GB 50135-2019_高耸结构-设计标准

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标准类别:建筑工业标准
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GB 50135-2019_高耸结构-设计标准

5.10.1本条增加了热浸锌时锌液宜滞留的部位应设溢流孔的 要求。 5.10.2钢管塔腹杆当采用相贯线连接时,用相贯线焊缝焊于弦杆上。 5.10.3对钢塔主要受力构件圆钢最小直径的限定由12改为16。 5.10.4本条区分了按计算要求设横隔和按构造要求设横隔这两 种不同情况。实际上横膈有时在计算中是必须的,如“K”形腹杆 中点,必须有横膈支撑。 5,10.5单管塔底部开设人孔等较大孔洞时,往往对单管塔的极 限承载力和刚度产生较天的削弱影响,其影响程度主要受开孔率 6三9/2元决定,0为人孔高度中心所在单管塔横截面开孔区域所对 应的圆心角角度(rad)。需要采取适当的补强措施。 (1)贴板补强。 贴板补强构造形状及尺寸如图4所示。主要构造参数为贴板 相对宽度比ΦΦ三2sb/sd,Sh为贴板沿管壁周向的弧长(m),Sd为 人孔对应管壁周向弧长(m)和贴板相对厚度比出t/t,tb为 贴板厚度(m),t为管壁厚度(m)l。

5.10.5单管塔底部开设人孔等较大孔洞时,往往对

图4贴板补强构造形状及尺寸 1一孔边贴板补强区:2一开孔区

贴板补强构造简单,使用经验成熟。但这种构造存在以下缺 点:补强金属过于分散,补强效率不高:使用贴板补强后,虽然降低 了孔边的应力集中,但是由于外形尺寸的突变,在贴板的外围边界 区域造成新的应力集中DB34/T 3092-2018 排水抗裂型沥青混合料应用技术规程,使其容易在焊缝脚距处开裂;此构造由于 没有和塔筒壳体形成整体,因而抗疲劳性能较差;此外,贴板与塔 筒壳体相焊时,因塔筒刚度大,对角焊缝的冷却收缩起到了很大的 约束作用,容易在焊缝处形成裂纹,特别是高强钢萍硬性大,对焊 接裂纹比较敏感,更容易开裂。 (2)加强圈补强。 加强圈构造的形状及尺寸如图5所示。主要参数为加强圈的 相对高度比入入三2h/sd,h为加强圈高度(m),sd为人孔对应管壁 周向弧长(m)和相对厚度比yLyth/t,tb为加强圈厚度(m);t为 管壁厚度(m)。

三种加强圈补强构造形状及尺工

加强圈不仅能增大塔筒截面惯性矩,而且能有效约束孔边高 应力区壳体的变形,因此能有效地降低孔边应力集中,改善结构性 能。加强圈补强构造简单,焊缝质量容易检验。其缺点是焊缝处 于孔洞边缘最大应力区域内,为达到补强的要求,焊缝应保证全焊 透,焊缝质量检验要求高。根据加强圈与管壁的相对位置不同,可 将加强圈分为内加强圈、中间加强圈和外加强圈三种

(3)有限元模拟分析表明: 1)对于贴板补强构造的使用,应遵循以下原则: ①贴板补强构造比较适用于薄壁小开孔(7%)单管塔的补 强,对厚壁大开孔(7%,特别是人孔)单管塔要慎重使用,并且 更用时要采取措施(如在贴板上开孔塞焊),尽量减小贴板补强的 缺点带来的不利影响,以获得尽可能好的补强效果: ②贴板宽度通常取相对宽度比Φ=1(即“等面积”补强),Φ>1 时,贴板补强不经济: ③对小开孔(≤7%)的情况,可取相对厚度比出=1.0,对相 对较大的开孔(8>7%的人孔)的情况,应取出=1.5。 2)对于加强圈补强结构使用,应遵循以下原则: ①与贴板补强构造相比,加强圈补强构造更适用于实际工程 中较大开孔的补强; ②可取加强圈相对高度比入=0.6,可取加强圈相对厚度 1.5; ③中间加强圈的补强效果最好,内加强圈次之,外加强圈最 差。另外从加强圈和管壁的连接方面来看,中间加强圈的加工和 焊接效果比较好。 (4)开孔补强现场足尺对比试验表明: 1经贴板补强后或中加强圈补强后,单管塔开孔区的应力水 平较补强前有所降低,应力集中现象缓解,补强效果显著; 2)相同荷载下经中加强圈补强后单管塔开孔区的应力峰值相 对较低,且其高应力区相对较小,补强效果更好; 3)两种补强措施对单管塔的刚度补偿作用差异不大; 4)相同的补强效率要求下,中加强圈补强经济性略好。 Ⅲ螺栓连接 5.10.12每一杆件在接头一边的螺栓数不宜少于2个,但对于租

(销)加工精度高,受力状态较理想化,质量可靠。而这在柔性杆连 接中为常用构造,安装很方便,且节约节点用材。 5.10.14本条增加了受剪螺栓的螺纹不宜进入剪切面的规定,以 提高螺栓抗剪的可靠性。本条还强调由于高钢结构受风振作 用,故重要螺栓连接,特别是有可能受拉压循环作用的螺栓,必须 要有防松措施。一般螺栓也要用扣紧螺母防松

6.1.1本章适用于普通混凝土和预应力混凝土圆筒形塔的设 计,适用范围包含了风力发电塔。无黏结预应力混凝土的预应 力钢筋达不到屈服状态,故本章用于塔身承载力计算的有关公 式仅适用于有黏结预应力结构。当采用无黏结预应力混凝结 构时,可参考本标准的有关计算方法,但预应力筋应采用设计应 力进行计算。 为了避免风力发电塔发生疲劳破环,本标准规定风力发电塔 应采用预应力混凝土结构

6.1.5采用预应力混凝土时,塔身刚度提高,但其延性下降

采取有效措施保证结构具有必要的延性。其配置的非预应力钢筋 应满足最小配筋率。在抗震设防烈度较高地区,可采取主动或被 动减震措施,

6.2塔身变形和塔简截面内力计算

6.2.1相邻质点间的塔身截面刚度取该区段的平均截面刚度,可 不考虑开孔和局部加强措施(如洞口扶壁柱等)的影响。 6.2.4横向风振和临界风速可按本标准第4章的规定计算。 6.2.5塔身的附加弯矩计算:原标准给出理论公式和近似计算公 式,是基于兼顾手工计算考虑,由于近似附加弯矩计算方法是以等 由率假设为前提的,在许多情况下误差较大。随着计算程序的普 及应用,应该采用理论公式计算。故本次修订只保留理论计算公 式,而近似公式放到附录,方便还有需要的设计人员使用。 在计算质点的重力荷载时,应考虑结构自重及各层平台的活

6.2.1相邻质点间的塔身截面刚度取该区段的平均截面刚度,可 不考虑开孔和局部加强措施(如洞口扶壁柱等)的影响。 6.2.4横向风振和临界风速可按本标准第4章的规定计算。 6.2.5塔身的附加弯矩计算,原标准给出理论公式和近似计算公

6.2.1相邻质点间的塔身截面刚度取该区段的平均截面刚度,口

荷载,其组合值应与对应组合工况一致,当考虑竖向地震影响时应 包括竖向地震作用

5.3塔筒截面承载能力验算

6.3.1与原标准相比,本次标准修订扩大了筒壁开孔使用范围。 原标准规定,当同一截面开两个孔时,要求两个孔中心线夹角需满 足180°要求,本次修订,理论上允许两个孔中心线夹角为任意角 度,但实际应用时应满足构造要求。 本标准给出了配有非预应力筋和同时配有预应力筋的通用公 式。当不配预应力筋时,令预应力筋项的值为零即可。本标准公 式适用于有黏结预应力混凝土结构。应当指出:在计算公式中,当 仅开设1个孔洞时,是按孔洞在受压区给出的。当开设两个孔洞 时,其中较大的孔洞在受压区

6.4塔筒裂缝宽度验算

6.4.1预应力混凝土塔筒的抗裂验算应按现行国家

结构设计规范》GB50010的有关规定进行计算。本标准未做新 规定。

6.4.2为计算混凝土和预应力混凝土塔简的裂缝开展宽

计算在正常使用状态的混凝王压应力和钢筋拉应力。为此,应自 先判别eokreo。因为这两种不同情况,应力的计算公 式是不同的。其中截面核心距r又分为截面无孔洞及有一个孔 同和有两个孔洞等情况,应分别加以判断。本条给出了有关计算 公式。 6.4.3本条给出了当e0k≤rc时,混凝王压应力的计算公式

由于eok≤rco,迎风侧钢筋拉应力小于零,此种状态无需验算 裂缝。

应力。求出钢筋拉应力才能验算裂缝开展宽度。本条计算公式与

现行国家标准《烟图设计规范》GB50051的不同之处在于增加了 预应力钢筋

有关计算公式。对于塔筒由于温度差较小,不像烟窗筒壁内外侧 温度差很大,如有一定的环向配筋,一般裂缝不会很大。

6.5混凝土塔简的构造要求

6.5.3本条与现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB5C 有关内容进行了协调。

6.5.4由于筒壁开孔计算公式不再局限于两个孔中心线

6.5.4由于筒壁开孔计算公式不再局限于两个孔中心线夹角需 满足180°的要求,故对同一截面上两个孔洞之间的筒壁最小宽度 提出要求。简身开孔较大时,考虑到筒身竖向刚度和承载力突变 的影响,对洞口影响范围及以下截面的混凝士强度等级提出了 要求。

些要求。这些要求参考了现行国家标准《烟窗设计规范》GB50051 的有关内容。洞口加强钢筋应尽量靠近洞口边缘放置,当洞口较 天时,其每侧布置区间应控制在3倍壁厚范围内,其洞口两侧加强 筋数量的总和为同方向截断钢筋面积的1.3倍

7.1.1表7.1.1中关于中低压缩性王和高压缩性王的意义同第 7.2.6条条文说明。本次修订补充了风力发电塔部分内容。 7.1.2地基变形是地基设计中的一个重要组成部分。当高算结 构地基产生过大的变形时,会影响设备正常的工作,危及结构安 全,在表712中增列了风力发电塔的内容

7.1.4本条主体部分与现行国家标准《建筑地基基础设计规范》

在验算地基承载力时,效应取标准值。对高结构,常有部分 基础底面脱离地基,即压力为0,脱开比值限定小手0.25。此时应 按实际情况重新确定地基受压区域,再按调整后压力不为0的区 域验算地基承载力,参见第7.2.3条。但在验算基础强度项目时, 效应取设计值,所以脱开比值可能大于1/4,这时也要按此条件确 定地基受压区域及压强分布,然后以此压强分布作用在基础上验 算基础各部分的强度。

7.1.5对于风力发电塔基础,因其有1×10次疲劳荷载,

7.2.4按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007

7.2.17.2.4按现行国家标准《建筑地基基础设计规范

在地基计算中用荷载效应标准组合为代表值,以特征值(承载力) 为抗力代表值。

7.2.5根据不同类型高结构的特点,提出不同的沉降量

高算结构地基变形充许值与现行国家标准《建筑地基基石 规范》GB50007协调,并在分类上做适当变更。本标准增力 力发电塔的地基变形限制4%

7.2.6本条对高算结构内相邻基础间的沉降差作出限定

2.7对山坡地上的高算结构要分析地基的稳定性,并对此个 学的评价。

7.3.1本文提出了斜立式基础的适用范围及大致形式。

7. 3. 3~7. 3. 5

切性能)时,底板反向受弯,因而在底板上表面也要做配筋验算。 这种情况对其他结构相当独特,但在高箕结构中却很普遍。本条 新增了计算底部上表面配筋时的均布荷载设计值公式,此时基础 及其上覆土重量起控制作用,故取分项系数1.35。同时,上表面 配筋尚应满足最小配筋率要求

7.3.7高算结构一般很少用“刚性基础”,即无筋扩展基础

件,设计时应考虑对钢结构和混凝土结构兼容。而两者的施工 标准差异很大,本条根据高算结构的特点及设计经验,提出了 锚栓设计的具体要求。预应力锚栓的疲劳应力幅的相关规定 见Eurocode3:DesignofSteel Structures,Partl.9,Fatigue。锥 栓组合件如图6所示

图6预应力锚栓组合件 1一上锚板;2一尼龙螺母;3一热缩管;4一锚栓及套管;

现行国家标准《钢结构设计标准》GB50017规定锚栓预拉力 P以锚栓的抗拉强度为准,再考虑必要的系数和实用需要,用镭栓 的有效截面经计算确定。 锚栓预拉力的取值直接影响预应力混凝土的使用效果,如 果预拉力取值过低,则预应力锚栓经过各种损失后,对混凝土 产生的预压应力过小,不能有效地提高预应力混凝土构件的抗 裂度和刚度,且易松弛。如果张拉控制应力取值过高,则可能 引起锚固区混凝土局压破坏,构件的延性降低,且对锚栓抗疲 劳不利。 基础预应力锚栓因采用直接张拉法施工,没有拉扭复合应力 政预拉力值可比现行国家标准《钢结构设计标准》GB50017提高 将该标准中影响系数1.20改成1.15。 考虑锚栓材质的不均匀性,引进折减系数0.9。 施工时为了补偿锚栓预拉力的松弛,一般超张拉5%~10% 为此采用一个超张拉系数0.9。 由于以锚栓的抗拉强度为准,为安全起见再引入一个附加安 全系数0.9。这样,锚栓最大预拉力应按下式计算:

式中:fu一 锚栓经热处理后的最低抗拉强度:对8.8级取为 830MPa,对10.9级取为1040MPa; A。一一螺纹处的有效面积。 当混凝土局部承压难以满足时,锚栓最小预拉力可取为 0.37f.A·但最小预拉力必须保证基础混凝土在风机工作荷载下 处于受压状态。 现行国家标准《混凝土结构结构设计规范》GB50010对预应 力螺纹钢筋张拉控制应力的要求为0.50fpk~0.85fpyk,基础锚栓 为高强螺栓,材料延性和韧性较预应力螺纹钢筋好。按该规定,预 应力锚栓预拉力取为0.37fuA。~0.63f.A。也较为合适。

7.3.12高结构不同于一般建筑结构,因其自身细而高的特点,

7.3.12高算结构不同于一般建筑结构,因其自身细而高的特点, 对风荷载较为敏感,在风荷载作用下,柱脚往往出现较大拔力。因 此采用桩基础时,必须对桩基进行抗拔验算及抗拔试验。这涉及 桩基的安全,因此必须做严格规定

7.3.14~7.3.17这几条对在岩石地基上的高算结构所常月 杆基础的设计计算及构造要求作出具体规定。 IV预应力岩石锚杆基础

7.3.18疲劳动力荷载作用下,普通岩石锚杆疲劳应力

其黏结锚固有逐步失效的趋势。故承受疲劳动力荷载作用时,应 采用预应力岩石锚杆基础

7.3.22采用自锁式岩石锚杆或扩底岩石锚杆可使锚杆锚固

“握裹”抗剪转变为岩石的抗压,以及抗压后产生的摩擦,提高了锚 固的可靠性和抗疲劳。

7.3.23本条对无理埋深预制基础的主要设计原则作出规

无埋深预制基础是指在工广预制完成的钢筋混凝土块,在现 场经组合拼装后放置在有可靠持力层的地基上,作为上部高算结 构的基础。无埋深预制基础主要通过预制混凝土块及其上的铁 搭、机房等自重来抵抗风荷载引起的弯矩。自前在通信工程领域 应用广泛。考虑到运输与安装方便,预制基础一般均分条块制作。 为保证其整体性,各条块间应可靠连接。 预制基础的抗倾覆稳定性可以依据“在正常使用极限状态标 准组合作用下基底脱开面积不天于基础底面1/4”的原则得到保 证,抗滑移稳定性可依据本标准第7.4.6条执行。 7.3.24本条对螺旋桩(图7)的使用作出规定。螺旋桩因其自身

且因为高算结构基础抗拨是结构的一个重要受力特点,因此建议 高箕结构基础采用螺旋桩。目前螺旋桩没有较为完善的理论计算 公式,设计者可按现行行业标准《建筑桩基技术规范》JGI94对其 进行估算,并且通过试验验证其承载能力。

图7螺旋桩结构示意图 一后注浆:2一预制承台;3一螺旋栅

7.3.25本条对简式基础的主要设计原则作出规定

设计原则作出规定 筒式基础采用单个直径较大的筒体作为高算结构的基础,筒 体可采用预应力混凝土或者钢材。筒式基础目前在风电与通信工 程领域有一定应用。 筒式基础由沿深度分布的水平地基反力组成的力矩与合力抵 抗弯矩和剪力。由手刚度相对体较大,可作为刚性桩计算。结 构设计时,可采用刚性桩计算原则,主要验算地基土承载能力、筒 式基础变形以及筒式基础自身强度等。筒式基础示意图如图8 所示。

[一塔体;2一连接法兰;3一筒式基础桩身;4一桩尖

简式基础应按下列方法进行抗弯承载力、竖向承载力、顶部位 移、转角以及筒式基础强度的验算。 (1)受力简图以及土压力分布曲线(图9):

式中:q 单位长度上的土被动抗力(kN/m); a.b 曲线系数,单位分别为kN/m2.5、kN/ml5;

21.875 HV.+Mk H3.5 5 HV+Mk H2.5

Mk 荷载效应标准组合下地面(之0处)弯矩(kN·m); Fk 荷载效应标准组合下压力(kN): Vk 荷载效应标准组合下地面(=O处)剪力(kN); H 有效桩长(m); 离地面距离(m)。

(2)筒式基础抗弯承载力应按下列公式计算: 浅部土压力极值点处:

今9 受刀间图及土压力分布曲线 O一刚性转动中心点:Zi一转动中心点至地面距离

O一刚性转动中心点:Z一转动中心点至地面距离:

Z.一浅部土压力极值点至地面距高

qo/D≤βzotan?(45°+ +2ctan( 45°+)

m/D≤β yHtan 45°+ 9 +2ctan 45°+ P /2 2 2

式中:β 极限承载力修正系数,β=1.8; —计算点所在土层土的重度(kN/m²); C.O 土的黏聚力及内摩擦角

我部土压力极值点离地面距离

筒式基础底部对应的土压力为

(3)筒式基础竖向承载力应按下式计算

go=az.15+bz.0.5

m=aH.5+bH0. 5

式中.R, 简式基础竖向承载力特征值,应按下式计算

Quk R= 2 Quk=Qk=uZqskl

式中:qsik 简式基础侧第i层的极限侧阻力标准值(kN/m); u一 筒式基础周长(m); 筒式基础侧第i层土的厚度(m) (4)简式基础顶部位移及转角应符合下列规定: 1)顶部位移。应按下式计算:

2)转角tano应按下式计算:

(5)筒式基础强度验算应符合下列规定: 离地面之处的剪力和弯矩应按下列公式计算:

Q.=1. 1.5+Vk 2. 5 1. 5 M,=1.4 a 6 2~3.5 2.5+Vkz+Mk 8.75 3.75

8.=6/(C.D)≤0.010

6)地基土比例系数C值可按以下规定确定: )在土质相近地区大量使用筒式基础时,宜通过水平静载试验确定 2)当无水平静载试验资料时,应按表3的要求采用;

图10不同土层C值计算示意图

h深度内存在三层不同土时:

Cihi十C2(2h+h2)h2 h

(7)适用条件:筒式基础应符合下列规定:

式中:入 桩土形变系数(1/m),入=(CDi/EI)言; C 地基土比例系数(kN/m3.5); 简筒式基础的计算直径(m);当D。≤1.Om时,D 0.9(1.5D.十0.5);当D>1.0m时,D=0.9(D十1.0); 筒式基础直径(m); E 弹性模量(kN/m?); 惯性矩(m)。 7.4基础的抗拔稳定和抗滑稳定 7.4.2~7.4.5与原标准条文基本一致,对标准公式中的代表值 按新的标准做了注释,并调整了个别参数。 7.4.6本条主要对无理深预制基础的抗滑稳定作出规定。地基 的稳定性应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007 进行验算。基础底面对地表土的摩擦系数从,当无试验数据时, 般取0.25。

7.4基础的抗拨稳定和抗滑稳定

7.4.2~7.4.5与原标准条又基本一致,对标准公式甲的代表值 按新的标准做了注释,并调整了个别参数。 7.4.6本条主要对无埋深预制基础的抗滑稳定作出规定。地基 的稳定性应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007 并行验算。基础底面对地表土的摩擦系数从,当无试验数据时, 般取0.25

A.0.1表A.0.1为钢材强度设计值(N/mm)。在高算钢结构 中GBT18345.1燃气轮机烟气排放,大量使用20钢无缝管材,而这种材料的性能在现行国家标准 《钢结构设计标准》GB50017中未列出。为适用工程需要,在备注 中对20#钢的强度取值作出说明。根据现行国家标准《优质碳素 结构钢》GB/T699,20#钢的强度、延性、可焊性等主要结构参数 均优于Q235钢。但属于同一强度等级,故为简化起见,规定20 钢的设计强度同Q235钢。

钢的设计强度同Q235钢。 A.0.3表A.0.3为螺栓连接的强度设计值。在大量的角钢塔中, 螺栓强度等级不限于现行国家标准《钢结构设计标准》GB50017规 定的4.8级、8.8级、10.9级,还有6.8级。为适应高算结构工程 的要求,特根据现行国家标准《优质碳素结构钢》GB/T699,将 6.8级列入该表。在锚栓设计中,Q235锚栓强度低,Q345圆钢又 很难采购,故本标准按现行国家标准《钢结构设计标准》GB50017 中关于锚栓设计强度的换算方法,并按现行国家标准《优质碳素结 构钢》GB/T699的规定,确定了35号钢、45号钢锚栓的抗拉强度 直,并规定对35号钢不宜焊接,对45号钢不应焊接。我国电力系 统钢塔设计及施工中有大量使用优质碳素结构钢作锚栓的经验。 A.0.6~A.0.12根据高结构设计的需要,增加了表A.0.6~ 表A.0.12,其内容为镀锌钢绞线、钢丝绳强度设计值以及混凝土

A.0.3表A.0.3为螺栓连接的强度设计值

A.0.6~A.0.12

附录B轴心受压钢构件的稳定系数

附录B轴心受压钢构件的稳定系

B.0.1表B.0.1为轴心受压钢构件的截面分类。根据现行国家 标准《钢结构设计标准》GB50017对截面的分类做了调整,然而真 正用于高算结构轴压构件的截面仍为a、b两类,其他均略去。 B.0.2、B.0.3表B.0.2、表B.0.3为a、b两类截面轴心受压构 牛的稳定系数,按现行国家标准《钢结构设计标准》GB50017 确定。

附录H在偏心荷载作用下,圆形、环形基础

H.0.1表H.0.1增加广t、的取值范围,因按原标准附录只能 计算荷载标准组合下的地基反力GB 51378-2019 通信高压直流电源系统工程验收标准,但在基础承载能力计算时还要 知道设计荷载下的地基反力,所以将表中取值范围扩大。

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