JGJ∕T22-98钢筋混凝土薄壳结构设计规程.pdf

建标 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 中华人民共和国行业标中华人民共和国行业标准 钢筋混凝土薄壳结构设计规程 北京 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 中华人民共和国行业标准 钢筋混凝土薄壳结构设计规程 主编单位 中国建筑科学研究院 批准单位 中华人民共和国建设部 施行日期年月日 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 关于发布行业标准 钢筋混凝土薄壳 结构设计规程 的通知 建标号 根据建设部 关于印发一九九二年工程建设行业标准制订 修 订项目计划 建设部部分第一批 的通知建标号 要 求 由中国建筑科学研究院主编的 钢筋混凝土薄壳结构设计规 程 经审查 批准为推荐性行业标准 编号自 年月日起施行原部标准 钢筋混凝土薄壳顶盖及楼盖结构 设计计算规程同时废止 本标准由建设部建筑工程标准技术归口单位中国建筑科学研 究院负责管理 由中国建筑科学研究院负责具体解释工作 本标准由建设部标准定额研究所组织中国建筑工业出版社出 版 中华人民共和国建设部 年月日 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 前言 本规程系根据建设部建标号文的要求 由中国建 筑科学研究院会同有关科研 设计单位和高等院校对原 钢筋混凝 土薄壳顶盖及楼盖结构设计计算规程进行修订而成 在修订过程中 修订组汇总了国内外有关薄壳结构的主要科研 设 计资料 调查总结了近年来国内的科研成果和工程实践经验 提出 修订稿 并以多种方式广泛征求了全国有关单位的意见 经反复修 改 最后由有关主管部门组织审查定稿 本规程共分章和个附录 对原规程作了较大的补充和修 改 对原规程条文作了全面的整理主要内容是 根据国家标准 建筑结构设计统一标准的要 求 规定了设计原则和计算方法 按照国家标准 建筑结构设计术语和符号标准 的规定 修改了符号 计量单位和基本术语 以概率极限状态设计法代替原规程采用的容许应力设计 法 增加了扁壳的控制偏微分方程的表达式 薄壳结构地震作 用的验算 壳板厚度取值和配筋构造建议 补充了多种集中荷载作 用下圆形底旋转薄壳的内力和位移计算及相应的图表 连续扭壳 的设计 膜型扁壳的设计 任意边界形状和条件下双曲扁壳控制方 程的求解 介绍了各种半解析方法和数值方法 此外 对带肋壳的 控制方程求解作了详细说明 本规程必须与国家标准 建筑结构设计统一标准建 筑结构荷载规范混凝土结构设计规范等配套使 用 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 目次 总则 术语和符号 术语 符号 基本规定 结构选型 计算原则 薄壳结构的内力和变形分析 壳体的构造和配筋 装配整体式壳体 预应力薄壳结构 孔洞 温度影响 圆形底旋转薄壳 计算方法 集中荷载和环形荷载作用下的计算和圆孔应力集中 雪 风荷载作用下的计算和稳定验算 带肋壳的计算 壳体环梁的内力 构造要求 双曲扁壳 几何尺寸 均布荷载作用下的内力计算 法向集中荷载作用下的内力和位移计算 半边荷载 填充荷载和水平荷载作用下的内力和位移计算 稳定验算 带肋壳的计算 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 边缘构件 构造和配筋 圆柱面壳 几何尺寸和计算 带肋壳的计算 边缘构件 构造要求 双曲抛物面扁扭壳 几何尺寸 计算方法 边缘构件 构造要求 膜型扁壳 适用范围和几何尺寸 成型计算 边缘构件 构造要求 附录圆形底旋转薄壳的计算公式 壳体边缘附近的内力修正值 旋转薄壳的薄膜内力和位移计算公式 附录双曲扁壳的内力和位移计算及系数表 内力和位移控制方程的求解 内力和位移的系数表 附录圆柱面壳内力的计算方法及系数表 长壳内力的计算 短壳内力的计算 附录双曲抛物面扁扭壳的内力和位移计算 附录本规程用词说明 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 总则 为了在钢筋混凝土薄壳结构设计中贯彻执行国家的技术 经济政策 做到技术先进 经济合理 安全适用 确保质量 制定本 规程 本规程适用于整体式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 本规程是根据国家标准 建筑结构设计统一标准 规定的原则制定的符号 计量单位和基本术语按照国家标 准 建筑结构设计术语和符号标准的规定采用 本规程是根据现行国家标准 建筑结构荷载规范 混凝土结构设计规范建筑抗震设计规范混 凝土结构工程施工及验收规范和其他有关规范 并结 合钢筋混凝土薄壳结构的设计特点 实践经验和科研成果而编制 的 钢筋混凝土薄壳结构的设计除执行本规程外 尚应符合国 家现行有关标准的规定 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 术语和符号 术语 壳板 由两个曲面所限定 且此两曲面之间的距离远比曲面尺寸为 小的物体 壳体 由壳板 有时壳板上有加劲肋 与其边界上的边缘构件组成的 具有一定承载能力的物体 壳面 壳板的表面 壳板厚度 两壳板间垂直于中曲面的距离称为壳板厚度 壳板中曲面 在理论分析时能定义壳板抽象形体的曲面 常为平分壳板厚 度的曲面 壳板主曲率 壳板中曲面上某点处的最大和最小法曲率 薄壳 壳板厚度与其中曲面最小曲率半径之比不大于的壳体 壳体矢高 壳板中曲面最高水平处到壳体底平面的最大竖直距离 壳板矢高 壳板中曲面最高水平处到壳板底平面的最大竖直距离 壳体边长 壳板中曲面与边缘构件中心面相交的曲线在底平面上的投影 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 长度 单侧平面曲线 曲率半径中心在曲线同一侧的光滑的平面曲线 壳板高斯曲率 壳板两个主曲率的乘积 正高斯曲率 两个主曲率对应的曲率半径中心在曲面同一侧时的高斯曲 率 负高斯曲率 两个主曲率对应的曲率半径中心在曲面异侧时的高斯曲率 零高斯曲率 两个主曲率中有一个为零的高斯曲率 正高斯曲率壳体 具有正高斯曲率的壳体 负高斯曲率壳体 具有负高斯曲率的壳体 零高斯曲率壳体 具有零高斯曲率的壳体 旋转壳 由母线 直线或单侧平面曲线 在空间绕一轴线旋转而形成的 壳体底面一般为圆形 又称为圆形底旋转壳 扁壳 壳板矢高与壳体最短边长之比不大于的薄壳 球面壳 母线为圆弧线的旋转壳 其各点主曲率的倒数等于球面半径 壳板矢高与壳底面直径之比不大于的球面壳称为扁球壳 椭圆面壳 母线为椭圆线的旋转壳 旋转抛物面壳 母线为抛物线的旋转壳 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 移动面壳体 由母线 直线或单侧平面曲线 在空间沿两条准线 直线或单 侧平面曲线 移动而形成的壳体 双曲扁壳 母线及准线均为单侧平面曲线 一般为抛物线或圆弧线具 有正高斯曲率的移动面扁壳 圆柱面壳 母线为直线 准线为单侧平面曲线的移动面壳体 双曲抛物面壳 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 膜型扁壳 两个主压应力方向上的截面内力彼此相等的扁壳 封闭壳 壳面不敞口的壳体 非封闭壳 壳面敞口的壳体 壳板薄膜内力 在各种作用下 忽略壳板截面上的弯矩 扭矩和垂直于壳面的 剪力而求得的壳板截面上的内力 边缘扰力 在壳板与边缘构件连接处 由于位移协调而产生的应力或内 力 切向 壳板中曲面切平面内沿坐标轴的方向 法向 壳板中曲面的法线方向 符号 作用 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 竖向集中荷载 法向集中荷载 轴方向集中荷载 轴方向集中荷载 均布线荷载 旋转壳内环竖向均布线荷载 壳板中曲面上的法向均布荷载 壳板中曲面上的竖向均布荷载 壳板中曲面水平投影面上的分布雪荷载 壳板中曲面上轴方向的均布荷载分量 壳板中曲面上轴方向的均布荷载分量 壳板中曲面上轴方向的均布荷载分量 旋转壳壳板中曲面上经向的均布荷载分量 壳板中曲面上法向的均布荷载分量 膜型扁壳截面上给定的均布线压力 膜型扁壳总荷载 膜型扁壳壳体周边垂直于底平面的分布线反力 圆柱面壳壳板中曲面水平投影面上的分布雪荷 载 圆柱面壳壳板中曲面上实际的均布恒荷载 圆柱面壳边梁上的竖向分布线荷载 包括边梁自 重 作用在圆柱面壳边梁截面上有效的预应力合力 圆柱面长壳壳板边缘上水平的分布边缘扰力 圆柱面长壳壳板边缘上竖向的分布边缘扰力 圆柱面长壳壳板边缘上切向的分布边缘扰力 圆柱面长壳壳板边缘上的分布边缘力矩 圆柱面短壳壳板边缘上切向的分布边缘扰力 圆柱面短壳壳板边缘上法向的分布边缘扰力 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 圆柱面短壳壳板边缘上环向的分布边缘扰力 圆柱面短壳壳板边缘上的分布边缘力矩 圆柱面长壳边梁边缘上水平的分布边缘扰力 圆柱面长壳边梁边缘上竖向的分布边缘扰力 圆柱面长壳边梁边缘上切向的分布边缘扰力 圆柱面长壳边梁边缘上的分布边缘力矩 圆柱面短壳边梁边缘上水平的分布边缘扰力 圆柱面短壳边梁边缘上竖向的分布边缘扰力 圆柱面短壳边梁边缘上沿切向的分布边缘扰力 圆柱面短壳边梁边缘上的分布边缘力矩 作用效应 旋转壳壳板截面上经向的分布轴向力 或圆柱面 壳壳板截面上环向的分布轴向力 旋转壳壳板截面上环向的分布轴向力 壳板截面上轴方向的分布轴向力 壳板截面上顺轴中曲面切线方向的分布轴 向力 坐标系中壳板截面上相应的分布薄膜内 力 坐标系壳板截面上相应的分布薄膜内力 旋转壳壳板边缘上水平的分布内推力 旋转壳外环边缘上水平的分布薄膜内推力 旋转壳内环边缘上水平的分布薄膜内推力 壳板截面上的分布剪力 壳板截面上法向的分布剪力 壳板截面上切向的分布剪力 壳板截面上竖向的分布剪力 壳板截面上水平的分布剪力 扁壳壳板角点截面上的分布剪力 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 壳板平行于轴截面上竖向的分布剪力 旋转壳壳板垂直于经向的截面上法向的分布剪 力 壳板截面上的分布扭矩 扁壳角点截面上的分布扭矩 壳板平行于轴截面上的分布弯矩 旋转壳壳板截面上经向的分布弯矩 或圆柱面壳 壳板截面上环向的分布弯矩 旋转壳壳板截面上环向的分布弯矩 旋转壳外 内环截面上的轴向力 壳体轴方向的位移 壳体轴方向的位移 壳体轴方向的位移 壳体法向的位移 旋转壳壳体按薄膜理论计算的水平位移 壳体的转角 旋转壳壳体按薄膜理论计算的经向转角 旋转壳壳板外环边缘处的水平位移 旋转壳外环梁与壳板相接处的水平位移 旋转壳壳板内环边缘处的水平位移 旋转壳内环梁与壳板相接处的水平位移 旋转壳壳板外环边缘处的经向转角 旋转壳壳板内环边缘处的经向转角 旋转壳外环梁与壳板相接处的经向转角 旋转壳内环梁与壳板相接处的经向转角 圆柱面壳壳板边缘的水平位移 圆柱面壳边梁与壳板连接处的水平位移 圆柱面壳壳板边缘的竖向位移 圆柱面壳边梁与壳板连接处的竖向位移 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 圆柱面壳壳板边缘的环向转角 圆柱面壳边梁与壳板连接处的环向转角 圆柱面壳边梁截面上边缘中点的正应力 圆柱面壳边梁截面下边缘中点的正应力 几何特征 旋转壳的坐标系 圆柱面壳的坐标系 扁球壳的坐标系 壳的直角坐标系 壳板厚度 壳板的矢高 壳体的矢高 双曲扁壳边边上的矢高 带肋壳在轴方向按截面惯性矩折算的厚度 带肋壳在轴方向按截面面积折算的厚度 带肋旋转壳在经向按截面惯性矩折算的厚度 带肋旋转壳在环向按截面惯性矩折算的厚度 带肋旋转壳在经向按截面面积折算的厚度 或带 肋圆柱面壳在环向按截面面积折算的厚度 带肋旋转壳在环向按截面面积折算的厚度 带肋圆柱面壳在轴方向按截面刚度折算的厚 度 带肋圆柱面壳在环向按截面刚度折算的厚度 带肋圆柱面壳在轴方向按截面面积折算的厚 度 等曲率壳的曲率 壳体中曲面的主曲率 壳体中曲面的扭曲率 球面壳的半径 或等曲率壳的曲率半径 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 旋转壳中曲面任意点经向的曲率半径 旋转壳中曲面任意点纬向的曲率半径 旋转壳中曲面外环边缘处纬向的曲率半径 旋转壳中曲面内环边缘处纬向的曲率半径 壳板截面单位长度的刚度 旋转壳壳体沿经线方向由旋转轴至外环边缘的弧 长 旋转壳壳体沿经线方向由内环边缘至外环边缘的 弧长 旋转壳由壳体外环边缘量起的经向弧长 旋转壳由壳体内环边缘量起的经向弧长 膜型扁壳周边上的倾斜度 圆柱面壳体右边边梁与壳板连接处至壳面上某一 点的圆弧所对应的圆心角 圆柱面壳体横截面对成对称线到壳板边缘的圆弧 所对应的圆心角 圆形底膜型扁壳边缘构件的钢筋截面面积 矩形底膜型扁壳边边边缘构件的钢筋截面 面积 其他 壳体的特征长度参数 旋转壳外环 内环边缘处的特征长度参数 双曲扁壳轴方向的特征长度参数 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 基 本 规 定 结 构 选 型 薄壳结构的型式应根据建筑设计要求 施工条件和经济合 理性确定 底面为圆形的壳体型式可采用球面壳 椭球面壳 旋转抛 物面壳和膜型扁壳 底面为矩形的壳体型式可采用双曲扁壳 圆柱面壳 双曲 抛物面扭壳和膜型扁壳 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 当荷载分布变化较大或圆形底面直径大于矩形底较 大边长度大于时 不宜采用膜型扁壳 计 算 原 则 壳体的计算曲率应采用中曲面的曲率 壳板及其边缘构件可按弹性理论分析其内力与位移 当壳 体的矢高与较小边长之比不大于时 可采用扁壳理论进行计 算 除本规程有专门规定外 壳体的截面设计应符合现行国家标 准 混凝土结构设计规范 的规定混凝土的泊松比可忽略不计 壳体截面应进行承载力验算 壳板最大主拉应力不应大于 倍混凝土抗拉强度设计值圆柱面壳边梁底的最大拉应力不应 大于倍混凝土抗拉强度设计值 壳体边缘构件应验算在正常使用极限状态下的变形 除有 特殊要求者 对荷载短期效应组合下的挠度值 在跨度大于时 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 不应大于跨度的在跨度不大于时不应大于跨度的 荷载长期效应组合下的挠度值 在跨度大于时不应大于 跨度的在跨度不大于时不应大于跨度的 对于在正常使用极限状态下不宜出现裂缝的壳体 按荷载 标准值并考虑弯矩影响所得最大主拉应力应符合现行国家标准 混凝土结构设计规范 的规定 壳板的自重可按壳板的实际总重量折算成平均厚度重量 进行计算 使用阶段薄壳结构的设计应符合下列规定 非抗震设计时 结构构件荷载效应组合的设计值应按下 列公式计算 式中结构构件荷载效应组合的设计值 恒荷载 活荷载和风荷载的分项系数 恒荷载 活荷载和风荷载的标准值 恒荷载 活荷载和风荷载的荷载效应系数 风荷载的组合值系数 非抗震设计时 荷载分项系数应按下列规定采用 承载力计算时 恒荷载分项系数 当恒荷载效应对结构不利时 分为两种情况 当壳板折算厚 度不大于时取当壳板折算厚度大于时取 当恒荷载效应对结构有利时 取 活荷载分项系数当活荷载标准值不小于时取 其他情况取 风荷载分项系数取 变形计算时 各分项系数均取 抗震设计时 应考虑荷载效应与地震作用效应的基 本组合结构构件作用效应组合的设计值应按下列公式计算 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 式中重力代表值 水平地震作用标准值 竖向地震作用标准值风荷载标准 值 重力 水平地震作用 竖向地震作用 及风荷载的作用效应系数 相应的作用分项系数 风荷载组合值系数 抗震设计时 对承载力计算荷载与地震作用分项系数应 按下列规定采用 恒荷载分项系数 当恒荷载效应对结构不利时分为两种情况当壳板折算厚 度不大于时取当壳板折算厚度大于时取 当恒荷载效应对结构有利时 取 水平地震作用分项系数 当水平地震作用效应对结构不利时取 竖向地震作用分项系数 当竖向地震作用效应对结构不利 且跨度大于时 取 对于扁球壳 双曲扁壳 圆柱面壳 壳面倾角大于的锯 齿形圆柱面壳除外双曲抛物面扭壳和膜型扁壳 可不考虑风荷 载对壳板的影响 但必须考虑风荷载对边缘构件的影响 对于旋转 壳及壳面倾角大于的锯齿形圆柱面壳 必须考虑风荷载对壳板 的影响 垂直于壳体表面上的风荷载标准值应按下列公式计算 式中风荷载标准值 高度处的风振系数 l f a 仅 指 端 部 一 样 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 风荷载体型系数 风压高度变化系数 基本风压 对于基本风压 风压高度变化系数 风振系数 应按现行国家 标准 建筑结构荷载规范的规定采用 与壳面形式有关的风荷载体型系数可按表采用 旋转壳和锯齿形圆柱面壳的风荷载体型系数表 壳体类型顶 盖 图 形体型系数值 球面壳 时 时 壳面法线与旋转轴间的夹角 壳面法线在水平面上的投影与水平纵 轴间的夹角 椭球面壳 及旋转抛 物面壳 应由试验确定 无试验数据时 可近似 地按球面壳采用 锯齿形圆 柱面壳 当时 当时 当时 当介于上列数值之间时可采用插入法 确定 壳体水平投影面上的雪荷载标准值应按下列公式计算 式中雪荷载标准值 壳面积雪分布系数 基本雪压根据不同地区按现行国家标准 建筑结构荷载规范采用 壳面积雪分布系数的取值与壳面形式有关 对旋转壳 包括扁 球壳 及圆柱面壳 其值应按表采用 对双曲扁壳 双曲抛 物面扭壳及膜型扁壳 其值应取 f L BBB b B-b b B-bbB-bb r2 r1 r2 r1 1 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 旋转壳及圆柱面旋转壳的积雪分布系数表 旋转壳包括扁球壳圆柱面壳 但不得大于和小于 当大于时 应按第条计算 边梁宽度 壳跨度 薄壳结构的抗震验算应符合下列规定 抗震设防烈度为度的地区 对于周边支承 跨度不大 于的薄壳结构可不进行水平抗震验算 对于跨度大于的 薄壳结构宜进行水平抗震验算 抗震设防烈度为度或度的地 震区 对于各种类型的薄壳结构均应进行水平抗震验算 抗震设防烈度为度的地区 薄壳结构可不进行竖向 抗震验算 抗震设防烈度为度或度的地震区 薄壳结构均应进 行竖向抗震验算 对于悬挑长度较大的薄壳结构和跨度大于的薄 壳结构 当设防烈度为度或度时 其竖向地震作用值可分别取 该结构自重的或进行简化计算 对于体型复杂的薄壳结构和跨度大于的薄壳结 构 可采用振型分解反应谱法或时程分析法进行专门的竖向抗震 分析和验算 薄壳结构设计时应对下列主要部分进行全面验算 壳板 边缘构件和装配整体式薄壳结构的连接 边缘构件在其本身平面内应具有足够的刚度当边缘构 件为钢筋混凝土桁架时 可按荷载集中在上弦杆节点作内力分析 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 但对上弦杆尚应考虑节间荷载与剪力的偏心作用所引起的力矩 装配整体式薄壳结构的预制构件 必须进行装配过程中 的内力和抗裂度的验算 验算荷载包括自重 施工荷载和起吊荷载 等 对于曲板构件宜按微弯板进行计算 薄壳结构的内力和变形分析 薄壳结构的内力与变形分析可采用下列方法 直接求解偏 微分方程组法 半解析法和数值法 当薄壳结构的底面投影比较规则且受均布荷载或规则分 布荷载作用时 其内力与位移的计算 构造措施和边缘构件的设计 应符合本规程第和章的规定 当薄壳结构的底面投影不规则 或底面投影虽较规则 但 本规程第章未涉及时 其内力与位移宜采用半解析法或数值 法求解 且其计算和构造措施宜符合本规程相关章节的规定 当薄壳结构体型复杂时 宜采用有限单元法进行整体分 析 壳体的构造和配筋 壳板的厚度不仅应符合强度要求 还应根据壳板的性能 施工要求等因素决定其中包括壳板的钢筋布置 保护层厚度 施 工质量保证 结构稳定性以及壳板和辅助构件的变形控制等 同时 应考虑结构的防火要求 壳板的厚度可在和之间选择在壳板接近 边缘和支承构件的部位 宜增厚至中部厚度的倍并增加抗弯 钢筋的数量 壳板应逐渐增厚 保证光滑性 增厚的范围至少应为增厚厚度 的倍 壳体混凝土保护层应符合下列规定 壳板加劲肋的混凝土保护层厚度可与壳板相同 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 边缘构件和支承构件的混凝土最小保护层厚度应符合 现行国家标准 混凝土结构设计规范 的有关规定壳板钢筋伸入 边缘构件的部位 其保护层厚度可维持壳板内的厚度 当壳板表面完全暴露在大气中时 应适当增加壳板的保 护层厚度 并按照暴露的程度和内外表面所处的条件来确定保护 层厚度 对壳板表面较陡 需用双面模板施工的区域 应增加保 护层的厚度 最小保护层厚度不应小于混凝土骨料最大颗粒的直径 也不宜小于钢筋的直径 当最小保护层厚度不能满足防火要求时 应在主应力配筋及受弯配筋处增加保护层厚度 壳板的配筋应符合下列规定 在薄壳结构中 应设置薄膜内力配筋 弯矩配筋及壳体 边缘处和孔洞附近的特殊配筋 薄膜内力配筋可设置在壳体中面 由单层相互正交钢筋组成 而弯矩配筋宜设置于靠近壳板表面处 配筋宜采用较小直径的钢筋除焊接钢筋网外 应全部 采用变形钢筋并合理确定钢筋间距 不宜采用抗拉强度标准值大于的钢筋 否 则应限制该类钢筋的设计值 薄膜内力配筋可以不按主应力方向设置 当主拉应力较 大时 可在该区主拉应力方向上搭添一层薄膜内力配筋 薄膜内力配筋最小应为单层相互正交钢筋其最小直 径 若采用变形钢筋应取若采用焊接钢筋网 现浇混凝土情 况应采用预制情况可采用薄膜内力配筋 在一个方 向上的最小配筋率应为在两个方向上的总和应不小于 薄膜内力的最大配筋率可按下列公式计算 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 式中壳板钢筋截面面积 壳板给定的横截面面积 混凝土轴心抗压强度标准值 钢筋的抗拉强度标准值 上述公式适用于钢筋的布置与壳体的主应力线相一致的情 况如果钢筋布置的方向与主应力线之间的夹角大于最大配 筋率应按与款相同的折减系数折减 薄膜内力配筋与主应力线的偏斜角不宜大于如 果偏斜角大于应降低钢筋强度设计值 折减系数可根据偏 斜角度和两主应力之比来确定 两主应力之比中 主应力绝对值 较大的为分母 实际工程中较重要的情况为此时折减系数应按下列公 式采用 当时 折减系数应在的范围内酌情取 值 采用变形钢筋时 钢筋的间距不宜大于倍壳板厚度 也不宜大于采用焊接钢筋网片时 钢筋间距不宜大于 倍壳板厚度 也不宜大于 钢筋的最小搭接长度与钢筋受力类型 接头类型密切相 关应符合现行国家标准混凝土结构设计规范的 规定 受 拉钢筋直径大于时不应采用搭接 而应采用焊 接 除膜型壳外 在整体式壳体的壳板和边缘构件的连接处 应满足下列构造要求 靠近边缘构件的壳板应根据该区域的内力大小逐渐增 厚 增厚范围不应小于壳体直径或壳板短边边长的增加的 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 厚度不小于壳体中间部分的厚度四块组合型双曲抛物面扭壳的 加厚 应符合本规程第条的规定 在壳板增厚区域内必须至少配置直径为间 距不大于的双层钢筋且上下二层钢筋均必须锚入边缘 构件内 其中上层钢筋的锚固长度不得小于倍钢筋直径 下层 钢筋的锚固长度不得小于倍钢筋直径 此外 锚固长度还应 符合现行国家标准混凝土结构设计规范的 规定 装配整体式壳体在壳板和边缘构件连接处应符合下列构 造要求 当壳板上具有与边缘构件正交的加劲肋时 除计算要求 加厚者外 壳板可不加厚如无加劲肋 则仍应按整体式壳体的规 定加厚 在预制构件的连接边可设置齿形槽口 槽口的长度不得 大于图 当壳板上具有与边缘构件正交且间距不大于的加 劲肋时 壳体构造要求应符合下列规定 壳板中可配置直径不小于的单层钢筋 在肋的上部 与下部应配置直径不小于的钢筋同时应将肋的上层钢筋 及壳板钢筋伸出 并与边缘构件中伸出的钢筋焊牢 焊接长度在单 面焊时不应小于倍钢筋直径 在双面焊时不应小于倍钢筋直 径在拼缝中应灌筑细石混凝土 除采用壳板 肋和边缘构件的钢筋相互伸出并焊接连接 外 也可采用预埋件连接可将肋中钢筋焊接在肋的预埋件上 再 用钢板将其与边缘构件的预埋件焊牢焊接接头强度不得小于肋 中钢筋的强度 此时 预制板的加劲肋及预埋件的间距均不应大于 当壳体跨度不小于时 肋的预埋件必须设置在上表 面 图截面当壳体跨度小于时 也可将肋的 预埋件设置在下表面 图截面 1 2 33 1 2 4 5 4 - - - - 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 图装配整体式壳体的壳板和边缘构件连 预制板的边肋预制板的中间肋肋内主筋预制板预埋铁件 与肋 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 装配整体式壳体 装配整体式壳体可全部采用预制构件 也可部分预制 部 分现浇 装配整体式壳体的壳板预制构件划分 应符合下列规定 应减少拼缝与构件类型 应便于预制板的施工 堆放 运输及安装 应减少模板和支撑 节约钢材与木材 应使拼缝处于受压区或剪力与拉力较小的区域 预制壳板宜采用曲板对圆柱面壳及曲率不大的扁壳 也 可采用平板 此时板沿曲线边的边长不得大于 壳板分块数目应符合下列规定 扁球壳沿环向分块不应少于块 沿经向不应少于 块 双曲扁壳及双曲抛物面扭壳每边分块均不应少于块 圆柱面壳沿环向不应少于块 沿纵向可不受限制 预制板的周边应设置加劲肋 肋高应由壳体稳定及预制构 件在运输 安装过程中的刚度要求确定 宜为块体边长的 对于大型构件 在运输和安装时应设置临时支撑 预制壳板的接缝 可根据接缝处的受力情况采用混凝土接 缝 钢筋混凝土接缝和预应力混凝土接缝 混凝土接缝应符合下列规定 在接缝中应灌筑细石混凝土 混凝土的强度等级不得低 于预制构件的混凝土强度等级 当预制壳板加劲肋的高度不大于时 接缝上口 宽度不应小于当肋高大于时 上口宽度不应小于 当剪应力值大于混凝土抗拉强度设计值 且超过压 应力的时 预制构件的侧边加劲肋必须做槽形齿口 预制构件 的板内钢筋应伸出一部分 并和相邻板的伸出钢筋相连接 其绑扎 长 600mm 600mm 600mm 40mm 1 2 1 2 3 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 度为倍钢筋直径 且在伸出钢筋的垂直方向另加二根分布 钢筋 图 图有槽口的混凝土接缝 附加钢筋板内伸出钢筋 钢筋混凝土接缝应符合下列规定 应将预制构件的板内钢筋伸出 并在接缝中绑扎或焊 接 绑扎长度为倍钢筋直径 焊接长度当采用单面焊时为倍 钢筋直径 采用双面焊时为倍钢筋直径 肋内钢筋可不伸出 但必须另外放置一个双层的十 字形骨架 骨架的钢筋直径应 与预制构件肋内钢筋的直径相 同 其长度应符合图 的规定 十字形骨架应与预 制构件的板内伸出钢筋绑扎在 一起 然后用细石混凝土填缝 其强度等级不得低于预制构件 的混凝土强度等级 当剪应力与拉应力 的矢量和大于混凝土抗拉强 图无槽口的钢筋 混凝土接缝 附加钢筋板内伸出钢筋 双层十字形骨架 1 2 3 600mm 600mm 600mm 40mm 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 度设计值时 侧边加劲肋上必须做槽形齿口 图 如不采用钢筋绑扎或焊接连接 则可在预制构件的壳板 上埋入间距不大于的铁件 其内表面应与加劲肋中的主钢 筋焊接在各预制构件就位后 应系用连接板将其焊牢 焊缝强度 及铁件强度均不应小于切断钢筋的强度 图有槽口的钢筋 混凝土接缝 附加钢筋板内伸出钢筋 双层十字形骨架 预应力混凝土接缝应符合下列规定 预应力筋可穿入间距不大于的预留孔或槽内 填缝细石混凝土的强度等级不应低于预制构件的强度 等级 填充预应力孔道的水泥砂浆强度等级不应低于 预制壳板与预制边缘构件的连接可按本规程第 条的规定采用 各接缝的适用范围应符合下列规定 混凝土接缝适用于受压或受压又受剪的接缝 钢筋混凝土接缝适用于受拉或受剪又受拉的接缝 预应力混凝土接缝适用于在正常使用情况下不宜出现 裂缝的壳体 或接缝中主拉应力大于混凝土抗拉强度设计值时 预制构件与现浇部分的连接 可采用从预制构件内伸出 必要数量的钢筋 与现浇部分的钢筋绑扎或焊接 然后灌筑混凝土 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 的方法 预应力薄壳结构 在边拱拉杆 横隔 旋转壳的支座环 圆柱面壳的边梁以及 壳 板的受拉区域和剪力较大区域均可采用预应力配筋 图 在受压区域也可采用预应力配筋来连接预制构件 当边缘构件支承点间的距离不小于时 宜采用预应力配 筋 图壳体预加应力 装配整体式薄壳结构的预制构件包括边缘构件 壳板等的 预加应力值 应根据装配整体后结构的工作情况及安装应力确定 预应力预制构件均必须验算安装前由于施加预应力产生的影 响 装配整体式薄壳结构的块体划分要便于安置预应力筋及 灌浆 薄壳结构可根据结构的装配方案采用先张法或后张法 在施加预应力的端部区域 构件的尺寸和构造应根据对预应 力构件的设计规定确定 薄壳结构的预应力筋应采用直线型或曲率不大的曲线型 钢筋 在未经特殊处理时 应避免把预应力钢筋或钢丝束布置在壳 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 体结构的弯折处 预加力可作为外荷载 其分项系数应按现行国家标准 混 凝土结构设计规范 的有关规定采用 对于直线配筋 可将其作为作用在锚固处的外力 对于曲线配 筋 除将其作为作用在锚固处的外力外 还应考虑预应力钢筋的拉 力对壳体产生的等效荷载 设计和计算预应力薄壳结构时 应作下列验算 预加应力过程中结构的强度 荷载标准值作用下结构的抗裂度 荷载设计值作用下结构的强度 预应力薄壳结构的基本构造应符合下列规定 当受拉区部分钢筋施加预应力已能使构件符合抗裂度 或裂缝宽度要求时 承载力计算所需的其余抗拉钢筋可采用非预 应力钢筋当如非预应力钢筋采用与预应力钢筋同级的冷拉级 或冷拉级钢筋时 其截面面积不宜大于受拉钢筋总截面面积的 当非预应力钢筋采用级及级以下的热轧钢筋时 其截面 面积可不受限制 对后张预应力混凝土薄壳结构的端部锚固区 应进行局 部受压承载能力计算 并配置间接钢筋 且其体积配筋率不应小于 在靠近支座区段宜将一部分预应力钢筋弯起 并尽可能 沿构件端部均匀布置 如预应力钢筋在构件端部不能均匀布置 而 需集中布置在端部截面的下部 或上部和下部时 应在构件端部截 面高度的倍范围内设置竖向的附加焊接钢筋网 封闭式箍筋 或其它形式的构造钢筋 其中 竖向附加钢筋的截面面积宜由下列 公式计算 式中作用在构件端部截面重心线上部或下部预应力钢 筋的合力 计算时宜考虑混凝土预压前的预应力损 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 失值 竖向附加钢筋的抗拉强度设计值 当大于 时 取为 当构件端部有局部凹进时 应增设折线构造钢筋 当构件端部与下部支承结构焊接时 在构件端部可能产 生裂缝的部位应设置足够的非预应力纵向构造钢筋 孔道灌浆应密实 水泥浆强度等级不应低于其水 灰比宜为并宜掺入水泥用量的铝粉 对于无粘结预应力混凝土构件 应采用现行行业标准 无粘结预应力混凝土结构技术规程的规定 孔洞 当孔洞直径或矩形孔的长边不大于壳体短边的且符 合下列规定时 可不考虑开口影响 但必须在孔洞附近采取适当的 构造措施 当孔洞位于受压区 直径或边长不大于时 必须在 孔洞周边设置加劲肋 且在任意法向剖面上其混凝土与钢筋的截 面面积均不得少于被割去壳板混凝土与钢筋的截面面积 同时 孔 洞附近的壳板必须设置双层钢筋网 上层钢筋网的钢筋直径不小 于间距不大于图 当孔洞位于受压区 孔洞直径或边长为时 除在 孔洞周边设置加劲肋外 尚应在孔洞中加十字形梁 在任意法向剖 面上加劲肋和十字形或井字形梁混凝土与钢筋的截面面积不得少 于被割去壳板混凝土与钢筋的截面面积孔洞附近的壳板必须配 置与款同样要求的双层钢筋网 当孔洞位于受拉区 直径或边长不大于时 仍可按 款规定的构造要求采用 当壳面设置较多孔洞时 孔洞的分布应匀称 且宜采用 圆孔当必需采用矩形孔时 其长边与短边之比不宜超过相邻 孔洞之间的净距不应少于较大孔洞直径或矩形长边的倍 ro I I bo ao II I 2 或1m rat 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 孔洞离边缘构件的净距不应小于该孔洞直径或矩形孔 长边的倍 孔洞周边的线荷载宜控制在接近于被割去壳板上 均布荷载在孔洞周边上的折算值 最大不得超过折算值的一倍 折 算值可由下列公式计算 圆形孔 式中均布荷载的折算线荷载 壳板中曲面上的均布荷载 圆孔半径 图 图壳的孔洞与配筋 附加钢筋 矩形孔 式中矩形孔的边长 图 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 当孔洞周边的线荷载大于被割去壳板上均布荷载在孔 洞周边上折算值的倍时 在孔洞周边设置的加劲肋内至少应 配置主钢筋及间距不大于的封闭箍筋 壳顶开设圆孔的旋转壳及壳顶开设矩形孔的圆柱面壳 其 内力分析可分别按本规程第章及第章的规定进行 在其他情况下 壳板开孔应作专门设计 温 度 影 响 伸缩缝布置应符合下列规定 壳体中伸缩缝的间距应符合现行国家标准 混凝土结构 设计规范 的规定当有充分依据或采取可靠措施时 伸缩缝的间 距可适当加大 壳体顶盖结构在伸缩缝处可采用两个边缘构件及双肢 柱 图缝的宽度应根据温度变形计算确定 不应小于 对于锯齿形薄壳顶盖结构 在锯齿方向伸缩缝的间距不应大 于倍该方向的跨度 在地震区 缝宽应符合抗震缝要求 考虑温度变化对壳体 除模型壳外 的影响时 温度计算应 符合下列规定 壳板中曲面温度变化可按下列公式计算 式中夏季平均最高温度 冬季平均最低温度 壳板内外表面温度差可按下列公式计算 式中壳板外表面的计算温度 壳板内表面及带肋壳中肋的计算温度 值应根据当地气候及壳体保温情况由热工计算确定 当壳板内外表面温度差在整个壳体上的分布为常数或接 B 2 3 1 4 1 4 ll 3 22 3 44 (a)波宽方向 (b)跨度方向 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 图伸缩缝的处理示例 边梁拱横隔壳柱子 近常数时 整个壳板可只考虑由其产生的弯矩 并由下式计算 式中壳板截面上的线分布弯矩 混凝土的线膨胀系数 壳板截面的分布刚度 对带肋壳应采用壳板与肋的 总刚度 壳板厚度 当中曲面的温度变化在整个壳板上的分布为常数或接近 常数时 壳板内产生的三种主要温度应力应符合下列规定 平行于边缘构件方向的法向力的计算应符合下列规定 法向力峰值可由下列公式计算 式中根据边缘构件支承情况确定的系数 可按本规程 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 第条的规定采用 圆柱面壳中平行于边梁方向的法向力应按正弦图形采 用 扭壳应按半波余弦图形采用 图其他情况在图 所示影响区内可按常数采用 对带肋壳 壳板厚度应采用按截面面积折算的厚度 垂直于边缘构件方向的弯矩的计算应符合下列规定 分布弯矩峰值的计算 当壳板边界为简支时 可由下列公式计算 当壳板边界转角为零时 可由下列公式计算 对圆柱面壳和扭壳 弯矩可忽略不计 其他情况在图 所示影响区内可按常数采用 对带肋壳 壳板厚度应采用按截面刚度或惯性矩折算的 厚度 矩形底面的简支边壳体 壳板与边缘构件交接处剪力的 计算应符合下列规定 剪力峰值可由下列公式计算 圆柱面壳壳板与边梁交接处以及扭壳壳板与边缘构件交 接处 剪应力均应按余弦图形采用 其他情况均按常数采用 图 当升温为正值时 温度产生的剪力符号应与外荷载产 生的剪力符号相同 系数的取值应符合下列规定 当边缘构件支承在柱高与柱截面高度之比不小于的 柔性柱上或其支点可自由滑动时 系数应取为零 当边缘构件支承在柱上 且其支点不能自由滑动时 系 3 C 3 C 2 3 C 2 0 3 C 1 3 C 1 3 C 1 3 C 2 3 C 1 3 C 2 B 3 C 3 C 3 C 3 C n 1 m a x n 2 m a x a 2 a y v 1 m a x x o a ) 旋 转 壳 n 及 m 影 响 区 n 1 及 m 2 影 响 区 n 2 及 m 1 影 响 区 n 1 及 m 2 影 响 区 t 影 响 区 n x 影 响 区 n 影 响 区 c ) 圆 柱 面 壳 d ) 扭 壳 a ( 对 于 单 块 扭 壳 ) 2 a ( 对 于 四 块 组 合 型 扭 壳 ) b ) 双 曲 扁 壳 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 图由产生的壳板温度应力影响区示意图 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 数的计算应符合下列规定 矩形底壳体 可由下列公式计算 式中边缘构件的长度 边缘构件平均的截面面积 如为桁架 则为其上下弦 之