《拱形钢结构技术规程》JGJ@T249-2011.pdf

U D C 中华人民共和国行业标准』 履 J P J G J/T 2 4 9 一 2 0 1 1 备案号J 1 2 1 5 一 2 0 1 1 拱形钢结构技术规程 T echnical specification forsteelarchstructure 2 0 1 1 一 0 7 一 0 4发布 2 0 1 2 一 0 5 一 0 1 实施 中 华 人民共和 国住 房和城乡建 设部发布 中华人民共和国行业标准 拱形钢结构技术规程 T echnical specification forsteelarch strU cture J G J /T 2 4 9 一 2 0 1 1 批准部门 施行日期 中华人民共和国住房和城乡建设部 201 2年5月 1日 中国建筑工业出版社 2 0 1 1北京 中华人 民共和国行业标准 拱形钢结构技术规程 T echnical specification forsteelarchstructure J G J乒T2 4 9 一 2 0 1 1 中国建筑工业出版社出版、发行（北京西郊百万庄） 各地新华书店、建筑书店经销 北京红光制版公司制版 北京市密东印刷有限公司印刷 开本85 O X ll6 8毫米 l/3 2 2 0 1 1年9月第一 版 关 印张5％字数1 4 0千字 2 0 1 1年9月第一 次印刷 定价2 6 .0 0元 统 一 书号1 5 1 1 2 2 0 87 7 版权所有翻印必究 如有印装质量问题，可寄本社退换 （邮政编码1 0 0 0 3 7 本社网址http// .cabp ．。 om．。 n 网上书店http// .chinobuilding .C om．。 n 中华人民共和国住房和城乡建设部 公告 第1 0 5 7号 关于发布行业标准 拱形钢结构 技术规程的公告 现批准拱形钢结构技术规程为行业标准，编号为J G J /T 2 4 9 一 2 0 1 1，自2 0 1 2年5月1日起实施。 本规程由我部标准定额研究所组织中国建筑工业出版社出版 发行。 中华人民共和国住房和城乡建设部 2 0 1 1年7月4日 前 、． 「1 根据住房和城乡建设部关于印发 ＜ 2 0 0 8 年工程建设标准 规范制订、修订计划（第 一 批）＞的通知（建标「2 0 0 8〕1 0 2 号）的要求，规程编制组经广泛调查研究，认真总结实践经验， 参考有关国际标准和国外先进标准，并在广泛征求意见的基础 上，编制本规程。 本规程的主要技术内容是 1 总则；2术语和符号；3 材料；4结构与节点选型；5 荷载效应分析；6设计；7制 作与安装；8工程验收；相关附录。 本规程由住房和城乡建设部负责管理，由清华大学土木工程 系负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见或建议， 请寄 送清华大学土木工程系 （地址北京市海淀区清华园1号， 邮 编1 0 0 0 84）。 本 规 程 主编单 位清华大学 五洋建设集团股份有限公司 本 规 程参编单位浙江大学 哈尔滨工业大学 浙江精工钢构有限公司 宝钢钢构有限公司 浙江东南网架股份有限公司 上海宝冶集团有限公司 西安建筑科技大学 天津大学 湖南大学 中国建筑科学研究院 中国航空工业规划设计研究院 4 本规程主要起草人员 本规程主要审查人员 “ 中国农业大学 江苏沪宁钢机股份有限公司 上海建工集团 中建钢构有限公司 河北金环钢结构工程有限公司 珠江钢管有限公司 鞍山东方钢结构有限公司 郭彦林罗海韩林海 王宏王明贵 刘涛朱丹 陈国栋陈志华辛克贵肖瑾 杨强跃张强武岳 周观根 郑永会郝 际平贺明玄 赵阳 剧锦三莫敏玲钱基宏 徐伟英 崔晓强舒兴平童根树窦超 陈禄如张毅刚刘树屯金德钧 柴艇鲍广蹂顾强曹平周 路克宽陈敖宜杨蔚彪丁阳 目录 1 总则 ⋯ ⋯ 1 2 术语和符号 ．．⋯ ⋯ 2 2.1 术语 ⋯ ⋯ 2 2.2 符号 ⋯ ⋯ 3 3 材料 ， ⋯ ⋯ 7 3.1 钢材 ⋯⋯ ” ， ⋯ ⋯ 7 3.2 连接材料 ⋯ ⋯ 8 3.3 混凝土 ．． ⋯ ⋯ 9 4 结构与节点选型 ⋯ ⋯ n 4.1 一 般规定 ⋯ ⋯认 ⋯ ⋯ 1 1 4.2 结构选型 ⋯ ⋯ 1 1 4.3 节点选型 ⋯ ⋯ 1 4 4.4 拱脚 选型 ⋯ ⋯ ， ⋯ ⋯ 1 5 5 荷载效应分析 ⋯ ⋯“....．⋯⋯ 1 7 5.1 一 般规定 ⋯ ⋯ 1 7 5.2 静力分析 ⋯⋯ ” ⋯ ⋯ 1 7 5.3 风效应分析 ⋯ ⋯‘ ⋯⋯ 2 1 5 .4 地震作用分析 一 2 2 6 ’设计 ⋯ ⋯ 2 4 6.1 一 般规定 ‘ ⋯ ⋯ 2 4 6 . 2 实腹式截面拱 ⋯ ⋯ 2 6 6 . 3 腹板开孔钢拱 ， ⋯ ⋯ 2 7 6.4 钢管析架拱 ⋯ ⋯ ” ，⋯ 3 0 6.5 索拱 ⋯⋯ ， ⋯ ⋯ 3 3 6 . 6 钢管混凝土拱 ， ⋯⋯ 3 3 一 6 7 制作与安装 ⋯⋯ 4 2 7.1 一 般规定 ．． ⋯ ⋯ 4 2 7.2 制作 ⋯⋯ 4 3 7.3 安装 ⋯ ⋯ 4 8 7.4 防腐与防火涂装 ⋯ ⋯ 5 4 8工程验收 ， ．.． ⋯ ⋯ 5 5 8.1 一 般规定 ， ． ． ⋯ ⋯ 5 5 8.2工程质量合格规定 ⋯⋯ 5 5 附录A冷弯方（矩）形钢管、圆钢管截面特性 ⋯⋯ 5 7 附录B拱形钢结构拱脚推力计算系数 ⋯ ⋯ 7 3 附录C拱形钢结构变形计算系数 ⋯⋯ 7 5 附录D实腹截面钢拱平面内稳定系数 ⋯ ⋯ 7 7 附录E腹板开圆形孔的工字形圆弧两铰拱平面 内稳定系数 一 9 5 附录F圆弧形两铰钢管彬架拱的平面内稳定系数 ⋯ ⋯ 9 6 附录G钢管混凝土组合弹性模量 ⋯ ⋯ 1 0 3 附录H钢管混凝土轴压构件稳定系数 ⋯ ⋯ 1 0 7 附录J矢跨比对钢管混凝土拱稳定承载力的影响系数 ⋯ ⋯ 1 1 5 附录K压弯钢管混凝土拱的平面内承载力计算系数 ⋯⋯ n6 附录L长期荷载作用对钢管混凝土拱的影响系数 ⋯ ⋯ 1 1 7 本规程用词说明 ． ． ．⋯ ⋯ 1 2 0 引用标准名录 ⋯⋯ ” ⋯ ⋯ 1 2 1 附条文说明” ， ⋯ ⋯ 1 2 3 C ontents 1G eneralP rovisions ～ ⋯ ⋯ 1 2 T ermsandsymbols ， ⋯ ⋯ 2 2.1T erms ，“ ”二”⋯ ””, “ , , “ ”⋯，二”” ⋯ ， ．． ． ⋯ ⋯ 2 2.2 5 卿bols ⋯ ⋯ 3 3M aterials ， ⋯⋯ 7 3.1S teel ， ⋯⋯”二””⋯ ”⋯” ． ．． ．⋯ ⋯。 ⋯⋯ 7 3.2C onnection M aterial ，， ⋯ ⋯ 8 3.3 C oncrete ．． ⋯ ⋯ 9 4 structureandjointT yP es ⋯ ⋯ 1 1 4.1G eneral R equirements ⋯ ⋯ n 4.2S tructural T yP es ⋯ ⋯ n 4.3 J oint T yP es ⋯⋯ 1 4 4.4A rch 匆ringT“ es ⋯ ⋯ 1 5 5 L oadE ffectA nalysis 一 1 7 5.1G eneral R eqnirements ，⋯， ⋯ ⋯ 1 7 5.2S tatic A nalysis ⋯⋯‘⋯⋯ ” ， ⋯ ⋯ 1 7 5.3W indE ffect A nalysis ⋯ ⋯” ⋯ ⋯ 2 1 5.4 E arthquake A ction A nalysis ⋯ ⋯ 2 2 6 D esigfi ， ⋯ 2 4 6.1G eneral R equirements ， ⋯ ⋯ 2 4 6.2S olid- - W ebS teel A rch ⋯”” ⋯” ” ，⋯ ⋯。 ． ． ⋯ ⋯ 2 6 6,3 S tee1 A rchwithwebO P ening ⋯ ⋯ 2 7 6.4 L atticedS teelT ubularA rch ⋯⋯ ” ⋯⋯ 3 0 6,5 C ableA rch ⋯⋯ 3 3 6.6C onereteF ined S teelT ubularA rch ． ， ⋯ ⋯ 3 3 8 7F abricationandE rection .． ．． ⋯ ⋯ 4 2 7.1G eneral R equirements ⋯⋯ ” ， ⋯ ⋯‘ ⋯ ⋯ 4 2 7.2 一 F abrication ， ⋯ ⋯ 4 3 7.3E rection ． ． ． ． ．． ．. . . . ． ⋯ ⋯ 4 8 7.4F ireR esistance and A nti- corrosive C oating ⋯ ⋯ 5 4 8 A cceptance ．． ⋯ ⋯ 5 5 8.1G eneral R equirement多 ， ⋯ ⋯ 5 5 8.2 R equirements forC onstructionQ uality ⋯ ⋯ ” ⋯ 5 5 A ppendix AS ection P roperty of C old-edR ectangular andC ircular P ipe ⋯ ⋯ 5 7 A ppendix BT hrustC alculationC oefficients of S teel A rchS tructure ⋯ ⋯ 7 3 A ppendix CD eationC alculation C oefficientsof S teelA rchS tructure ⋯ ⋯ 7 5 A ppendix DI n- - planeS tability C oefficientsof S olid- - web S teelA rch ⋯ ⋯ 7 7 A ppendix EI n- - planeS tability C oefficientsofT wo 一 hinged C ircularA rch withW ebO pening ，一‘⋯ ⋯ 9 5 A ppendix FI n 一 planeS tability C oefficientsof T wo 一 hinged C ircularL atticedS teel T ubularA rch 一 9 6 A ppendix G C omposite E lasticM odulusofC oncrete F illed S teelT ubularA rch ⋯ ⋯ 1 0 3 A ppendix H S tability C oefficientsof A xiall 犷compresive C oncreteF illed T ubularM ember ⋯⋯ 1 0 7 A ppendix J I nfluenceC oefficients of R is亡to 一 span R atio onS tabilityC oefficients of C oncreteF illed S teelT ubularA rch ⋯ ⋯ 11 5 A ppendix KC oefficientsofI n - - plane L oad- -carrying C apacity ofC oncrete F illedT ubularA rch under C ompression andB ending ⋯ ⋯ 1 1 6 9 A ppendix LI nfluence C oefficientsofl砂ongtermL oadon C oncreteF illedS teelT ubular A rch ⋯ ⋯ 11 7 E却lanationof W ording inthis S pecification ⋯ ⋯ 1 2 0 L istofQ uoted S tandards ⋯ ⋯ 1 2 1 A ddition E xplanationof P rovisions ⋯ ⋯ 1 2 3 lO 1总则 1.0.1 为在拱形钢结构的设计、制作、安装及验收中贯彻执行 国家的技术经济政策，做到技术先进、安全适用、经济合理、确 保质量，制定本规程。 1.0.2本规程适用于工业与民用建筑和构筑物中拱形钢结构的 设计、制作、．安装及验收。 1.0.3拱形钢结构应根据工程实际情况，综合考虑其使用功能 、 荷载性质、施工条件等，选择合理的结构类型 、轴线形状、节点 形式及构造与施工方法，满足构件在运输、安装及使用过程中的 强度、稳定性和刚度要求 ，符合防腐、防火要求。 1.0.4拱形钢结构的设计、施工及验收 ，除应符合本规程外， 尚应符合国家现行有关标准的规定。 2 术语和符号 2.1 术语 2.1.1 拱形钢结构 steelarchS tructure 拱轴线为二维曲线（如圆弧形、抛物线形、悬链线形、椭圆 线形等），依靠拱脚推力来抵抗拱轴平面内荷载作用的实腹式截 面或开孔截 面钢拱、钢管析架拱、索拱以及钢管混凝土拱 的 总称。 2.1.2 城市人行桥plat bridge 跨越道路、供行人通行的桥梁结构，主要承受 自重荷载、风 雪荷载及行人荷载等。 2.1.3 实腹式截面拱 S olid 一 web S teelarch 截面腹板无开孔削弱的钢拱。 2.1.4 腹板开孔钢拱 steelarch withweb opening 截面腹板有开孔（洞） ’ 的钢拱。 2.1.5 钢管析架拱latticedS teeltubulararch 采用圆管或方（矩）管构成 的平面或立体衔架所形成 的 钢拱。 2.1.6 索拱cablearch 将拉索按 一 定规则布置，与拱体杂交形成的结构体系。 2.1.7 钢管混凝土拱concretefilledS teeltubulararch 由钢管混凝土构件组成的拱形结构。 2.1.8 钢 管 混 凝土析架 拱latticedC oncretefilledS teel tubulararch 由钢管混凝土构件组成的衍架拱形结构。 2.1.9 无铰拱archfixedattwoends 拱体无铰且拱脚固定的拱形结构。 2,1.1 0两铰拱pin - -endedarch 拱脚为铰接的拱形结构。 2.1.1 1三铰拱 three- -hingedarch 拱脚为铰接且拱体有 一 铰接节点（ 一 般位于拱顶）的拱形 结构。 2.1.1 2矢高 riseofarch 拱形结构轴线顶点到两拱脚连线的距离。 2.1.1 3矢跨比rise - -to 一 span ratio 拱形结构轴线顶点到两拱脚连线 的距离与拱脚 间跨度 的 比值。 2.1.1 4 等代梁equivalent beam 具有与拱形结构相同跨度、承受相同竖向荷载的简支梁。 2.1.1 5跃越屈曲S nap 一 throughbuckling 拱形结构在外荷载作用下由于拱轴线压缩变形，导致拱在平 面内由上凸的位形突然失去稳定，转变为下凹的位形。 2.1.1 6设计位形designC onfiguration 从设计图纸中确定的构件或节点的空间位置坐标，是结构施 工完毕的目标位形。 2。1。1 7 tion 施工变形预调值preset deationduring construc - 结构安装时构件或节点的位形与设计位形的坐标差值 。按照 施工变形预调值安装结构 ，其成型状态能满足设计位形的要求 。 2.1.1 8拆撑 removaloftemporarysupporting 采用临时支撑进行安装的钢结构工程，构件安装完毕后按照 一 定顺序逐步拆除临时支撑的过程 。 2.2 符号 2.2.1作用和作用效应设计值 F 集中荷载； q分布荷载集度； N H拱脚水平推力； M 弯矩； N 轴心力； 一 V 剪力。 2.2.2 计算指标 E 、E, 钢材的弹性模量； E c混凝土的弹性模量； E s。钢管混凝土的组合轴压弹性模量； G 钢材的剪变模量； f钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值； fv钢材的抗剪强度设计值； 九钢材的屈服强度（或屈服点）; fc混凝土抗压强度设计值； fct 混凝土抗压强度标准值； fsc 钢管混凝土组合轴压强度设计值； a 正应力； 二 剪应力； 占 结构变形值； P质量密度。 2.2.3 几何参数 A 截面面积； A 。等效截面面积； A 。单根分肢钢管内混凝土的截面面积； A b单根平腹杆钢管的截面面积； A d单根斜腹杆钢管的截面面积； A ,单根分肢的钢管面积； A s。钢管混凝土构件的组合截面面积 ； I 毛截面惯性矩； I。 混凝土毛截面惯性矩； I s。 钢管混凝土组合截面毛截面惯性矩 ‘ ; W 毛截面模量； W s。钢管混凝土组合截面毛截面模量； B 矩形钢管短边边长； D 圆钢管外直径或矩形钢管长边边长； h 截面的高度； h。 腹板的计算高度； b 翼缘 自由外伸宽度； tf翼缘的厚度； tw腹板的厚度； g腹板孔洞的净间距； r 圆形孔洞半径； 毛 拱的跨度； H 拱的矢高； R 圆弧拱拱轴圆弧的半径； S 拱的轴线长度； 入 长细比； 几 、拱轴线平面内的长细比； 曰拱的圆心角； 天 正则化长细比； 入h 拱轴线平面外换算长细比； 几 。腹板开孔钢拱或钢管彬架拱的换算长细比； 几 。钢管混凝土拱的名义长细比。 2 . 2.4 计算系数及其他 aE 钢材和混凝土的弹性模量比； a 、 构件截面含钢率； 沪轴心受压拱的稳定系数； 外轴心受压析架拱的稳定系数； 叩 钢管析架拱的整体与构件稳定相关作用系数； 丫 矢跨比对钢管混凝土拱结构轴压稳定承载力的影响 系数； yx、乙对主轴x、 y的截面塑性发展系数； 宁 钢管混凝土的约束效应 系数标准值，设计值用 氛 表示； I c 拱脚推力计算系数； K ao拱形钢结构弹性弯扭屈曲系数； k 。腹板开孔钢拱的平面内弹性屈曲系数； k 。r长期荷载作用对钢管混凝土拱结构的影响系数； K s。跃越屈曲计算系数。 3 材料 3.1 钢材 3.1.1 拱形钢结构宜采用Q 3 4 5 、Q 3 9 O、Q 4 2 O和Q 4 6 O钢材， 其质量与性能应符合现行国家标准碳素结构钢G B/T 7 0 0和 低合金高强度结构钢G B/T 1 5 9 1的规定。 3.12 拱形钢结构处于侵蚀性介质的外露环境或对耐腐蚀有特 别要求时，可采用符合现行国家标准耐候结构钢G B/T4 1 7 1 的焊接耐候钢。 3.1.3 拱形钢结构所用钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强 度和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应有碳当量的合格保 证。同时，焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构采用的钢材 还应具有冷弯试验的合格保证。对需要验算疲劳的结构所用钢 材，尚应有冲击韧性的合格保证。 3.1.4 承受地震作用并可能进人弹塑性工作状态的拱形钢结构 构件，其钢材性能除应符合本规程第3 .1.3条的规定外，尚应符 合屈强比不大于0.85，伸长率不小于2 0％且具有 良好的可焊性 和合格的冲击韧性等附加性能要求。 3.1.5 拱形钢结构中，厚度大于或等于 4 0 mm的钢板，因焊接 约束力与工作拉应力作用，在沿板厚方向承受较大拉应力时， ‘应 按现行国家标准厚度方向性能钢板G B 531 3的规定，附加保 证厚度方向性能要求，其板厚方向的断面收缩率不应小于 1 5％。 3.1.6 拱形钢结构可采用焊接或轧制型材与管材。当采用钢管 时，应符合下列规定 1 圆钢管宜选用符合现行国家标准直缝电焊钢管G B/ T1 3 7 9 3的直缝焊接圆钢管，其规格宜按现行国家标准结构用 冷弯空心 型钢尺寸、外形、 重量及允许偏差G B/T 6 7 2 8 或本 “, 7 规程附录A选用； 2 圆钢管选用热轧无缝钢管时，其材质、性能等应符合现 行国家标准结构用无缝钢管G B/T 81 6 2的规定； 3 矩形钢管宜选用符合现行行业标准建筑结构用冷弯矩 形钢管J G/T 1 7 8的焊接矩形钢管， 并要求为I级产品，其规 格可按本规程附录A选用。 3.1.7 索拱结构中索体可采用钢丝绳、钢绞线、钢丝束和钢拉 杆等，其材料标准应符合下列规定 1 钢丝绳应符合现行 国家标准重要用途钢丝绳G B 89 1 8 的规定； 2 钢绞线索应符合现行行业标准高强度低松弛预应力热 镀锌钢绞线Y B/T 1 5 2和镀锌钢绞线Y B/T5 0 0 4的规定； 3 钢丝束索及其外防护层应符合国家现行标准 桥梁缆索 用热镀锌钢丝 G B/T 1 7 1 0 1 和建筑缆索用高密度聚乙烯套 料 C J /T 2 9 7的规定； 4 钢拉杆应符合现行 国家标准钢拉杆G B/T 2 0 9 3 4的 规定。 3.1.8 索拱结构中锚具材料应符合现行国家标准优质碳素结 构钢G B/T 6 9 9 、合金结构钢G B/T3 0 7 7和 一 般工程用铸 造碳钢件G B/T 1 1 3 5 2 的规定。 3.1.9 拱形钢结构所用铸钢节点，其钢材牌号、质量与性能等 技术条件应符合现行国家标准焊接结构用铸钢件G B/T 7 6 5 9 的规定。 3.1.1 0 在拱形钢结构的设计和钢材订货文件中，应注明所采用 钢材的钢号、等级、对钢材力学性能、工艺性能的附加要求以及 钢材质量、性能所依据的标准名称等。 3.2 连接 材 料 3。2。1 1 拱形钢结构的焊接材料应符合下列规定 手工焊接采用的焊条，应符合现行国家标准碳钢焊条 G B/T5 1 1 7 或低合金钢焊条G B/T 5 1 1 8的规定，选择的焊 条型号应与主体金属力学性能相适应； 2 埋弧焊用焊丝和焊剂，应符合现行国家标准 埋 弧焊用 碳钢焊丝和焊剂G B/T 5 2 9 3 、 埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂 G B/T1 2 4 7 0 及气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝 G B/ T81 1 0的规定； 3 熔化嘴电渣焊和非熔化嘴电渣焊采用的焊丝，应符合现 行国家标准熔化焊用钢丝G B/T 1 4 9 5 7 的规定； 4 焊材的强度与性能应与母材相匹配，当两种不同强度的 钢材焊接时宜采用与低强度钢材相适应的焊接材料。 3.2.2 拱形钢结构螺栓连接的材料应符合下列规定 1 普通螺栓应符合现行 国家标准 六角头螺栓G B/T 5 7 82和 六 角头螺栓 C级G B/T5 7 80的规定； 2 高强度螺栓应符合现行国家标准钢结构用扭剪型高强 度螺栓连接副G B/T 3 6 3 2或钢结构用高强度大六角头螺栓 G B/T1 2 2 8 、钢结构用高强度大六角螺母G B/T1 2 2 9与钢 结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件G B/ T1 2 3 1的规定。 3.3 混凝土 3.3.1 钢管混凝土拱中的混凝土可采用普通混凝土、高强混凝 土，宜优先采用高性能 自密实混凝土。强度等级宜采用C 3 0 一 一C S O ，水灰比应控制在0.4 5以下。 3.3.2 混凝土轴心抗压、轴心抗拉强度标准值 fck 、ftk应按表 3.3.2 一 1采用。 轴心抗压、轴心抗拉强度设计值人、ft和弹性模 量E。应按表3.3.2 一 2采用。 表3.3.2 一1 混凝土的强度标准值 混凝土强度等级 C 3 0 C 3 5 C 4 0 C 4 5 C 5 0 C 5 5 C 6 0 C 6 5 （ 二 7 0 C 7 5C 80 fck N/mmZ2 0.1 2 3.42 6 .8 2 9.6 3 2.43 5.5 3 8.5 4 1.5 4 4.5 4 7。45 0.2 五kN/rnmZ 2.0 1 2.2 0 2.3 9 2,5 1 2.6 4 2.7 4 2.85 2。9 3 2.9 9 3.0 53.1 1 表3.3.2 一2 混凝土的强度设计值和弹性模量 混凝土强度