第j榀桁架所分配的楼层剪力;
VTij——考虑楼层总剪力作用点与楼层刚度中心偏离时,第i层第j榀桁架所分配的楼层剪力;
VEKi——第i层对应于水平地震作用标准值的楼层剪力;
V′fi——横向水平荷载作用下,纵向框架梁与楼板间的抗剪连接件承受的剪力。
2.2.2 材料性能和抗力
E——钢材的弹性模量;
fy——钢材的屈服强度;
ft——混凝土的抗拉强度设计值。
2.2.3 几何参数
A——腹杆的截面面积;
a——除空腹节间外,其他节间的宽度;
c——空腹节间的宽度;
ed——偏心矩设计值;
e0——楼层总剪力作用点至楼层刚度中心的距离;
h——楼板的计算厚度;
hi——第i层的层高;
hs——桁架的高度;
hw——框架柱腹板的计算高度;
I——弦杆的惯性矩;
L——垂直于楼层剪力方向的结构平面尺寸;
Li——第i层垂直于地震作用方向的建筑物长度;
l——桁架腹杆长度;
lo——相邻桁架间距;
lob——垂直于桁架的孔洞边的尺寸;
lo1——孔洞与桁架间最近距离;
ls——桁架的跨度;
lsd——楼板作为深梁构件的计算高度;
lsh——平行于桁架的孔洞边的尺寸;
ls1——孔洞与纵向框架梁间最近距离;
m——第i层桁架总数;
n——结构计算总层数;
xj——单榀桁架相对于楼层刚度中心的坐标。
2.2.4 计算系数
γ0——结构重要性系数;
γRE——承载力抗震调整系数;
λ——剪力系数。

3 材料


3.0.1 交错桁架钢框架结构宜采用牌号为Q235,质量等级为B(其脱氧方法为镇静钢)、C、D的碳素结构钢以及牌号为Q345、Q390和Q420,质量等级为B、C、D、E的低合金高强度结构钢。钢材的质量应符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T 700或《低合金高强度结构钢》GB/T 1591的规定。当有可靠依据时,可采用其他牌号的钢材,但应符合国家现行相关标准的规定和要求。
3.0.2 在技术经济合理的情况下,同一结构中可采用不同牌号的钢材。
3.0.3 交错桁架钢框架结构采用的钢材,应具有屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯试验、冲击韧性和碳、硫、磷含量的合格保证。有抗震设防要求时,还要求钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.85,伸长率不应小于20%,且钢材有明显的屈服台阶和良好的焊接性。
3.0.4 在结构设计图纸和材料订货文件中,应注明所采用钢材的牌号和质量等级、供货条件等以及连接材料的型号(或钢材的牌号)。必要时,尚应注明对钢材所要求的力学性能和化学成分的附加保证项目。
3.0.5 钢材的强度设计值和物理性能指标,应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的规定执行。
3.0.6 交错桁架钢框架结构的焊接和螺栓连接材料及其强度设计指标,应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的规定执行。
3.0.7 栓钉连接件的材料应符合现行国家标准《电弧螺柱焊用圆柱头焊钉》GB/T 10433的规定。
3.0.8 锚栓的材料可采用Q235钢或Q345钢,其质量应分别符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T 700和《低合金高强度结构钢》GB/T 1591的规定。
3.0.9 钢管混凝土柱宜采用强度等级为C30~C80的混凝土。钢管混凝土柱的设计,应符合国家现行标准的相关规定。
3.0.10 楼板混凝土的强度等级不应低于C30。当采用装配整体式叠合楼板时,叠合层混凝土强度等级不应低于C35。当采用轻骨料混凝土时,其强度等级不应低于LC35,力学性能应符合国家现行标准的有关规定。
3.0.11 交错桁架钢框架结构中的钢筋混凝土材料选用和构件设计,均应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的相关规定。
条文说明
3 材 料
3.0.1 现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017规定了承重结构的钢材宜采用Q235钢、Q345钢、Q390钢和Q420钢。交错桁架钢框架结构是一种承重结构,采用的钢材应该具有屈服强度、抗拉强度、伸长率、冲击韧性和硫、磷含量的合格保证,同时作为焊接承重结构,采用的钢材还应该具有碳含量的合格保证和冷弯试验的合格保证。现行国家标准《碳素结构钢》GB/T 700将Q235钢分为A、B、C、D四个等级,其中A级钢不要求做冲击试验,碳含量(不大于0.22%)不作为交货条件,且焊接结构的碳含量不应大于0.2%,故不建议采用Q235A钢。现行国家标准《低合金高强度结构钢》GB/T 1591将Q345钢、Q390钢、Q420钢分为A、B、C、D、E五个等级,其碳含量均小于0.2%,焊接性能较好,但A级钢无冲击试验要求,故也不建议采用。
Q235 B级钢按脱氧方法可以分为沸腾钢和镇静钢,其中沸腾钢脱氧不充分,含氧量高,内部组织不够致密,硫、磷偏析大,氮是以固溶氮形式存在,故其冲击韧性低,冷脆和时效影响也大。目前,我国的钢材绝大多数采用转炉和连铸方法生产,而这种方法生产的钢材均为镇静钢;而沸腾钢的产量很少,市场价格反而偏高。因此,规定当采用Q235 B级钢时,应选用镇静钢。Q235 C级钢全为镇静钢,Q235 D级钢全为特殊镇静钢。
3.0.2 交错桁架钢框架结构设计中,可根据构件受力情况采用不同的钢材,优化结构用钢。框架柱和桁架弦杆受力较大,可采用强度较高的钢材;桁架腹杆受力相对较小,可采用强度较低的钢材。
3.0.3 本条系综合考虑了现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017和《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定。交错桁架钢框架结构以焊接承重结构为主,需保证相应的力学性能和化学成分要求(见第3.0.1条条文说明)。
参考美国加州规范,作出了屈强比和伸长率等要求。对有抗震设防要求的承重结构,应保证钢材有明显的屈服台阶、较高的延性和冲击韧性要求;其良好的焊接性能要求,是为了保证焊接后不会引起材料的焊接缺陷。
3.0.4 本条参考现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017制定,提出了在设计和材料订货中应具体考虑的一些注意事项。
3.0.9 根据工程实践经验,钢管混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于C30。参考现行协会标准《矩形钢管混凝土结构技术规程》CECS 159和韩林海、杨有福的著作《现代钢管混凝土结构技术》(中国建筑工业出版社,2007),按常用的钢管和混凝土承载力匹配关系,建议Q235钢管配置C30~C40级混凝土;Q345钢管配置C40~C60级混凝土;Q390和Q420钢管配置C50级及以上混凝土。
3.0.10 交错桁架钢框架结构中,承担水平作用的桁架在上下相邻层交错布置,抗侧构件竖向不连续,结构的全部水平剪力都需完全通过楼板逐层向下传递;因此交错桁架钢框架结构中钢筋混凝土楼板比普通结构体系中的楼板承担更大的剪力作用,其混凝土强度等级不应过低。采用轻骨料混凝土楼板,可以降低地基与基础费用,减轻结构自重,减小地震作用。

4 设计规定


4.1 一般规定
4.2 荷载与作用

4.1 一般规定


4.1.1 交错桁架钢框架结构中的横向框架在竖向平面内每隔一层设置桁架,相邻横向框架的桁架在上下层间交错布置,横向桁架宜落地(图4.1.1)。横向桁架不落地时,应在二层的框架平面内设置横梁和吊杆支承楼面,且应在底层设置角撑;顶层无桁架时,应在框架平面内设置屋面梁和立柱支承屋面结构[图4.1.1(e)]。纵向框架抗侧刚度不足时,可沿纵向设置支撑[图4.1.1(f)]或其他抗侧力构件,并应避免结构产生扭转不规则。
图4.1.1 交错桁架钢框架结构
4.1.2 正常使用状态下,交错桁架钢框架结构应具有足够的侧向刚度,避免产生过大的侧向位移而影响结构的承载力、稳定和使用要求。
4.1.3 风荷载或多遇地震标准值作用下,交错桁架钢框架结构的楼层最大弹性水平层间位移与层高之比不宜大于1/250。
7 度Ⅲ类和Ⅳ类场地、8度乙类建筑宜进行交错桁架钢框架结构在罕遇地震作用下的弹塑性变形验算。对侧向则度不规则的交错桁架钢框架结构,宜进行罕遇地震作用下的弹塑性变形验算。罕遇地震作用下,交错桁架钢框架结构的楼层最大水平层间位移与层高之比不应超过1/50。
4.1.4 交错桁架钢框架结构的最大高度与最大高宽比应符合表4.1.4的规定,其桁架的跨度不宜超过21m。
表4.1.4 交错桁架钢框架结构适用的最大高度与最大高宽比
4.1.5 受弯构件的挠度与其跨度的比值,不宜大于表4.1.5规定的限值。
表4.1.5 受弯构件的挠度限值
注:1 表中l为构件跨度;
2 对悬臂梁,按悬伸长度的2倍计算受弯构件的跨度。
条文说明
4.1 一般规定
4.1.1 交错桁架钢框架结构的基本组成是:框架柱、横向平面桁架、纵向抗侧力结构(包括框架或支撑等)、楼盖和底层角撑等。横向桁架的高度与层高相同,跨度与房屋的结构跨度相同,桁架两端支承于框架柱。这种结构横向刚度较大,纵向刚度较弱。因此,应在纵向形成框架或框架-支撑体系(或其他抗侧力体系),使结构在横向和纵向两个主轴方向的动力特性相近。结构的扭转不规则是指,在规定的水平力作用下,楼层的最大弹性水平位移(或层间位移),大于该楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值的1.2倍。
4.1.2 交错桁架钢框架结构用于高层建筑中时,正常使用状态下,需保证结构具有相应的侧向刚度,限制正常使用条件下结构的层间位移,保证主体结构基本处于弹性状态,并保证隔墙或幕墙等非结构构件不发生开裂或破坏等。
4.1.3 侧向刚度不规则结构应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定。对于交错桁架钢框架结构,侧向刚度不规则主要是指:某层的侧向刚度小于相邻上一层的70%,或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%;或楼层抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80%。
4.1.4 交错桁架钢框架结构的最大高度限值,参考了现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011中对框架结构的规定,考虑到这种新型结构在我国应用还缺乏设计与施工经验,抗震设防烈度在8度及以下时,最大高度均按框架结构适当降低;超过8度(0.30g)时,暂不建议采用。交错桁架钢框架结构高宽比按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011对钢结构民用房屋最大高宽比的规定执行。依据国外现有工程实践,桁架的跨度过大时经济效果较低,故建议一般不超过21m。
4.1.5 楼层梁和桁架挠度限值,按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的规定执行;当仅为改善外观条件时,构件挠度应减去起拱度。交错桁架钢框架结构中,结构的全部水平剪力都需完全通过楼板逐层向下传递;因此交错桁架钢框架结构中钢筋混凝土楼板比一般结构体系中的楼板承担更大的剪力作用,刚度要求更高,其挠度限值小于现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的规定。

4.2 荷载与作用


4.2.1 本规程采用以概率理论为基础的极限状态设计方法,按分项系数设计表达式进行计算。
4.2.2 设计交错桁架钢框架结构时,荷载标准值、荷载分项系数、荷载组合、荷载组合值系数均应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定执行;抗震设防的结构还应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定。
4.2.3 交错桁架钢框架结构应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计。
1 按承载能力极限状态设计时,应考虑荷载效应的基本组合,必要时尚应考虑荷载效应的偶然组合。荷载和材料强度均采用设计值。结构的承载能力计算应包括连接、构件和结构的强度及稳定性计算。抗震设防的结构尚应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011和其他有关规定进行结构构件和连接的抗震承载能力计算。承载能力计算应满足下列要求:
式中:γ0——结构重要性系数,应按现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068执行;
S——不考虑地震作用时荷载效应组合的设计值;
SE——考虑多遇地震作用时,荷载和地震作用效应组合的设计值;
R——结构构件承载力设计值;
γRE——承载力抗震调整系数,应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011执行。
2 按正常使用极限状态设计时,应采用荷载效应的标准组合,结构或构件的变形不应超过正常使用要求的规定限值。计算结构和构件的变形时,可按构件毛截面计算。计算桁架的弦杆-楼板组合梁时尚应考虑荷载效应的准永久组合。
4.2.4 交错桁架钢框架结构的抗震设计,应符合下列规定:
1 抗震设防烈度为6度时,Ⅰ~Ⅲ类场地上的丙类建筑,可不计算地震作用。
2 按6度设防位于Ⅳ类场地上的丙类建筑、按6度设防的乙类建筑以及按7度~8度设防的建筑,应按本地区的抗震设防烈度计算地震作用。
3 按6度设防的建筑可不进行罕遇地震作用下的结构计算。
4 交错桁架钢框架结构的抗震等级,按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011对钢结构房屋的规定确定。
4.2.5 交错桁架钢框架结构内力与位移可按弹性方法计算,结构横向可不考虑二阶效应,结构纵向宜考虑二阶效应。
4.2.6 一般情况下,应至少在交错桁架钢框架结构的两个主轴方向分别计算水平地震作用,各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担。
4.2.7 质量和刚度分布明显不对称的不规则结构,应计算双向水平地震作用并计入扭转的影响;其他情况,可不进行扭转耦联计算,但应沿结构的两个主轴方向分别计算水平地震作用,并按本规程第4.2.13条进行地震作用调整。
4.2.8 计算单向地震作用时应考虑偶然偏心的影响。矩形平面每层质心沿垂直于地震作用方向的附加偏心距ei可按下式计算:
式中:Li——第i层垂直于地震作用方向的建筑物长度。
4.2.9 地震作用计算时,交错桁架钢框架结构的阻尼比,多遇地震作用下,高度不大于50m时可取0.04;高度大于50m可取0.03;罕遇地震下的弹塑性分析,阻尼比可取0.05。风荷载作用下,交错桁架钢框架结构的阻尼比可取0.02。
4.2.10 交错桁架钢框架结构的水平地震作用应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定计算。当高度不超过40m、质量和刚度沿高度分布比较均匀时,交错桁架钢框架结构的水平地震作用计算,可采用底部剪力法,其他情况宜采用振型分解反应谱法。底部剪力法和振型分解反应谱法应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定执行。
对复杂交错桁架钢框架结构应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算;当取三组加速度时程曲线输入时,计算结果宜取时程法的包络值和振型分解反应谱法的较大值;当取七组及七组以上的时程曲线时,计算结果可取时程分析法的平均值和振型分解反应谱法的较大值。
计算罕遇地震下交错桁架钢框架结构的变形,应采用弹塑性时程分析法。
4.2.11 交错桁架钢框架结构按多遇地震进行抗震变形验算时,可不考虑风荷载参与组合,但风荷载起控制作用的建筑应取组合值系数0.2。当进行罕遇地震作用验算时,不应计入风荷载,其竖向荷载宜取重力荷载代表值。
4.2.12 分析交错桁架钢框架结构的横向水平作用时,宜考虑桁架弦杆与楼板的组合效应。横向水平作用下的内力分析时未考虑组合效应,内力组合时可假定横向水平荷载引起的桁架弦杆轴力由混凝土楼板承受,而剪力和弯矩由桁架弦杆承受。
4.2.13 规则结构不进行扭转耦联计算时,平行于地震作用方向的两个边榀各构件,其地震作用效应应乘以增大系数,短边可按1.15采用,长边可按1.05采用。角部构件宜同时乘以两个方向各自的增大系数。
4.2.14 桁架端斜杆及与空腹节间相邻斜杆的轴力设计值应乘以增大系数1.4。对于桁架不落地的横向框架,应设底层角撑(或中间斜撑),其轴力设计值应乘以增大系数1.5。
4.2.15 当底层桁架不落地而设置底层角撑(或中间斜撑)时,相应的底层框架柱的地震内力应乘以增大系数1.8。
4.2.16 多遇地震作用下,交错桁架钢框架结构任一楼层的水平地震剪力应满足下式要求:
式中:VEKi——第i层对应于水平地震作用标准值的楼层剪力;
λ——剪力系数,应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011取值;
Gj——第j层的重力荷载代表值;
n——结构计算总层数。
4.2.17 采用钢管混凝土框架柱时,尚应结合施工工艺,进行空钢管施工阶段的强度、稳定和变形验算。钢管在施工阶段的荷载效应不应大于其承载力设计值的60%。
条文说明
4.2 荷载与作用
4.2.1 按现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068的规定执行。
4.2.3 按现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068、《建筑结构荷载规范》GB 50009、《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定执行。
4.2.4 本条是在现行国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223和《建筑抗震设计规范》GB 50011的基础上,对交错桁架钢框架结构建筑的抗震设计作了进一步的规定。
4.2.5 交错桁架钢框架结构中,结构横向为布置桁架的轴列方向,纵向为结构另一方向。交错桁架钢框架结构的横向抗侧刚度一般较大,P-△效应影响较小。结构纵向为框架或框架-支撑体系(也可采用其他形式的抗侧力体系)。当纵向为纯框架体系时,抗侧刚度一般较低,P-△效应对结构的影响较明显,可按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017中的方法考虑P-△效应的影响。
4.2.6 按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011规定执行。
4.2.7 结构在规定的水平力作用下,楼层的最大弹性水平位移(或层间位移),大于该楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值的1.2倍时,为扭转不规则,应计算双向地震作用并按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定计入扭转的影响。不进行扭转耦联计算时,应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定对边榀构件的地震作用效应进行调整。
4.2.8 参考现行行业标准《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3和《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99的规定制定。
4.2.9 交错桁架钢框架结构一般为全钢结构,当框架柱采用钢管混凝土柱时,其阻尼比可按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011和《建筑结构荷载规范》GB 50009对钢结构的规定执行。
4.2.10 本条参考现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011进行规定。交错桁架钢框架结构布置规则,质量和刚度沿竖向分布基本均匀时,弹性分析可采用底部剪力法。一般情况下,采用底部剪力法得到的地震作用进行设计时偏于安全。
复杂交错桁架钢框架结构是指建筑形体及其构件布置的平面、竖向的不规则性与现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011规定的参考指标相比,存在多项不规则或某项不规则超过较多的交错桁架钢框架建筑。
4.2.11 按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定执行。
4.2.12 在计算模型中是否考虑平面桁架与混凝土楼板的组合作用,对计算结果有较大影响。压型钢板-混凝土组合楼板、装配整体式叠合楼板或现浇钢筋混凝土楼板、通过抗剪连接件与桁架弦杆相连,混凝土楼板在一定程度上参与桁架弦杆的受力。美国AISC设计指南“Steel Design Guide Series 14:Staggered Truss Framing System”认为在竖向荷载作用下,桁架下弦杆产生轴拉力,鉴于混凝土材料不能有效传递拉力,建议分析竖向荷载作用时忽略组合效应;分析横向水平荷载作用时,要考虑组合效应,楼板参与受力,但在横向水平荷载下的桁架内力分析时并不考虑组合效应,而在最后弦杆内力组合时考虑楼板影响,AISC设计指南采用如下假定:所有横向荷载引起的桁架弦杆轴力由混凝土楼板承受,不参与桁架弦杆的内力组合;横向水平荷载引起的桁架弦杆剪力和弯矩由弦杆承受,参与桁架弦杆的内力组合。
4.2.13 本条参考现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011;规则结构不进行扭转耦联计算时,平行于地震作用方向边榀框架的地震作用效应需乘以增大系数。
4.2.14 静力推覆试验及有限元模拟结果表明,交错桁架钢框架结构中桁架端斜杆受力最大,其破坏起始于桁架端斜杆和相邻空腹节间的斜杆受压屈曲或拉断。端斜杆一旦破坏,桁架不能传力给框架柱,结构体系将失效。部分空腹式桁架在横向水平地震作用下,结构的延性耗能主要集中在无斜腹杆的空腹节间。为保证空腹节间形成主要的耗能区域,在强烈地震作用下,相邻斜腹杆及连接应避免过早破坏。当底层桁架不落地时,应设置底层角撑(或中间斜撑)以增强底层的侧向刚度,此时底层易形成薄弱层,斜撑杆件轴力应乘以增大系数。
4.2.15 底层不设落地桁架,只设角撑或斜撑时刚度偏弱,容易形成薄弱层。参考现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011钢结构转换层下的钢框架,对底层柱的地震内力偏于安全地取增大系数1.8。底层框架柱地震作用效应乘以1.8的调整系数后,再与其他作用效应组合后进行框架柱设计;连接承载力验算时应按调整后的效应组合进行设计。
4.2.16 本条按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011确定。
4.2.17 施工阶段的荷载主要为湿混凝土的重力和实际可能作用的施工荷载。本条参考现行协会标准《矩形钢管混凝土结构技术规程》CECS 159中的规定。

5 结构分析


5.1 结构布置
5.2 结构分析方法

5.1 结构布置


5.1.1 交错桁架钢框架结构的平面宜规则、对称,宜采用矩形、由矩形组成的多边形或弧形平面。结构布置中宜使抗侧刚度中心与水平合力中心接近。
5.1.2 抗震设防的交错桁架钢框架结构中,楼层的侧向刚度不宜小于相邻上一层的70%,且不宜小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%。
5.1.3 交错桁架钢框架结构的纵向抗侧力体系,可采用框架-支撑或框架-剪力墙体系。交错桁架钢框架结构的框架柱强轴宜平行于桁架方向。
5.1.4 交错桁架钢框架结构中宜采用带空腹节间的单斜式平行弦桁架,斜腹杆的布置宜使其在竖向荷载下受拉,斜腹杆倾角宜取30°~60°;房屋的纵向走廊宜设在桁架的跨度中央或中间1/3跨度范围内。采用带空腹节间的单斜式平行弦桁架时,空腹节间的竖腹杆与弦杆应刚接,其余腹杆与弦杆、桁架与柱均可铰接。采用空腹式桁架时,桁架节点、桁架弦杆与柱均应刚接。
5.1.5 交错桁架钢框架结构中桁架的高跨比可取1:4~1:7。纵向框架柱间距宜取6m~9m。
5.1.6 混凝土楼板应采用剪力连接件与桁架弦杆可靠连接。楼面宜采用压型钢板-混凝土组合楼板、装配整体式叠合楼板或现浇钢筋混凝土楼板。
5.1.7 抗震等级为一、二级时,底层落地桁架的数量不宜少于横向框架榀数的一半;无落地桁架的横向框架,宜设置横向支撑或其他抗侧力构件。
5.1.8 交错桁架钢框架结构的框架柱应连续,当其截面需变化时,应自下而上逐渐减小。当框架柱的材料和截面类型发生变化时,宜设置竖向过渡段。
条文说明
5.1 结构布置
5.1.1 交错桁架钢框架结构适合于简单、对称、规则的矩形、由矩形组成的多边形或弧形平面建筑。
5.1.2 交错桁架钢框架结构竖向布置宜规则,尽量使楼层侧向刚度与受剪承载力无明显突变。本条参照现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011对楼层侧向刚度作出此规定。
5.1.3 交错桁架钢框架结构的纵向抗侧刚度较弱,可在纵向设置中心支撑等抗侧力构件,使纵向抗侧刚度与横向抗侧刚度协调或接近。
5.1.4 空腹式桁架刚度较小,仅适用于层数较少的建筑,因此一般情况下采用带空腹节间的单斜式平行弦桁架。由于桁架端部受剪力较大,因此设置走廊的空腹节间应避开桁架端部。空腹节间的竖腹杆与弦杆应刚接,有利于抵抗跨中弯矩和形成塑性铰。
5.1.5 高跨比对结构的横向刚度、自振特性以及经济性有影响。分析表明,高跨比在1:5左右时综合效益较好。
5.1.6 交错桁架钢框架结构通过传递层间剪力的楼板,保证横向框架空间协同工作以抵抗横向水平荷载,楼板与桁架弦杆之间应采取可靠的连接方式。交错桁架钢框架结构的楼板不应采用无现浇装配层的预制楼板。
5.1.7 避免在抗震设防要求较高的结构底部形成薄弱层。

5.2 结构分析方法


5.2.1 交错桁架钢框架结构的内力和位移可采用弹性分析方法计算。对于下列情形之一且有抗震设防要求的交错桁架钢框架结构,应采用两阶段设计法:
1 高度大于50m。
2 不满足本规程第5.1.2条规定。
3 不满足本规程第5.1.7条规定。
第一阶段为多遇地震作用下的弹性分析,应验算构件的承载力和结构的层间位移;第二阶段为罕遇地震作用下的弹塑性分析,应验算结构的层间位移。
5.2.2 对结构进行弹塑性分析时,可采用杆系模型;框架梁柱的恢复力模型可采用二折线模型,其滞回模型可不考虑刚度退化;桁架杆件的恢复力模型中,应考虑刚度退化。
5.2.3 在横向水平荷载作用下,对结构进行弹性分析时,宜考虑混凝土楼板与桁架弦杆的共同作用,组合楼盖中弦杆的惯性矩应按下列规定采用:对两侧有楼板的弦杆取1.5Ib,对一侧有楼板的弦杆取1.2Ib,Ib为弦杆的惯性矩。但进行弹塑性分析时,应忽略混凝土楼板与桁架弦杆的组合效应。
5.2.4 当交错桁架钢框架结构为规则结构,不进行扭转耦联计算时,可采用平面协同分析模型进行横向水平荷载作用下的结构内力和位移分析。采用平面协同分析时,可先将相同类型的框架合并成总框架,总框架的刚度取合并框架的刚度之和。然后根据两类总框架楼层水平位移相等的条件,将两类框架在楼层处用刚性链杆连接起来,组成计算平面结构,楼层水平荷载均布于框架的两侧(图5.2.4)。
图5.2.4 交错桁架钢框架结构的平面协同分析模型
5.2.5 竖向荷载作用下交错桁架钢框架结构的分析,可不考虑结构的空间作用。当采用空腹桁架时,可取单榀横向框架进行结构分析;当采用带空腹节间的单斜式平行弦桁架时,可取单榀桁架进行结构分析,计算模型如图5.2.5所示。
图5.2.5 带空腹节间的单斜式平行弦桁架计算模型
5.2.6 在水平荷载作用下,交错桁架钢框架结构采用如下简化方法计算分配到单层单榀桁架上的水平剪力:
式中:Vij——第i层第j榀桁架所分配的水平剪力;
VSij——不考虑楼层总剪力作用点与楼层刚度中心偏离时,第i层第j榀桁架所分配的楼层剪力;
VTij——考虑楼层总剪力作用点与楼层刚度中心偏离时,第i层第j榀桁架所分配的楼层剪力;
Vi——第i层的楼层总剪力;
m——第i层桁架总榀数;
Kij——第i层第j榀桁架的层间水平抗推刚度,应按公式(5.2.7)计算;
GJi——第i层所有桁架对楼层刚度中心的抗扭刚度之和;
ed——偏心矩设计值,非地震作用时宜取ed=e0,地震作用时宜取ed=e0+0.05L;
e0——楼层总剪力作用点至楼层刚度中心的距离;
L——垂直于楼层剪力方向的结构平面尺寸;
xj——以楼层刚度中心为坐标原点,单榀桁架相对于楼层刚度中心的坐标。
5.2.7 单榀桁架(图5.2.7)的层间水平抗推刚度按下式进行计算:
式中:E——钢材的弹性模量;
ls——桁架的跨度;
l、A——斜腹杆的长度和截面面积;
hs——桁架的高度;
c——空腹节间的宽度;
a——除空腹节间外,其他节间的宽度;
I——弦杆的惯性矩。
图5.2.7 单榀桁架的结构尺寸
5.2.8 交错桁架钢框架结构采用三维空间整体模型进行弹性内力分析和变形分析时,为简化计算,可假定楼板在平面内为刚性。
5.2.9 交错桁架钢框架结构采用三维空间整体模型或平面简化模型进行分析时,可假定空腹节间及与空腹节间相邻节间的桁架弦杆为连续,其余节间的弦杆为铰接,腹杆与弦杆为铰接(图5.2.9)。
图5.2.9 桁架的计算模型
条文说明
5.2 结构分析方法
5.2.1 目前国内结构设计规范均按弹性分析方法计算结构作用效应,而在截面设计时考虑弹塑性的影响;周绪红教授的抗震试验研究表明,对于抗震设防的多、高层交错桁架钢框架结构,应根据“大震不倒”的原则验算罕遇地震作用下结构的层间位移。
5.2.2 第二阶段抗震设计时,结构进入塑性,采用杆系模型进行时程分析可以了解结构各构件的时程反应。交错桁架钢框架结构构件的恢复力模型目前尚缺乏足够的试验研究资料,暂按现行行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99制定,但桁架杆件以受轴力为主,受压失稳后刚度退化严重,恢复力模型中需考虑。
5.2.3 交错桁架钢框架结构中,水平力通过楼板传递到相邻横向框架,桁架弦杆与楼板连接可靠,弹性分析时宜考虑楼板和钢桁架弦杆的共同作用,弹塑性分析时,混凝土楼板可能已开裂严重,故不考虑其与弦杆共同工作。
5.2.4 在横向方向,水平荷载通过楼板的横隔作用,从上层桁架的下弦传递到相邻框架桁架的上弦,如图2所示。平面协同分析模型采用刚性链杆模拟楼板传递水平力的作用,周绪红教授和周期石博士将该模型计算结果与空间有限元模型计算结果进行了比较分析,二者相差较小。
图2 交错桁架钢框架结构荷载传递路线
5.2.5 结构在竖向荷载作用下,侧移很小,且沿结构纵向方向上各榀横向框架有规律的布置,作用在结构上的竖向荷载也沿纵向均匀分布,因此可不考虑结构的整体空间作用,将节间荷载转换为节点荷载进行结构的内力和竖向位移分析。
5.2.6 桁架上分配的水平剪力可由两部分组成,一部分为按水平刚度分配的剪力,另一部分为偏心引起的剪力。
5.2.7 根据Robert D.Hanson发表的期刊论文《Aseismic de-sign of staggered truss buildings》和美国AISC设计指南“Steel Design Guide Series 14:Staggered Truss Framing System”制定。
5.2.8 交错桁架钢框架结构楼板通常采用现浇钢筋混凝土楼板、压型钢板-混凝土组合楼板或装配整体式叠合楼板,其在自身平面内的刚度很大,可假设楼板在其平面内的刚度无穷大。
5.2.9 带空腹节间的桁架中,除空腹节间及其相邻节间的弦杆外,其余杆件中的内力以轴力为主,弯矩很小,因此可假定空腹节间及与空腹节间相邻节间的桁架弦杆为连续,其余节点为铰接。

6 桁架的设计


6.0.1 桁架构件设计时,弦杆应按压弯或拉弯构件计算;桁架内力分析模型中铰接的腹杆应按轴心受力构件计算,刚接的腹杆应按压弯或拉弯构件计算。
6.0.2 桁架杆件的计算长度可按以下方法确定:
1 弦杆在桁架平面内的计算长度l0x=lx,lx为弦杆节点间的几何长度。
2 弦杆在桁架平面外的计算长度l0y=ly,ly为弦杆侧向支撑点的间距。
3 腹杆在桁架平面内的计算长度,支座腹杆取l0x=l;非支座腹杆,有节点板时取l0x=0.8l,无节点板时取l0x=l;l为腹杆在节点间的几何长度。采用相贯节点的钢管结构,支座腹杆取l0x=l,非支座腹杆取l0x=0.9l。
4 腹杆在桁架平面外的计算长度l0y:当用节点板与弦杆连接时,l0y=l;当腹杆直接与弦杆焊接时,l0y=0.8l;l为腹杆在节点间的几何长度。采用相贯节点的钢管结构,支座腹杆取l0y=l,非支座腹杆取l0y=0.9l。
6.0.3 非抗震设计中,桁架受压构件的长细比不应大于150;受拉构件的长细比不应大于350;桁架杆件的板件宽厚比,应符合现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017关于板件局部稳定的规定。抗震设计中,桁架弦杆和斜腹杆的长细比,应根据结构的抗震等级,按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011对中心支撑的规定执行。桁架杆件的板件宽厚比,应根据结构的抗震等级,按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定执行。
6.0.4 桁架杆件的截面选择:对受拉(或拉弯)杆件,应进行强度和刚度验算。强度验算时,当杆件有螺栓孔削弱时,应采用净截面计算;刚度验算应使杆件在两个方向长细比中较大者λmax小于容许长细比。对受压杆件,应进行强度、刚度和稳定性验算。对压弯构件,应进行弯矩作用平面内、外的稳定性验算及刚度验算,必要时应进行强度验算。
6.0.5 桁架构造应符合下列规定:
1 桁架杆件可采用H型钢、工字钢、矩形钢管、槽钢、角钢及组合截面;弦杆常采用宽翼缘H型钢,腹杆常采用方钢管。桁架杆件截面高度不宜大于杆件长度的1/10;弦杆的最小截面宽度不宜小于200mm。
2 用填板连接而成的双角钢或槽钢杆件(图6.0.5),可按实腹式杆件进行计算,但填板间的距离l1不应超过40i(压杆)或80i(拉杆)。i为组合截面中一个角钢或一个槽钢对其与填板平行的形心轴的回转半径。
图6.0.5 桁架杆件的填板
3 桁架弦杆应连续,当需拼接时,应采用等强连接。
4 桁架节点的连接构造应符合现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的规定。
5 桁架的杆件采用节点板连接时,节点板承载力应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017验算;抗震设计时,节点板构造要求还需符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011对中心支撑节点的规定。确定节点板的平面尺寸时,应适当考虑制作和安装的误差。
6.0.6 桁架与H型钢柱和钢管柱的连接可采用栓焊混合连接,斜腹杆与节点板的连接可采用栓接或焊接(图6.0.6-1和图6.0.6-2)。
图6.0.6-1 桁架与H型钢柱连接构造示意图
1-加劲肋;2-柱翼缘;3-柱腹板;4-楼板;5-高强螺栓;6-拼接钢板;7-弦杆;8-节点板;9-斜杆
图6.0.6-2 桁架与钢管柱连接构造示意图
1-加劲肋;2-钢管柱;3-楼板;4-高强螺栓;5-拼接钢板;6-弦杆;7-节点板;8-斜杆
6.0.7 桁架的上弦节点可采用图6.0.7所示的构造方式。
图6.0.7 桁架上弦节点构造示意图
1-楼板;2-焊接;3-节点板;4-焊接或栓接;5-弦杆;6-斜杆;7-竖杆
6.0.8 桁架的下弦节点可采用图6.0.8所示的构造方式。
图6.0.8 桁架下弦节点构造示意图
1-斜杆;2-焊接或栓接;3-节点板;4-竖杆;5-楼板;6-焊接;7-弦杆
6.0.9 桁架在走廊门洞处的竖腹杆与桁架弦杆应采用刚性连接,可采用图6.0.9-1和图6.0.9-2所示的构造方式。
6.0.9-1 桁架在走廊门洞处上弦节点构造示意图
1-楼板;2-加劲肋;3-弦杆;4-焊接;5-竖杆
图6.0.9-2 桁架在走廊门洞处下弦节点构造示意图
1-斜杆;2-焊接或栓接;3-节点板;4-焊接;5-弦杆;6-竖杆;7-焊接;8-楼板;9-加劲肋
6.0.10 当走廊门洞处弦杆和竖腹杆的强度或桁架的整体刚度不足时,可在弦杆的腹板、腹杆的翼缘板表面焊接加强板(图6.0.10)。
图6.0.10 桁架在走廊门洞处局部加强示意图
1-需要时进行加强;2-走廊门洞
6.0.11 交错桁架钢框架结构的纵向体系,框架梁与柱应采用刚性连接。采用栓焊混合刚性连接时,宜采用图6.0.11-1或图6.0.11-2所示的连接形式;梁翼缘应采用全熔透焊缝连接,梁腹板宜采用高强度摩擦型螺栓连接。
图6.0.11-1 梁与H型钢柱连接节点构造示意图
1-加劲肋;2-柱翼缘;3-柱腹板;4-梁;5-高强螺栓;6-拼接钢板

图6.0.11-2 梁与钢管柱连接节点构造示意图
1-加劲肋(内环或外环);2-钢管柱;3-梁; 4-高强螺栓;5-拼接钢板
6.0.12 桁架节点板在斜腹杆压力作用下平面外稳定性,可按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的规定验算。
条文说明
6 桁架的设计
6.0.1 在计算简图中,假定腹杆两端为铰接,故应按轴心受力构件计算;假定腹杆端部刚接,由于存在端部弯矩,则应按压弯或拉弯构件计算。弦杆在跨中为刚接或通常都存在节间荷载作用,弦杆既存在轴力还存在弯矩,故应按压弯或拉弯构件计算。
6.0.2 参照国家现行标准《钢结构设计规范》GB 50017及《空间网格结构技术规程》JGJ 7的规定执行。由于交错桁架钢框架结构中楼板对弦杆有侧向支撑作用,因此可不计算使用阶段弦杆平面外整体稳定性,但应进行施工阶段的压杆稳定性验算。
6.0.3 按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017和《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定执行。
6.0.4 按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的规定执行。
6.0.5 为保证楼板的可靠支承,桁架弦杆的最小宽度不宜小于200mm。节点板需根据现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的规定进行设计,抗震设计时还应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011中构造要求的规定。
6.0.6 在桁架布置的平面内,桁架与柱的连接节点主要以传递剪力为主,而柱中的弯矩产生的应力比不大于0.1,所以可将桁架与抗弯刚度较弱的H型钢柱的腹板相连。对于交错桁架钢框架结构,其横向刚度比其纵向刚度要大得多,因此按图示节点构造还可使交错桁架钢框架结构的纵向刚度加强。弦杆与矩形钢管柱连接的节点,当柱截面尺寸不小于600mm时,可采用内加强环节点,否则应采用外加强环节点。斜腹杆与节点板采用高强螺栓连接,可减少现场焊接量,加快施工进度。
6.0.11 本构造采用栓-焊混合连接,全部焊接应在工厂连接,不应在工地连接,全部螺栓连接费用太高。在节点连接中将一种内力传至同一连接件上时,不得同时采用两种方法连接(如部分栓接部分焊接)。当钢梁与钢管柱或钢管混凝土柱连接时,可采用内环节点或外环节点两种方式。

7 框架柱的设计


7.0.1 交错桁架钢框架结构的框架柱可采用H型钢、矩形钢管或矩形钢管混凝土。框架柱应按压弯构件进行设计。框架柱的承载力计算方法、构造要求及柱脚设计方法应按国家现行相关标准确定。
7.0.2 交错桁架钢框架结构采用带空腹节间的单斜式平行弦桁架时,其横向按强支撑框架设计;当采用一阶弹性分析方法设计时,框架柱在横向框架平面内的计算长度系数μx可按表7.0.2-1取值。当纵向体系为框架时,按无支撑纯框架确定框架柱纵向平面内的计算长度系数μy;当设置纵向支撑时,按有支撑框架确定框架柱纵向平面内的计算长度系数μy。框架柱在纵向平面内的计算长度系数,可按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的规定计算。
表7.0.2-1 采用带空腹节间的单斜式平行弦桁架时结构柱子的计算长度系数μx
注:1 表7.0.2-1中的计算长度系数μx值系按下式算得:
式中,R1、R2分别为相交于柱上、下端的所有约束构件的修正线刚度之和与柱线刚度的比值。
2 约束构件的修正线刚度按下式计算:

式中,为约束杆件的线刚度,对于上端和下端的约束柱,,其中,为弹性模量,为柱的惯性矩,为柱子几何长度,对于约束弦杆, ,其中,为弦杆的惯性矩,为与柱相邻节间中弦杆的几何长度。为线刚度修正系数,为远端约束的影响系数,可按7.0.2-2取值,表中,,其中,,P为构件的轴压力,为受压杆件的欧拉荷载。
3 当约束杆件与柱铰接时,取约束杆件刚度为零。
4 对底层柱,当柱与基础铰接时,取R2=0,当柱与基础刚接时,取R2=10。
表7.0.2-2 线刚度修正系数γ与端部约束条件影响系数ξ
7.0.3 按6度设防或非抗震设防时,柱子的长细比不宜大于120 。按7度或8度设防时,柱子的长细比不宜大于
7.0.4 非抗震设计中,框架柱板件宽厚比限值,应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的规定执行。抗震设计中,纵向不设置支撑或其他抗侧力构件时,框架柱板件宽厚比应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011对钢框架结构的规定执行;纵向设置支撑或其他抗侧力构件时,框架柱板件宽厚比应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011对钢框架-中心支撑结构的规定执行。
7.0.5 矩形钢管混凝土柱应符合下列规定:
1 钢管截面最小边尺寸不宜小于200mm,壁厚不宜小于4mm。
2 钢管截面的边长与其壁厚的比值不应大于
3 柱的计算长度与截面短边尺寸的比值不宜大于
4 矩形钢管混凝土柱的长细比限值,可按国家现行有关标准的规定执行。
7.0.6 当框架柱腹板计算高度hw与厚度tw之比大于时,应设置横向加劲肋,其间距不得大于3hw
7.0.7 框架柱在受较大水平力处和运送单元的端部应设置横隔,横隔间距不得大于柱截面长边尺寸的9倍和8m。
7.0.8 框架柱应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的规定计算其强度和稳定性。
条文说明
7 框架柱的设计
7.0.2 根据吴怿哲硕士学位论文《交错桁架结构中柱子的计算长度系数研究》,交错桁架钢框架结构中采用带空腹节间单斜式平行弦桁架时,结构横向刚度较大,框架柱横向平面内的计算长度系数可按结构无侧移考虑,但是交错桁架钢框架结构中,构件轴力较大,参照陈惠发教授专著《钢框架稳定设计》,在计算约束构件的刚度时,考虑了轴力的影响。
7.0.4 交错桁架钢框架结构在遭遇罕遇地震时应保证塑性铰主要出现在桁架中;抗震设计中,为保证框架柱中不过早产生塑性铰,框架柱的长细比和板件宽厚比均应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定。
7.0.5 矩形钢管混凝土柱的长细比限值、承载力和稳定性计算等有关规定,应按现行协会标准《矩形钢管混凝土结构技术规程》CECS 159的要求执行。

8 楼盖的设计


8.1 一般规定
8.2 楼盖结构计算
8.3 楼盖结构构造

8.1 一般规定


8.1.1 交错桁架钢框架结构的楼盖宜采用压型钢板-混凝土组合楼盖、装配整体式叠合楼盖或现浇钢筋混凝土楼盖(图8.1.1)。采用压型钢板-混凝土组合楼盖时,混凝土翼板厚度hc1不宜小于80mm;采用装配整体式叠合楼盖时,混凝土板总厚度不宜小于120mm,其中现浇层厚度hc2不应小于60mm;采用现浇钢筋混凝土楼盖时,楼板厚度不应小于100mm。楼盖设计除应符合本规程的规定外,尚应符合国家现行相关标准的规定。
图8.1.1 楼盖型式
1-桁架弦杆;2-桁架腹杆;3-抗剪连接件;4-现浇混凝土板;5-压型钢板;6-混凝土预制板
8.1.2 楼盖的抗剪连接件宜采用栓钉,也可采用槽钢连接件。栓钉、槽钢连接件的设置方式及承载力计算应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的有关规定执行。当有可靠依据时,也可采用其他类型连接件。
8.1.3 楼板开设孔洞时,孔洞的的边缘宜与板的支承边平行(图8.1.3)。
1 楼板的孔洞尺寸应满足下列规定:
2 孔洞位置宜满足下列规定:
式中:lsh——平行于桁架的孔洞边的尺寸;
lob——垂直于桁架的孔洞边的尺寸;
ls1——孔洞与纵向框架梁间最近距离;
lo1——孔洞与桁架间最近距离;
lo——相邻桁架间距;
ls——桁架的跨度;当ls>lo时,公式(8.1.3-1)和公式(8.1.3-2)的ls以lo代替。
3 当楼板所开矩形孔洞长边不大于700mm,圆形孔洞直径不大于800mm时,可不考虑开洞对楼板承载能力的影响。
4 当孔洞位置和尺寸不符合本条第1、2款或第3款的要求或洞口总面积超过洞口所在开间楼板面积的15%时,宜按弹性假定进行楼板的计算分析。
图8.1.3 楼板开洞的尺寸和位置
1-桁架弦杆;2-楼板;3-洞口;4-纵向框架梁
条文说明
8.1 一般规定
8.1.1 交错桁架钢框架结构楼盖的功能与其他结构体系的楼盖有显著不同,除承受竖向荷载及完成竖向荷载向主、次梁的传递外,还要承担相邻层间交错布置的桁架间水平剪力。作为交错桁架钢框架结构承受侧向力作用的重要传力构件,楼盖需承受较大的水平剪力,为保证结构的安全,应采用整体刚度较好的楼盖结构型式。结合我国钢结构房屋常采用的楼盖结构型式,推荐采用压型钢板-混凝土组合楼盖、装配整体式叠合楼盖、现浇钢筋混凝土楼盖。在现行行业标准《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3和《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99中对上述楼盖结构的楼板最小厚度限值基础上,予以适当提高得到本规程适用的最小楼板厚度适用限值。
8.1.2 抗剪连接件不仅是组合楼盖的重要部件,而且是楼板与桁架传递剪力的重要部件,且数量众多,要求采用能较好地保证施工质量、施工速度快的连接件型式。结合我国组合梁常用的抗剪连接件型式,推荐优先采用圆柱头焊钉连接件,这种连接件的施工质量容易得到保证,施工速度较快;也可以采用槽钢连接件,但槽钢连接件的焊接工作量较大,施工速度相对较慢;不推荐采用弯筋连接件,因为桁架与楼盖间传递的侧向水平剪力方向不具有确定性,弯筋连接件的弯起方向难以确定,且弯筋连接件施工不太方便,质量难以保证。
8.1.3 交错桁架钢框架结构的楼盖承受平面内水平剪力作用时类似深梁,当楼盖中开有较大孔洞,且洞口靠近桁架位置时,会使得传力路径不连续,导致洞口附近产生较大的应力集中和面内变形情况;此时,宜按弹性楼板假定对开洞楼板进行细化分析,确定应力集中和变形情况,制定相应加强措施,确保楼板可靠传力。根据开洞深梁内设置矩形洞口时的尺寸和位置限制要求,得到本规程关于楼板开洞的限制条件。
根据开洞深梁的抗剪设计公式,考虑αv=0.7,开洞对深梁的抗剪承载力的影响不大,得到开洞率不大于15%;考虑楼板承受平面内水平剪力作用时类似深梁,本条文规定中使用此开洞率大小作为界限值。

8.2 楼盖结构计算


8.2.1 对楼板应按下列原则进行平面内抗剪承载力和平面外抗弯承载力验算:
1 宜按连续单向板或连续双向板计算楼板在竖向荷载作用下的内力。
2 宜按弹性楼板进行平面内和平面外抗剪承载力和平面外抗弯承载力验算。
8.2.2 横向水平荷载作用下楼板承受的平面内水平剪力Vfi可按下列原则计算:假定楼板为深梁,在横向水平荷载作用下第i层楼板的计算简图(图8.2.2)中,Vij(i=1,2,3…n;j=1,2,3…m)为第i层第j榀桁架所分配的水平剪力,应按公式(5.2.6-1)~公式(5.2.6-4)计算;铰接支座相当于第i—1层桁架提供的约束。
图8.2.2 横向水平荷载作用下第i层楼板的计算简图
8.2.3 楼板在横向水平荷载作用下平面内抗剪承载力可按下式进行验算:
式中:Vfi——根据本规程计算简图(图8.2.2)计算得到的楼板平面内水平剪力;
ft——混凝土的抗拉强度设计值;
lsd——将楼板简化为深梁构件后深梁的计算高度,取0.8倍桁架的跨度;
h——楼板的计算厚度;对压型钢板-混凝土组合楼板,取压型钢板顶面以上现浇混凝土厚度hc1[图8.1.1(a)];对装配整体式叠合楼板,取现浇混凝土层厚度及预制板混凝土层厚度分别计算后叠加;对现浇钢筋混凝土楼板,取楼板厚度。
8.2.4 桁架弦杆与楼板间的抗剪连接件可按下列规定计算和布置:
1 横向水平荷载作用下,桁架弦杆与楼板间抗剪连接件的数量nf1应按下式计算:
式中:Vij——横向水平荷载作用下,与楼板相连接的第i层第j榀桁架所分配的水平剪力;
Ncv——所选类型的单个抗剪连接件的抗剪承载力设计值,按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017计算。
2 按公式(8.2.4)计算得到的连接件数量,在桁架两端1/4跨度范围内应均匀配置60%,在桁架中部1/2跨度范围内应均匀配置40%。
3 竖向荷载作用下,桁架弦杆与楼板间抗剪连接件的数量nf2及布置方式,应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017中的相关规定计算。
4 楼盖中弦杆上抗剪连接件的数量应为nf1+nf2
8.2.5 纵向框架梁与楼板间的抗剪连接件可按下列规定计算:
1 横向水平荷载作用下,纵向框架梁与楼板间的抗剪连接件数量nf3,应按下式计算:
式中:V′fi ——横向水平荷载作用下,纵向框架梁与楼板间的抗剪连接件承受的剪力。
V′fj可按下式近似计算:
式中:Mfi,max——根据本规程计算简图(图8.2.2)计算得到的深梁梁段内最大弯矩。
2 竖向荷载作用下,纵向框架梁与楼板间抗剪连接件的数量nf4及布置方式,应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017中的相关规定计算。
3 楼盖中纵向框架梁上抗剪连接件的数量应为nf3+nf4
条文说明
8.2 楼盖结构计算
8.2.1 交错桁架钢框架结构的楼板一般开间和进深均较大,楼板厚度较大。当承受水平剪力时,楼板平面内斜截面受剪承载力一般可满足。因此,进行楼板设计时,宜先进行竖向荷载作用下的设计,确定板厚,然后对楼板进行水平剪力作用下的受剪承载能力校核,确定计算楼板厚度是否满足要求;不满足时需调整板厚。
为保证交错桁架钢框架结构的整体性,要求楼板与桁架的连接有较高的承载力,因此在竖向荷载作用下的楼板计算中,宜将楼板计算模型考虑为单向或双向连续板。
竖向荷载作用下,楼板的受弯承载力验算可按国家现行标准《混凝土结构设计规范》GB 50010和《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99的相关规定执行。
8.2.2 将楼板简化为深梁,计算横向水平荷载作用下楼板承受的面内水平剪力。当计算第i层楼板在水平荷载作用下的水平剪力时,将该层单榀桁架上所分配的水平剪力作为集中荷载施加于深梁上,下一楼层(第i—1层)桁架的作用相当于约束于深梁上的铰接支座。
当交错桁架钢框架结构的平面布置规则和楼板开洞较小时,其楼板可作为刚性横隔板;同时,交错桁架钢框架结构在竖向布置上一般变化不显著,因此利用本规程第5.2.4条平面协同分析模型得出的桁架承受水平剪力的计算公式能满足楼板承受的平面内水平剪力的计算精度要求。
8.2.3 由于在水平剪力作用下,交错桁架钢框架结构的楼板与深梁相似,本条采用现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010对不出现斜裂缝的深梁的受剪承载力计算的相关规定。根据西安建筑科技大学进行的交错桁架钢框架结构楼板试验结果,绝大部分水平剪力由楼板的混凝土承受,而将楼板内钢筋的抗剪承载力考虑为安全储备,由此得到受剪承载力公式(8.2.3)。
由于压型钢板-混凝土组合楼板一般采用压型钢板顺槽方向与桁架方向垂直布置的方式,则楼板承受的水平力方向垂直于压型钢板顺槽方向,偏安全仅取压型钢板顶面以上混凝土承受水平剪力。一般情况下,叠合板的预制层与现浇层混凝土强度不同,计算时应将现浇混凝土层和预制混凝土板层分开,利用公式(8.2.3)计算叠合楼板总的受剪承载力。
根据美国麻省理工学院对交错桁架钢框架结构楼板的研究,楼板在桁架的跨度方向的剪应力分布呈抛物线;根据美国AISC设计指南“Steel Design Guide Series 14:Staggered Truss Fram-ing System”的建议,在取楼板计算宽度时可取0.8倍的桁架的跨度。
8.2.4 桁架弦杆与楼板间的抗剪连接件应能抵抗水平荷载作用产生的纵向剪力Vij和桁架在竖向荷载作用下弦杆与楼板间产生的剪力。
根据湖南大学对交错桁架钢框架结构楼盖与钢桁架弦杆的滑移研究,楼板在桁架两端1/4跨度范围滑移较大,中部1/2跨度范围滑移量小,因此在承担水平剪力的抗剪连接件配置中增大了桁架两端1/4跨度范围抗剪连接件的配置数量。
8.2.5 交错桁架钢框架结构的楼盖承受桁架传来的水平剪力时,作用机理与深梁相似,为提高其延性,宜设计边缘约束构件。根据美国AISC设计指南“Steel Design Guide Series 14:Staggered Truss Framing System”的建议,可将纵向框架梁考虑为楼板的边缘约束构件,因此在设计楼盖时应保证楼盖与纵向框架梁间有可靠的抗剪连接设计。
盖中纵向框架梁上抗剪连接件的数量应为nf3+nf4

8.3 楼盖结构构造


8.3.1 楼板与桁架弦杆或纵向框架梁相连接的部位,宜适当增加板顶构造钢筋的配筋率,板顶宜设不低于Φ8@200的双向通长钢筋。
8.3.2 抗剪连接件的构造设置应符合下列规定:
1 连接件抗掀起端头底部(如焊钉圆柱头底部、槽钢上翼缘内侧等)至楼板底部钢筋的距离不得小于30mm。
2 连接件沿梁跨度方向的最大间距不应大于混凝土翼板厚度的3倍,且不应大于300mm。
3 连接件的外侧边至桁架弦杆边缘或钢梁上翼缘侧边的距离不应小于20mm。
4 连接件顶面的混凝土保护层厚度不应小于15mm。
8.3.3 楼板的开洞部位应采取以下构造措施予以加强:
1 当楼面有较大开洞时,宜采用现浇楼板或增设刚性水平支撑。对楼板与桁架弦杆相连处的混凝土受拉区,应沿拉应力方向设置板顶和板底双层双向构造钢筋,其直径不宜小于8mm,间距不宜大于200mm,弦杆两侧钢筋分布的总宽度不宜小于1200mm。
2 当矩形孔洞长边小于或等于700mm时,应在孔洞四周布置附加钢筋(图8.3.3-1);其中,平行于桁架方向附加钢筋配筋面积不应小于0.003hlsh,或被孔洞切断的平行于桁架方向钢筋面积的一半,并取两者的较大值,且不应少于2Φ12;垂直于桁架方向横向附加钢筋配筋面积不应小于被孔洞切断的垂直于桁架方向钢筋面积的1/2,且不应少于2Φ12;角部附加钢筋配筋不应小于2Φ14。
3 当矩形孔洞长边大于700mm时,应在孔洞周边设置暗梁;平行和垂直于桁架方向附加钢筋可按本条第2款确定,但不应少于4Φ12,箍筋间距不应大于200mm,箍筋直径不应小于6mm;角部斜向附加钢筋不应少于2Φ16。
图8.3.3-1 长边小于700mm矩形孔洞配置的附加钢筋
1-垂直于桁架方向附加钢筋;2-平行于桁架方向附加钢筋;3-角部附加钢筋
4 当圆形孔洞直径小于或等于800mm时,应在孔洞四周布置不少于2Φ14的环形附加钢筋和斜向附加钢筋(图8.3.3-2);其中,斜向附加钢筋配筋面积不应小于0.0025hd(d为孔洞直径),或被孔洞切断的纵向和横向钢筋面积之和的1/4,并取两者的较大值。

图8.3.3-2 直径小于800mm圆形孔洞配置的附加钢筋
1-环向附加钢筋;2-斜向附加钢筋
5 当圆形孔洞直径大于800mm时,应在孔洞周边设置暗梁;环向附加钢筋不应少于4Φ12,箍筋间距不应大于200mm,箍筋直径不应小于6mm;斜向附加钢筋可按本条第4款确定,但不应少于2Φ16。
条文说明
8.3 楼盖结构构造
8.3.1 根据西安建筑科技大学关于交错桁架钢框架结构的楼板试验,楼板裂缝一般首先出现在与桁架弦杆和纵向框架梁连接的部位,为避免在一般使用条件下这些部位出现裂缝,可在现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010规定的板支承部位上部构造钢筋配筋面积的基础上提高5%以上。
8.3.2 本条参考了现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的相关规定。
8.3.3 本条参考了现行行业标准《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3的相关规定。

9 围护结构


9.0.1 围护系统宜构造简单、施工方便,并能工业化生产。建筑材料宜具有轻质高强、保温隔热、隔声隔汽、抗震耐久、耐火防水等性能,其性能指标应符合相关国家标准的规定。
9.0.2 围护系统的隔热与保温性能、节能指标应符合国家现行标准《住宅建筑规范》GB 50368、《公共建筑节能设计标准》GB 50189和《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ 134的规定。
9.0.3 填充墙可采用压型钢板及其组合墙体、蒸压轻质加气混凝土板墙板(ALC)、钢丝网混凝土预制保温夹芯板墙板,也可采用轻型块材砌筑。
填充墙的构造及与主体结构的连接,除应符合本规程第9.0.4条的规定外,尚应符合国家现行相关标准的要求。
9.0.4 墙板的连接应能承受墙板自重、风荷载、温(湿)度变化作用及施工临时荷载;有抗震设防要求时应能承受墙板本身的地震作用。
条文说明
9 围护结构
9.0.1 本条是关于维护系统构造及材料的一般要求。
9.0.2 围护系统的保温隔热性能指标,除符合相关国家标准、行业标准的规定外,尚应满足地方建筑节能设计标准的规定。对特定的围护系统构造应通过检测确定其性能指标能否满足国家现行相关标准的规定。
9.0.3 本条推荐了几种常用的填充墙材料,符合本规程第9.0.1条和第9.0.2条要求的其他种类的填充墙也可采用。
9.0.4 墙板的连接应通过计算保证足够的承载力。

10 制作与安装


10.1 一般规定
10.2 制 作
10.3 安 装

10.1 一般规定


10.1.1 交错桁架钢框架结构的施工,除应符合本规程的规定外,尚应符合国家现行标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205、《钢结构工程施工规范》GB 50755和《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99的有关规定。
10.1.2 交错桁架钢框架结构所用的钢材、焊接材料、连接用紧固件应具有质量合格证书,其质量应符合设计文件要求,并符合现行有关国家标准的要求。
10.1.3 制作单位应根据已批准的设计技术文件编制施工详图。
10.1.4 从事交错桁架钢框架结构焊接的焊工,应按国家现行行业标准《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ 81的规定经考试并取得合格证后,方可进行操作。
10.1.5 交错桁架钢框架结构施工单位应具有相应的钢结构工程施工资质。
条文说明
10.1 一般规定
10.1.2 交错桁架钢框架结构的钢材应具有质量合格证书,应符合设计文件要求,符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T 700、《优质碳素结构钢》GB/T 699,《低合金高强度结构钢》GB/T 1591和《建筑结构用钢板》GB/T 19879的规定;焊接材料、高强度螺栓和涂装应符合施工图要求,其质量应分别符合现行国家标准《碳钢焊条》GB/T 5117、《低合金钢焊条》GB/T 5118、《熔化焊用钢丝》GB/T 14957、《气体保护焊用钢丝》GB/T 14958、《钢结构用高强度大六角头螺栓》GB/T 1228、《钢结构用高强度大六角螺母》GB/T 1229、《钢结构用高强度垫圈》GB/T 1230、《钢结构用高强度六角头螺栓、大六角头螺母、垫圈技术条件》GB/T 1231、《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副》GB/T 3632规定的规定。
10.1.3 施工单位应根据施工图进行详图设计;详图设计中发现的图纸技术问题应及时与设计人员沟通,不经设计人员同意不得更改设计。
10.1.4 焊缝的质量依靠焊工的技能水平来保证和实现,焊工必须经考试合格并取得相应的安全操作证和技能登记证,并在考试合格项目及其认可范围内施焊。

10.2 制作


10.2.1 交错桁架钢框架结构制作前,应根据设计文件、施工详图的要求以及制作厂的条件,编制制作工艺书。制作工艺书应作为技术文件经发包单位代表及监理审核。
10.2.2 构件的长度可根据运输条件和吊装条件确定,长度不宜大于12m。
10.2.3 制作时,放样、号料、切割、矫正、边缘加工、组装、焊接、制孔、摩擦面加工、端部加工、防锈、涂层、编号,应符合国家现行标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205、《钢结构工程施工规范》GB 50755和《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99的规定。
10.2.4 交错桁架钢框架结构的焊接工作,必须在焊接工程师的指导下进行,并应根据工艺评定合格的试验结构和数据,编制焊接工艺文件。焊接工作应严格按照所编工艺文件中规定的焊接方法、工艺参数、施焊顺序进行。施焊过程及焊接质量应符合设计要求及符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205、《钢结构工程施工规范》GB 50755和《钢结构焊接规范》GB 50661的规定。
10.2.5 构件制作完毕后,检查部门应按照施工详图的要求和本规程的规定,对成品进行检查验收。桁架制作的允许偏差见表10.2.5,其余构件的外形和几何尺寸的偏差应符合设计要求和国家现行标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205和《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99的有关规定。
表10.2.5 桁架制作的允许偏差(mm)
10.2.6 构件的编号、包装、运输应符合下列要求:
1 涂装完毕后,应在构件明显部位进行编号,编号应与施工详图的构件编号一致,重、大构件还应标明重量、中心位置和定位标记。
2 应根据设计文件要求和构件的外形尺寸、发运数量及运输情况,编制包装工艺书。
3 构件在运输和起吊时,对于重心高的构件立放时,应设置临时支撑,并绑扎牢固。
条文说明
10.2 制 作
10.2.1 制作工艺应包括:施工中所依据的标准,制作厂的质量保证体系,成品的质量保证体系和为保证成品达到规定的质量要求而制定的措施,生产场地的布置,采用的加工、焊接设备和工艺装配,焊工和检查人员的资质证明,各类检查项目表格和生产进度计划等。
10.2.2 为保证交错桁架钢框架结构的施工质量,方便生产场地布置,合理组织生产,加快工程进度,结构或构件一般采用工厂制作,现场拼装,考虑车辆运输能力和交通法规约束,长度不宜超过12m。
10.2.3 在制作交错桁架钢框架结构前,应先进行图纸会审,发现问题及时反馈设计人员,下料前应对操作人员进行安全技术交底,编制加工工艺文件,技术人员应监督控制制作过程中每一工艺环节。控制环节主要包括:除锈、涂装底漆、放样、下料切割、铣边、制模、组对、焊接、打磨、检测焊缝等。材料需要对接时,接头不应设置在节点位置,制作时尚应注意环境温度,当进入冬期施工时,应采取相应的冬期施工措施。材料切割、矫正、制孔、端部铣平、外部尺寸等应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205和《钢结构工程施工规范》GB 50755的规定。防腐涂装时,应注意涂料或油漆颜色、干燥时间(包括表干和实干)、完全固化时间、贮存期、混合配合比、适用期、施工方法、稀释剂、工具清洗、漆膜厚度(湿膜厚度和干膜厚度)、涂装间隔等参数,尚应注意控制环境温度5℃~38℃、相对湿度小于或等于80%。对防腐涂料应加强管理,严禁使用失效或过期的涂料。如设计文件要求制作过程中考虑结构的起拱,应按照现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205和《钢结构工程施工规范》GB 50755相关规定执行。
10.2.4 焊接工作是钢结构制作中非常重要的一环,焊接质量直接影响构件的内在质量和外观质量,影响到构件的受力性能和安全性。
10.2.5 构件验收内容一般包括原材料产品质量证明书及复验报告、班组自检记录、检验批检查记录、焊缝无损检测记录等。
10.2.6 构件在包装、运输时应采取适当的成品保护措施,保证不发生变形,漆膜不起皮脱落,堆放场地整洁、干净。应采用吊装带进行吊装,并采取防侧向变形措施,避免吊装过程中发生平面外失稳。

10.3 安装


10.3.1 应根据设计文件和施工图要求进行交错桁架钢框架结构的安装施工组织设计,并根据施工组织设计进行钢结构安装。安装的程序必须保证结构形成稳定的空间体系,且不导致结构永久变形。
10.3.2 安装用的专用机具和工具,应满足施工要求,并应定期进行检验,保证合格。
10.3.3 在交错桁架钢框架结构安装前,应对构件的外形尺寸、螺栓孔直径及位置、连接件位置及角度、焊缝、栓钉焊、高强度螺栓连接的摩擦面等进行全面检查,在符合设计文件或有关标准的要求后方可进行安装工作。柱脚应采用可靠方法定位,除测量直角边长外,尚应测量对角线长度。
10.3.4 在基础混凝土浇筑前和交错桁架钢框架结构安装前,必须对建筑物的定位轴线、基础的轴线、基础顶面的平面尺寸和标高以及地脚螺栓(锚栓)位置等进行检查,并组织基础检测的交接验收。基础的支承面、地脚螺栓的允许偏差应符合表10.3.4的要求。
表10.3.4 支承面、地脚螺栓的允许偏差(mm)
注:表中ls为桁架或框架的跨度。
10.3.5 对安装的临时连接,应采用传力可靠、制作方便、连接简单、便于调整的构造形式。临时连接采用焊接时,应采取定位措施将构件临时固定。
10.3.6 构件的安装应符合下列规定:
1 大跨结构安装前,应根据场地和起重设备条件,在地面进行构件的预拼装。
2 大跨度构件的吊点应经计算确定;对于侧向刚度小、腹板宽厚比大的构件,应采取防止构件扭曲和损坏的措施;不得在构件主要受力部位焊接其他部件。
3 柱、桁架、梁、支撑等大构件安装时,宜分单元进行校正并固定。当天安装的钢构件应形成空间稳定体系。
4 进行钢结构安装时,楼面上堆放的安装荷载不得超过桁架、压型钢板或楼板的承载能力。
5 一节柱的各层桁架安装完毕后,宜立即安装本柱段范围内的各层楼梯和铺设各层楼板。下一节柱的全部构件安装完毕并验收合格后,方可进行上一节柱的安装工作。
6 交错桁架钢框架结构的安装与楼盖的施工,应相继进行,两项作业相距不宜超过5层。
10.3.7 高强度螺栓应在干燥通风的室内存放,入库验收应符合现行行业标准《钢结构高强度螺栓连接技术规程》JGJ 82的规定,严禁使用锈蚀、沾污、碰伤或混批的高强度螺栓。高强度螺栓施工应符合国家现行标准《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99、《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205和《钢结构工程施工规范》GB 50755有关规定的规定。
10.3.8 交错桁架钢框架结构安装允许偏差应符合表10.3.8的要求。
表10.3.8 交错桁架钢框架结构安装允许偏差(mm)
注:H-柱总高度;ls-桁架的跨度或受压弦杆节间长度;h-桁架跨中的高度。
10.3.9 交错桁架钢框架结构的混凝土施工应符合现行国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204的规定。
10.3.10 隐蔽工程应做旁站监理。在每一个流水区段(一节柱)高度范围内的全部构件安装、校正、焊接、栓接完毕并自检合格后,应做隐蔽工程验收。
条文说明
10.3 安 装
10.3.1~10.3.5 安装时必须事先制定吊装专项方案和施工组织设计,必要时,根据安装特点制作专用机具和工具;制作完成后应对结构或构件进行检验,以免在吊装过程中修改构件。为保证施工进度和工程质量,应做好施工前工序交验、对基础顶面标高进行复核;安装柱子时为防止累计偏差,柱子的定位轴线不可从下一节柱子引出,必须从地面控制轴线引导安装位置。安装前必须保证定位轴线、基础轴线、标高及地脚螺栓位置正确,偏差应符合设计与现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205和《钢结构工程施工规范》GB 50755要求,如出现大的偏差应及时整改,避免对结构受力造成不利影响。
10.3.6 构件的安装应符合下列规定:
1 对于大跨结构,由于无法整体运输至现场,为保证构件安装的精确性,在现场安装前必须进行预拼装,拼装前应编制预拼装方案,预拼装时应在现场支设马镫或平台,并应采用水准仪测量找平马镫或平台。预拼装完成后,经质量检验工程师、安装代表及甲方、监理工程师检验合格后,方可拆除。
2 由于施工工况与构件在结构中受力工况不同,吊装时应通过计算确定吊点,防止构件在施工工况下损坏或产生过大的变形。但不得为吊装方便在构件主要受力部位焊接吊点或其他部件,也不得利用安装完成的结构作为支撑系统吊装其他构件。
3 为避免累计误差和保证结构在安装过程中的安全性,构件吊装到位后应随即进行调整,满足规范要求后固定牢固,方可进入下道工序。当天安装的构件必须形成空间稳定体系,避免大风、雨雪等意外原因对不完整结构的扰动。
4 在施工安装时,应根据楼面结构的承载力制定合理的施工方案,避免在楼面堆放构件,以免在安装过程中压坏楼面结构。
5 柱与桁架结构安装就位后,宜立即安装楼梯系统和楼面系统,形成结构整体,保证结构安全,也方便施工人员作业。为保证工程质量和施工人员安全,应将一节柱的全部构件安装完毕并验收合格后,方可进行上一节柱的安装。
6 只有楼板与交错桁架钢框架可靠连接后才能形成稳定的结构,因此交错桁架钢框架结构安装与楼板浇筑两项作业相距不宜超过5层,如遇特殊原因必须超过5层时,应由责任工程师会同设计部门各专业质量检查部门共同协商处理。
10.3.7 高强度螺栓的施工时应注意做好接头摩擦面清理,不允许有漆膜覆盖、铁锈、焊接飞溅物、油污等,安装前应用钢丝刷沿受力垂直方向除去浮锈。摩擦面应干燥,施工时应注意天气状况,不可在雨天进行安装。施工时应采用专用工具;使用扭矩扳手时,应按规定进行校准和班前检查,合格后方能使用。
10.3.8 结构安装整体允许偏差应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205和《钢结构工程施工规范》GB 50755的规定。
10.3.10 隐蔽工程要做封闭前的过程见证检验,这是竣工验收的基础。竣工验收工作分为两步:第一步是每个流水区段(一节柱子)的全部构件安装、焊接、栓接等单项工程,全部检查合格后,要进行隐蔽工程验收工作,要求每一流水区段的原始记录应齐全。第二步是在各流水区段的各项工作全部检验合格后,进行竣工验收。

11 结构的防护


11.0.1 交错桁架钢框架结构的防腐涂装设计,应综合考虑结构的重要性、环境侵蚀条件、维护条件和使用寿命,以及施工条件和工程造价等因素。
11.0.2 交错桁架钢框架结构应采用可靠的防锈和涂装措施,经除锈后的钢材表面在检查合格后,应在规定的时限内进行涂装。钢材表面除锈等级与涂料的匹配、各涂层的配套可按国家现行标准《工业建筑防腐蚀设计规范》GB 50046、《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》GB 8923和《建筑钢结构防腐蚀技术规程》JGJ/T 251的规定执行。
11.0.3 交错桁架钢框架结构的涂装不得采用表面带锈涂刷的化学除锈涂料。在使用期间不得重新涂装的结构部位应采取特殊防锈措施。
11.0.4 施工图中注明暂不涂装的部位不得涂装,安装焊缝处应留出30mm~50mm暂不涂装,待安装完毕后补涂。
11.0.5 涂装工程的验收应包括在中间检查和竣工验收中。钢结构的防锈、涂装(包括重新涂装)施工质量应按现行国家标准《建筑防腐蚀工程施工及验收规范》GB 50212、《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205和《钢结构工程施工规范》GB 50755的规定检查验收。
11.0.6 室内湿度较大的部位(如厨房、卫生间等)不应有外露钢结构;当不可避免时,宜外包混凝土隔护。
11.0.7 不同种类的金属材料(如铝或铝合金与钢材)的构件、部件接触时,应采取防止接触腐蚀的措施。
11.0.8 交错桁架钢框架结构的防火设计应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016和《高层民用建筑设计防火规范》GB 50045的规定,其防火涂料和其他防火材料的选用及质量要求应符合现行国家标准《钢结构防火涂料》GB 14907的规定。
11.0.9 因碰撞、挤压导致构件变形和表面损伤严重的成品构件,应对构件进行矫正处理和对损伤部分进行更换处理。经修复处理后的构件应重新检验,不可修复的构件应予更换。
条文说明
11 结构的防护
11.0.1 钢结构构件应根据有关条件按相关标准进行专门的防腐设计。
11.0.2 设计文件中应包括除锈、涂料(或镀锌)、涂(镀)层厚度、使用期内检查维护要求等专项内容。交错桁架钢框架结构采用的钢材表面原始锈蚀等级不应低于B级,并采用喷射(丸、砂)方法除锈,其除锈等级不得低于Sa2.5级。在构造上尽量避免出现难于检查、清刷和油漆之处以及能积留湿气和大量灰尘的死角或凹槽。闭口截面构件应沿全长和端部焊接封闭。
防锈涂层一般应由底漆、中间漆及面漆组成,选择涂料时应考虑漆与除锈等级的匹配,以及底漆、中间漆与面漆的配套组合。经喷射除锈后,一般涂装要求的构件,可采用两道底漆、两道面漆的做法,干漆膜总厚度不小于120μm;对涂装要求高的构件,宜采用2遍底漆、1遍~2遍中间漆及2遍面漆,干漆膜总厚度不应小于150μm。需加重防腐的部位,可适当增加厚度20μm~60μm,并宜采用长效涂料防护。
11.0.3 非结构构件可采用带锈涂料,但结构构件不应采用带锈涂料。
11.0.4 涂装应按设计要求进行,防腐的同时也要保证结构方面的其他性能要求。
11.0.5 涂装工程应进行检查验收。
11.0.6 钢结构构件进行防腐涂装的同时,在特殊部位也要采取附加措施,如采用混凝土包裹,构造上防止结露等。
11.0.7 防腐涂装设计时要考虑可能产生的接触电腐蚀,并采取相应的防护措施。
11.0.8 本条是关于交错桁架钢框架结构防火涂装的一般要求,也可以参考现行协会标准《建筑钢结构防火技术规范》CECS 200的有关规定。
11.0.9 成品构件遭到损坏应进行修复,不可修复的构件应视为不合格。

12 验收


12.0.1 交错桁架钢框架结构作为主体结构时,应按分部工程竣工验收。
12.0.2 工程合格质量标准应符合下列规定:
1 各分项工程质量均符合合格质量标准。
2 质量控制资料和文件完整。
3 有关安全及功能的检验和见证检测结果应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205和《钢结构工程施工规范》GB 50755有关合格质量标准的规定。
4 有关观感质量应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205有关合格质量标准的要求。
12.0.3 交错桁架钢框架结构工程竣工验收时,应提供下列文件和记录:
1 工程竣工图纸及相关设计文件。
2 施工现场质量管理检查记录。
3 有关安全及功能的检验和见证检测项目检查记录。
4 有关观感质量检验项目检查记录。
5 分部工程所含各分项工程质量验收记录。
6 分项工程所含各检验批质量验收记录。
7 强制性条文检验项目检查记录及证明文件。
8 隐蔽工程检验项目检查验收记录。
9 原材料、成品质量合格证明文件、中文标志及性能检测报告。
10 不合格项的处理记录及验收记录。
11 重大质量、技术问题实施方案及验收记录。
12 其他有关文件和记录。
12.0.4 工程质量验收记录包括施工现场质量管理检查记录、分项工程验收记录、分部(子分部)工程验收记录,均应符合现行国家标准《建筑工程施工质量验收统一标准》GB 50300中的有关规定。
12.0.5 工程施工质量不符合要求时,应按下列规定进行处理:
1 当返工重做或更换构(配)件的检验批,应重新进行验收。
2 经有资质的检测单位检测鉴定能够达到设计要求的检验批,应予以验收。
3 经有资质的检测单位检测鉴定达不到设计要求,但经原设计单位核算认可能够满足结构安全和使用功能的检验批,可予以验收。
4 经返修或加固处理的分项、分部工程,虽然改变外形尺寸但仍能满足安全使用要求,可按处理技术方案和协商文件进行验收。
12.0.6 通过返修或加固处理仍不能满足安全使用要求的分部工程,严禁验收。
条文说明
12 验 收
12.0.1~12.0.4 参照现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205中钢结构分部工程竣工验收有关规定制定。
12.0.5、12.0.6 依据现行国家标准《建筑工程施工质量验收统一标准》GB 50300制定。

本规程用词说明


1 为便于在执行本规程条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:
1)表示很严格,非这样做不可的:
正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”;
2)表示严格,在正常情况下均应这样做的:
正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”;
3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的:
正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”;
4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。
2 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符合……的规定”或“应按……执行”。

引用标准名录


《建筑结构荷载规范》GB 50009
《混凝土结构设计规范》GB 50010
《建筑抗震设计规范》GB 50011
《建筑设计防火规范》GB 50016
《钢结构设计规范》GB 50017
《高层民用建筑设计防火规范》GB 50045
《工业建筑防腐蚀设计规范》GB 50046
《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068
《公共建筑节能设计标准》GB 50189
《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204
《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205
《建筑防腐蚀工程施工及验收规范》GB 50212
《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223
《建筑工程施工质量验收统一标准》GB 50300
《住宅建筑规范》GB 50368
《钢结构焊接规范》GB 50661
《钢结构工程施工规范》GB 50755
《碳素结构钢》GB/T 700
《低合金高强度结构钢》GB/T 1591
《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》GB 8923
《电弧螺柱焊用圆柱头焊钉》GB/T 10433
《钢结构防火涂料》GB 14907
《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ 81
《钢结构高强度螺栓连接技术规程》JGJ 82
《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99
《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ 134
《建筑钢结构防腐蚀技术规程》JGJ/T 251