JGJ22-2012_钢筋混凝土薄壳结构设计规程_混凝土规范.pdf

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1心C P 中华人民共不口国行业标,』 履 J J G J2 2 一 2 0 1 2 备案号J 1 4 0 0 一 2 0 1 2 钢筋混凝土薄壳结构设计规程 口 S pecification for design ofreinforced concreteshellstructures 2 0 1 2 一 0 3 一 0 1 发布 2 0 1 2 一 0 8 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 钢筋混凝土薄壳结构设计规程 S pecification for design of reinforced concreteshellstructures J G J2 2 一 2 0 1 2 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 8 月 l 日 中国建筑工业出版社 2 0 1 2北 京 中华人民共和国行业标准 钢筋混凝土薄壳结构设计规程 S pecification for design of reinforced concreteshellstructures J G I2 2 一 2 0 1 2 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 北京同文印刷有限责任公司印刷 开本85 0 只 1 1 6 8毫米 l/3 2 2 0 1 2年7月第 一 版 关 印张4%字数1 2 7千字 2 0 1 2年7月第 一 次 印刷 定价2 4.0 0元 统 一 书号1 5 1 1 2 2 1 85 6 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刀~ .cabp.。 。m.。 n 网上书店http//www .china- -building .com.。 n 中华人民共和国住房和城乡建设部 公告 第1 3 2 5号 关于发布行业标准钢筋混凝土 薄壳结构设计规程的公告 现批准钢筋混凝土薄壳结构设计规程为行业标准 ,编号 为J G J2 2 一 2 0 1 2 ,自2 0 1 2年8月1日起实施。其 中,第3.2.1 条为强制性条文,必须严格执行。原行业标准 钢筋混凝土薄壳 结构设计规程J G J/T 2 2 一 9 8同时废止。 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 2年3月1日 前 , 曰 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,本规程编制组经调查研究,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, 修订本规程。 本规程的主要技术内容是总则、术语和符号、基本规定、 结构分析、圆形底旋转壳、双曲扁壳、圆柱面壳、双曲抛物面扭 壳、膜型扁壳等,包括了钢筋混凝土薄壳结构的基本形式、基本 要求、计算分析、构造要求等。 本次修订的主要技术内容是新增 “结构分析” 一 章,增加 采用有限元方法分析的要求和规定;与其他相关标准协调;对原 规程的薄壳计算公式和系数表进行了适当精简。 本规程 中以黑体字标 志的条文为强制性条文,必须严格 执行。 本规程由住房和城乡建设部负责管理 和对强制性条文的解 释,由中国建筑科学研究院负责具体技术内容的解释。执行本规 程过程中如有意见或建议,请寄送中国建筑科学研究院(地址 北京市北三环东路3 0号,邮政编码1 0 0 0 1 3)。 本 规 程 主 编单位中国建筑科学研究院 本 规 程 参 编 单 位清华大学 浙江大学 浙江省建筑设计研究院 华南理工大学建筑设计研究院 本规程主要起草人员宋 涛董石麟赵基达袁驯 焦俭方小丹赵阳叶康生 4 刘枫董智力 本规程主要审查人员柯长华张维撤胡绍隆白生翔 曹资娄宇范重顾渭建 朱丹 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 ⋯ ⋯ 6 3.1 结构选型 ⋯ ⋯ 6 3.2 极限状态设计规定 , ⋯ ⋯ 6 3.3 壳体的构造和配筋 ⋯ ⋯ I Q 3.4 装配整体式壳体 ⋯⋯ 1 2 3.5 预应力壳体 ⋯⋯ ” ⋯⋯ 1 4 3.6 孔洞 ⋯ ⋯‘ ⋯ ⋯ 1 5 3.7 温度影响 ⋯ ⋯ 1 7 4 结构分析 ⋯ ⋯ 2 3 4.1 基本原则 ⋯ ⋯ 2 3 4.2 解析法和半解析法 ⋯ ⋯ 2 3 4.3 数值分析法 ⋯⋯ 2 4 5 圆形底旋转壳 ⋯ ⋯ 2 5 5.1 计算方法 ⋯⋯ 2 5 5.2 集中荷载和环形荷载作用下的计算和圆孔应力集中 ⋯ ⋯ 3 2 5.3 雪、风荷载作用下的计算和稳定验算 ⋯ ⋯ 3 8 5.4 带肋壳的计算 , ⋯⋯ 3 8 5.5 壳体环梁的内力 ⋯⋯ 4 0 5.6 构造要求 ⋯⋯ 4 3 6 双曲扁壳 ⋯⋯ 4 5 6.1 几何尺寸 ⋯⋯ 4 5 6.2 均布荷载作用下的内力计算 ⋯⋯ 4 6 6.3 半边荷载和水平荷载作用下 的内力和位移计算 ⋯ ⋯ 5 0 6.4 稳定验算 ⋯⋯ 5 1 6.5 带肋壳的计算 ⋯⋯ 5 2 6.6 边缘构件 ⋯⋯ 5 3 6.7 构造和配筋 , ⋯ ⋯ 5 4 7 圆柱面壳 , ⋯ ⋯ 5 6 7.1 几何尺寸和计算 , ⋯ ⋯ 5 6 7.2 带肋壳的计算 ⋯⋯ 5 8 7.3 边缘构件 ⋯⋯“ ⋯ ⋯ 5 8 7.4 构造要求 ⋯ ⋯ 6 0 8双曲抛物面扭壳 ⋯⋯ 6 4 8.1 几何尺寸 ⋯⋯ 6 4 8.2计算方法 ⋯⋯ 6 6 8.3 边缘构件 ⋯⋯ 6 7 8.4 构造要求 ⋯⋯ 6 8 9 膜型扁壳 ⋯ ⋯ 7 0 9.1 适用范围和几何尺寸 ⋯ ⋯ 7 0 9.2成型计算 ⋯⋯ 7 0 9.3 边缘构件 ⋯⋯ 7 4 9.4 构造要求 , ⋯ ⋯ 7 6 附录A圆形底旋转壳的计算及系数表 ⋯ ⋯ 7 7 附录B双曲扁壳的计算及系数表 ⋯ ⋯ 9 5 本规程用词说明 ⋯⋯ 1 0 7 引用标准名录 ⋯ ⋯ 1 0 8 附条文说明 ⋯ ⋯ ⋯ 1 0 9 C ontents 1G eneralP rovisions ⋯⋯ 1 2 T ermsandsymbols ⋯ ⋯ 2 2.1T erms . . .. . . ⋯ ⋯ 2 2 . 2 S ylnbols ⋯ ⋯ 3 3 B asicR equirements ⋯ ⋯ ’ ⋯ ,. ’ ⋯ 6 3.1S tructtlre C onfiguration ⋯⋯ 6 3.2P rovisionsforL imitS tate D esign ⋯⋯ 6 3.3C onstructionD etailsand R einforcement . . . ..⋯⋯ 1 0 3.4A ssembl 犷T yP e S hells’ ⋯⋯ 1 2 3.5P restressedC oncreteS hells ⋯ ⋯”“ . ⋯⋯ 1 4 3.6S hellswith O pening , 一 1 5 3.7 T emperature E ffects ⋯⋯” ⋯⋯ 1 7 4 S tructura1 A nalysis ⋯⋯ 2 3 4.1F undamental P rinciples ⋯⋯ 2 3 4,2 A nalyticalM ethodsandsemi 一 A nalyticalM ethods ⋯ ⋯ 2 3 4.3N umericalM ethods “ ”⋯” , “ , “ . .⋯ ,. . . . ... ⋯⋯,. ⋯⋯ 2 4 5S hellsofR evolution , ⋯⋯ 2 5 5.1C alculationM ethod ⋯,”,⋯ ⋯” . ⋯⋯ 2 5 5.2C alculationunderC oncentratedF orceand C ircularL oad , S tressC oncentrationonC ircular O pening ⋯⋯ 3 2 5.3C alculationunderS now L oadand W ind L oad ,C hecking 。fS tability ⋯⋯ 3 8 5.4C alcufationof R ibbedS hells ⋯⋯ 3 8 5 . 5I ntemalF orcesofR ing B eam of S hells ⋯⋯ 4 0 5.6C onstructionD etail R equirements ⋯ ⋯ 4 3 8 6 D oubleC urvatureshallowshells ⋯ ⋯ 4 5 6.1 G eometry ⋯ ⋯ 4 5 6.2C alculationof I nternal F orcesunderU nifornl L oad ,二” . ⋯ ⋯ 4 6 6.3C alculationof I nternal F O rcesand D isplacement under H alf- A reaL oadand L ateralL oad ⋯ ⋯ 5 0 6.4 C hecking ofS tabihty ⋯ ⋯ 5 1 6.5 C alculationof R ibbedS hells ⋯ ⋯ 5 2 6.6 E dge M embers , ⋯ ⋯ 5 3 6.7C onstruction D etailsandR einforcements . . . .. .⋯ ⋯ 5 4 7 C yhndricalshells ⋯ ⋯ 5 6 7.1 G eometry andC alculation ⋯ ⋯ 5 6 7.2C alculation of R ibbedS hells , ⋯ ⋯ 5 8 7.3 E dge M embers ⋯ ⋯ 5 8 74 C onstructionD etailR equirements ⋯⋯ 6 0 8 H yperbohcP araboloidshells ⋯ ⋯ 6 4 8.1 G eometry ⋯ ⋯ 6 4 8.2C alculationM ethods ⋯ ⋯ 6 6 8.3 E dge M embers , ⋯ 6 7 8.4C onstructionD etail R equirementS ⋯ ⋯ 6 8 9M embraneshells ⋯ ⋯ 7 0 9 . 1 S cope ofA pphcationand G eometry , ⋯⋯ 7 0 9.2F orlnC alculation ⋯ ⋯ 7 0 9.3 E dge M embers ⋯ ⋯ 7 4 9.4C onstructionD etail R equirements ⋯ ⋯ 7 6 A ppendix AC alculationF ormulasandC oefficient T ablesforS hellsof R evolution ⋯⋯ 7 7 A ppendix BC alculationF ormulasand C oefficient T ablesforD oubleC urvatureS hallow S hells ⋯⋯ 9 5 9 E xplanation ofW ordingin T his S pecificatiQ n L istofQ uotedS tandards A ddition E xplanationof P rovisions 1 0 7 1 0 8 1 0 9 1 O 1 总则 1.0.1 为在钢筋混凝土薄壳结构的设计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 本规程适用于房屋和 一 般构筑物的现浇或装配整体式钢 筋混凝土及预应力混凝土薄壳结构的设计。 1.0.3 钢筋混凝土及预应力混凝土薄壳结构的设计,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 壳板 shell plate 由两个曲面所限定,且 此两曲面之间的距离远 比曲面尺寸小 的物体。 2.1.2 壳体 shellstruC ture 由壳板(有时壳板上还有加劲肋)与其边缘构件组成的具有 规定承载力的结构。 2.1.3 壳板中曲面 middlesurfaceof shell 在理论分析时能定义壳板抽象形体的曲面, 一 般为距壳板两 个表面等距离的点组成的曲面。 2.1.4 壳板厚度 thicknessofshell 壳板两曲面间的法线长度。 2.1.5 壳板矢高 riseofshell plate 壳板中曲面最高处到壳板底平面的最大竖直距离。 2.1.6 壳体矢高 riseof shellstructure 壳板中曲面最高处到壳体底平面的最大竖直距离。 2.1.7 薄壳 thinshell 厚度与中曲面最小曲率半径之 比不大于1/2 0的壳体。 2.1.8 扁壳 S hallowshell 矢高与最小跨度之比不大于1/ 5 的壳体。 2.1.9 旋转壳 shellof revolution 以平面曲线为母线,绕 一 轴线旋转而形成中曲面的壳体。 2.1.1 0 球面壳spherical shell 以圆弧线为母线,绕经过圆弧中心的轴线旋转而形成中曲面 的壳体。 2.1.1 1 椭球面壳 rotational ellipsoidal S hell 以椭圆线为母线,绕椭圆轴线旋转而形成中曲面的壳体。 2.1.1 2 旋转抛物面壳 rotational paraboloid S hell 以抛物线为母线,绕抛物线 的轴线旋转而形成 中曲面的 壳体。 2.1.1 3 移动面壳体 translationalS hell 以直线或平面曲线为母线,在空间沿两条准线移动而形成中 曲面的壳体。 2.1.1 4 双曲扁壳 doubleC urvatureS hallowS hell 母线及准线均为单侧平面曲线( 一 般为抛物线或圆弧线)、 具有正高斯曲率中曲面的移动面扁壳。 2.1.1 5 圆柱面壳cylindrical shell 母线为直线、准线为圆弧线的移动面壳体。 2.1.1 6 双曲抛物面壳hyperbolicparaboloid S hell 母线为抛物线、准线为单侧平面曲线,具有负高斯曲率的移 动面壳体。 2.1.1 7膜型扁壳membraneS hell 两个主压应力方向上的截面内力彼此基本相等的扁壳 。 2.1.1 8壳板薄膜内力membraneforcesof S hell 壳板中曲面内的轴向力和剪力。 2.1.1 9 边缘扰力edge effect 在壳板与边缘构件连接处,由于位移协调而产生的内力。 2.2 符号 2。2。1 荷载 q。壳板中曲面上法向的均布荷载; qz壳板中曲面上 z轴方向的均布荷载; q;旋转壳壳板中曲面上分布荷载的经向分量; Q z旋转壳壳板计算截面以上部分的总竖向外荷载; s 壳板中曲面的水平投影面上的均布雪荷载; s。 壳板中曲面上分布雪荷载的法向分量。 2.2.2 作用效应 。t 温度效应计算系数; ml、mZ壳板平行于y、 x轴截面上的分布弯矩; m ,壳板截面上的分布扭矩; m 、 旋转壳壳板截面上经向的分布弯矩; m 二 、m 。旋转壳壳板外环 、内环处截面 上 经向的分布 弯矩; 漏 。 、燕、旋转壳壳板外环、内环边缘处经 向弯矩 的修 正值; n,、 nZ壳板截面上中曲面x、y轴切线方 向的分布轴 向力; n、、n。 旋转壳壳板截面上经向、环向的分布轴向力; n* 、n。旋转壳壳板外环、内环处截面上 经向的分布轴 向力; n 。 、 n。 旋转壳壳板外环、内环边缘处经向轴向力的修 正值; 畔、畔、俨壳板截面上沿x、 y、 z方向的分布薄膜内力; R 结构构件的抗力设计值; S 作用组合的效应设计值; , v。 壳板截面上的法向分布剪力; vc,双曲扁壳壳板角点处的分布剪力; vt壳板截面上切向的分布剪力; 场。旋转壳壳板垂直于 经向的截面上法 向的分布 剪力; , u二w 壳体x、y、 二轴方向的位移; 衅旋转壳壳体按薄膜理论计算的水平位移; 俨 壳板截面上薄膜剪应力; 衅旋转壳壳体按薄膜理论计算的经向转角。 2.2.3 几何特征 B 圆柱面壳的宽度,即圆柱面壳直线边梁间的水 平距离; f壳板的矢高; ft。。壳体的矢高; fa 、几双曲扁壳a边、b边上的矢高; Z 圆柱面壳的跨度,即圆柱面壳横隔的间距;构 件长度; r、 rZ旋转壳中曲面上任意点经向、环向的曲率半径; ra、ro壳板外环、内环边缘处的旋转半径; r。 球面壳的曲率半径;等曲率壳的曲率半径; 5 1旋转壳壳体沿经线方向由旋转轴至外环边缘的 弧长; s 旋转壳壳体沿经线方向由内环边缘至外环边缘 的弧长; s 。 、 s。 旋转壳由壳体外环、内环边缘至计算位置的经 向弧长; t 壳板厚度; 讯 、%旋转壳外、内环边缘处环向曲率半径方向与旋 转轴间的夹角; K 等曲率壳的中曲面曲率; K l、峋壳板中曲面两个方向的主曲率; I ct壳板中曲面的扭曲率。 2.2.4 其他 G 壳体的特征长度参数; C a 、C o旋转壳外环、内环边缘处的特征长度参数; C,、Q 双曲扁壳x、y轴方向的特征长度参数; D 壳板截面的分布刚度;或带肋壳的壳板与肋的 总刚度; E c混凝土的弹性模量; a。 混凝土的线膨胀系数。 3 基 本 规定 3.1 结 构 选型 3.1.1 薄壳结构的形式应根据建筑设计要求、施工技术条件和 经济合理性确定。 3.1.2 底面为圆形的壳体形式可采用球面壳、椭球面壳、旋转 抛物面壳和膜型扁壳。 3.1.3 底面为矩形的壳体形式可采用双曲扁壳、圆柱面壳、双 曲抛物面扭壳和膜型扁壳。 3.1.4 周边支承的矩形底面双曲扁壳、双曲抛物面扭壳和膜型 扁壳,其底面长度与宽度的比值宜小于 2。 3.1.5 当壳体上荷载分布变化较大,或圆形底面直径大于1 0 m 、 矩形底面边长大于sm时,不宜采用膜型扁壳。 3.2 极限状态设计规定 3.2.1 薄壳结构构件的承载能力极限状态设计应采用 下列设计 表达式 儿S镇R3.2.1 式中儿结构重要性系数,应符合现行 国家标准 工程结构 可靠性设计统 一 标准 G B 5 0 1 5 3等的规定; S 承载能力极限状态下作用 组合的效应 设计值,对 持久设计状况 和短暂设计状况 应按作用的基本组 合计算,对偶然设计状况 应按作用的偶然组合计 算,对 地 震设计 状况 应按 作用的 地 震组合 计 算; R 结构构件的抗力设计值,应按现行国家标准混凝 土结构设计规范 G B 5 0 0 1 0的规定计算;在抗震 设计时,应除以承载力抗震调整系数八E;对壳板 及其边缘构件,玩应取1.0 0 3.2.2 薄壳结构构件的正常使用极限状态设计应根据不同要求 按下式进行验算 S 毛C3.2.2 式中S正常使用极限状态下作用组合的效应设计值; C 一 一一 结构构件达到正常使用要求所规定的裂缝宽度、变 形等的限值。 3.2.3 薄壳结构的耐久性设计应符合现行国家标准混凝土结 构设计规范G B5 0 0 1 0的规定。 3.2.4 壳板的自重荷载可按壳板的实际总重力折算成平均厚度 的重力进行计算。 3.2.5 对旋转壳、圆柱面壳和双曲抛物面扭壳,应考虑风荷载 对壳板的影响;对扁球壳、双曲扁壳、双曲抛物面扁扭壳和膜型 扁壳,可不考虑风荷载对壳板的影响。对各类壳体均应考虑风荷 载对边缘构件的影响。 3.2.6 壳体表面的风荷载取值应符合现行 国家标准建筑结 构荷载规范G B 5000 9的规定 。单个旋转壳的风荷载体型系 数可 按 表 3.2.6的规定采用。 对复杂体型 的壳体结构,当跨 度较大时,应通过 风洞试 验或专 门研究 确定 风荷 载体型系 数。 3.2.7 壳体水平投影面 上的雪荷载取值应符合现行 国家标准 建筑结构荷载规范G B50 0 0 9的规定。壳面积雪分布系数片 的取值与壳面类型有关,对旋转壳 (包
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