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JGJT329-2015 交错桁架钢结构设计规程.pdf1《建筑结构荷载规范》GB50009 2 《混凝土结构设计规范》GB50010 3 《建筑抗震设计规范》GB50011 4 《建筑设计防火规范》GB50016 5 《钢结构设计规范》GB50017 6 《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046 7 《工程结构可靠性设计统一标准》GB50153 8 《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205 9 《碳素结构钢》GB/T700 10 《低合金高强度结构钢》GB/T1591 11《涂装前钢材表面处理表面清洁度的目视评定第1 部分：未涂覆过的钢材表面和全面清除原有涂层后的钢材表面的 锈蚀等级和处理等级》GB/T8923.1 12《电弧螺柱焊用圆柱头焊钉》GB/T10433 13 《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3 14《高层民用建筑钢结构技术规程》JG99
1 《建筑结构荷载规范》GB50009 2 《混凝土结构设计规范》GB50010 3 《建筑抗震设计规范》GB50011 4 《建筑设计防火规范》GB50016 5 《钢结构设计规范》GB50017 6 《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046 7 《工程结构可靠性设计统一标准》GB50153 8 《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205 9 《碳素结构钢》GB/T700 10 《低合金高强度结构钢》GB/T1591 11《涂装前钢材表面处理表面清洁度的自视评定第1 分：未涂覆过的钢材表面和全面清除原有涂层后的钢材表面的 蚀等级和处理等级》GB/T8923.1 12《电弧螺柱焊用圆柱头焊钉》GB/T10433 13 《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3 14《高层民用建筑钢结构技术规程》JG99
T／CCIAT 0010-2019 建设工程施工项目经理岗位职业标准中华人民共和国行业标准
交错桁架钢结构设计规程
1.0.2交错桁架结构横向刚度较大，结构延性、耗能能力一般。 国外文献从经济、合理的角度分析交错桁架结构体系特别适用于 建筑物宽度在18m范围内，层数为（15～20）层的结构。本条 对交错桁架钢结构在高烈度区的应用进行了限制
3.0.1材料选择参照现行行业标准《高层民用建筑钢结构技术 规程》JGJ99的要求。因本规程适用于90m以下结构，一般不 需要采用高强度钢。 3.0.2本条综合了现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017 和《建筑抗震设计规范》GB50011的规定。 3.0.7根据工程实践经验，钢管混凝土结构的混凝土强度等级 不宜低于C30级。在常用的钢管和混凝土面积比值范围，采用 Q235钢管配置C30至C40级的混凝土：采用Q345钢管配置 C40或C50级的混凝土较为匹配、合理。交错桁架体系中楼板除 了承受竖向作用外，还需传递横向架间的水平剪力，其混凝王 强度等级不宜低于C30
4.0.1交错桁架结构体系（staggeredtrussframingsystem）的 基本组成是：楼板、平面桁架和柱子。柱子仅在房屋周边布置： 可采用钢柱或钢管混凝王柱。架高度与层高相同，跨度与建筑 物宽度相同，架两端支承在房屋纵向边柱上。桁架在建筑物横 的每条轴线上每隔一层设置1个，在相邻轴线上则是交错布 置，如图1所示。在相邻轴线间，楼层板一端支承在下一层桁架 的上弦杆上，另一端支承在上一层桁架的下弦杆上。 交错架结构体系适用于窄长的矩形建筑平面。用手其他建 筑平面，结构分析较复杂。因架交错设置，框架数宜为奇数 采用小柱距可以增加结构刚度，减小楼板厚度，但柱子、桁架数 量增加。采用大柱距，楼板厚度增加。 交错桁架结构体系可提供较大的无柱面积，便于灵活布置房 间，适用于公寓、旅馆、宿舍楼、医院及其他层高较低的建筑。 交错架结构体系柱子数量少，主体结构采用钢结构、维护
（a）交错析架体系正立面示意图 （坚直粗黑线为设置析架的位置）
（b）交错桁架体系各棉示图 （每一榻中的横向桁架隔层布置，相临榻的桁架错层布置）
图1交错桁架结构体系（二）
结构和隔墙采用轻质预制材料，便于工厂化生产和施工，建设周 期短。国外的研究表明：同一多层建筑采用刚接框架、带支撑框 架和交错桁架三种结构体系，单位面积用钢量之比为6：5：3。 交错桁架结构体系中的桁架包在墙内，采用适当的墙体构造 可达到需要的防火等级。 4.0.2交错架结构适用于多层、高层建筑。依据国外现有工 程实践，桁架跨度过大后结构不经济。架跨高比对结构的横向 刚度及经济性有影响，分析表明跨高比在5～6较合理 4.0.4交错架结构体系的边柱应与每层的连梁刚接组成纵向 框架，必要时可加设支撑体系。楼梯、电梯井也是抗侧力体系的 一部分。 4.0.6柱与纵向连梁应刚接组成纵向框架抵抗纵向水平力、柱
结构和隔墙采用轻质预制材料，便手工厂化生产和施工，建设周 期短。国外的研究表明：同一多层建筑采用刚接框架、带支撑框 架和交错桁架三种结构体系，单位面积用钢量之比为6：5：3。 交错桁架结构体系中的桁架包在墙内，采用适当的墙体构造 可达到需要的防火等级
4.0.7当建筑要求底层局部大空间不能设桁架时，柱子的抗侧
件的受力和变形是不相同的。空腹桁架的竖向腹杆与柱子共同抵 抗横向水平荷载，各层桁架的竖杆类似于短的框架柱，结构体系 在横向水平荷载作用下的侧移曲线与框架结构的侧移曲线相似 以剪切变形为主，柱子参与抵抗横向水平荷载，柱中的内力以弯 矩、剪力为主，轴力次之；结构的工作性能类似于普通框架，平 面桁架所有节点都应设计成刚性节点，弦杆与柱的连接也应按刚 性节点设计。当交错桁架钢结构的平面架采用混合桁架时，层 间剪力主要由桁架的斜腹杆承受，横向荷载的作用将通过平面桁 架的端斜杆以轴力的形式传给柱子。腹杆与弦杆的连接及平面桁 架与柱子的连接可按铰接设计
抗横向水平荷载，各层架的竖杆类似于短的框架柱，结构体系 在横向水平荷载作用下的侧移曲线与框架结构的侧移曲线相似， 以剪切变形为主，柱子参与抵抗横向水平荷载，柱中的内力以弯 矩、剪力为主，轴力次之；结构的工作性能类似于普通框架，平 面桁架所有节点都应设计成刚性节点，弦杆与柱的连接也应按刚 性节点设计。当交错架钢结构的平面桁架采用混合桁架时，层 间剪力主要由桁架的斜腹杆承受，横向荷载的作用将通过平面桁 架的端斜杆以轴力的形式传给柱子。腹杆与弦杆的连接及平面桁 架与柱子的连接可按铰接设计。 4.0.12山墙轴线采用框架抗侧力可方便设置抗风柱及开窗洞 山墙框架梁柱节点与相邻轴线桁架弦杆间应设莲梁，由山墙框架 梁、相邻桁架弦杆、连梁、楼板、柱组成抗侧力体系抵抗山墙风 荷载。 4.0.15同一层桁架在相邻轴线的交错设置需要楼板将上层架 的剪力传给下层相邻架，楼板与桁架弦杆之简应设可靠连接传 递水平剪力。出于经济考虑，美国钢结构协会的“SteelDesign GuideSeries14：StaggeredTrussFramingSystem”采用预制空 心板叠合楼板（空心板之间采取具体的连接措施保证楼板整体 性）或压型钢板组合楼板。鉴于国内的抗震要求，本条建议采用 压型钢板组合楼板或现浇钢筋混凝土楼板，不应采用整体性较差 的预制板
4.0.12山墙轴线采用框架抗侧力可方便设置抗风柱
山墙框架梁柱节点与相邻轴线桁架弦杆间应设连梁，由山墙框架 梁、相邻桁架弦杆、连梁、楼板、柱组成抗侧力体系抵抗山墙风 荷载。
的剪力传给下层相邻桁架，楼板与桁架弦杆之间应设可靠连接传 递水平剪力。出于经济考虑，美国钢结构协会的“SteelDesign GuideSeries14：StaggeredTrussFramingSystem”采用预制空 心板叠合楼板（空心板之间采取具体的连接措施保证楼板整体 性）或压型钢板组合楼板。鉴于国内的抗震要求，本条建议采用 压型钢板组合楼板或现浇钢筋混凝土楼板，不应采用整体性较差 的预制板。
5.0.5楼层梁、板挠度容许值按照现行国家标准《钢结构设计 规范》GB50017的规定采用， 5.0.7与现行行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99一致。 5.0.8交错桁架钢结构横向刚度较大，多遇地震层间位移限值 与现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011的规定一致； 交错架钢结构横向延性较差，罕遇地震下横向层间位移的限值 小于现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011的规定。当 采用有较高变形限值的非结构构件和装饰材料时，风荷载标准值 作用下的层间位移和多遇地震作用下的层间位移宜适当减小。
6.0.5交错桁架钢结构适用于多、高层建筑，属一般结构。按 现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011的规定，地震作 用效应和其他荷载效应的基本组合中，可不考虑风荷载参与 组合。
6.0.6当桁架沿纵向等柱距布置，且框架数量为奇数
方向平面架均匀错层设置，同一层内每榻框架的构件材性、截 面都相同时，质量中心与刚度中心基本重合，可不计算结构整体 扭转效应。
6.0.9本条规定参考了现行国家标准《建筑抗震设计规
50011。对于不考虑扭转影响的结构，可按“平方和开平方法 （SRSS法）”得出振型组合内力及位移：对需要考虑扭转影响的 结构，可按“完全二次型方根法（CQC法）”得到振型组合内力 及位移。SRSS法、CQC法分别为现行国家标准《建筑抗震设计 规范》GB50011中的指定方法。 交错桁架结构在横向（桁架方向）有很好的侧向刚度。纵向 的抗侧力体系通常由建筑物外围的抗弯框架或支撑体系、电梯 并、楼梯间组成。一般情况下，结构的前三阶振型分别为纵向变 形、横向变形和扭转变形。当结构纵向抗侧移刚度较小时，纵向 变形为结构的第一振型。国外的研究表明：在横水平地震作用 下交错架结构性能类似于一个支撑体系和延性抗弯框架体系的 组合。建筑物的长宽比、高宽比、结构的扭转效应、底层的支撑 形式、桁架的形式、混合桁架空腹节间长度的变化都对结构的抗 震性能有较天影响。国内的研究表明：①结构横向最大层间位移 角随建筑物的长宽比增加而增大，结构质量中心和刚度中心不重 合时，结构的最大层间位移角将明显增大；②层间位移角总体上
随着结构高宽比增加而增大；③混合桁架空腹节间长度的增加， 将使结构柔性增加，层间位移增大；④建筑物的层高增天，最天 层间位移角增大，合适的高跨比为1/5左右，再进一步减小层高 对最大层间位移角影响不大：③空腹桁架体系的横向刚度要明显 小于混合桁架体系；③混合桁架体系薄弱层多位于底层。 6.0.10本条来源于现行国家标准《建筑抗震设计规范》 GB50011。
用，将对计算结果产生较天影响。压型钢板组合楼板、现浇钢筋 混凝土楼板通过抗剪连接件与架弦杆相连，混凝士楼板在一定 程度上参与桁架弦杆的受力。美国AISC设计指南“SteelDe signGuideSeries14：StaggeredTrussFramingSystem”认为在 竖向荷载作用下，桁架下弦杆产生轴拉力，鉴于混凝土材料不能 有效传递拉力，建议分析竖向荷载作用时忽略组合梁效应；分析 横向荷载作用时，要考虑组合梁效应，楼板参与受力，但在横向 水平荷载下的桁架内力分析时并不考虑楼板组合效应，而在最后 弦杆内力组合时考虑楼板影响，AISC设计指南采用如下假定： 所有横向水平荷载引起的桁架弦杆轴力由混凝土楼板承受，不参 与桁架弦杆的内力组合；横向水平荷载引起的架弦杆剪力和弯 矩由弦杆承受，参与桁架弦杆的内力组合
7.0.5空间分析可利用现有的软件或通用程序。交错桁架结
的楼板将层间剪力从上层桁架的下弦传递到下层桁架的上弦，设 计时需计算楼板面内的承载力、与架间的连接。当缺少空间结 构分析条件时，可按平面结构空间协同模型进行结构分析。如能 保证楼板平面内的整体刚度，也可假定楼板面内刚度无穷天，但 需另行计算楼板面内弯矩和剪力。
7.0.6框架结构类似，交错桁架体系中的各榻框架在竖向荷载 作用下的协同作用较小，可不考虑体系中各榻框架间的协同工
7.0.6框架结构类似，交错桁架体系中的各榻框架在竖向荷载
（c）考虑结构空间整体作用计算简图
图3平面连续支撑模型
应构件截面几何特性之和。模 型中横梁的截面儿何特性等于 叠合的各单榻桁架弦杆截面特 性之和。 3）明确桁架节点做法之 后，可采用有限单元 法求解总框架的内
3）明确架节点做法之 后，可采用有限单元 法求解总框架的内 力、位移。
4）步骤3）所求得的位移就是交错桁架结构相应的位移 值。将步骤3）所求出的内力值按照各单棉框架对应 构件的刚度比例关系进行二次分配，以分配后的内力 作为各构件的设计依据。据相关文献介绍，各杆内力 与空间分析误差不大。 卢林枫（钢结构错列架体系结构分析与设计方法D： 西安建筑科技大学，2003）采用平面协同模型和平面连续支撑模 型对三个结构算例进行了对比计算，结果表明：平面连续支撑模 型用手位移计算时较平面协同模型合理：因平面连续支撑模型假 定了相邻两榻框架对应点侧移完全相等，更符合楼板平面内刚性 的假定，而平面协同模型不能保证相邻框架对应点侧移完全 相等。 7.0.8静力推覆试验及有限元模拟结果表明交错桁架结构的破 环起始于桁架端斜杆和相邻空腹节间的斜杆受压屈曲或拉断。端 斜杆一旦断裂，桁架不能传力给柱子，结构体系失效。混合架 体系在横向水平地震作用下，结构的延性耗能主要集中在无斜腹 杆的空腹节间。为保证空腹节间形成主要的耗能区域，在强烈地 震作用下，相邻斜腹杆及连接应避免过早破坏。 7.0.9出于强柱弱梁的考虑，柱脚不能过早出现塑性铰。底层 不设落地桁架，只设斜撑时刚度偏弱。参考现行国家标准《建筑 抗震设计规范》GB50011钢结构转换层下的钢框架，对底层柱 的地震内力取增大系数1.5。 7.0.10本条来源于现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011中规则结构不进行扭转耦联计算时，平行于地震作用方向 边榻框架地震作用效应增大系数。 7.0.11横向荷载作用下采用平面结构空间协同模型分析时考虑 扭转影响。 1考虑扭转后的剪力修正
7.0.8静力推覆试验及有限元模拟结果表明交错桁架结构的码
图4（a）为交错桁架结构某一层的结构平面图。沿y方向 层间总剪力Q，不通过层刚度中心O，计算偏心距为e三eo土
0.05L，eo为实际偏心矩；L为垂直于水平荷载合力方向建筑物 的长度；士0.05L为附加偏心距。假设楼板只出现刚体平移和转 动。将图4（a）所示的受力和位移状态分解为图4（b）和图4（c）。 图4（b）为通过刚度中心作用有水平合力，楼板沿y方向产生层 间相对位移。图4（c）为通过刚度中心作用有扭矩TQe， 楼板绕刚度中心产生层间相对转角。
图4楼层的平移及扭转变形
楼层各点处的层间位移均可用刚度中心处的层间相对水平位 移和绕刚度中心的转角表示，如沿工方向第棉架距刚度 中心的距离为，沿方向的层间相对位移为：
沿y方向第k榻框架距刚度中心的距离为y，沿方向的层间相 对位移可表示为：
设Dx为第k榻纵问框架在工方向的剪切刚度，D.为横向第棉 行架在y方向的剪切刚度。剪切刚度的定义为：使某层某棉抗 则力结构产生单位层间相对位移时需要的水平力。 设Vx为纵向第k福框架在r方向所承担的剪力，Vv为横向第i 榻桁架在y方向所承担的剪力，则
由图4（a），沿y方向的层间总剪力Q应与各稿架在y方 向所能承担的剪力平衡，即
2Y=0,Q=2Do+2D0r
度中心，有2D=0，由式（
8相当于不考扭转效应条件下，剪力Q，所引起的层间 位移。 图4（c）中，对刚度中心的外扭矩T=Q,e应与各榻桁架所承 担的剪力对刚度中心的抵抗力矩相平衡，即
等式中的第一项是义方向各榻架的抵抗力矩，第二项是2 方向各棉框架的抵抗力矩。 由式（3)、（6）及2D：=0.得出：
Qye=ZDyi?+EDxyi) Q,e 6= EDyit?+ Dxy?
将8和6代入式（3），得出每稿（框）架考扭转效应 后，分担的剪力：
Dyk Qye Dyiti Vy= Qye ZDy
鉴于结构在方向荷载作用时，工方向的受力一般不大，对 式（9）中的Vx可略去不计。Vy中的第一项表示结构平移产生 的剪力，第二项表示结构扭转产生的剪力。式（9）中的V可 改写成：
D)re DyiQ Vy = ay Dy (EDy)rie
(EDy)re ZDyi
系数α相当于考虑扭转后对第i棉桁架剪力的修正。每棍 行架的坐标有正、有负，系数α可大于1或小于1，前者相当于 考扭转后剪力增天，后者相当于考虑扭转后剪力减小。同一层 的平面桁架应考虑附加偏心距为王0.05L两种情况的不利工况。 2考惠扭转影响的计算步骤： ①求解结构不考虑扭转时的内力和位移： ②求解各楼层刚度中心，计算附加偏心距为士0.05L两种工况 的计算偏心距e及各层的扭转角6、各榻框架的扭转修正系数α ③对构件内力修正，将不考虑扭转时各构件分配到的内力乘 以该榻框架对应的扭转修正系数后即得出该榻框架构件的最后 内力； ④对结构的各层间位移重新进行修正
8.0.2垫板缴合的型钢组合截面滞回性能、延性较差。 8.0.4桁架杆件的计算长度与现行国家标准《钢结构设计规范》 GB50017一致。 8.0.5桁架杆件长细比限值参考了现行国家标准《建筑抗震设 计规范》GB50011中心支撑杆件长细比限值。 8.0.6研究表明：虽然设防烈度不同的结构设计地震作用大小 不同，但强震下结构进入塑性的程度没有明显不同，构件板件宽 厚比限值与设防烈度不存在明确对应关系。表8.0.6只分为7、 8度抗震设防和及非抗震设防（包括6度设防）工况，表中宽厚 比限值是参考现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011的 中心支撑、梁、柱板件宽厚比限值给出的。 8.0.7交错桁架钢结构的横向刚度较，一般情况属于强支撑 框架，柱子平面内计算长度可简单取层高。 8.0.8、8.0.9表8.0.8、表8.0.9只分为7、8度抗震设防和 及非抗震设防（包括6度设防）工况，表中数值分别对应现行国 家标准《建筑抗震设计规范》GB50011中抗震等级为二级、四 级的中心支撑板件宽厚比限值。 8.0.10横向水平荷载作用下楼板平面内弯矩在楼板纵向边梁内
8.0.10横向水平荷载作用下楼板平面内弯矩在楼板纵
9.0.2结构层间单位转角使第i架产生的剪力为D， 为第i棉桁架到层转动中心的距离（图5）。小变形下，忽略纵向 框架的影响。根据平衡关系，层间所有横向桁架剪力对转动中心 的力矩艺D等于层间单位转角所需的扭矩，式中D，为第i榻 行架的剪切刚度。层间扭矩TQw·e使第i棉桁架产生的剪 力为：
式中：Q层间总剪力； e——计算偏心距。
Qwe DT Qw.e.xi.D tors ZD.c (2 Dr?)
图5层间转角及扭矩T
9.0.3根据美国AISC设计指南“SteelDesignGuideSeries14： StaggeredTrussFramingSystem”，规程中图9.0.3b所示的桁 架节间在单位水平力作用下变形△为：
△=（d/LA)+L/A)/E 单个节间的剪切刚度D,=1/△=E/（d3/（L?Aa）+L/A）
A=dLA)+L/A/E
9.0.4交错桁架结构沿纵向是关于中轴对称的，某一层的刚度 中心在对称轴上，只需考虑结构横向水平荷载作用的扭转效应。 按规程中图9.0.4的坐标系，令，为第i榻桁架到y轴的距离， D：为第讠榻桁架的剪切刚度，刚度中心的坐标为：
9.0.8楼板平面内受力分析及轴力H产生的剪力流fH计算
9.0.8楼板平面内受力分析及轴力H产生的剪力流fH计算 方法：
图6层间刚度中心（a一偶数层：6一奇数层）
构布置，图中H12、H14、H16为第二层桁架，H23、H25、 H27为第三层桁架。为开窗口及设抗风柱方便，①、8轴线山 墙不设架，为平面框架传力。 假定每一层中各榻桁架的剪切刚度相同，偶数层刚度中心坐 标为：
JGJ／T480-2019 岩棉薄抹灰外墙外保温工程技术标准及条文说明86.4= 28.8m 3
=4300.5×（±)8.82=±37930.4kN?m T=4300.5X(±)1.98=±8515kN·m
表1横向水平地震作用引起的桁架剪力（kN)
在横向水平地震作用下，桁架H12和H27的底部剪力为 1237.9kN，架H14和H25为1415.7kN，桁架H16和H23 为2384.1kN。 2楼板的面内横向剪力及弯矩 由表1中各偏心工况横向水平地震作用下桁架剪力得出的楼 板剪力、弯矩如图7所示。 横向水平地震作用下楼板的最大剪力值为1237.9kN（标准 值）。 3楼板的边缘加劲构件 楼板周边设钢梁作为加劲构件（可利用纵向框架梁），加劲 构件类似手深梁的鼻缘，楼板在横向水平荷载下的弯矩便加劲构 件产生的轴力近似为：
H=5059X1.3/16.5=398.6kN fh=398.6/18=22.1kN/m fu=398.6/4.664=85.5kN/m H=11140X1.3/16.5=877.7kN u=877.7/27.736=31.64kN/m fu=877.7/18=48.76kN/m
式中1.3为水平地震作用分项系数。 计算所得的剪力流fH如图7（a）所示。对一5%的附加偏心， 由同样的计算过程得出的结果如图7（b）所示。两种工况的控制 剪力流如图7（c）所示。将本层的设计剪力和剪力流乘以各层间 剪力分布系数，即可得到不同高度层楼板与边梁的轴力和剪 力流。 楼板纵边的钢梁除承受轴力H外，还要承受竖向荷载。如 利用纵向框架梁，尚应考感框架梁内力。梁与柱的莲接应考虑轴 力H的影响。楼板和边梁之间的连接应能传递剪力流fH，楼板 与边梁的连接可采用抗剪连接件与梁焊接。 9.0.10交错架体系楼板在横向水平剪力作用下类似于不出现 斜裂缝的深梁，可按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010中不出现斜裂缝的深梁验算受剪承载力。 9.0.12根据西安建筑科技天学的试验，楼板在架弦杆支承部 位的上表面易出现裂缝，为避免此部位在使用条件下出现裂缝， 可在现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010规定的基 础上，适当增加板支承部位沿架方向的配筋。
10.0.1方钢管与节点板连接时，端部开槽口的长度、宽度一定 要准确。槽口底部与节点板厚度方向的焊缝很重要，如缺焊会使 钢管在进人节点板的位置过早发生脆性拉断。 10.0.2混合架在空腹节间靠弦杆弯曲传递剪力，使桁架刚度 变弱。此部位采用较大的竖杆及竖杆刚性莲接可增强架刚度 也有助于强震下空腹节间弦杆端部形成塑性铰耗能。 10.0.3桁架弦杆与钢柱连接节点板受力较复杂，美国Stee Design Guide Series l4:Staggered Truss Framing Systems （AISC，2002）计算公式为：
DB35／T 717-2018 防雷装置设计、施工及维护规范IV V + ≤1.0 ON aM, V