1、UDC P 中华人民共和国行业标准JJiJJ JGJ/T 249-2011 备案号J1215-2011 拱形钢结构技术规程Technical specification for steel arch structure 2011-07-04 发布2012-05-01 实施中华人民共和国住房和城乡建设部发布w w w.w e b o o s.c o m中华人民共和国行业标准拱形钢结构技术规程Technical specification for steel arch structure JGJ/T 249-2011 批准部门:中华人民共和国住房和城乡建设部施行日期:2 0 1 2 年5 月1 日
2、中国建筑工业出版社2011北京w w w.w e b o o s.c o m中华人民共和国住房和城乡建设部公告第1057号关于发布行业标准拱形钢结构技术规程的公告现批准拱形钢结构技术规程为行业标准，编号为JGJ/T249-2011，自2012年5月1日起实施。本规程由我部标准定额研究所组织中国建筑工业出版社出版发行。中华人民共和国住房和城乡建设部2011年7月4日3 w w w.w e b o o s.c o m前根据住房和城乡建设部关于印发GB/T 8162的规定;3 矩形钢管宜选用符合现行行业标准建筑结构用冷弯矩形钢管JG/T 178的焊接矩形钢管，并要求为I级产品，其规格可按本规程附录A
3、选用。3.1.7 索拱结构中索体可采用钢丝绳、钢绞线、钢丝束和钢拉杆等，其材料标准应符合下列规定:1 钢丝绳应符合现行国家标准重要用途钢丝绳)，iGB 8918的规定;2 钢绞线索应符合现行行业标准高强度低松弛预应力热镀悻钢绞线YB/T 152和镀辞钢绞线YB/T 5004的规定;3 钢丝束索及其外防护层应符合国家现行标准桥梁缆索用热镀辞钢丝GB/T 17101和建筑缆索用高密度聚乙烯套料CJ/T 297的规定;4 钢拉杆应符合现行国家标准钢拉杆GB/T 20934的规定。3.1.8 索拱结构中锚具材料应符合现行国家标准优质碳素结构钢GB/T 699、合金结构钢GB/T 3077和一般工程用铸
4、造碳钢件GB/T 11352的规定。3.1.9 拱形钢结构所用铸钢节点，其钢材牌号、质量与性能等技术条件应符合现行国家标准焊接结构用铸钢件GB/T 7659 的规定。3.1.10 在拱形钢结构的设计和钢材订货文件中，应注明所采用钢材的钢号、等级、对钢材力学性能、工艺性能的附加要求以及钢材质量、性能所依据的标准名称等。3.2连接材料3.2.1 拱形钢结构的焊接材料应符合下列规定:1 于工焊接采用的焊条，应符合现行国家标准碳钢焊条8 w w w.w e b o o s.c o mGB/T 5117或低合金钢焊条)GB/T 5118的规定，选择的焊条型号应与主体金属力学性能相适应;2埋弧焊用焊丝和焊
5、剂，应符合现行国家标准埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂)GB/T 5293、埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂GB/T 12470及气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝)GB/T 8110的规定;3 熔化嘴电渣焊和非熔化嘴电渣焊采用的焊丝，应符合现行国家标准熔化焊用钢丝)GB/T 14957的规定;4 焊材的强度与性能应与母材相匹配，当两种不同强度的钢材焊接时宜采用与低强度钢材相适应的焊接材料。3.2.2 拱形钢结构螺栓连接的材料应符合下列规定:1 普通螺栓应符合现行国家标准六角头螺栓)GB/T 5782和六角头螺栓C级)GB/T 5780的规定;2 高强度螺栓应符合现行国家标准钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副)G
6、B/T 3632或钢结构用高强度大六角头螺栓GB/T 1228、钢结构用高强度大六角螺母)GB/T 1229与钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件)GB/T 1231的规定。3.3混凝土3.3.1 钢管混凝土拱中的混凝土可采用普通混凝土、高强混凝土，宜优先采用高性能自密实混凝土。强度等级宜采用C30C80，水灰比应控制在0.45以下。3.3.2 混凝土轴心抗压、轴心抗拉强度标准值fck、ftk应按表3.3.2-1采用。轴心抗压、轴心抗拉强度设计值L、ft和弹性模量Ec应按表3.3.2-2采用。表3.3.2-1混凝土的强度标准值9 w w w.w e b o o s.c o m表
7、3.3.2-2混凝土的强度设计值和弹性模量混凝土强度等级C30 C35 C40 C45(丁50C55 C60 C65 C70(丁75C80 J,(N/mm2)14.3 16.7 19.1 21.1 23.1 25.3 27.5 29.7 31.8 33.8 35.9 Jt(N/mm2)1.43 1.57 1.71 1.80 1.89 1.96 2.04 2.09 2.14 2.18 2.22 E,(X104N/mm2)3.00 3.15 3.25 3.35 3.45 3.55 3.60 3.65 3.70 3.75 3.80 注:采用泵送混凝土且无实测数据时，表中高强混凝土的弹性模量E，应乘折
8、减系数0.95010 w w w.w e b o o s.c o m4 结构与节点选型4.一般规定4.1.1 拱形钢结构的截面形式与轴线形状、节点构造与拱脚构造，应根据建筑物的功能要求、荷载条件、跨度大小、施工方法及基础条件综合确定。4.1.2 拱形钢结构可选用等截面或变截面的实腹式截面拱、腹板开孔钢拱、钢管椅架拱、钢管混凝土拱以及上述各种形式的钢拱与拉索(或拉杆)、撑杆组合形成的索拱结构。4.3 拱形钢结构的轴线形状可选用圆弧形、抛物线形、椭圆线形、悬链线形以及变曲率线形等，拱脚约束条件可采用佼接或固接等。4.1.4 当拱形钢结构为非落地拱时，其支承柱或框架柱应具有足够的刚度和承载力以抵抗拱
9、脚推力。当拱脚沉降或侧移较大时，应考虑对无佼拱与两饺拱受力性能的影响。4.1.5 拱形钢结构的选型应考虑面外支撑的设置要求。面外支撑可采用钢材了架、钢梁、中禀条及屋面板体系等。4.2结构选型4.2.1 拱形钢结构宜根据荷载及荷载效应组合的控制工况，进行轴线形状的优化分析。全跨水平均布竖向荷载作用的控制工况，宜优先选用抛物线拱。沿轴线均布竖向荷载作用的控制工况，宜优先选用悬链线拱。4.2.2 拱形钢结构可采用实腹式截面拱及腹板开孔钢拱。实腹式截面拱可采用工字形截面、箱形截面或圆管截面。腹板开孔钢拱可采用工字形或组合截面，组合截面的翼缘可采用钢板、圆钢管或矩形钢管等形式，腹板上可开圆形、椭圆形、方
10、(矩)形以11 w w w.w e b o o s.c o m及六边形孔等(图4.2.2)。/tGB 50011的规定。23 w w w.w e b o o s.c o m6设计6.1一般规定6.1.1 拱形钢结构的设计应进行强度、整体稳定性(平面内与平面外整体稳定)以及变形计算，还应进行局部稳定验算及节点强度验算。6.1.2 对于变截面、轴线形状复杂以及重要的拱形钢结构，可采用弹塑性全过程分析确定其整体稳定展载力。6.1.3 采用有限元法计算拱形钢结构的变形和承载力时，其计算模型应符合下列规定:1 对实腹式截面拱，宜选用考虑截面剪切变形影响的梁单元。如果截面板件高厚比或者宽厚比不能保证局部稳
11、定性，应选用壳单元。2 对腹板开孔钢拱，宜采用壳单元。3 对钢管柏架拱，杆件宜采用梁单元。4 对索拱结构，拉索可采用索单元，拱体可采用梁单元或壳单元。5 钢材可采用理想弹塑性应力与应变曲线或采用两折线强化模型，强化模量取2%的弹性模量。拉索可采用线弹性应力与应变曲线。6.1.4 满足下列条件之时，可不进行钢拱平面外整体稳定计算:1 在平面外有足够刚度的屋面板约束时;2 当平面外有足够数量的支撑且能够约束钢拱截面的面外位移与扭转时;3 承受全跨水平均布荷载的双轴对称工字形等截面圆弧两饺拱，当沿拱轴线等间距设置面外完全支撑，且相邻支承点距离24 w w w.w e b o o s.c o m51与
12、截面翼缘宽度bf的比值满足公式(6.1.4-1)时。?:2.3十O.092x(6.1川)式中:儿一二拱轴线平面内的几何长细比，应按公式(6.1.4-2)确定。=2ix 式中:5-拱轴线长度(m);1x 拱轴线平面内的截面回转半径(m)。(6.1.4-2)6.1.5 当拱矢跨比较小时，应计算拱的跃越屈曲荷载。符合下式要求的实腹式截面钢拱，可不进行跃越屈曲验算。而K，n式中:L一一拱的跨度(m);A 拱的毛截面面积(m2);Ix一一-拱轴线平面内的毛截面惯性矩(时hKsn一跃越屈曲系数，按表6.1.5采用。表6.1.5 跃越屈曲系数矢跨比支承条件0.05 0.075 O.10 0.15 卜一一一一
13、两佼拱35 23 10 无饺拱319 97 42 13 一一一(6.1.5)0.20 8 6 6.1.6 拱形钢结构最大竖向位移计算值不应超过其跨度的1/400，平面内拱顶最大水平侧移计算值不应超过其跨度的1/200。荷载取值与组合系数应符合现行国家标准建筑结构荷载规范GB 50009的规定。25 w w w.w e b o o s.c o m6.1.7 对于直接承受中级或重级工作制悬挂吊车荷载的拱形钢结构，应按照现行国家标准钢结构设计规范)GB 50017中的规定进行疲劳验算。6.2 实腹式截面拱6.2.1 实腹式截面拱的强度计算、局部稳定性计算应符合现行国家标准钢结构设计规范)GB 500
14、17的规定。6.2.2 轴心受压实腹式截面圆弧及抛物线钢拱的平面内整体稳定承载力可按下式计算:N f(6.2.2)pA-.:,J 式中:N一拱脚轴力设计值(N);A一一拱的毛截面面积(m2);于一轴心受压拱的平面内稳定系数，应根据拱轴线形式、拱轴线平面内的几何长细比、截面类型、矢跨比按本规程附录D采用;f 二钢材的抗压强度设计值(N/m2)。6.2.3 承受轴力和平面内弯矩共同作用的实腹式截面圆弧及抛物线钢拱的平面内整体稳定承载力可按下式计算:N一十(J21(6.2.3)Af I飞YxWJ!飞式中:N-最大轴力设计值(N);26 M一一最大弯矩设计值(N.m);伊轴心受压拱的平面内稳定系数;Y
15、x一一截面塑性发展系数，应按照现行国家标准钢结构设计规范)GB 50017的规定取值;Wx 拱轴线平面内弯曲的毛截面模量(旷);一与支承条件、截面形式有关的系数，按表6.2.3 确定。w w w.w e b o o s.c o m表6.2.3压弯拱的系数支承条件截面形式二饺拱两饺拱无饺拱圆管截面0.83 O.76 0.69 工字形截面1.11 1.00 0.91 箱形截面0.91 0.83 O.76 6.2.4 无面外支撑的轴心受压热轧圆管截面圆弧形两佼拱，其平面外整体稳定承载力可按照公式(6.2.4-1)计算:一旦豆f(6.2.4-1)PoutA 式中:N-一一最大轴力设计值(N);伊oot
16、一一轴心受压拱的平面外稳定系数，可根据两伎拱的换算长细比h按照现行国家标准钢结构设计规范GB 50017中C类截面取值。换算长细比h可按公式(6.2.4-2)式(6.2.4-4)计算:h=仨(6.2刊)、Ka()f(62山(2 _ ef)2-c-c-U-/-:-(6.2.4-4)2(2斗1.3&)式中:y 拱的换算长细比;ly一一拱轴线平面外的毛截面回转半径(m);Kao 拱的平面外弹性弯扭屈曲系数;拱的圆心角，以弧度为单位。6.3 腹板开孔钢拱6.3.1 腹板开圆形孔的工形截面拱的强度计算应取最不利截面进行，其正应力、剪应力及折算应力应符合现行国家标准钢结构设计规范)GB 50017的规定。27 w w w.w e b o o s.c o m6.3.2 腹板开圆形孔的工形截面圆弧形两佼拱，在进行平面内整体稳定计算时，可按本规程第5.2.5条的规定将其等效为矩形孔的双肢缀板式格构拱。6.3.3 轴心受压腹板开圆形孔的工形截面圆弧形两伎拱的平面内整体稳定承载力可按下列步骤计算:1 换算长细比人应按下式计算:人f.;+毛(1十tMi(6.3.3-1)2 弹性屈曲系数ka应按下式计算:走a=
