DB∕T29-261-2019 天津市铝合金空间网格结构技术规程.pdf

DB/T 29-261-2019 备案号J14650-2019 天津市铝合金空间网格结构 技术规程 Technical Specification for Aluminium Alloy Space Frame Structures in Tianjin 2019-04-26 发布 2019-06-01 实施 天津市工程建设标准 天津市铝合金空间网格结构技术规程 Technical Specification for Aluminium Alloy Space Frame Structures in Tianjin DB/T 29-261-2019 J14650-2019 主编单位天津大学 浙江东南网架股份有限公司 批准部门天津市住房和城乡建设委员会 实施日期2019 年 6 月 1 日 2019 天 津 天津市住房和城乡建设委员会文件 津住建设[2019]22 号 市住房城乡建设委关于发布天津市铝合金空间 网格结构技术规程的通知 各有关单位 根据市建委关于下达 2015 年天津市建设系统第一批工程建 设地方标准编制计划的通知 （津建科〔2015〕286 号）要求，天 津大学编制完成了天津市铝合金空间网格结构技术规程 ，经市 住房城乡建设委组织专家评审通过， 现批准为天津市工程建设地方 标准，编号为 DB/T29-261-2019，自 2019 年 6 月 1 日起实施。 各相关单位在实施过程中如有意见和建议， 请及时反馈给天津 大学。 本规程由天津市住房和城乡建设委员会负责管理,天津大学负 责具体技术内容的解释。 天津市住房和城乡建设委员会 2019 年 4 月 26 日 前 言 根据 市建委关于下达2015年天津市建设系统第一批工程建设 地方标准编制计划的通知 （津建科〔2015〕286号）的要求，规程 编制组经过充分调查研究，认真总结实践经验，参考国外先进标准 和国内相关标准规程，并在广泛征求意见的基础上，制定本规程。 本规程的主要技术内容是1.总则；2.术语和符号；3.基本规 定； 4.结构计算； 5.杆件与节点的设计与构造； 6.制作安装与防护； 7.验收。 本规程由天津市住房和城乡建设委员会负责管理， 由天津大学 负责具体技术内容的解释。执行中如有意见和建议，请寄至天津大 学建筑工程学院 天津市铝合金空间网格结构技术规程 编制组 （地 址天津市南开区卫津路92号；邮编300072） 。 本 规 程 主 编 单 位天津大学 浙江东南网架股份有限公司 本 规 程 参 编 单 位上海通正铝业工程技术有限公司 华东建筑设计研究院有限公司 丛林集团有限公司 中国建筑科学研究院 同济大学 清华大学 中国西南建筑设计研究院 华电重工股份有限公司 哈尔滨工业大学 中建钢构有限公司 北京市建筑工程研究院有限责任公司 浙江建工集团有限公司 太原理工大学 巨力索具股份有限公司 上海市建设工程监理有限公司 天津大学建筑设计研究院 山东博润工业技术股份有限公司 天津飞宇幕墙装饰工程有限公司 开封安利达绿色装配建筑有限公司 天津市钢结构学会 天津水泥工业设计研究院有限公司 本标准主要起草人员刘红波 陈志华 周观根 刘 枫 钱基宏 冯 远 王元清 韩庆华 罗永峰 施 刚 李海旺 欧阳元文 臧红兵 刘 涛 陈 兵 崔家春 郭小农 高安江 周黎光 王小盾 闫翔宇 贾 莉 周 婷 芦 燕 高东飞 胡爱云 李任戈 钱宏亮 刘贵旺 司 波 张清文 严永忠 尤可坚 宁艳池 孟 祎 林默菁 谷 傲 本标准主要审查人员丁永君 甘 明 朱 乾 乐 慈 尹 越 左克伟 姜 坤 目 次 1 总 则........................................................................................1 2 术语和符号................................................................................2 2.1 术语..................................................................................................2 2.2 符号..................................................................................................3 3 基本规定....................................................................................7 3.1 一般设计规定..................................................................................7 3.2 结构选型..........................................................................................8 3.3 材料性能指标................................................................................10 3.4 挠度容许值....................................................................................12 4 结构计算..................................................................................13 4.1 一般计算原则................................................................................13 4.2 静力计算........................................................................................13 4.3 稳定性计算....................................................................................14 4.4 抗震计算........................................................................................15 4.5 抗风计算........................................................................................16 4.6 防连续倒塌....................................................................................16 5 杆件和节点的设计与构造......................................................18 5.1 杆件................................................................................................18 5.2 板式节点........................................................................................19 5.3 螺栓球节点....................................................................................28 5.4 毂式节点........................................................................................35 5.5 铸铝节点........................................................................................38 5.6 螺栓环节点....................................................................................39 5.7 支座节点........................................................................................42 6 制作安装与防护......................................................................46 6.1 一般规定........................................................................................46 6.2 制作与预拼装................................................................................47 6.3 包装与运输....................................................................................55 6.4 安装................................................................................................57 6.5 防腐................................................................................................57 6.6 防火、隔热....................................................................................58 7 验收..........................................................................................59 7.1 一般规定........................................................................................59 7.2 支承面允许偏差............................................................................60 7.3 总拼和安装允许偏差 ....................................................................61 7.4 交验................................................................................................62 附录 A 常用材料性能指标.........................................................64 附录 B 常用网架形式 ................................................................67 附录 C 常用网壳形式 ................................................................74 附录 D 铝合金材料的弹塑性本构关系 ....................................78 本规程用词说明............................................................................79 引用标准名录................................................................................80 条文说明........................................................................................83 Contents 1 General Provisions......................................................................1 2 Terms and Symbols.....................................................................2 2.1 Terms .................................................................................................2 2.2 Symbols .............................................................................................3 3 Basic Requirements ....................................................................7 3.1 General Design Requirements............................................................7 3.2 Structural Types .................................................................................8 3.3 Material Perance Index............................................................10 3.4 Allowable Deflection......................................................................12 4 Structural Analysis....................................................................13 4.1 General Principles of Analysis........................................................13 4.2 Static Analysis.................................................................................13 4.3 Stability Analysis............................................................................14 4.4 Seismic Analysis.............................................................................15 4.5 Wind Resistance Analysis...............................................................16 4.6 Anti-continuous Collapse Analysis.................................................16 5 Design and Details of Members and Joints...............................18 5.1 Members.........................................................................................18 5.2 Gusset Joints...................................................................................19 5.3 Bolted Spherical Joints....................................................................28 5.4 Hub Joints.......................................................................................35 5.5 Cast Aluminum Joints.....................................................................38 5.6 Bolted Hub Joints............................................................................39 5.7 Supporting Joints ............................................................................42 6 Fabrication，Erection and Protection.......................................46 6.1 General Requirements.....................................................................46 6.2 Fabrication and Pre-assembly.........................................................47 6.3 Packaging and Transportation.........................................................55 6.4 Erection...........................................................................................55 6.5 Corrosion Prevention......................................................................57 6.6 Fire Prevention and Heat Insulation................................................58 7 Acceptance................................................................................59 7.1 General Requirements.....................................................................59 7.2 Support Surface Tolerance..............................................................60 7.3 Total Assembly and Erection tolerance...........................................61 7.4 Delivery and Acceptance ................................................................62 Appendix A Material Perance Index Commonly Used........64 Appendix B Types of Space Truss Commonly Used...................67 Appendix C Types of Latticed Shell Commonly Used................74 Appendix D Elastoplastic constitutive relation of aluminum alloy materials.........................................................78 Explanation of Wording in this Specification.................................79 List of Quoted Standards ................................................................80 Explanation of Provisions...............................................................83 1 1 总总 则则 1.0.1 为了在铝合金空间网格结构的设计与施工中贯彻执行国家 的技术经济政策， 做到安全适用、 技术先进、 经济合理、 确保质量， 制定本规程。 1.0.2 本规程适用于主要以铝合金杆件组成的空间网格结构的设 计、加工、安装及验收。 1.0.3 本规程不适用于直接承受反复动力荷载作用并需要疲劳计 算的结构。 1.0.4 铝合金空间网格结构的设计、加工、安装及验收，除应符合 本规程外，尚应符合国家及天津市现行有关标准的规定。 2 2 术语和符号术语和符号 2.1 术语 2.1.1 空间网格结构 space frame，space latticed structure 按一定规律布置的杆件、构件通过节点连接而形成的空间结 构，包括网架、网壳以及立体桁架等。 2.1.2 网架 space truss，space grid 按一定规律布置的杆件通过节点连接而形成的平板型或微曲 面型空间杆系结构，主要承受整体弯曲内力。 2.1.3 网壳 latticed shell，reticulated shell 按一定规律布置的杆件通过节点连接而形成的曲面状空间杆 系或梁系结构，主要承受整体薄膜内力。 2.1.4 正交正放网格 orthogonal grid 由两个方向的平面桁架交叉组成，各向桁架的交角成直角，且 在矩形建筑平面应用时，两向桁架分别与建筑轴线垂直或平行。 2.1.5 联方网格 lamella grid 由二向斜交杆件构成的菱形网格单元。 2.1.6 三向网格 three-way grid 由三向杆件构成的类等边三角形网格单元。 2.1.7 铝合金板式节点 aluminum alloy gusset joint 由铝合金节点板、 杆件和紧固螺栓三部分组成的机械装配式节 点。 2.1.8 铝合金螺栓球节点 aluminum alloy bolted spherical joint 由铝合金球、 不锈钢螺栓或镀锌高强度螺栓、 套筒、 紧固螺钉、 3 锥头或封板等零件组成的机械装配式节点。 2.1.9 毂式节点 hub joint 由柱状毂体、杆端嵌入件、上下盖板、中心螺栓、平垫圈、弹 簧垫圈等零部件组成的机械装配式节点。 2.1.10 铸铝节点 cast aluminum joint 以铸造工艺制造的用于复杂形状或受力条件的空间节点。 2.1.11 螺栓环节点 bolted hub joint 由中心环柱体、不锈钢角码、不锈钢螺栓、虎克螺栓（抽芯铆 钉）及 H 形铝合金连接件等部件组成的机械装配式节点。 2.2 符号 2.2.1 作用、作用效应与响应应包括下列内容 F 铝合金空间网格结构节点荷载向量； Exji F 、 Eyji F 、 Ezji Fj振型，i节点分别沿x、y、z向的地震 作用标准值； i G 铝合金空间网格结构第i点节点的重力荷 载代表值； △t 温差； σeq 折算应力； σ1、σ2、σ3 计算点处的第一、第二、第三主应力； U、U、U结构节点相对位移向量、相对速度向量和 相对加速度向量； 地面运动加速度向量； ji X 、 ji Y 、 ji Z分别为j振型，i节点的x、y、z方向的 相对位移； Ek S杆件地震作用标准值的效应； j S、 k S 分别为j、k振型地震作用标准值的效应。 4 2.2.2 计算指标应包括下列内容 f 铝合金的抗拉强度设计值； fy 铸造铝合金的材料屈服强度标准值。 b t f 螺栓经热处理后的抗拉强度设计值； E 材料的弹性模量； α 材料的线膨胀系数； Rm 抗拉强度； Rp0.2 规定非比例延伸强度；  断后伸长率； 50mm  标距为50mm时断后伸长率； K 铝合金空间网格结构总弹性刚度矩阵； U 铝合金空间网格结构节点位移向量； M 铝合金空间网格结构质量矩阵； C 铝合金空间网格结构阻尼矩阵。 2.2.3 几何参数应包括下列内容 L 铝合金空间网格结构在验算方向的跨度 l 杆件几何长度； Am 支承上承或下承 平面弦杆截面积的算 术平均值； eff A 螺栓的有效截面积； D 铝合金球直径；  两相邻螺栓之间的最小夹角； 1 b d 两相邻螺栓的较大直径； b sd 两相邻螺栓的较小直径； B 滑槽长度； d  螺栓伸入铝合金球长度； m 滑槽端部紧固螺钉中心到套筒端部的距 离； 5 n 滑槽顶部紧固螺钉中心至套筒顶部的距 离； K 螺栓露出套筒距离； h 锥头底板厚度或封板厚度； t 螺纹根部到滑槽附加余量； x 螺纹收尾长度； e 紧固螺钉的半径； Δ 滑槽预留量； r 球面或圆柱面网壳的曲率半径； β 圆柱面网壳相邻母线所对应的中心角 lb 斜杆所对应的三角形网格底边几何长度 θ0 相汇交二杆件的夹角； φ1、φ2 相汇交二杆件嵌入榫的中线与相应嵌入 件（杆件）轴线的垂线之间的夹角（即 杆端嵌入榫倾角） ； H 环柱体高度； th 环柱体的厚度； Dh 环柱体外接圆直径； 2.2.4 计算系数应包括下列内容 j  相应于j振型自振周期的水平地震影 响系数； j  j振型参与系数； jk  j振型与k振型的耦联系数；  j、 k  分别为j、k振型的阻尼比； T  k振型与j振型的自振周期比； m 计算中考虑的振型数；  螺栓拧入球体长度与螺栓直径的比值；  套筒外接圆直径与螺栓直径的比值； 6 βf 材料强度修正系数； γRE 节点承载力抗震调整系数 7 3 基本规定基本规定 3.1 一般设计规定 3.1.1 本规程采用以概率理论为基础的极限状态设计方法， 用分项 系数设计表达式进行计算。 3.1.2 在铝合金空间网格结构设计文件中， 应注明建筑结构的安全 等级、设计使用年限、铝合金材料牌号及供货状态、连接材料的型 号及其他附加保证项目。 一般工业与民用建筑铝合金结构的安全等 级应取为二级， 其他特殊建筑铝合金空间网格结构的安全等级应根 据具体情况另行确定。建筑物中各类结构构件的安全等级，宜与整 个结构的安全等级相同。 对其中部分结构构件的安全等级可进行调 整，但不得低于三级。 3.1.3 设计铝合金空间网格结构时，应合理选用结构方案、网格布 置与构造措施，并应综合考虑材料供应、加工制作与现场施工安装 方法，以取得良好的技术经济效果。 3.1.4 铝合金空间网格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 承载能力极限状态包括构件和连接的强度破坏和因过度 变形而不适于继续承载，结构和构件丧失稳定，结构转变为机动体 系或结构倾覆； 2 正常使用极限状态包括影响结构、构件和非结构构件正 常使用或外观的变形，影响正常使用的振动，影响正常使用或耐久 性能的局部损坏。 3.1.5 按承载能力极限状态设计铝合金空间网格结构时， 应考虑荷 8 载效应的基本组合，必要时尚应考虑荷载效应的偶然组合。按正常 使用极限状态设计铝合金空间网格结构时，应根据不同的设计要 求，采用荷载的标准组合、频遇组合或准永久组合。 3.1.6 铝合金空间网格结构的计算模型和基本假定应与构件及连 接的实际性能相符合。 3.1.7 铝合金空间网格结构的正常使用环境温度不应高于 90℃。 3.1.8 设计铝合金空间网格结构时应考虑永久荷载、可变荷载、风 荷载、支承结构的变形或沉降及地震作用。 3.1.9 设计铝合金空间网格结构时， 荷载的标准值、 荷载分项系数、 荷载组合值系数等，应按现行国家标准建筑结构荷载规范 GB50009 的规定采用。结构的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GB50068 的规定采用，其中对设计 年限为 25 年的结构构件，结构的重要性系数不应小于 0.95。 3.1.10 大跨度空间结构内力分析时宜考虑几何非线性效应的影 响。 3.1.11 施工单位应根据实际的支承条件与荷载条件进行施工过程 验算，经原设计单位确认后施工。 3.2 结构选型 3.2.1 铝合金空间网格结构可采用网架、网壳、桁架等结构形式。 空间网格结构的选型应结合工程的平面形状、 跨度大小、 支承情况、 荷载条件、屋面构造、建筑设计等要求综合分析确定。杆件布置及 支承设置应保证结构体系几何不变。 3.2.2 网架结构可采用双层或多层形式； 网壳结构可采用单层或双 层形式，也可采用单层局部双层形式。 3.2.3 网架结构可选用下列网格形式 9 1 由交叉桁架体系组成的两向正交正放网架、两向正交斜放 网架、两向斜交斜放网架、三向网架； 2 由四角锥体系组成的正放四角锥网架、正放抽空四角锥网 架、棋盘形四角锥网架、斜放四角锥网架、星形四角锥网架； 3 由三角锥体系组成的三角锥网架、抽空三角锥网架、蜂窝 形三角锥网架。 3.2.4 平面形状为矩形的周边支承网架，当其边长比（即长边与短 边之比）小于或等于 1.5 时，宜选用正放四角锥网架、斜放四角锥 网架、棋盘形四角锥网架、正放抽空四角锥网架、两向正交斜放网 架、两向正交正放网架。当其边长比大于 1.5 时，宜选用两向正交 正放网架、正放四角锥网架或正放抽空四角锥网架。网架的网格高 度与网格尺寸应根据跨度大小、荷载条件、柱网尺寸、支承情况、 网格形式以及构造要求和建筑功能等因素确定， 网架的高跨比可取 1/101/18。网架在短向跨度的网格数不宜小于 5。确定网格尺寸时 宜使相邻杆件间的夹角大于 45，且不宜小于 30。 3.2.5 网壳结构可采用球面、圆柱面、双曲抛物面、椭圆抛物面等 曲面形式，也可采用各种组合曲面形式。 3.2.6 单层网壳可选用下列网格形式 1 单层圆柱面网壳可采用单向斜杆正交正放网格、交叉斜杆 正交正放网格、联方网格及三向网格等形式。两端边支承的单层圆 柱面网壳， 其跨度不宜大于 35m， 沿两纵向边支承的单层圆柱面网 壳，其跨度不宜大于 30m； 2 单层球面网壳可采用肋环型、肋环斜杆型、三向网格、扇 形三向网格、联方形三向网格、短程线型等形式。单层球面网壳的 跨度（平面直径）不宜大于 80m； 3 单层双曲抛物面网壳宜采用三向网格，其中两个方向杆件 沿直纹布置，也可采用两向正交网格，杆件沿主曲率方向布置，局 部区域可加设斜杆。单层双曲抛物面网壳的跨度不宜大于 60m； 10 4 单层椭圆抛物面网壳可采用三向网格、单向斜杆正交正放 网格、椭圆底面网格等形式。单层椭圆抛物面网壳的跨度不宜大于 50m。 3.2.7 双层网壳可由两向、三向交叉的桁架体系或由四角锥体系、 三角锥体系等组成，其上、下弦网格可采用本规程第 3.2.4 条的方 式布置。 3.2.8 桁架体系可采用直线或曲线形式。 3.2.9 单层网壳应采用板式节点。 3.2.10 毂式节点网格结构可用来建造平板网架、柱面网壳、球面 网壳以及其他不规则网壳等空间结构，宜采用双层网格形式，可以 由四角锥体系、三角锥体系、空腹桁架体系等结构单元组成。 3.2.11 毂式节点用于柱面网壳时， 柱面网壳的跨度不应大于 30m； 毂式节点用于球面网壳时，球面网壳的短向跨度不应大于 60m。 3.3 材料性能指标 3.3.1 铝合金型材材料性能指标应符合以下要求 1 铝合金型材的合金牌号、供货状态及表面处理类别应符合 表 3.3.1 的规定，表 3.3.1 中未列出的，应符合现行国家标准 一般 工业用铝及铝合金挤压型材GB/T 6892 的规定。 表 3.3.1 铝合金型材的合金牌号、供货状态及表面处理类别 牌号 供货状态 表面处理类别 6005A、6060、6061、6063、 6082 T4、T5、T6 阳极氧化； 阳极氧化电泳涂漆； 粉末喷涂； 液体喷涂 注1 型材的供货状态应符合现行国家标准变形铝及铝合金状态代号 GB/T 16475的规定。 11 2 各类表面处理的膜层代号应符合现行国家标准一般工业用铝及铝 合金挤压型材GB/T 6