GB 50135-2019 高耸结构设计标准.pdf

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GB 50135-2019 高耸结构设计标准.pdf

通过锚固板锚固于基础中,用于连接上部结构的无 力地脚螺栓

2.1.6预应力岩石锚杆

由自由段和锚固段构成的施加预应力的岩石锚机

TB/T 1254-1980 倾翻汽缸技术条件progressive collapse

始的局部破坏,从构件到构件扩展,最终导致整个结构倒塌 因不相称的一部分结构倒塌

2.2.1作用和作用效应:

Af 风压频遇值作用下塔楼处水平动位移幅值; 6 基本覆冰厚度; N 纤绳拉力设计值: 9 塔筒线分布重力;

qa 单位面积上的覆冰荷载; q1 单位长度上的覆冰荷载; 1/re 塔筒代表截面处的弯曲变形曲率; 1/rde 塔简代表截面处的地震弯曲变形曲率: SA 与横风向临界风速计算相应的顺风向风荷载效应; St. 横风向风振效应; Swk 风荷载标准值的效应; △u 纤绳层间水平位移差; Ve 土体滑动面上剪切抗力的竖向分量之和: Uer 临界风速; 20o 基本风压; 1 绝缘子串风荷载的标准值: Uk 作用在高算结构之高度处单位投影面积上的风荷载标 准值; 2Wo.R 对应于重现期为R的风压代表值: Wx 垂直于导线及地线方向的水平风荷载标准值: Y 覆冰重度。

2.2.2 计算指标:

C 高算结构设计对变形、裂缝等规定的相应限值: fw 钢丝绳或钢绞线强度设计值: fu 锚栓经热处理后的最低抗拉强度: R, 单根锚杆抗拔承载力特征值: Oert 筒壁局部稳定临界应力。 2.2.3 几何参数: 构件毛截面面积,纤绳的钢丝绳或钢绞线截面面积 塔筒截面面积,基础底面面积; 绝缘子串承受风压面积计算值:

C 高算结构设计对变形、裂缝等规定的相应限值: fw 钢丝绳或钢绞线强度设计值: fu 锚栓经热处理后的最低抗拉强度; R, 单根锚杆抗拔承载力特征值: er 简壁局部稳定临界应力

A一 构件毛截面面积,纤绳的钢丝绳或钢绞线截面面积, 塔筒截面面积,基础底面面积; A 绝缘子串承受风压面积计算值: d 导线或地线的外径或覆冰时的计算外径,圆截面构 件、拉绳、缆索、架空线的直径,塔筒计算截面的外径

圆板(环)形基础底板的外径,锚杆直径: da 石油化工塔的内径; H 高箕结构总高度; h 纤绳的间距,肋板的高度; Hi 共振临界风速起始高度; hcr 土重法计算的临界深度; h 基础上拔深度; l 弹性支承点之间杆身计算长度; re 筒体底截面的平均半径; rco 截面核心距(半径): t 连接件的厚度,筒壁厚度; αo 土体重量计算的抗拨角; ? 风向与导线或地线方向之间的夹角(),塔柱与铅直线 的夹角; 入 弹性支承点之间杆身换算长细比; ? 截面受压区半角。

2.2.4计算系数及其他:

A 塔筒水平截面的换算截面面积: B 覆冰时风荷载增大系数: B2 输电高塔构件覆冰时风荷载增大系数: R 正常运行范围内风轮的最大旋转频率; fR.m m个风轮叶片的通过频率; fo.n 塔架(在整机状态下)的第n阶固有频率: fo.1 塔架(在整机状态下)的第一阶固有频率: g 峰值因子; I10 10m高紊流度; Re 雷诺数; St 斯脱罗哈数; α1 与构件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; αt 受拉钢筋的半角系数; β 高度之处的风振系数、输电高塔风振系数; Yo 高算结构重要性系数; YR1 土体重的抗拨稳定系数; YR2 基础重的抗拔稳定系数; 风压脉动和风压高度变化等的影响系数; E2 振型、结构外形的影响系数; E 综合考虑风压脉动、高度变化及振型影响的系数: 入 共振区域系数; s 风荷载体型系数; Asc 导线或地线的体型系数: sn 垂直于横梁的体型系数分量: Asp 平行于横梁的体型系数分量: 高度之处的风压高度变化系数: S 脉动增大系数,格构式杆杆身按压弯杆件计算日 刚度折减系数; ? 挡风系数; 中 裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数,环形基础用 外形系数; wE 抗震基本组合中的风荷载组合值系数; Whp 塔筒水平截面的特征系数; v 塔筒竖向截面的特征系数

靠指标度量结构构件的可靠度,采用分项系数的设计表达式进行 设计。

3.0.2本标准采用的设计基准期为50年。

1特别重要的高箕结构设计使用年限应为100年: 2一般高算结构的设计使用年限应为50年; 3建于既有建筑物或构筑物上的通信塔,其设计使用年限宜 与既有结构的后续设计使用年限相匹配: 4风力发电塔的设计使用年限宜与发电设备的设计使用年 限相匹配; 5对有其他特殊要求的高算结构,使用年限宜根据具体条件 确定。

3.0.4高耸结构在规定的设计使用年限内应满足下列功

3.0.5高结构设计时,应根据结构破坏可能产生的后果,根据

危及人的生命、造成经济损失、产生社会、环境影响等的严重性,采 用不同的安全等级。高算结构安全等级的划分应符合表3.0.5的 规定,并应符合下列规定:

结构安全等级应按表3.0.5

表3.0.5高结构安全等级

注:1对特殊高算结构,其安全等级可根据具体情况另行确定;

2结构重要性系数%应按下列规定采用: 1)对安全等级为一级的结构构件,不应小于1.1; 2)对安全等级为二级的结构构件,不应小于1.0; 3)对安全等级为三级的结构构件,不应小于0.9。

1)对安全等级为一级的结构构件,不应小于1.1; 2)对安全等级为二级的结构构件,不应小于1.0; 3)对安全等级为三级的结构构件,不应小于0.9。 3.0.6高耸结构除疲劳设计采用容许应力法外,应按极限状态法 进行设计。 3.0.7对于承载能力极限状态,高算结构及构件应按荷载效应的 基本组合和偶然组合进行设计。 1基本组合应采用下列极限状态设计表达式中的最不利 组合: 1)可变荷载效应控制的组合:

1 基本组合应采用下列极限状态设计表达式中的最不利 组合: 1)可变荷载效应控制的组合:

Yo (Z, Sgk+, Yt, SQ, + Z,Yl,ye,SQ,k) R(Yr,fk,ak,".). (3

2)永久荷载效应控制的组合:

o(ZYG,SGk+ZYQ,YL,dc, SQk)

注:初始状态下导线或纤绳张力的YG=1.4

注:1G表示自重等永久荷载,W、A、I、T、L分别表示风荷载、安装检修荷载、覆 冰荷载、温度作用和塔楼楼屋面或平台的活荷载; 2对于带塔楼或平台的高箕结构,塔楼顶及外平台面的活载准永久值加雪荷 载组合值大于活载组合值时,该平台活载组合值改为准永久值,即均改 为0.40.而雪荷载组合系数4cs在组合I、Ⅲ、V中均取0.70 3在组合Ⅱ中ycw可取0.25~0.70,即一般取0.25.但0.25W。≥0.15kN/m²;对 覆冰后冬季风很大的区域,应根据调查选用相应的值: 4在组合Ⅲ中,4cw可取0.60,但对于临时固定状态的结构遭遇强风时,应取 4cW=1.00,且按临时固定状况验算; 5表中ycwdca、yc、yeT、ycL分别为风荷载、安装检修荷载、覆冰荷载、温 度作用和塔楼楼屋面或平台的活荷载的可变荷载组合值系数 2采用偶然组合设计时应符合下列规定: 1)高算结构在偶然组合承载能力极限状态验算中,偶然作 用的代表值不乘分项系数,与偶然作用同时出现的可变 荷载应根据观测资料和工程经验采用适当的代表值: 2)具体的表达式及参数应按国家现行有关标准确定。 0.8高结构抗震设计时,基本组合应采用下列极限状态表

注:1G表示自重等永久荷载,W、A、I、T、L分别表示风荷载、安装检修荷载、覆 冰荷载、温度作用和塔楼楼屋面或平台的活荷载; 2对于带塔楼或平台的高算结构,塔楼顶及外平台面的活载准永久值加雪荷 载组合值大于活载组合值时,该平台活载组合值改为准永久值,即均改 为0.40.而雪荷载组合系数ycs在组合I、Ⅲ、IV中均取0.70; 3在组合Ⅱ中ycw可取0.25~0.70,即一般取0.25.但0.25W。≥0.15kN/m²;对 覆冰后冬季风很大的区域,应根据调查选用相应的值: 4在组合Ⅲ中,ycw可取0.60,但对于临时固定状态的结构遭遇强风时,应取 4cW=1.00,且按临时固定状况验算; 5表中dcwdca、ycl、yeT、ycl分别为风荷载、安装检修荷载、覆冰荷载、温 度作用和塔楼楼屋面或平台的活荷载的可变荷载组合值系数 2采用偶然组合设计时应符合下列规定: 1)高算结构在偶然组合承载能力极限状态验算中,偶然作 用的代表值不乘分项系数,与偶然作用同时出现的可变 荷载应根据观测资料和工程经验采用适当的代表值: 2)具体的表达式及参数应按国家现行有关标准确定。 0.8高算结构抗震设计时,基本组合应采用下列极限状态表

S=YGSGE+YEhSEhk+YEvSEvk+ywEYwSwk S

式中:S一 一 结构构件内力组合的设计值,包括组合的弯矩、轴力 和剪力设计值等; YEhYEv 水平、竖向地震作用分项系数,按表3.0.8的规定 采用:

Yw 风荷载分项系数,取1.4; SGE 重力荷载代表值的效应,可按本标准第4.4.13条的 规定采用; SEhk 水平地震作用标准值的效应; SEvk 竖向地震作用标准值的效应: Swk 风荷载标准值的效应; dwE 抗震基本组合中的风荷载组合值系数,可取0.2;对 于风力发电塔,取0.7; R 抗力,按本标准相应各章的有关规定计算; YRE 承载力抗震调整系数,按有关标准取值

表3.0.8地震作用分项系数

3.0.9对于正常使用极限状态,应根据不同的设计要求,分别采 用荷载的短期效应组合(标准组合或频遇组合)和长期效应组合 (准永久组合)进行设计,变形、裂缝等作用效应的代表值应符合下 式规定:

中:Sd 变形、裂缝等作用效应的代表值:; C一 设计对变形、裂缝、加速度、振幅等规定的相应限值 应符合本标准第3.0.11条的规定。 1标准组合:

Sa=ZSc,k+Sk+Sq,k

Sa=ZSGk+Sak+ Cba,Sa,k

Sd= ASG pa,Sa,k

中:州 一 第1个可变荷载的频遇值系数,按表3.0.9取值; 第i个可变荷载的准永久值系数,按表3.0.9取值

生:1雪荷载的分区应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009执行; 2风荷载的仅在验算抗震时用0.2

3.0.10高算结构按正常使用极限状态设计时,可变荷载代表值 可按表3.0.10选取。

主:括号内代表值适用于风玫瑰图呈严重偏心的地区,计算地基不均匀沉降时 用频遇值作为风荷载的代表值

a=Ar²≤200 2元 T

式中:A一 风压频遇值作用下塔楼处水平动位移幅值,其值为 结构对应点在0.4Wk作用下的位移值与0.4o 作用下的位移值之差,对仅有游客的塔楼可按实际 使用情况取A为6级~7级风作用下水平动位移幅 值(mm); W1一一塔第一圆频率(1/s)。 4风力发电塔顶部加速度值不宜大于0.15g,g为重力加 速度; 5在各种荷载标准值组合作用下,钢筋混凝土构件的最天裂 缝宽度应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的 规定,且不应大于0.2mm; 6高算结构的基础变形值应符合本标准第7.2.5条的规定; 7高结构在以风为主的荷载标准组合及以地震作用为主 的荷载标准组合下,其水平位移角不得大于表3.0.11的规定。单 管塔的水平位移限值可比表3.0.11所列限值适当放宽,具体限值 根据各行业标准确定:但同时应按荷载的设计值对塔身进行非线

性承载能力极限状态验算,并将塔脚处非线性作用传给基础进行 验算。对于下部为混凝土结构、上部为钢结构的自立式塔,钢结构 塔位移应符合表3.0.11的规定;其下部混凝土结构应符合结构变 形及开裂的有关规定

表3.0.11高管结构水平位移角限值

注:△u为水平位移,与分母代表的高度对应;△为由剪切变形引起的水平位移,与 分母代表的高度对应;△u为纤绳层间水平位移差,与分母代表的高度对应; 日为总高度:h对于梳杆为纤绳之间距对于自立式塔为层高

3.0.13风力发电塔架固有频率应符合下列规定:

1结构固有频率fo.n和激振频率fR、fR.m应满足下列 要求:

JR <0.95 fo.1 fR.m 0.05

式中:fR 正常运行范围内风轮的最大旋转频率; fo,1 塔架(在整机状态下)的第一阶固有频率,应通过实测 或监测修正; fR.m m个风轮叶片的通过频率; fo 塔架在整机状态下的第n阶固有频率

2计算固有频率时,应考虑基础的影响; 3对于同一型号塔架,宜做现场动力实测或监测: 4在计算固有频率时,为了考虑不确定性因素的影响,步 有土5%的浮动。

4.1.1高聋结构上的荷载与作用可分为下列三类

T·· 同耳组构工的何载一 作用可力为下列二天: 1永久荷载与作用:结构自重,固定的设备重,物料重,土重: 土压力,初始状态下索线或纤绳的拉力,结构内部的预应力,地基 变形作用等; 2可变荷载与作用:风荷载,机械设备动力作用,覆冰荷载 多遇地震作用,雪荷载,安装检修荷载,塔楼楼面或平台的活荷载 温度作用等; 3 偶然荷载与作用:索线断线,撞击、爆炸、罕遇地震作用等 4.1.2 荷载与作用应按下列原则确定: 1 仪列出风荷载、覆冰荷载及地震作用的标准值; 2 机械振动的作用按机械运行规律由机械专业人员测算 提供; 3其他荷载应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009 执行。

4.2.1垂直作用于高算结构表面单位计算面积上的风荷载标准 值应按下式计算:

武中:Wk 作用在高算结构之高度处单位投影面积上的风荷 载标准值(kN/m²); 2 基本风压(kN/m²),取值不得小于0.35kN/m²; 高度之处的风压高度变化系数;

:k 作用在高算结构之高度处单位投影面积上的风 载标准值(kN/m²); 20 基本风压(kN/m²),取值不得小于0.35kN/m²; 高度之处的风压高度变化系数;

一风荷载体型系数; β一一高度处的风振系数。 基本风压W应以当地空旷平坦地面、离地10m高、50年 月、10min平均年最大风速为标准,其值应按现行国家标准 结构荷载规范》GB50009执行,且应符合本标准第4.2.1条

现期、10min平均年最大风速为标准,其值应按现行国家# 建筑结构荷载规范》GB50009执行,且应符合本标准第4.2. 规定,

4.2.3当城市或建设地点的

构荷载规范》GB50009的全国基本风压图上没有给出时,其基本 风压值可根据当地年最大风速资料,按基本风压定义,通过统计分 确定,分析时应考虑样本数量的影响。当地没有风速资料时, 根据附近地区规定的基本风压或长期资料,通过气象和地形条件 的对比分析确定;也可按现行国家标准《建筑结构荷载规范 GB50009中全国基本风压分布图确定

调整系数米用: 1对于山间盆地、谷地等闭塞地形,调整系数为0.75~ 0.85; 2对于与风向一致的谷口、山口,调整系数为1.20~1.50。 4.2.5沿海海面和海岛的10m高的风压,当缺乏实际资料时,可 按邻近陆上其本风压乖以表4 25规完的调系数采用

风压高度变化系数,对于平坦或稍有起伏的地形,应根据 1糙度类别按表4.2.6确定。

地面粗糙度类别按表4.2.6确定。

表4.2.6 风压高度变化系数Ⅱ

地面粗糙度可分为A、B、C、D四类: 1)A类指近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区: 2)B类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇; 3)C类指有密集建筑群的城市市区:; 4)D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区

注:表中数值适用于2wod≥0.02的表面光滑情况,其中b为基本风压,以kN/m 计.d以m计。

注:1表中圆形结构的s值适用于uwod≥0.02的情况,D以m计;w为基 风压,以kN/m计;

B,=1+&e1e2

主:1表中给出了结构对应的阻尼比从左到右依次为0.01~0.05,可根据结构型 式相应选取;对于单管塔可取阻尼比0.01,其余类型塔的阻尼比可按照本 标准第4.4.6条选取; 2对于上部用钢材、下部用混凝土的结构,可近似地分别根据钢和混凝土查 取相应的值,并计算各自的风振系数。

主:1表中给出了结构对应的阻尼比从左到右依次为0.01~0.05,可根据结构型 式相应选取;对于单管塔可取阻尼比0.01,其余类型塔的阻尼比可按照本 标准第4.4.6条选取; 2对于上部用钢材、下部用混凝土的结构,可近似地分别根据钢和混凝土查 取相应的值,并计算各自的风振系数。

虑风压脉动和风压高度变化的影响

注:1对于结构外形或质量有较大突变的高结构,风振计算均应按随机振动理 论进行; 2 计算时,对地面粗糙度B类地区可直接带人基本风压,而对A类、C类、D 类地区应按当地的基本风压分别乘以1.28、0.54、0.26

注:1对于结构外形或质量有较大突 按雅机伽 论进行; 2 计算时,对地面粗糙度B类地区可直接带人基本风压,而对A类、C类 类地区应按当地的基本风压分别乘以1.28.0.54.0.26

注:1表中有括弧的,括弧内的系数适用于直线变化结构,括弧外的系数适用于 凹线形变化的结构,其余无括弧的系数两者均适用; 2表中变化范围中的数字为A类地貌至D类地貌,B类地貌可取该数字范围 内约1/5处,C类可取药1/2处

4.2.10钢榄杆风振系数应符合下列规定

式中:g 峰值因子,取2.5; 10m高流度,A类、B类、C类、D类地貌分别为 12%、14%、23%、39%; 风部面指数,A类、B类、C类、D类地貌分别为0.12、 0.15、0.22、0.30;

表4.2.10综合考虑风压脉动、高度变化及振型影响的系数

CB/T 3380-2013 船用钢材焊接接头宏观组织及缺欠酸蚀试验方法4.2.11 高箕结构应考虑由脉动风引起的垂直于风向的横间 的验算。

4.2.12对于竖向斜率不大于2%的圆筒形塔、烟窗等圆截面构 筑物以及圆管、拉绳和悬索等圆截面构件,应根据雷诺数Re的不 司情况按下列规定进行横风向风振的验算: 1可按下列公式计算结构或构件的雷诺数Re、临界风速

4.2.12对于竖向斜率不天于2%的圆筒形塔、烟窗等圆

Re=69000d d 5d Uerj= St T, T UH=40VμHWo 型临果风违(m /)

计算雷诺数时所取风速(m/s),可取u=Uer.j; ? d一 圆筒形结构的外径(m),有锥度时可取2/3高度处 的外径; St 斯脱罗哈数,对圆形截面结构或构件取0.2; T,一 结构或构件的i振型的自振周期(s); UH 结构顶部的风速(m/s); 从H 高度H处风压高度变化系数。 2圆形截面结构或构件的横风向风振响应分析应符合下列 定: 1)当雷诺数Re<3×10°且UH>Uer1时,应在构造上采取 防振措施或控制结构的临界风速Ucr.1不小于15m/s 2)当雷诺数Re≥3.5×10°且1.2VH>cr,时,应验算共振 响应。横向共振引起的等效静风荷载zLdi(kN/m?)应 按下列公式计算:

32005; Uer.j H = H 1.20H.

MT/T 668-2019 煤矿用钢丝绳芯阻燃输送带表4.2.12入计算用表

校核横风向风振时考虑的振型序号不大于4,对一般悬臂结构可只考虑第1或 第2振型

3)当雷诺数为3×10°≤Re<3.5×10°时,不发生超临界 范围的共振,可不做处理

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