中华人民共和国国家标准高耸结构设计规范GB 50135-2006 1
主编部门:上海市建设和交通委员会
批准部门:中华人民共和国建设部
施行日期:2 0 0 7年5月1日
中华人民共和国建设部公告
第524号
建设部关于发布国家标准
《高耸结构设计规范》的公告
现批准《高耸结构设计规范》为国家标准,编号为GB 50135-2006,自2007年5月1日起实施。其中,第3.0.4、4.2.1、4.4.1、 5.1.1、 5.1.2、 6.5.5、 6.5.6、 7.1.1、 7.1.3、 7.1.4、7.2.5、7.4.1条为强制性条文,必须严格执行。原《高耸结构设计规范》GBJ 135-90同时废止。
本规范由建设部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。
中华人民共和国建设部
二○○六年十二月十一日
前 言
本规范根据建设部建标[1999]308号文下达的"关于印发《一九九九年工程建设国家标准制定、修订计划》的通知"的要求,由同济大学会同有关设计、教学、科研和施工单位组成规范修订编制小组,对《高耸结构设计规范》GBJ 135-90进行了全面的修订。在修订过程中,开展了许多专题研究,总结了近年来的设计经验,参考了国内外其他有关规范的相关内容,并以研讨会、信函等多种方式征求全国有关单位的意见,经反复修改并组织新老规范的对比试设计,完成了本稿。
修订后的本规范共有7章4个附录,修订的主要内容有:将规范适用范围扩大,包括了输电高塔和通信塔;根据本轮规范修订的总体格式,增加了第2章"术语与符号";与国家最近颁布的新规范相关内容相协调;规定了各类高耸结构按正常使用极限状态设计时,可变荷载代表值的取值;提出了高耸结构采用振动控制技术的条件;规定了桅杆风振系数的计算;规定了带塔楼高耸结构的温度作用计算;提出了钢塔的埃菲尔效应及相应结构措施;规定了单管塔的径厚比;增加了柔性法兰的计算方法;增加了高耸结构中预应力混凝土的设计规定;建议了高耸结构的基础选型,增加了高耸结构抗拔基础的设计和构造要求;增加了高耸结构桩基础设计的规定;附录中增加了高耸结构中常用的钢材的性能。
本规范中以黑体字标志的条文为强制性条文,必须严格执行。
本规范由建设部负责管理和对强制性条文的解释,由同济大学负责具体技术内容的解释。在执行过程中,请各单位结合工程实践总结经验。对本规范的意见和建议,请寄至同济大学建筑工程系《高耸结构设计规范》国家标准管理组(地址:上海市四平路1239号,邮编: 200092 传真:021-65984889)。
本规范主编单位、参编单位和主要起草人:
主编单位:同济大学
参编单位:中广电广播电影电视设计研究院(原国家广播电影电视总局设计院) 中国建筑科学研究院 北京广播电影电视设备制造厂中国石化集团洛阳石油化工工程公司 中冶长天国际工程有限责任公司 中国电子工程设计院 中国建筑西南设计研究院 中国冶金建设集团包头钢铁设计研究总院 北京市市政工程设计研究总院电力规划设计总院 华东电力设计院 西北电力设计院 东北电力设计院 西南电力设计院 大连理工大学 东南大学 湖南大学年 武汉理工大学 中讯邮电咨询设计院 河北省电力勘察设计研究院青岛东方铁塔股份有限公司 浙江电联设备工程有限公司
主要起草人:王肇民 马人乐(以下按姓氏笔画为序)马 星 牛春良 王 俊 王建磊 王墨耕 邓洪洲 乐俊旺 古天纯 刘大晖何尧章 何建平 何敏娟 宋玉谱 张春奎 张相庭 李爱群 李喜来 杨春田 沈之容 肖克艰 陈俊岭 周 卫 罗命达 娄 宇 荆建中 赵德厚 唐玉德 唐国安 夏福来徐传衡 徐华刚 秦益芬 黄 新 舒兴平蒋寿时 蒋演德 韩汇如 鞠建英 瞿伟廉
1 总 则
1.0.1 为了在高耸结构设计中做到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量,制定本规范。
1.0.2本规范适用于钢及钢筋混凝土高耸结构,包括广播电视塔、通信塔、导航塔、输电高塔、石油化工塔、大气监测塔、烟囱、排气塔、水塔、矿井架、风力发电塔等构筑物的设计。
1.0.3 本规范是根据现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068规定的原则制定的。
1.0.4 设计高耸结构和选择结构方案时,应同时考虑钢结构制作、运输、安装和混凝土浇筑、施工以及建成后的环境影响、维护保养等问题。
1.0.5 设计高耸结构时,除遵照本规范的规定外,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 高耸结构 high-rising structure 相对高而细的结构,包括钢塔、钢桅杆及钢筋混凝土杆塔等。
2.1.2 钢塔架 steel tower 自立式高耸钢结构。
2.1.3 拉线钢桅杆 guyed steel mast 由立柱和拉索构成的高耸钢结构。
2.1.4 钢筋混凝土圆筒形塔 reinforced concrete cylindrical tower 圆筒状的以钢筋混凝土为材料的自立式高耸结构。
2.2 符 号
2.2.1作用和作用效应设计值
Af--风压频遇值作用下塔楼处水平动位移幅值;
C--设计时对变形、裂缝等规定的相应限值;
Eh、Ev--水平、竖向地震作用;
F--力、集中荷载、基础和锚板基础所受的拔力(设计值);
FE--结构总水平地震作用;
FEv--结构总竖向地震作用;
Fk--相应于荷载效应标准组合上部结构传至基础的竖向力值;
Fpi--第i根桩桩顶在正常使用极限状态下轴向上拔力标准组合值;
Fi、Fvi--质点i的水平地震作用、竖向地震作用;
G--永久荷载、结构的重力、基础自重(包括基础上的土重)、桩身的有效重力,水下部分按浮重计;
Ci、Gj--集中于质点i、j的重力;
CE--抗震计算时结构的总重力代表值;
Ge--土体重量;
Gf--基础和锚板基础重量;
Ceq--结构等效总重力荷载;
Ck--基础自重(包括基础上的土重)标准值;
H--塔的总高度;
M--力矩或弯矩、弯矩设计值、上部结构传至基础的弯矩(设计值);
Mk--相应于荷载效应标准组合下上部结构传至基础的力矩值;
Mc--横向风振引起的弯;
MA--顺风向风力引起的弯矩;
Mx、My--对x轴、y轴的弯矩;
N---轴向力(拉力或压力)及其设计值、纤绳拉力、上部结构传至基础的竖向荷载设计值;
N'Ex--欧拉临界;
Nk--标准荷载作用下的轴向力;
Nm--截面弯矩在单肢中引起的轴力;
Ph--上部结构传至基础的水平力;
Q--可变荷载;
R--抗力
SEhk、SEvk--水平地震作用、竖向地震作用标准值的作用效应值;
SGk、SQik--永久荷载、第i个可变荷载标准值的荷载效应值;
S--j振型水平地震作用产生的地震作用效应;
Sc、SA--横向风振、顺风向风力的荷载效应;
T--高耸结构的基本自振周期;
Tj--结构j振型的自振周期;
V--剪力;
Ve--体滑动面上剪切抗力的竖向分量之和;
Vl--缀板的剪力;
V1--分配到一个缀板面的剪力;
P--基底均布荷载设计值;
Pk--相应于荷载效应标准组合下基础底面平均压力代表值;
Pk,max--相应于荷载效应标准组合下基础边缘的最大压力代表值;
Pk,min--相应于荷载效应标准组合下基础边缘的最小压力代表值;
Pmax--基底边缘最大压力设计值;
Px--计算截面x-x处的基底压力设计值;
q--塔筒线分布重力;
qa、ql--单位面积上、单位长度上的覆冰重力荷载;
r--桅杆杆身最不利风载效应;
Ucr--临界风速;
wk--作用在高耸结构z高度处单位面积上的风荷载标准值;
Wo--基本风压值;
WLij--横向共振引起的等效静风载;
σc、σc --迎风面、背风面混凝土的压应力;
σs--迎风面纵向钢筋的应力;
σsc--在标准荷载以及温度作用下的纵向钢筋拉应力;
σsT--温度作用下钢筋拉应力;
t--焊缝剪应力;
tx、ty--垂直于焊缝长度方向、沿焊缝长度方向的焊缝应力;
wi--结构振动第i阶圆频率;
△u--水平位移;
△u'--层间水平位移。
2.2.2 计算指标
E--钢材的弹性模量;
Ec--混凝土的弹性模量;
Es--钢筋、钢丝绳的弹性模量;
Nb--每个螺栓承载力设计值;
Nbc 、Nbt 、Nbv--每个螺栓的承压、抗拉、抗剪承载力设计值;
f--钢材、钢丝绳强度设计值;
fbc、fbt、fbv--螺栓的承压、抗拉、抗剪强度设计值;
fc--混凝土的抗压强度设计值;
fa--修正后的地基承载力特征值;
fak--地基承载力特征值;
fi--桩穿过的各分层土的极限摩阻力;
fk--材料强度的标准值;
fsE--地基抗震承载力设计值;
fs--钢筋强度设计值、地基承载力设计值;
ftk--混凝土抗拉强度标准值;
fu--钢材抗拉强度、钢丝绳的破坏强度;
fv--钢材屈服强度;
fwc、fwt、fwv--对接焊缝的抗压、抗拉、抗剪强度设计值;
fwf--角焊缝的(抗压、抗拉、抗剪)强度设计值。
2.2.3 几何参数
A--截面面积、毛截面面积、基础底面积;
Ao--锚栓孔面积、换算截面面积;
An--净截面面积;
Au、Anu--格构式构件的单肢毛截面面积、净截面面积;
As--钢筋截面面积;
B--基础底面宽度(最小边长);或力矩作用方向的基础底面边长;
H--高耸结构的总高度;
Ho--基础高度;
I--截面惯性矩;
Io--换算截面惯性矩;
In--净截面惯性矩;
L--基础底面长度;
S--作用(荷载)效应、截面对某轴的面积矩;
W--截面抗弯模量;
Wn--净截面抗弯模量;
Wx、Wy--对x轴、y轴的截面抗弯模量;
W1--毛截面抗弯模量;
α--缀板中到中的距离、振动加速度、合力作用点到基础底面最大压力边的距离;
αc--圆(环)形基础的基底受压面宽度;
αk--构件截面几何参数标准值;
αx、αy--合力作用点至ex一侧、ey一侧基础边的距离;
b--基本覆冰厚度、平行于x轴的基础边长;
d--螺栓直径,基础埋置深度,桩身直径,圆柱体直径;
de--螺栓(螺纹处)的有效直径;
do--螺栓孔径;
ex--x方向的偏心距;
ey--y方向的偏心距;
eok--轴向力对截面重心的偏心距(标准荷载作用时);
h--高度、截面高度;
hcr--土重法计算的临界深度;
hf--角焊缝的焊脚尺寸;
hi--计算截面i的高度、集中质点i的高度;
ht--基础上拔深度;
i--(塔筒)截面的回转半径;
l--长度;
li--桩穿过的各分层土的厚度;
lo--杆件的计算长度;
lx(H)、lx(0)--结构顶部与底部宽度;
lw--(角)焊缝的计算长度;
rco--截面核心距(半径);
r--塔筒壁厚中线的半径;
l/rc--塔筒代表截面处的弯曲变形曲率;
s--基础沉降量;
t--连接件的厚度,筒壁厚度;
Up--桩的截面周长;
α--角度、受压区的半角系数;
αo--土体计算的抗拔角;
αk--几何参数的标准值;
λ--构件长细比;
λo--弹性支承点之间杆身换算长细比;
φ--截面受压区半角。
2.2.4 计算系数及其他
A--压缩系数;
C--凝聚力;
Ea--主动土压力;
Re--雷诺数;
R(·)--结构构件的抗力函数;
RM、RN--截面抗弯、抗压承载力;
e--孔隙比;
△t--温度差;
ui、uj--i、j点的水平位移;
uji--j振型在i点处的相对位移;
αb--桩与土之间抗拔极限摩阻力与受压极限摩阻力间的折减系数;
αcr--(计算裂缝宽度)与构件受力有关的特征系数;
αi--相应于周期Tj的水平地震影响系数;
amax--水平地震影响系数的最大值;
αv,max--竖向地震影响系数的最大值;
αT--混凝土的温度线膨胀系数;
αt--受拉钢筋的半角系数;
αl--与直径有关的覆冰厚度修正系数;
α2--覆冰厚度的高度递增系数;
βz --z高度处的风振系数;
βo--风振系数动力部分的基本值;
βmx、βtx--压弯构件弯矩作用平面内、平面外的等效弯矩系数;
γ--覆冰重度;
γo--高耸结构重要性系数;
γEh、γEv--水平、竖向地震作用的分项系数;
γG、γQ--永久荷载、可变荷载的荷载分项系数;
γj--j振型的参与系数;
γR1--土体重的抗拔稳定系数;
γR2--基础重的抗拔稳定系数;
γR--结构抗力分项系数;
γRE--抗力抗震调整系数;
γw--风荷载分项系数、抗震计算时风荷载分项系数;
γs--桩侧抗阻力分项系数;
ε1--风压脉动和高度变化等的影响系数;
ε2--振型、结构外形的影响系数;
εq--综合考虑风压脉动、高度变化及振型影响的系数;
ζ--结构阻尼比;
η--风振系数(动力部分)基本值的调整系数;
ηz--考虑脉动风荷载沿竖向空间相关的折减系数;
μ --地基的摩擦系数;
μI--横向力系数;
μs--风荷载体型系数;
μz---z高度处风压高度变化系数;
μf--风压脉动系数;
υ--计算裂缝宽度时与纵向受拉钢筋表面特征有关的系数;
ξ--脉动增大系数、杆身刚度折减系数、受压区相对高度;
ψh--受弯构件的整体稳定系数;
ψ--轴心受压构件稳定系数;
φ--挡风系数;
ψ--裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数、环形基础底板外形系数;
ψc--可变荷载的组合值系数;
ψq--可变荷载的准永久值系数;
ψf--可变荷载的频遇值系数;
ψw--抗震计算时风荷载组合值系数;
ψt--钢丝绳扭纹强度调整系数;
ψ2--钢丝强度不均匀系数;
ω--塔筒水平截面的特征系数;
ρ--纵向钢筋的配筋率。
2.2 符 号
2.2.1作用和作用效应设计值
Af--风压频遇值作用下塔楼处水平动位移幅值;
C--设计时对变形、裂缝等规定的相应限值;
Eh、Ev--水平、竖向地震作用;
F--力、集中荷载、基础和锚板基础所受的拔力(设计值);
FE--结构总水平地震作用;
FEv--结构总竖向地震作用;
Fk--相应于荷载效应标准组合上部结构传至基础的竖向力值;
Fpi--第i根桩桩顶在正常使用极限状态下轴向上拔力标准组合值;
Fi、Fvi--质点i的水平地震作用、竖向地震作用;
G--永久荷载、结构的重力、基础自重(包括基础上的土重)、桩身的有效重力,水下部分按浮重计;
Ci、Gj--集中于质点i、j的重力;
CE--抗震计算时结构的总重力代表值;
Ge--土体重量;
Gf--基础和锚板基础重量;
Ceq--结构等效总重力荷载;
Ck--基础自重(包括基础上的土重)标准值;
H--塔的总高度;
M--力矩或弯矩、弯矩设计值、上部结构传至基础的弯矩(设计值);
Mk--相应于荷载效应标准组合下上部结构传至基础的力矩值;
Mc--横向风振引起的弯;
MA--顺风向风力引起的弯矩;
Mx、My--对x轴、y轴的弯矩;
N---轴向力(拉力或压力)及其设计值、纤绳拉力、上部结构传至基础的竖向荷载设计值;
N'Ex--欧拉临界;
Nk--标准荷载作用下的轴向力;
Nm--截面弯矩在单肢中引起的轴力;
Ph--上部结构传至基础的水平力;
Q--可变荷载;
R--抗力
SEhk、SEvk--水平地震作用、竖向地震作用标准值的作用效应值;
SGk、SQik--永久荷载、第i个可变荷载标准值的荷载效应值;
S--j振型水平地震作用产生的地震作用效应;
Sc、SA--横向风振、顺风向风力的荷载效应;
T--高耸结构的基本自振周期;
Tj--结构j振型的自振周期;
V--剪力;
Ve--体滑动面上剪切抗力的竖向分量之和;
Vl--缀板的剪力;
V1--分配到一个缀板面的剪力;
P--基底均布荷载设计值;
Pk--相应于荷载效应标准组合下基础底面平均压力代表值;
Pk,max--相应于荷载效应标准组合下基础边缘的最大压力代表值;
Pk,min--相应于荷载效应标准组合下基础边缘的最小压力代表值;
Pmax--基底边缘最大压力设计值;
Px--计算截面x-x处的基底压力设计值;
q--塔筒线分布重力;
qa、ql--单位面积上、单位长度上的覆冰重力荷载;
r--桅杆杆身最不利风载效应;
Ucr--临界风速;
wk--作用在高耸结构z高度处单位面积上的风荷载标准值;
Wo--基本风压值;
WLij--横向共振引起的等效静风载;
σc、σc --迎风面、背风面混凝土的压应力;
σs--迎风面纵向钢筋的应力;
σsc--在标准荷载以及温度作用下的纵向钢筋拉应力;
σsT--温度作用下钢筋拉应力;
t--焊缝剪应力;
tx、ty--垂直于焊缝长度方向、沿焊缝长度方向的焊缝应力;
wi--结构振动第i阶圆频率;
△u--水平位移;
△u'--层间水平位移。
2.2.2 计算指标
E--钢材的弹性模量;
Ec--混凝土的弹性模量;
Es--钢筋、钢丝绳的弹性模量;
Nb--每个螺栓承载力设计值;
Nbc 、Nbt 、Nbv--每个螺栓的承压、抗拉、抗剪承载力设计值;
f--钢材、钢丝绳强度设计值;
fbc、fbt、fbv--螺栓的承压、抗拉、抗剪强度设计值;
fc--混凝土的抗压强度设计值;
fa--修正后的地基承载力特征值;
fak--地基承载力特征值;
fi--桩穿过的各分层土的极限摩阻力;
fk--材料强度的标准值;
fsE--地基抗震承载力设计值;
fs--钢筋强度设计值、地基承载力设计值;
ftk--混凝土抗拉强度标准值;
fu--钢材抗拉强度、钢丝绳的破坏强度;
fv--钢材屈服强度;
fwc、fwt、fwv--对接焊缝的抗压、抗拉、抗剪强度设计值;
fwf--角焊缝的(抗压、抗拉、抗剪)强度设计值。
2.2.3 几何参数
A--截面面积、毛截面面积、基础底面积;
Ao--锚栓孔面积、换算截面面积;
An--净截面面积;
Au、Anu--格构式构件的单肢毛截面面积、净截面面积;
As--钢筋截面面积;
B--基础底面宽度(最小边长);或力矩作用方向的基础底面边长;
H--高耸结构的总高度;
Ho--基础高度;
I--截面惯性矩;
Io--换算截面惯性矩;
In--净截面惯性矩;
L--基础底面长度;
S--作用(荷载)效应、截面对某轴的面积矩;
W--截面抗弯模量;
Wn--净截面抗弯模量;
Wx、Wy--对x轴、y轴的截面抗弯模量;
W1--毛截面抗弯模量;
α--缀板中到中的距离、振动加速度、合力作用点到基础底面最大压力边的距离;
αc--圆(环)形基础的基底受压面宽度;
αk--构件截面几何参数标准值;
αx、αy--合力作用点至ex一侧、ey一侧基础边的距离;
b--基本覆冰厚度、平行于x轴的基础边长;
d--螺栓直径,基础埋置深度,桩身直径,圆柱体直径;
de--螺栓(螺纹处)的有效直径;
do--螺栓孔径;
ex--x方向的偏心距;
ey--y方向的偏心距;
eok--轴向力对截面重心的偏心距(标准荷载作用时);
h--高度、截面高度;
hcr--土重法计算的临界深度;
hf--角焊缝的焊脚尺寸;
hi--计算截面i的高度、集中质点i的高度;
ht--基础上拔深度;
i--(塔筒)截面的回转半径;
l--长度;
li--桩穿过的各分层土的厚度;
lo--杆件的计算长度;
lx(H)、lx(0)--结构顶部与底部宽度;
lw--(角)焊缝的计算长度;
rco--截面核心距(半径);
r--塔筒壁厚中线的半径;
l/rc--塔筒代表截面处的弯曲变形曲率;
s--基础沉降量;
t--连接件的厚度,筒壁厚度;
Up--桩的截面周长;
α--角度、受压区的半角系数;
αo--土体计算的抗拔角;
αk--几何参数的标准值;
λ--构件长细比;
λo--弹性支承点之间杆身换算长细比;
φ--截面受压区半角。
2.2.4 计算系数及其他
A--压缩系数;
C--凝聚力;
Ea--主动土压力;
Re--雷诺数;
R(·)--结构构件的抗力函数;
RM、RN--截面抗弯、抗压承载力;
e--孔隙比;
△t--温度差;
ui、uj--i、j点的水平位移;
uji--j振型在i点处的相对位移;
αb--桩与土之间抗拔极限摩阻力与受压极限摩阻力间的折减系数;
αcr--(计算裂缝宽度)与构件受力有关的特征系数;
αi--相应于周期Tj的水平地震影响系数;
amax--水平地震影响系数的最大值;
αv,max--竖向地震影响系数的最大值;
αT--混凝土的温度线膨胀系数;
αt--受拉钢筋的半角系数;
αl--与直径有关的覆冰厚度修正系数;
α2--覆冰厚度的高度递增系数;
βz --z高度处的风振系数;
βo--风振系数动力部分的基本值;
βmx、βtx--压弯构件弯矩作用平面内、平面外的等效弯矩系数;
γ--覆冰重度;
γo--高耸结构重要性系数;
γEh、γEv--水平、竖向地震作用的分项系数;
γG、γQ--永久荷载、可变荷载的荷载分项系数;
γj--j振型的参与系数;
γR1--土体重的抗拔稳定系数;
γR2--基础重的抗拔稳定系数;
γR--结构抗力分项系数;
γRE--抗力抗震调整系数;
γw--风荷载分项系数、抗震计算时风荷载分项系数;
γs--桩侧抗阻力分项系数;
ε1--风压脉动和高度变化等的影响系数;
ε2--振型、结构外形的影响系数;
εq--综合考虑风压脉动、高度变化及振型影响的系数;
ζ--结构阻尼比;
η--风振系数(动力部分)基本值的调整系数;
ηz--考虑脉动风荷载沿竖向空间相关的折减系数;
μ --地基的摩擦系数;
μI--横向力系数;
μs--风荷载体型系数;
μz---z高度处风压高度变化系数;
μf--风压脉动系数;
υ--计算裂缝宽度时与纵向受拉钢筋表面特征有关的系数;
ξ--脉动增大系数、杆身刚度折减系数、受压区相对高度;
ψh--受弯构件的整体稳定系数;
ψ--轴心受压构件稳定系数;
φ--挡风系数;
ψ--裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数、环形基础底板外形系数;
ψc--可变荷载的组合值系数;
ψq--可变荷载的准永久值系数;
ψf--可变荷载的频遇值系数;
ψw--抗震计算时风荷载组合值系数;
ψt--钢丝绳扭纹强度调整系数;
ψ2--钢丝强度不均匀系数;
ω--塔筒水平截面的特征系数;
ρ--纵向钢筋的配筋率。