根据住房和城乡建设部《关于印发（2011年工程建设标准 规范制订、修订计划〉的通知》（建标［2OyS 17号）的要求, 标准编制组经广泛调查研究，认真总结工程实践经验，参考有关

标准。

本标准主要技术内容是：■1总则；2.术语和符号；3.结构 设计基本规定；4.材料；5.结构体系；6.连接节点大.施工及 验收；8.防护和维护。

本标准由住房和城1⅛疫歸负责管理。

本标准百好卷：北京工业大学（做：北養市朝阳区 平乐园loo号城建学部:邮政编码：10®^

本标,淮参编单位：天津大学.

清华大学

中国航空规划设计研究总院有限公司 北京市建筑工程研究院有限责任公司 东南大学

哈尔滨工业大学

中冶建筑研究总院有限公司 北京建工集团有限责任公司 中冶京诚工程技术有限公司 巨力索具股份有限公司 贵州大学

广东坚宜佳五金制品有限公司 浙江东南网架股份有限公司 北京交通大学

4

本标准主要起草人员: 本标准主要审查人员: X

清华大学建筑设计研究院有限公司 张爱林I陆赐麟I刘锡良陈志受 石永久 葛家琪 钱英欣舒赣平 范峰张国军曾滨，备命 刘学春王立军杨d、克俭 尚景朕周观根杨维国戒天文 郝际平娄岁郁银泉陈禄如 范重王湛◎云贵余海群 朱忠义游大江张艳霞 犖 令厂

5

1

2

3

总则.................

术语和符号........

2.1 术语............

2.2 符号..............

结构设计基本规定

3

1

3

2

3

3

3

4

3

5

一般规定…•

作用......... 结构分析… 承载能力计算 变形能力楚弃

3

6

3

7

3

8

4

目 次

・• 1

••••• 2

.....2

.....5

…・・7

7

10

12

16

17

正常使用极限状态验算

匸.......

预应力损失计算……

材料•

一般规定

17

18

19

23

23

4.2索体和杆体材料...................................................23

4.3锚具...............................................................25

4.4设计指标.........................................................31

4.5索杆性能和试验要求 .............................................33

5 结构体系...............................................................36

5.1 一般规定.........................................................36

5.2预应力拉杆.........................................................37

5.3预应力压杆.........................................................38

5.4预应力实腹梁......................................................39

5.5预应力桁架.........................................................40

6

6

7

8

5.6预应力拱架.............   45

5.7

5.8

5.9

5.10

5 Jl

5.12

5.13

5.14

5.15

预应力门式框架....................

预应力吊挂结构...................

预应力立体桁架...................

预应力网架......................

预应力网壳........¢.............

预应力玻璃幕墙结构.............

索膜结构.........................

预应力框架体系及框架-支撑体系 索穹顶结构

连接节点

6.1

6.2

6.3

6.4

6.5

6.6

6.7

>46

张拉节点…•

锚固节点…•

转折节点 *," 索杆连^^沙了 拉索 ¾^^_χ∙∕∙ 玻璃嶼

支座存点

施工及验收

7.1

7.2

7.3

7.4

7.5

一般规定

安装……

预应力张拉 施工监测

验收......

防护和维护

'50

52

56

58

59

61

63

63

66

70

73

77

79

81

82

84

84

84

85

86

86

88

8.1 防腐...............................................................88

8.2 防火...............................................................89

8.3防护...............................................................90

8.4 维护...............................................................91

7

附录A索体和杆体材料选用表

92

8

Contents

*

1

General Provisions

• 1

2

3

Terms and Symbols

….2

2

2

1 Terms

∙∙∙∙ 2

.2 Symbols

Basic Requirements of Structur

•…5

7

3

3

3

3

3

3

3

3

4

1

2

3

4

5

6

7

8

General Requirements

Acti

Structural Analysi

Calculation of

Check of 展fori

Calculatii

7

10

12

Load Ca rnιation (

ιng Capacity

Capability

TViceaI

ιbility Limit Sta

I Requirements

〉Cable and Rod Materials

16

17

17

18

19

23

23

23

4.3 Anchorage ......................................................... 25

4. 4 Design Values ....................   31

4. 5 Performance and Test Requirements of Cable and Rod ......... 33

5 Structural System................................................... 36

5.1 General Requirements ............................................. 36

5. 2 Prestressed Tension Bar ..................*.......      37

5.3 Prestressed Compression Bar ............   38

5. 4 Prestressed Solid Web Beam .................................... 39

5. 5 Prestressed Truss ........................*....................... 40

9

5

6

Prestressed Arch

45

b

7

5

8

5

9

5

10

5

11

5

12

5

13

5

14

5

15

Prestressed Portal Frame

Prestressed Cable Hanged Structure

Prestressed Thre^Dimensional T

Prestressed Grid

Prestressed Reticulated Shell

Prestressed Glass Curtain Wall Structure

Cable Membrane Structure

Prestressed Frame System and BracedrFrame System

Cable Dome Structure

6 Joint and Connection

7

8

6

6

6

6

6

β

6

7

7

7

7

7

1

2

3

4

5

6

7

46

'50

52

56

58

59

61

63

Tensioning Joi

Anchor Joint

Direction Turnin

Cable-Stru^Job

Cable Intersection4θint

侬二

63

66

70

73

77

Dint

79

81

Support Joint

82

Sonstruction and Acceptance 1 General Requirements

84

84

2

3

4

5

Installation

84

Prestressed Tension

Construction Monitoring

Acceptance

Protection and Maintenance

85

86

86

88

8.1  Corrosion Protection ..............   88

8. 2  Fire Protection ................................................... 89

8.3  Protection ......................................................... 90

8. 4  Maintenance .......................   91

10

Appendix A Cable Rod Material Selection Table Appendix B Anchor Material Selection Table •… Explanation of Wording in This Standard ........

LiSt of Quoted Standards ...............................

• 92

5

令

11

1总 则

1.0.1为使预应力钢结构的设计和施工做到零幾用、技术先 进、经济合理、确保质量，制定本标准。

1.0.2本标准适用于工业与民用建筑和构筑物中植应力钢结构 的设计、施工及验收、防护和维护。a_rJv

1.0.3预应力钢结构设计、施工及验收、防护和维护除应符合

芥

2∙ I. 1 预应力钢结构 prestressed steel structι¾ 采用人为的方法引人预应力提高结构承载力和刚度的各类钢

2术语和符号

结构。

2. 1. 2 单次预应力 single-stepped prestressing 对结构只进行I次施加期!叱

2. 1. 3 多次预应力 multiτ⅛epped prestressing 对结构进行2次以上施加射力。

2.1.4 先张法 pr⅛-tepsιCη⅛g method

在单次预应力施工中，先对结构张拉，后对纟i

寺构血载的施工

方法。

2.1.5

在

id-tensioning metho 冗应力施工中，对线

加载后再张拉的施工

2.

5 多张法 multi-tensioning method

淳多次预应力施工中，多次张拉与加载相间进行的施工

方法。

2. 1.7 拉索法 CabIe method

用张拉钢索在结构中产生预应力的方法。

2. 1.8 位移法 displacement method

强迫支座或其他部位的移位在结构中产生预应力的方法。

2. 1. 9 变形法 deformation method

将不同弹性变形的肢件组拼成构件整体，利用各肢件的变形 协调产生预应力的方法。

2.1.10 廓外布索 cable system outside contour

2

在结构轮廓线外布置索系以取得预应力效应的方法。

2.1. II 廓内布索 cable system inside contour 在结构轮廓线内或紧贴轮廓线布置索系的方法。

2. 1. 12 预应力（张拉）阶次 steps of prestressing （tension） 对结构进行多次张拉的次数。

2.1. 13 卸载杆 load-decreasing member 预应力效应和荷载效应符号相反的杆件。

2. I. 14 增载杆 load-increasing membe 预应力效应和荷载效应符号相同

2. 1. 15 中性杆 neutral member 未产生预应力效应的杆色

2. 1. 16 应力松弛（损失）％^s"Λ^呐^elease

在预应力张拉过程中，后张肢导致先张肢的处密降，或 因锚固构造的压缩变形等而导致的应力损失，以及索体徐变、松

弛引起的应力嚇。乙

2. 1. 17 锚固节点 author joint

拉索或拉杆端部固定连接的节点S

2.1. 18 转折节点 direction turning joint/

^^索转变走向的折点处与结构相连接的节点。

2.1.19 张拉节点 tensioning joint

南设备、器具等对拉索或拉杆件进行张拉以施加预应力的 节点。

2. 1. 20 张弦梁 cable tensioned beam

上弦为实腹钢梁，下弦为张力索或拉杆，中间连以撑杆的结 构体系。

2. 1. 21 张弦桁架 cable tensioned truss

上弦为钢桁架，下弦为张力索或拉杆，中间连以撑杆的结构

体系。

2. 1. 22 弦支穹顶 cable suspended dome

通过钢索（或拉杆）对网壳结构施加预应力而形成的结构。

3

2.1. 23 吊挂结构 cable hanged structure 以吊索悬挂横向构件或结构体系。

2.1. 24 索膜结构 cable membrane structure 由支撑杆件、预应力拉索以及绷紧的高强建筑织物组

构体系。

2. 1. 25 索-玻璃幕墙结构 cable-glass curtain wall structure 由预应力索与压杆组成的点支式玻璃幕墙承重结构。

2.1.26 张拉系数 tension coefficient /

考虑预应力效应对结构的影响和力度的准确性而对张拉力进 行调整的系数。

2.1. 27 索穹顶结构 cable dome structure

由外环、脊索、斜索强瞬*覆）、环索和撑代构成的一 种空间张力结构体系。

2. 1. 28 多高层预应           multi-story and high-rise pres-

tressed steel StrQCt 在多高层锦’’'

索，或在钢梁、钢柱的加工成型或施工安装过程中引入预应力,

梁

、柱、支撑等廓内或廓外布置预应力

i勺内力与外荷载产生的内力符号相反，增大承载能

力和体系刚羞的结构体系。

2.1.29 承载能力极屈比 ratio of ultimate strength to yielding strength

结构体系极限承载力与屈服承载力之比。

2.1.30 极限变形 ultimate deformation

到达极限破坏状态或到达极限破坏状态以后承载力还没有明 显下降期时的变形。

2. 1. 31 变形能力极屈比 ratio of ultimate deformation to yielding deformation

结构体系极限变形与屈服变形之比。

2. L 32 屈服荷载 yielding load

结构构件屈服或结构体系整体屈服对应的最小外荷载。

4

2. 1. 33 结构体系整体屈服 structural integral yielding

结构体系荷载位移跟踪曲线近似水平段起点对应的状态。

2. 1. 34 屈服变形 yielding deformation 屈服荷载对应的变形。

2.2 符

号

2.2.1作用和作用效应

F—-集中荷载，节点荷载;

Fy——结构体系屈服荷载；

FU——结构体系极限荷载；

H--水平力；

M一弯矩；

N——轴力；

S..荷载标?！

σ----

令

σo.....

2.2.2

E

位索或拉杆的弹性模

f—-钢材的抗拉抗压和抗弯强度设计值; A—钢索或拉杆的抗拉强度设计值；

九位—拉索材料的抗拉强度标准值；

ε_y..屈服应变。

2. 2.3几何参数

A--毛截面面积；

A_ca——拉索或拉杆毛截面面积；

d..直径；

D——外径；

A—高度；

I—毛截面惯性矩；

5

%--折算惯性矩;

/...长度;

L——跨度，全长；

a——夹角，拉索张拉序次影响系数；

β—夹角，预应力钢构件与索轴向刚度比值

2.2.4计算系数

?,...杆件序号；

K —结构体系稳定承载力系数；

K_DM ——L/50变形值对应的承载力

KD——结构变形能力极屈比；

KF--结构体系承载能力拥 载Fy比值；

K"——结构极限承

，即极限荷载FU与屈服荷

Ky——结构屈服承载力零数；

"—预应力阶次，拉索根数，参与组合的可变荷载数;

/T——预应力索的张拉系数 伊一啾/?•的稳定系数 D，变形;

^——极限变形；

D_k——设计荷载标准值下的变形值。

6

3结构设计基本规定

3.1 一般规定

3.1.1预应力钢结构设计应根据建筑功图工材料供应及制造、

施工条件等确定先进合理的预应力钢结构体系和施工方案，应满 足施工和使用过程中各种工况下结构的强度、刚度和稳定性要 求，并符合防火和防腐的有关规定;

3.1. 2在预应力钢结构设计发件中，宣明结构设计工作年限, 钢材、索杆和锚具材料的牌号■和等有连接材料的型鼻和材料性 能、化学成分、附加保证项目，还应注明预应力施工的总体要 求。预应力钢结构的施f ⅛⅛徐单位应根据已批准的技术设计文件 绘制施工详图,‹善设计单位批准后方可加工。如需修改设计，应 经原设计单幽藤V黎署文件后方可实叱

3.1.3黑感力钢结构应采用以概率理论为基础的极限状态设计 方法，以可靠指标度量结构的可贈采用分项系数的设计表达 式进行设计。

3. L 4^缺应力钢结构设计应包括下列内容：

1结构方案设计，包括结构选型、构件布置及传力路径等;

2作用及作用效应计算；

3预应力设计；

4结构极限状态设计；

5结构构件及节点的构造连接措施；

6预应力张拉施工与承载全过程仿真分析与设计；

7其他专项设计。

3.15对结构体系施加预应力的技术方案及选择预应力的力度 和阶次应遵循使结构卸载效益大于结构增载消耗，并保证结构整 体性能增长的原则。

7

3.1.6 结构安全等级及设计工作年限、设计用途应符合下列 规定：

1预应力钢结构的安全等级和设计工作年限应符合现行国 家标准《工程结构通用规范》GB 55001的有关规定；

2预应力钢结构中各类结构构件和节点的安全等级宣冒整 个结构的安全等级相同，对于结构中重要构件和节点，宜造当提

高其安全等级;

3设计应明确结构的用途，在预应大钢结构主程服役期间,

未经原设计单位审核批准，不得更改 能、服役环境及荷载条件，在设计

术许可，不得改变使用功能和服电

3.1. 7预应力钢结构设加

结构工程的使用功 内未经技术鉴定或技

可极限状态：

勾体系、构件或连接节点达到最 变形；

1承载能力极限状 大承载能力或不适于继续

2正常使用极 常使用的某项夫

：结构体系、构件或连接节点达到正 或耐久性能的某种规定状意

3.L8黑应力索索连接、索钢连接两类转换接触节点，为非标 准索锚具产品，应由工程索产品生产单便注行设计并加工制作, 该类节点分析应遵循下列原则：

1主体结构设计单位应根据结构整体安全要求，提出节点 的构善方案、约束条件，并应提供节点设计内力。

2索产品生产单位应根据设计提供的节点约束条件、设计 内力、预应力施工张拉与锚固要求，建立带接触单元的节点有限 元计算模型，并进行结构分析。

3当进行索钢转折接触连接节点有限元分析时，可采用考 虑预应力损失的非线性接触单元，节点预应力损失应按相关规定 确定。当进行索钢转折接触连接节点结构体系分析时，可采用自 由度耦合和变刚度弹簧单元组合方法模拟索的非线性接触摩擦约 束条件。

4节点计算分析时应考虑施工偏差产生的附加内力，索轴

8

线对锚孔允许偏差宜为士5mm,锚孔至连接平板根部允许偏差 宜为士 20mm。

5节点、锚具应力分析与设计，应按国家现行相关标准的 规定执行。                   、

6根据节点的重要性、受力大小和复杂程度，节点的承载 力设计值应大于对应连接构件承载力设计值的+茅~1∙ 5倍。

7重要、复杂及新型节点宜进行模型诱盛劈®对其安全 性进行验证，节点模型试验的荷载工况应^^l⅛际受力状态 -致。

8节点分析与设计需提交主体^^计单位进行审核，审 核合格后，方可进行加工制修必F

9有限元分析时材料屈服强金品取材料屈服强度标准值。 对于没有明显屈服荷载的高强索材，应取应变值为0.2%时所对 应的应力值为其屈服强度。

3.1.9预应力钢结构应进行预应力张拉施工、承载在程和使用 阶,各种工分析与设计,缠抽用阶段换索 3.1.10预应力钢结构连接节点可分为钢畫接节点与铸钢连接节 点岡类,钢连接节点设计应符合现狙家标准《钢结构设计标 准》G*)017的有关规定。铸钢连接节点应符合照现行行业标 准《自钢结构技术规程》JGJ/T 395的有关规定。

3.111预应力钢结构的连接节点构造应保证结构受力明确，减 小应力集中和次应力，减小焊接残余应力，避免材料多向受拉, 防止出现脆性破坏，同时应便于制作、安装和维护。

3.1.12索钢转折接触节点应选用理想较接节点，其构造应有利 于施工张拉时预应力传递。

3.1.13钢连接节点承载能力极限状态验算应符合下列规定：

1预应力钢连接节点可按现行国家标准《钢结构设计标准》 GB 50017进行弹性阶段承载力验算；

2对于新型预应力钢连接节点或关键节点，宜进行非线性

9

荷载-应变（位移）全过程分析.得到节点屈服应变G及屈服变 形R对应的荷载值，取其较小者作为节点设计承载力；

3当荷载-应变（位移）加载全过程曲线中无明显屈服点 时，节点设计承载力可取节点破坏荷载的1/1. 2〜1/1.* ,

4当节点破坏位移大于D/100或L/100 （D为主管管表, L为节点板受力长度）时，宜取D/100或L/1州眼应加载值作 为节点设计承载力。

3.1. 14钢连接节点变形能力验算应符合下劣族侬；

1 一般预应力钢连接节点可不进酸噩力验算；

2对于新型预应力钢连接节,囈⅛键节点，宜进行基于几 何非线性和材料非线性的荷载-应变C&）全过程分析，得到 节点屈服应变值、屈服变形值/車概坏变形值等性能参数；节 点在设计承载力对应的荷载作用卡变形值不应大于D/l∞或L/ IOO,节点在破坏荷载缗怪修性变形值不败冇于D/50或L/ 50 （D为主管笃等, L为节点板受力长度），节,囈形能力极屈 比不应小于

3.1.15 ,逑喻日 锚固节点和转折节点的局部承压区，应验 算其局部承压强度，可采取可靠的加强措施满足设计要求。对构 造、受力复杂的节点宜采用铸钢节点。

3.2作 用

3. 2.1作用及作用组合应符合下列规定：

1结构上的直接作用（荷载）应根据现行国家标准《建筑 结构荷载规范》GB 50009及相关标准的规定确定，地震作用应 根据现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定确定, 间接作用和偶然作用应根据国家现行有关标准的规定或具体情况 确定；

2预应力预制构件制作、运输及安装时应考虑相应的动力 系数，应考虑施工阶段的作用，进行施工验算；

3简单形体预应力钢结构的风载体型系数，可按现行国家

10

标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定取值，对于复杂形

体的预应力钢结构，宜通过风洞试验或专门研究确定风荷载体型 系数，对于风敏感的或跨度大于36m的预应力钢结构，^^^ 风压脉动产生的风振影响，风振响应宜依据风洞试验结果按随机 振动理论计算确定；

4结构构件及连接节点的强度、稳定性以及疲劳强度的计 算，应采用作用效应的基本组合值，结构体系巍性注常使用要 求的变形、结构变形能力、结构体系整体稳定承载力的计算，应 采用作用效应的标准组合值；

5严寒地区暴露在室外的鸣应力索应考虑裹冰荷载的作用；

6对非抗震设计，作用及作用盗的效应应按现行国家标

准《工程结构通用规范》效5斓1、《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定进行计算；对抗震设计，地震组合的效应尚应按现 行国家标准《建筑抗覧/著處范》GB 50011的规鹼君计算, 结构计算中的各项系数应按国家现行有关标准的规定采用。

3. 2. 2预应力钢结构按承载能力极限状态进行基本组合计算时, 应采用下列设计表崑式：

% YTS% +为瘠:

∑∕q-∕ι,-≠c_iS<⅞-k) ≤R

(3. 2. 2-1)

∑ Xg_jSg_jU + Z Xp_t∕τSp_i + Zq₁ ∕l₁ Sq₁ k + £ YqXLMC,Sqa j=l            t=l                             f=2

(3. 2. 2-2)

%S<_j∑¾∕σ_jk⁺∑_ι⅞YTSR⅛₁ 7l₁ ¾₁ k+Σ¾九附SqI_I) ≤ R("，∕κ ,ακ…)

(3. 2. 2-3)

式中：加——第t个预拉力分项系数，预应力效应属永久荷载效 应，预应力分项系数，对结构有利时取几=0∙9, 不利时取% = 1.3；

/T——预应力索的张拉系数；

11

5冷

第，个预拉力标准值Pk的效应值;

.3

%——结构重要性系数，应按有关建筑结构设计规范的

规定采用；

冷——第6个永久荷载分项系数;

Zq ——第ɪ个可变荷载分项系数，其中Xq₁为主导唄荷 载Q的分项系数；

几-—第ɪ个可变荷载考虑设计工作争限的调整系数，其 中Zl₁为主导可变荷载Q₁考虑设计工作年限的调 整系数；

Sgj ——第J个永久荷载标准值Sk计算的荷载效应值；

SQk——第，个可变荷载柄修道口心十算的荷载效应值；

收，——第:个可变荷载Qk的组合值系数；

切——参与组合的永久荷载数；

"——参与组合的可变荷载数；

k——专步砂R预应力数；

R——结构构件的承载力设计值。仪:

当荷識与荷载效应为非线性关系时，先按式（3. 2. 2-2）进行 荷载组合，再按式（3.2.2-3）进行结构非園⅛计算。

3，€友遅力荷载对结构构件的^^数件应分别按下列规定 取值：

1杆件荷载应力与预应力符号相同或符号相反，但杆件预 应力值大于荷载应力值时，Zr应取1- I₀

2杆件预应力值小于荷载应力值且符号相反时，/T应取0. 9。

3以有效手段（如采用测力计或其他仪表）直接监测预应

力张力值时，对所有杆件Zt均取1. 0。

4在多次预应力结构中.当杆件的预应力效应随阶次而变 号时，也应按上述规定分别取值。

3.3结构分析

3.3.1结构分析的计算模型应符合下列规定：

12

1结构分析采用的计算简图、几何尺寸、计算参数、边界 约束条件、构件单元材料本构关系以及构造措施等应符合结构的 实际状况。

2结构上的作用及其组合、初始预应力或强制预当形等， 应符合结构的实际状况。

3结构分析中所采用的各种假定和简化，:吸理就试验 依据或经工程实践验证，计算结果的精度唾罩忠^^计要求。

4预应力网架结构和预应力双层网壳结构分析，可假定杆 件两端节点为校接；预应力单层网壳结构分析，应假定节点为刚 接；预应力钢管桁架及预应力拱架分析，弦杆两端可假定为刚 接，腹杆两端可假定为絞接，但当腹杆的节间长度与截面高度或 直径之比小于24时，也可假定腹杆两端节点为刚接。

5拉杆或索在承: 结构承载工作。

6预应力钢结构

处于弹性受拉状态

,应根据支座节点

\应退出

、数量和构

造情况以及飞

条件；对于预应力网架、预应力双层 按实际构造采用两向可侧移、

勾的刚度，合理

烝书点的边界约束 位力立体桁架，应 或无侧移的较接支座或

弹性支座；对于预应力单层网壳口 接工座或弹性支座。

3.3.2预应力钢结构应根据结构类型、

因素，选择下列方法进行结构分析：

;动校支座,

也可采用刚

材料性能、

力学特性等

1预应力钢结构体系静力弹性承载能力分析, 态下弹性变形分析，结构构件和连接节点的强度、 性、疲劳的弹性设计可采用线性分析方法。

正常使用状 刚度、稳定

2预应力钢结构体系及其连接节点的弹塑性设计、几何非 线性分析、结构体系稳定承载力设计宜采用非线性分析方法，并 应遵循下列原则：

D材料的非线性本构关系性能指标可取设计值，按双折 线模型或多折线模型，重大工程宜根据实际材料通过

13

材性试验确定本构关系，取平均值；

2）应考虑结构几何非线性的不利影响；

3）宜考虑结构初始缺陷的不利影响；

4）宜同时考虑结构几何非线性和材料非线性的■［影帀、

3对新型结构体系、新型预应力构件、新型材料、重要或 受力复杂的预应力结构体系及节点的设计应采用 ■分編方法； 采用试验分析进行辅助设计的结构，应达到相关鼓社的可靠度水 平，应符合现行国家标准《建筑结构可靠性设计统一标准》GB 50068的有关规定。试验分析辅助设计应符合下列规定：

D在试验进行前，应制定试验方案；试验方案应包括试 验目的、试件的选取和制作，以及试验实施和评估等 所有必要的说明;

2）为制定试验方案，应訳先进行分析，确定所考虑结构 或结构构俾能的可能临界区域和相应的极限状态设 计标.

3）试件应采用步实际构件相同的加号工**

4厶损试验结果确定设计值时.虚考虑试验数量的影响；

5）应适当考虑试验条件和结构实际条件差异的影响.包 \2尺寸效应、时间效应:^⅛J边界条件、加载制度、 环境条件和工艺条件等的影响。

3.3.3预应力基本构件和预应力平面结构可在二维平面内进行 受力分析，预应力空间结构应在三维空间内进行受力分析。

3.3.4预应力钢结构中的张拉构件在计算时可假定是理想柔性 体，应始终处于线弹性阶段受力；拉杆和索系在整个工作阶段应 处于受拉状态。

3.3.5索在结构上的锚固节点可按较接节点计算分析。对单折 索和多折索，在转折点处节点采用滑轮节点时，也应考虑摩擦力 损失，索的应力松弛和内力损失应按相关规定予以考虑。

3.3.6预应力钢结构设计时应考虑结构在制造、安装、施加预 应力、承受各类荷载时可能发生的各种不利的单独工况和组合工

14

况的强度、刚度和稳定性要求。重要结构还应考虑断索、支座沉 陷以及维修状态下的特殊工况。

3.3.7预应力钢结构分析时，应考虑上部预应力钢结构与下部 主体结构共同工作对各自受力的相互影响；体型规则的预应力麻‘ 结构共同工作分析时,可把下部支承结构简化处理作为上部≡l应 力钢结构分析时的边界条件；体型复杂的预应型［结函建立 上、下部结构整体模型进行计算分析。

3.3.8预应力钢结构的外荷载可按静力等效原则将节点区域内 的荷载集中作用在该节点上，当杆件上作用有局部荷载时，应另 行考虑局部弯曲内力的影响。

3.3.9索膜结构、索网结构、，索穹遥构等预应力整体张拉结 构以及几何非线性明显的大跨度藤煤、弦支穹顶等执应力钢结 构进行设计时，应分析结构在现应力施加前后的囈;

3.3.10预应力施不另手:遅9程仿真分析唠学下列规定：

1预应力州结构•计在方案选型、施工图聲%施工前， 应考虑预应力施工工艺的可实施性，并盛行⅞⅛痴施工与承载全 过程仿真分析。

2预应力钢结构施工应根据结构安全、施工序次建立包括 主体结构和施工临时支撑结构的整切学模型.进行施工全过程 仿真分析及施工过程安全设计，模拟施工不同阶段的边界条件、 环境温度和工况，计算施工不同阶段、不同张拉力时的结构各部

位应力分布、结构变形等。当预应力钢结构施工安装阶段与使用 阶段支承情况不一致时，应根据不同支承条件，分析计算施工安 装阶段和使用阶段在相应荷载作用下的结构位移和内力。

3施工仿真计算结果可作为优化施工方案、施工过程指导 和工程控制的依据。

4重大工程及新型预应力钢结构体系宜进行模型试验，对 预应力施工方案的可行性及结构使用安全性进行验证。

3.3.11索膜结构的结构分析应包括初始形态分析、荷载效应分

析及剪裁分析。对于重要结构，宜进行断索分析，模拟部分拉索

15

断掉后对结构的影响。

3.4承载能力计算

3. 4. 1预应力钢结构承载能力计算应包括下列内容: 1结构体系稳定承载力；

2结构构件或连接节点因超过材料强度而破坏或因过度变 形而不适于继续承载，即结构构件或连接期的唯度\

3结构构件丧失稳定或连接节点局部丧失稳定，即结构构 件或连接节点的稳定性；

4结构构件或连接节点的疲劳破坏；

5结构转变为机动体系專融硏為部破坏而发生连续倒塌;

6结构倾覆即整个结构或结构的一部分作为刚■去平衡。

3. 4. 2结构构件的承载能力极限義态验算应符合下列规定：

1预应力钢结伺居Wil従现行国家标准涉结构设计标准》 GB 50017和《冷弯薄壁型钢结构技术规范》⅛ 50018的规定进 行强度和稳定性验算;？

2在各种荷载设计组合工况下拉索索力应大于零，且应小 于拉索承载力罩计值；

或痴"力钢拉杆在各种荷载设计组合工况下应力应大于零， 且备。其材料抗拉强度设计值；

4预应力钢拉杆及拉索在体系弹塑性静力稳定承载力极限 状态及罕遇地震作用下，索力应小于拉索破断荷载的80%。

3. 4.3结构体系的承载能力极限状态验算应符合下列规定：

1预应力钢结构体系应进行基于几何非线性及材料非线性 的荷载-应变（位移）全过程分析；

2结构体系稳定承载力系数K,当考虑初始几何缺陷采用 几何非线性荷载-应变（位移）全过程跟踪分析时为弹性稳定系 数，应大于4. 2；考虑初始缺陷采用几何非线性和材料非线性荷 载-应变（位移）全过程跟踪分析时为弹塑性稳定系数，应大 于 2. 4；

16

3结构体系承载能力极屈比KF.对预应力空间钢结构体系

不应小于1. 2,对预应力平面钢结构体系不应小于1. 4；

4初始几何缺陷可采用特征值屈曲模态法施加，其缺陷最 大值应取结构跨度的1/300,结构第一阶特征值模态我 不利缺陷，宜考虑多阶特征值屈曲模态。初始几何缺陷可訓基 于随机缺陷理论方法施加，可假定初始几何缺陷正态4而＜ 均方 差为1. 645倍的施工偏差验收标准限值

3.5变形能力3

3. 5. 1预应力钢结构变形能力验唠

1结构体系整体破坏极限嚙态的無塑性变形与变形极屈比;

2结构构件或节点局部破坏极限状态的弹塑性变形与变形 极屈比。

3.5.2对于重要预鲁^结构构件、预应力平面钢结构体系、新 型预应力钢结构修泰:以及跨度大于60m白   空间钢结构

体系，应进行考虑几何和材料非线性由 弹塑性荷载-应变 （位移）全过程分析，并应符合下列规孟：

1结构体系及重要构件在引 用区步频性变形值应小于预应

2结构变形能力极屈比Kd,

練载力对应的荷载作 勾跨度的1/50；

对预应力空间钢结构体系不应

小于11 2,对预应力平面钢结构体系不应小于1. 4。

3.6正常使用极限状态验算

3. 6.1正常使用极限状态设计内容应包括：

1影响正常使用的振动；

2影响正常使用功能或外观的结构体系或构件的变形；

3影响正常使用或防火防腐等耐久性能的局部损坏；

4影响正常使用的其他特定状态。

3.6.2在恒荷载与活荷载标准值作用下，预应力结构体系和构 件应处于弹性状态，可进行考虑几何非线性的静力弹性分析，结

17

构体系及构件在恒荷载与活荷载标准值作用下的最大变形应按现

行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017的规定进行验算。

3.6.3预应力钢楼盖结构的舒适度可符合现行行业标准《高层 民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99的有关规定。

2

3.7预应力设计

3. 7.1预应力索单元刚度应符合下列规定：

1索的等效弹性模量

Eeq应按下式:

i i q² U E_fiAcos^ θ

(3. 7. 1)

式中：q——索单元单位长度的重對Wm）,应包括防腐护层及

裹冰；

L--索单元/度（m）:

ES——对州拉堵下菱单元弹性模量 6——索单元与水平面成的夹角（_Ita A一二庚截面面积（mπ?）。

2预应力钢结构计算分析时,4 索不可不治虑索单元非线性影响；

节点间长度小于20m的 大、刚度小的结构，应

考虑索单元非线性性质，进行索单元应力刚化迭代计算。

3. 7. 2钢结构体系的预应力可通过下列方法实现与判定：

1预应力可采用定长索方法实现，根据结构计算分析中结 构成形态下确定索的下料制作长度，索的无应力下料制作长度为 结构成形态下索的长度减去索力作用下索的伸长量，长度应考虑索 自重作用；索的应力下料制作长度（索体、索具总长）为结构成形 态索力对应的索长度，长度应考虑索自重作用。长度应进行温度校 正，考虑设计基准温度与索下料环境温度之差引起的索伸缩量。

2对于索网结构，应进行多步骤非线性迭代找形，确定索 的设计预应力值，可采用张拉找形完成后某一特定状态下各索的 拉力值对应的几何长度（考虑索自重作用）减去该拉力作用下索

18

的伸长量作为索的无应力下料制作长度.可进行温度校正。

3预应力可通过结构体系，对比在某荷载组合工况下索内 力实际测量值与施工仿真分析所得索力的计算值吻合度，2 预应力设计值是否有效施加于结构体系中。

3.8预应力损失计算

3. 8.1拉索预应力的损失应包括锚具压缩螂损失Rl、索钢节 点摩擦损失Rz、索体松弛损失P,3、张拉序次损失H。

3.8.2在索张拉过程中因压实锚写 可按下式计算：

酒瀟具压缩变形损失

Pa ^_i

(3. 8.2)

式中：P"-一锚具压缩变形损失（N）;

A"——拉索靠面面积（mm²）； K,,—拉索的弹性模量（N/mm²）;

（mm）；

3.

总量，采用精制螺步船具或塞环式锚头 时可取Imm；采用夹2M寸可按现行国家标准 《混凝土结构设计规打KB 50010的规定取值。

在折线或曲线形拉索的端点、折点等处，张拉时因接触

面摩阻力而产生的摩擦损失，可按现行国家标准《混凝土结构工 程施工规范》GB 50666的规定进行计算。

3.8.4在索张拉锚固后，因索长继续增加而导致的索体松弛损 失为P,3,可按下列公式计算：

1普通松弛级钢丝（束八钢绞线：

P,3 = 0. 43(？

)P™      (3.8.4-1)

/pɪk

式中：欧..系数，一次张拉时屮=1. 0；超张拉时W=O. 9；

Peon——预应力索的张拉控制力（N）；

九位——拉索材料的抗拉强度标准值（N/mn?）；

19

P"——索体松弛损失(N)。

2低松弛级钢丝(束)、钢绞线:

当 Psn ≤ 0. 74JPtk 时，

Pk = 0. 125( /...0. 5)JP

Ca ʃptk          /

当 0. 7Aca∕Ptk V -Pcon ≤。・ 8A Jptk 时'

几=0.2(要* 一0∙575lP ca Ptk

3高强度钢丝：

一次张拉       P/3 =0.0

超张拉

R：

3.8.5在多束索排序张拉时，后

2

(3. 8.4-3)

(3. 8. 4-4)

(3. 8.4-5)

后张拉对前序索已有内力产

生的序次损失，应采取力^^序索张拉力的方法予以补偿。当相 同长度、相等截面的多束索顺序张拉时，对各序次而制1采用下 列不同的张拉力：

1当拉索辘位场应力杆件截面 按下列公式相

P

P' ^rH

(3. 8. 5-1)

(3. 8. 5-2)

20

(a) H型钢截面

p“   P ColI

EA Ca^Jʌ ca

(3. 8. 5-3)

(3. 8. 5-4)

图 3. 8. 5-1

(b)箱形截面

拉索群位置示意

2当拉索群不位于预应力杆件截面重心时(图3.8.5-2)

应按下列公式计算：

P；₄ =P≡(α₂ + l)

Pz=P才(α_r∏+l)

POan

/.\ 2

樣/^ 悠岁专-6) (⅛5-7)

式中：A --预应力杆件毛截面面利

A_tll--单束拉索毛截面

E..预应力杆件

E_el--单束拉索但

C--梁截

6(3. 8. 5-8)

(N/mm²)；

量(N∕mm²)；

立索中心的间距(弋界)；

半径(mm) 员失(N)；

次;

-张拉序次号；

-夹角，拉索张拉序次影响系数；

-夹角，预应力钢构件与索轴向刚度比值。

0

(a)轧制型钢桁架

(b)钢管桁架

图 3. 8. 5-2

拉索群位置示意

21

3.8.6拉索预应力的锚具压缩变形损失、索体松弛损失、张拉 序次损失和索钢节点摩擦损失应在张拉过程中予以补偿。

3.8.7直接采用索力测定仪测定索力的预应力索，除松弛损失

22

4材 料

4. 1 一般规定

4.1.1预应力钢结构工程应按性能匹配、强度协调、造价合理、

便于施工等要求合理选材。各类材料的材质、⅞⅛@爲符和国家现 行相关标准的规定。

4.1.2预应力索杆可分为拉索和吸，我索主要由索体与锚具 组成，索体可分为钢丝绳索体6^‘,索体和钢丝束索体；拉杆 由杆体和锚具组成。索杆材料可按本标准附录A选同

4.1.3索杆两端的锚具形式应根据钢结构形式、连接构造、索 杆类型、施工安装方式.、索力要求及换索措施等因素就

索体和杆体材料

4. 2. 1钢丝绳索体(图4. 2. 1)应符合下列规定：

1钢丝绳索体可采用多股钢丝霜⅜⁴费在钢丝绳。

2多股钢丝绳可分为钢芯钢名绳和不锈钢钢丝绳；单捻钢 丝绳可分为全部由圆钢丝捻制而成的单股钢丝绳和外层由Z形 钢丝捻制而成的密封钢丝绳。

3多股钢丝绳的质量、性能指标应符合现行国家标准《钢 丝绳通用技术条件》GB/T 20118、《不锈钢丝绳》GB/T 9944的

(a)多股钢丝绳      (b)单股钢丝绳      (C)密封钢丝绳

图4.2.1钢丝绳索体截面图

23

规定；单股钢丝绳的质量、性能指标应符合现行行业标准《建筑 工程用锌-5%铝-混合稀土合金镀层钢绞线》YB/T 4542的规定； 密封钢丝绳的质量、性能指标应符合现行行业标准《密封钢丝 绳》YB/T 5295的规定。

4钢丝绳的表面镀层，可采用镀锌或镀锌-5%自-编合稀土 合金。

5索体的抗拉强度标准值可为1戰0^*1670MPa、 1770MPa 等。

4. 2.2钢绞线索体应符合下列规定：

1钢绞线可采用镀锌钢绞线、锌铝镀层钢绞线和不锈钢钢 绞线。

2镀锌钢绞线的质量、性应符合现行行业标准《镀 锌钢绞线》YB/T 5004.的规定;/*铝镀层钢绞线电费量、性能 指标应符合现行行业标准《高强度低松弛预汐热薩抬%铝一 稀土合金镀层钢筑痩》YB/T 4574的规定；不锈钢钢绞线应符 合现行国家标准《不锈钢钢绞线》GB/^^1’的窥定。

3霞替钢绞线、锌铝镀层钢绒的抗拉强度标准值可为 177OM眩1860MPa、1960MPa等，不锈钢钢绞线的抗拉强度 标准值可为】180MPa、1320MPa,⅛20MPa, 1520MPa 等。

4.2.3钢丝束索体（图4. 2. 2）应符合下列规定：

1钢丝束索体可由多根同直径钢丝组成，钢丝应经轻度左 旋扭绞形成内核，应在钢丝外缠绕包带，并在包带外热挤单层或 双层聚乙烯形成护套。

2钢丝束索体中的钢丝可选用®5mm或幫mm高强度钢丝， 钢丝镀层可采用热镀锌或热镀锌-5%铝-稀土合金镀层，钢丝的 尺寸、力学性能应符合现行国家标准《桥梁缆索用热镀锌或锌铝 合金钢丝》GB/T 17101、《锌铝合金镀层钢丝缆索》GB/T 32963的规定。

3聚乙烯护套的规格及性能应符合现行行业标准《桥梁缆 索用高密度聚乙烯护套料》CJ/T 297的规定。

24

（a）中.层护套索体截面图      （b）双层护套索体截面图‘■

图4. 2. 2钢丝束索体截面图

1 一高强镀锌钢丝:2一,犁

3—黑色或彩色聚乙烯护套；4一彩色聚乙烯护套

4钢丝束索体的质量及性能应閥音现行国家标准《斜拉桥 用热挤聚乙烯高强钢丝拉製；GB/T 18365、《锌铝合金镀层钢丝 缆索》GB/T 32963的规定。

5钢丝束索体的抗拉强度标准值可为1670MPa、1770MPa、 1860MPa 和 1960MPa 等。

4.2.4钢拉杆杆体应A合下列规定：

1杆体可施用合金钢杆体和不锈钢杆体；

2合案输杆体的材料牌号、化学成分.应符合现行国家标准 《合金结构钢》GB/T 3077的规定,^^⅛杆体材料牌号、化学成 分，卷冷现行国家标准《不锈钢棒》GB/T 1220的规定；

3合金钢杆体强度级别可为GlJG345、GLG460、Gle550、

GLG650、GLG750、GLG850、GLGIIoO等，不锈钢杆体的强度级 别可为 BLG205、BIjG400, BLG725、BLG835、BljGlo80 等；

4杆体经热处理后的质量及性能应符合现行国家标准《钢 拉杆》GB/T 20934的规定。

4.3锚 具

4∙ 3.1拉索锚具的结构形式应符合下列规定：

1钢丝绳拉索锚具可分为压接锚具和热铸锚具 （图 4. 3. I-D₀

25

6一叉耳接头2; 7-端盖

(C)叉耳式压接锚拉索

I—销轴；2—压接接头；3-索体；4—压接螺纹杆；5—调节套筒;

6-叉耳接头2; 7一端盖

图4. 3.1-1钢丝绳拉索

26

2钢绞线拉索锚具可分为整束挤压锚具和夹片锚具(图

6-螺母;

>1-節轴:2-叉耳接头；3-挤压螺杆1; 4-索体；5—挤压螺杆2;

6一球绞；7—螺母

R -书白1— -t=^⅜^t— 3^z---"|...EEl...炉三»

(C)叉耳调节式整束挤压锚拉索

1—销轴；2一叉耳接头I ； 3TH£螺杆1; 4-索体；5-挤压螺杆2;

6一连接套；7一调在螺杆；8一叉耳接头2

图4. 3.1-2钢绞线拉索

27

3钢丝束拉索锚具可分为热铸锚具和冷铸锚具(图4.3.1-3)。

11 12 13

(a)叉耳式热铸锚拉索

1 一叉耳接头1； 2一浇铸接头；3-连接筒；4-丝堵凍Tu^^热缩管:7-密封圈; 8—螺纹杆；9-调节套筒；10一叉耳接头2； Il—销轴；12一端盖；13-六角头螺栓

(b)双螺杆.

；2一端盖；3-调节螺杆;

；5—调节接头；α一螺母1:

7-螺外2; 8-连接筒； J丝堵；10—索体

⑹锚杯式冷铸锚拉索

I—后盖；2—锚板；3—螺母；4—锚杯；5-下连接筒；6—约束圈；7一上连接筒;

8-密封圈；9一丝堵；10—热缩管；U-索体

图4. 3. 1-3钢丝束拉索

28

4钢拉杆锚具可分为UU形锚具、OO形锚具和OU形锚

(a) UU形钢函

I一U形接头；2一短护套；3—杆体；4-长护套；5-调节套筒;

(b)00形钢拉杆

头；2一短护套；3-杆体；4—痴養；5

7一端盖；8—螺栓

(C)OU形钢拉杆

1-0形接头；2一短护套；3—杆体；4-长护套；5一调节套筒;

6-U形接头；7-销轴；3-端盖；9—螺栓

图4. 3. 1-4钢拉杆

29

4.3.2锚具应采用等强设计方法，并应符合下列规定：

1当热铸锚拉索、冷铸锚拉索拉力达到索体的公称破断荷 载的95%时，锚具应无明显变形、裂纹等现象，索体应未从锚 具中抽脱；

2当压接锚拉索拉力达到索体的公称破断荷载⅛⅛咳l⅛, 锚具应无明显变形、裂纹等现象，索体应未从锚具琼抽脱；

3钢拉杆锚具的承载力不得低于钢拉杆杆体的承载力，即 当杆体拉力达到钢拉杆的理论破断荷载时，4具巾无明显变形、 裂纹等现象。

4.3.3锚具材料应符合下列规定：

1锚具材料可选用优质碳素结构钢、低合金高强度结构钢、 合金结构钢、铸钢和不锈剤簧材料疗化学成分和力学性能应分 别符合国家现行标准《里碳素结构钢》GB/T 699、《低合金高 强度结构钢》GB/T 15*、答结构钢》GB/T/、《重型机 械通用技术条件 第6部分：铸钢件》小/T凍00.6、《不锈钢 棒》GB/T 1220的有关规定；

2拉索及拉杆的耳式接头、浇铸接头可采用锻钢件或铸钢 件，销轴、螺纹杆及冷铸锚的锚杯、螺母的毛坯件宜采用锻钢 件,-^奴/秦件应分别符合现行行迎潅《冶金设备制造通用技 林尊雑》YB/T 036. 7及《重型机械通用技术条件 第6部 分:爲钢件》JB/T 5000. 6的有关规定；

3锚具材料的选择和执行标准可按本标准附录B选用。 4.34锚具制作应符合下列规定：

1锚具的整个制作过程均应有操作记录，应具有可追溯性。

2锚具主要的受力构件应经热处理提高其机械性能，并应 按国家现行有关标准的规定进行硬度检测。

3锚具的主要受力构件应进行超声波探伤检验内部质量。 当锚具采用锻钢件时，超声波探伤应按现行国家标准《钢锻件超 声检测方法》GB/T 6402的规定达到2级要求，或按现行国家

标准《锻轧钢棒超声检测方法》GB/T 4162的规定达到B级要

30

求；当锚具采用铸钢件时，超声波探伤应按现行国家标准《铸钢 件 超声检测 第1部分：一般用途铸钢件》GB/T 7233. L的 规定达到2级要求。

4锚具的主要受力构件应进行磁粉探伤检验表

锚具采用锻钢件时，磁粉探伤应按现行行业标准《重型机械通用 技术条件 第15部分 锻钢件无损探伤》JB/彰瓢91/规定 达到2级合格，或按现行行业标准《承压设备无损捡测 第4部 分：磁粉检测》NB/T 47013. 4的规定达到H级要脑 当锚具采 用铸钢件时，磁粉探伤应按现行国家短隹?論铸铁件磁粉检 测》GB/T 9444的规定达到2级繋砚 ；

5锚具的几何尺寸应符合图样的要求，未注线性和角度尺 寸公差不宜低于现行国家标准4、取公差未注公差的线性和角 度尺寸的公差》GB/T 1804中的m级，未注形状和位置公差不 宜低于现行国家标单%⅛置公差雙^^『GB/T 1184中的K级D匕

6锚具毕启，表面应进行陇麻处向宜采用镀锌、 热喷锌/错弋涂漆等方式。

4.2设计胃管标

设计阶段，索杆材料施加预应力后的弹性模量可按表 4.4. 1确定。设计完成后，宜对选定的索体材料进行试验确定弹 性模量，对设计进行校核。

表4∙J∙1索杆材料施加预应力后的弹性模量（N/mm2）

索体类型		____弹性模量
钢丝绳	单捻钢丝绳	(1.6±0. DXlO5
	多股钢丝绳	(1.2±0. DXlO5
__________钢绞线__________		(1. 95±0. DXlO5
钢丝束		(1. 95±0. DXlO5
钢拉杆		(2. 06±0. DXlO5

31

4.4.2重要拉索的承载力设计值不应大于拉索破断荷载的

40%,其他拉索的承载力设计值不应大于拉索破断荷载的5》。

4. 4.3杆体材料的标准值和设计值应按表4. 4. 3确定。

表4. 4.3杆体材料的标准值和设计值(MPa) .<J

材料编号	抗拉强度标准值	抗拉强度设计值
GLG345	345	300
GLG460	460
GLG550	550	，480
GLG650	65。	；545 625 710
GLG750
GLG850
GLG1100	翔1阳/

4. 4.4索体及杆体材料的线膨胀系数宜通过试验确定。在不进

行试验的情况下，或膨胀系赖可按表4. 4.4 砧…

表4. 4. 4索体及杆体材料的线膨胀系数支)

索体类型	线膨胀系数
钢丝束索
		i5×ιo^s
绳索  -	1. 15×10^s
____钢拉杆____	1.2X10-5

4. 4. 5索体及杆体材料的高温下的性能指标可按表4. 4. 5-1〜 表4. 4. 5-3进行折减。

表4. 4. 5-1不锈钢拉索高温力学性能折减系数

温度(pC)	Eτ∕E	∕θ.2,τ∕∕θ∙2	∕u,τ∕∕u	ɛf,ɪ/ɛf
30	1.000	1.000	1.000	1. 000
IOO	0. 960	0. 957	0. 950	0. 970
200	0. 924	0. 943	0. 894	0. 840
300	0. 895	0. 949	0. 873	0. 766

32

O. 2%处对应的应力值:/。2T为温度T时残余应变0.2%处对应的应力值；八

为常温下的抗拉强度：八,T为温度T时的抗拉强度:q为常温下的破断应变; 日,τ为温度T时的破断应变。

4.5索杆性能和试验要求

4.5.1索杆锚具选用型号应与索体、杆体的型号相匹配。规格

33

相同的锚具部件，应具有互换性。

4.5.2索杆制作完成后应进行超张拉力检测。拉索的张拉力值 应取1. 25倍设计索力或拉索公称破断荷载的40%〜55% L金更 比例为100%。张拉后冷铸锚铸体回缩值不应大于5my 热铸锚 铸体回缩值应小于浇铸接头锥体长度的2%,压接锚压接处应无 任何滑移；钢拉杆的张拉力值为杆体屈服荷型滁,，協测数 量为每批2套，张拉后锚具无损伤、变形。

4. 5.3索杆长度偏差不应大于表4. 5. 3中的允许值。

表4.5.3索杆长度偏差允许值

索材种类	索杆长度L丿豆豆	长度偏差∆L
		+ 15mm
拉索		士 20mm
	L≤5	^Z∕⅛5n¾n
钢拉杆	< / 5<L≤10
	L>10	il5mm

4.5.4索杆的静载性能应符合下列规定：

X_r神锚拉索静载破断荷^^小于索体公称破断荷载 的 90 *^z

2热铸锚及冷铸锚拉索静载破断荷载不应小于索体公称破 断荷载的95%,其最大拉力下延伸率不应小于2%;

3钢拉杆静载破断荷载不应小于杆体公称破断荷载。

4.5.5索杆的动载性能应符合下列规定：

1钢丝绳拉索在上限应力达到0∙35/_pu应力幅值达到 150MPa的情况下，经200万次脉冲加载后，试验索断丝率不应 大于总数的5%,锚具应无明显变形；

2钢丝束及钢绞线拉索在上限应力达到0.45/触，应力幅 值达到200MPa的情况下，经200万次脉冲加载后，试验索断丝 率不应大于总数的5%,锚具应无明显变形。

34

4.5.6拉索应能自由盘绕，盘绕内径不应小于20D （D为拉索 外径），且不应小于L6m,其中密封钢丝绳拉索盘绕内径不写小 于30D。盘绕后索体不应有鼓丝、散丝及明显变形，并应能满足

交通运输的要求。

4.5.7钢拉杆应采用直条包装，当长度超过运输工具尺寸时,

35

5结构体系

5. I -般规定

5.1.1结构体系中施加预应力应能改善受導状联哀高承载力、 增大刚度、减小自重和降低成本。

5.1.2预应力钢结构可采用预应力基本构件、血应力平面结构 和预应力空间结构。预应力基本构件主要包括预应力拉杆、预应 力压杆。预应力平面结构主罢^⅛^J梁、预应力平面桁架、 预应力拱架、预应力平面框架和预应力平面吊挂结构。预应力空 间结构主要包括预应力砲e架、预应力网架、预应;^炉、预 应力玻璃幕墙结构、索掌魂譎和预应力索膜缮尊：

5.1.3预应力钢结构选型应结合建筑造型、建筑功能、结构跨 度、支承条件、制作安装、预应力张拉払荷義柞用、结构承 载能力及变形能力晩求综合确定。5

5.1.4结构体系宜采用超静定'⅛前

5.1.5当选用平面结构体系时，腐废曾置受压上弦平面外约 束等措威

5.1.6结构传力途径应简捷、明确，重要构件和节点应加强构

造措施。

5.1.7预应力平面结构中的预应力构件应布置在承重结构的主 平面或与之平行的对称平面内。预应力空间结构中的预应力张拉 杆件应布置在预应力效应较高的三维空间内，应能使结构产生有 利的卸载作用，提高结构的承载力和刚度。

5.1.8预应力钢结构中拉索的布置可采用廓内布索和廓外布索 两种方式，也可分为体（管）内布索和体（管）外布索。

36

5.2预应力拉杆

5.2.1预应力拉杆可由刚性主杆、张拉杆（索）、隔板和缀板组

成(图 5. 2. D₀

4

图5.2.1预应嶼

1 一刚性主杆，2一张拉杆（索）：；

5.2.2应设置连接刚性主杆与

间的隔板以提高预应力拉

杆的整体承载力，整体承载力的设卉宜以两杆材料同时达到各自 强度设计值为原则。

5.2.3预应力拉杆的强度应按下列公式计算

1先张法时:

刚^^^ATEN <

2中张法时：

D首批荷载作用下的刚性主杆

:■1 ≤ /2

(5. 2. 31)

(5. 2. 3-2)

6 = 9 <人

2）施加预应力阶段的张拉杆

—Fl +σ₀ιAι

批  瓦一

≤∕₂

3）第二批荷载作用下

刚性主杆 6 = F J E） △

十匕2A2

O^,01∕T2 ≤ /1

(5. 2. 3-3)

(5. 2. 3-4)

(5. 2. 3-5)

张拉杆 ¢72 — E] AjIlf^2A2 +7027 Tl 1 力

(5. 2. 3-6)

37

式中：6、6——刚性主杆和张拉杆中的法向压、拉应力（N/

Sn、σo2

mm²）；

一刚性主杆和张拉杆中的法向预应力（N/少₀?）;

F——全部荷载（N）；

K、Fz——第一批及第二批设计荷载（N）； A₁, A₂——刚性主杆和张拉杆的截面面积（

mm

Ei、E₂——刚性主杆和张拉杆的材料弹_S性模量EN/mmD。

/T₁--预应力张拉系数，取1.1;么J

加——预应力张拉系数，取Q9:\

压杆

5.3. 1预应力压杆宜采 或边杆、拉索和连接二

（图5. 3. 1）,可由中心杆

（a）斜拉索杆          （b）交叉拉索杆          （C）直拉索杆

图5. 3.1撑杆式压杆示意

1 i中心杆；2ɪ撑杆:3-拉索；4一边杆

5.3.2压杆的预应力索设置应能提高杆件整体稳定性，拉索应 能为中心杆提供弹性支承，改善其边界条件。拉索体系可沿杆身 全长或局部在杆件廓外或廓内布置。

5.3.3撑杆可沿中心杆周围分布，宜均匀布置为四边或三边 （图5. 3. 3）,并应与中心杆和索相连。

38

图5.3.3撑杆式压

1 一中心杆:2一撑杆;

洋

5.3. 4撑杆式压杆的节间数宜采用2：个〜4个。

5.3.5预应力应保证索^^而\阶段始终为拉力，预应力应 提高杆件的承载力。

5.4预应力实腹梁

5.4.1预应力实腹梁按工艺可分为g索预应力梁、支座位移梁 和弹性变形梁三/,其中拉索预应力梁可分为力度张拉及电热张 拉两种。

5.4.2拉土预应力实腹梁布索可采用廓内布索（图5.4.2a〜图 5. 4.亦）与廓外布索（即张弦梁）（图5. 4. 2g〜图5.4. 2j）两种 方案，并应符合下列规定：

1廓内布索可分为断续布索（图5. 4. 2d、图5.4.2e）、局 部布索（图5. 4.2b）和连续布索（图5.4.2a、图5.4.2c、图 5. 4. 2D三种方案。拉索可布置成直线、曲线和折线形。断续索 和连续索均应布置在弯矩峰值处以减小应力。

2当建筑净空允许时，可采用廓外布索以增大卸载效应 （图5. 4. 2g〜图5. 4. 2j）。预应力索应布置在受拉翼缘外侧并以 撑杆相连（又称下撑式梁）。索至梁截面重心的距离应视卸载力 度而定。

39

3颦应力梁的高跨比应小于同箋荷载和支承条件下非预应 力梁的高跨比。

4好拉索锚头和转折节点必磯。拉力的均匀传递。拉索 内力应督久应力损耗。

5. 4.3支座位移法应用于超静定的连续梁结构，可利用支座的

强迫升降位移调整梁中的正负弯矩峰值。此类结构的支座设计标 高位置应予以充分保证。

5.4.4电热法预应力梁适用于在空中安装作业的简支梁。预应 力拉条宜采用高强钢筋或钢棒，在施工操作过程中应保证电路的 良好绝缘。受到外力或电火花损伤而带有疤痕的拉条，不应继续 采用。

5.5预应力桁架

5.5.1拉索预应力桁架可直线布索于内力较大的拉杆杆身（图

40

5.5.1a,图 5・5・lc,图 5・ 5・ Id,图 5.5. Ih,图 5∙5∙lj,图 5.5.1k）,可以折线或曲线形式连续布索于较大内力杆群处（图 5.5.1b,图5. 5. Ii,图5. 5. 11,图5. 5. 1m）,拉索可布置于桁架 廓内（图5.5. 1b,图5. 5. Ii,图5. 5. 11）,亦可布索于廓外"（或 张弦桁架）（图5.5. Ie〜图5.5.1g）。廓外布索时可来用撑杆使 桁架与拉索相连（图5. 5. 1g,图5. 5. In,图沙1口1狂大跨 重载桁架可采用双重布索方案（图5. 5. 10%片

（k）宜线布索6

（m）廊内折线布索4

（O）双重布索

纟乡

图5.5. 1拉索预应力桁架布索示意

41

5.5.2当对桁架单独杆件施加预应力时,拉索应位于杆件截面 一主惯性轴平面内并对称于截面重心（图5. 5. 2-1）。当对梅架 整体施加预应力时，拉索应位于桁架垂直平面内（图5.乡2-2a、 图5. 5. 2-2b）且对称位于垂直平面的两侧。

（a）角钢槽钢截面         （b）方（圆）管与箱影截面  （C）H型钢截面

图5. 5. 2T曝麻件截面布索位置示意

:桁架截面

5. 5.3在弦杆内力较大区段可增加局部布索（本标准图5. 5. Ih） 或重叠布索（本标准图5. 5.1k）。

5. 5. 4拉索应以隔板或管段与杆身相连并保证在索板间纵向自 由移动，连接点间距可按计算确定，以保证施加预应力时杆件的 稳定性。

5.5.5拉索的锚固点和转折点应位于支座节点或中间节点处, 并应通过加劲肋板将拉索张力传至节点中心。

5.5.6单次预应力桁架的高跨比不应大于非预应力桁架的高跨 比。多次预应力桁架的高跨比应小于单次预应力桁架的高跨比。

42

5.5.7当廓外布索或索与桁架不能中间相连时.可将桁架组对 成空间块体或设计成三边立体桁架。

5. 5. 8拉索预应力桁架计算时应根据不同布索情况和不同张拉 工艺进行分析。对单独杆件局部布索的预应力桁架可按预应力拉 杆计算，其预应力效应不应影响桁架的其他杆件；对整体布索的 预应力桁架，在外荷载作用下的受力可按超静震第揑体絮计算。 考虑整体布索桁架所受的索系影响应符合下列窥定；

1对桁架杆件产生卸载影响的范围和礁⅞埼视布索方案 及张拉工艺而定，先张索可仅考虑对桁架杆件产生的预应力，后 张索应考虑对先张索参与的新结构体系产生的预应力，以及对先 张索的力度产生影响*且应计人内4漪。

2整体布索索系先后张拉完毕并形成新的预应力桁架结构 后，索与桁架共同承担荷载，其内力分析可按下列不同情况 进行：

1）当发次超静定桁架布置"根拉索时，结构司视为* + "）次超静定体系，桁架中可取隘竇学力篆数石及冗杆 艺外症为未知力，列R^φ⅛方程组求解每根 索的索力系数HI…""和每根冗杆内力系数Zl…4。

ⁱ 2）鼠静定桁架中布置"根扬賓日寸.结构可视为"次超静 定体系，并取索内力系数毛为未知力，列出〃个方程 式求解出每根索的索力系数七…Z,。

3）静定桁架中只布置一根拉索时，可按一次超静定结构 求解索力心。在外载作用下，计人拉索的变形，6可

按下式计算：

V MN厶

Hl = —I, ~ '---- （5. 5・ 8-1）

白 EA E_raA_ca

式中：N3、N₁——分别为拉索单位力、单位荷载作用下桁架Z-

杆中的内力（无量纲）:

43

月、A——分别为桁架，杆的弹性模量、毛截面面积

(mm²)；

厶、厶——分别为桁架，杆、拉索长度(mm)；

Eg、4——分别为拉索的弹性模量、毛截面面积｛ιwrf). :

3沿静定桁架下弦长向布置等截面拉索时，荷载作用N的 索力系数可按下式计算：

4当结构体系、布索方案/義拉岸较复杂时，可采用预 应力索张拉全过程分析法，对索系和结构内力进行计算。

5.5.9对预应力桁架杆件承载力应选取最不利工况，按下列公 式验算：

1在荷载作叫机拉宝张拉时具有不IJ^■内力的桁架 杆件：

1)荷羲作用下的受压杆件，当侬内力大于预应力时：

N_p ^- (∕τ2∙r +                     (5. 5. 9-1)

2炎荷载作用下的受压杆件；⅛当荷载内力小于预应力时： Npi —(Ytin+∙τj)冷；《_Mz (5. 5. 9-2)

3)荷载作用下的受拉杆件，当荷载内力大于预应力时：

M，—(人7 十巧)M, Oz (5. 5.9-3)

4)荷载作用下的受拉杆件，当荷载内力小于预应力时：

NN — (y∏H + 4)NliW <ptfAi (5. 5. 9-4)

2荷载内力与预应力符号相同的桁架杆件：

D荷载作用下的受压杆件：

N便 + (yτi + Hι)N* & <pJA]     (5. 5. 9-5)

2)荷载作用下的受拉杆件：

N_p + (χ^ + ʃi )N_b∙ ≤ fA_πi (5. 5.9-6)

44

3拉索强度应符合下式要求:

YTl T + 丁 1 < fcaA_ia 式中：N_pi--全部荷载作用下?•杆中内力 M,——单位拉索张力在/杆中产生 /Ti——预应力张拉系数.采用1.1 /T2---预应力张拉系数，采用0. 9

9--?受压杆的稳定系数； Z—索张拉力（N）;

A,, A_ni——分别为i杆的毛截面面积、净截面面积（mu?）； A_κι,几_I--分别为拉索截面面成益度设计值（N/mπ?）。

5. 6预应力拱架

图5. 6. 2拉索式预应力拱架布索示意

5.6.3位移式预应力拱架可不设拉索，可借助支座的水平位移, 调整拱架截面内的荷载应力.且应对场地地质条件提出要求，以 保证支座的设计位置。

45

5.7预应力门式框架

5.7. 1拉索预应力门式框架结构的布索方案应符合下列规定：

1当横向布索时，拉索可水平布置于两柱脚间 要5 7. Ia寸 或两柱头间(图5. 7.1b)。可在拉索与横梁间设置二次张拉的撑杆 (图5. 7.1 d),借助增长撑杆的支顶作用再次调节蔘，矗刚度。 梁柱较接的框架也可只对横梁单独布索(图5.411%

(a)布索方案1

(b)布索方案

C)布索方案3

(d)布索方案4

(e)布索方案5

(g)布索方案7

图5. 7. 1拉索预应力门式框架布索示意

46

2当竖向布索时.可自柱头竖向布索，索端可锚固于独立 基础（图5.7. Ie）或柱基础（图5.7. 1D。

3当连续布索时，可沿梁柱长度在荷载正弯矩一侧连续布

索（图5・7・lg、图5∙7.1h）°

5.7.2超静定框架体系可采用支座位移法，利用部分支座的水 平位移或垂直位移调整横梁和柱中的弯矩峰值（J.K

（a）水平位移

直位移

图5.7.2支座位移法预应力框架方案示意

5.8预应力吊挂结构

5.8.1预应力吊挂结构的结构体系可分为平面吊挂结构和空间

吊挂结构两类；按吊索的几何形状中为斜向吊挂结构（图

5. 8. Ia）和竖向吊挂结构（图5. 8. ll√*1⅛無7

（a）斜向吊挂

8）竖向吊挂

图5. 8.1预应力吊挂结构示意

5.8.2吊挂结构可由支承结构、屋盖结构和吊索三部分组成。屋 盖结构宜采用经济合理的轻型结构。布索方案应遵循对称、均衡 原则，形成均匀的屋盖吊点。吊索与屋盖平面的夹角可在30°~90。 之间。

5.8.3吊索的形式可分为放射式（图5.8.3a）、竖琴式（图 5.8.3b）、扇式（图5. 8. 3c）和星式（图5.8.3d）等多种形式。

47

(a)放射式

(c)扇式

(d)星式

图5.

形式示意

吊索与屋面的夹角不宜小

梁、蜂窝梁、桁

5.8.4空间吊扌

体。吊挂的空同

丛立

25°_o被吊挂的横 桁架和拱架等类型,

宜采用整体式，或 吉指可采用网架、

元式组拼成结构整 架等形式。

一一证平面吊挂结构间     单元间的体系有足够

M度?可采用交错布索方案,， 采用相邻平面(单元)立 r拉索支撑的方案加强结构的整体刚度。

5.8.6相邻空间结构单元交界处应竖向连接，其构造应保证吊 挂单元的横向自由胀缩。

5.8.7吊索穿越屋面的密封构造和防漏措施应可靠有效，索孔 间可有相对位移。当屋面可能出现吸力作用效应时尚应增设抗风 索系。

5.9预应力立体桁架

5.9.1根据桁架横截面形式，预应力立体桁架可分为三角形和 四边形(图5. 9.1),其中三角形又可分为倒三角形和正三角形。 拉索可布于弦杆体外，亦可布于弦杆体内。

48

(a)倒三角形桁架

(b)正三角形桁架

图 5. 9. 1

预应力立体桁架横截面形式示意

5.9.2预应力立体桁架应进行下列计算：

1单独杆件局部施加预应力的桁架，其计算可与普通钢桁 架计算相同，其中预应力杆件吟必0曲力拉杆设计。

2整体张拉预应力的加载方案可分为先张法、中张法和多 张法。中张法预应力桁架t⅛算苛臬用下列步骤：

1)

2)

计算结构在自重和部分永久荷载作用 载内力，拉索可又参与受力； 计算张拉钢■使结构产生的预慮⅛， 峰值产生卸载效应；

『期荷

h期荷载内力

3)

计算其余永久荷载和各种可变

作用下，结构承受

的荷载内力，拉索应参与共同受力；

屬算在前期荷载、预应侖载、其余永久荷载和全部 可变荷载作用下结构的内力，并应满足强度、刚度及 稳定性要求。

5.9.3当预应力立体桁架按拟梁法计算其抗弯刚度时，其折算 惯性矩可按下列公式计算：

D当撑杆较长，中性轴位于立体桁架之外时：

r A_s X (0.928A_ca), 2         z₁-_qq1x

人十 0.928(5∙9.3-1)

2)当撑杆较短，中性轴位于立体桁架上下弦之间时： τ = Ar X (A电 I。・ 928Aa) / 2        Q L

% — Ay 十(A-十 0∙ 928A；) °    2 丿

式中：%——预应力立体桁架按拟梁法计算时的折算惯性矩(W)；

49

九O

某截面的有效高度（mm）；

AS——桁架钢管截面面积（mm，；

A_sl —桁架上弦钢管截面面积（mm?）;

A_ie——桁架下弦钢管截面面积（mm2）；

A_Ca..拉索毛截面面积（mm2）。

5.9.4设计预应力立体桁架时，应考虑由于缈桁架中加人钢 索单元所引起的组成、构造、受力特点和性所自舞舌 应符合现

行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017的有关规定。

5.10预应力网架

5. 10.1

预应力网架的设计应包括下列内容:

2

3

5.10. 2

结构的选型和优肉氏 布索方案的比较和选择； 张拉阶次和色箧虚⅛h 结构静岁'析； 结构杆件和节点设计； 结构施母度设计。

当预应力网架采用有限无濠

2

5.10.3

1

2

析时，可采用下列基本

所有的荷载均作用于节点；

网架的节点均视为理想的空间较节点，杆件只承受轴向力；

索与其通过的中间节点紧密接触；

结构处于弹性工作阶段，在荷载作用下变形很小。

预应力网架的预应力可采用下列两种施加方式：

支座位移法，通过网架支座高差的强行调整产生预应力； 拉索法，在网架的下弦平面内（杆截面内布索）或下弦

平面下方加撑杆布置预应力索，通过张拉预应力索使结构产生与 外荷载反向的挠度和内力。

5.10. W预应力网架宜采用多次预应力技术。

5.10. 5预应力网架中预应力索的竖向布置方式可采用在网架高度

50

范围内布置下弦水平索或折线索的方式(图5.10.5a~图5. 10. 5c),

也可采用在下弦设置一个或多个支撑点布索的方式(图5.10. 5d)

(a)布索方案I

(b)布索方案2

(0布索方案3

(d)布索方案4

图5.10.5预应力网架中预应力索的竖向布置方式

5.10. 6预应力网架中预应力索的水 (图5. 10. 6a)、平行边布索(图

多重井字布索(图5∙10∙6d)和

置方式可采用对角线布索 磅字布索(图5.10.6c). 布索(图5.10.6e)等方式。

(b)平行边布索

ɔ井字布索

(d)多重并字布索

(e)四角放射布索

图5.10. 6预应力网架中预应力索的水平布置方式

5.10.7在预应力施加和外荷载加载阶段，网架支座宜采用可侧 移的构造措施，施工完成后应根据设计要求将支座与下部结构连 接固定。

5.10. 8对网架施加预应力过程中内力变号的杆件应专门验算其 强度和稳定性。

5.10.9在方案估算和初步设计阶段，可采用拟板法对预应力网 架进行近似的静力分析和动力计算。

51

5.11预应力网壳

5.11.1预应力网壳的设计内容应符合本标准第5. 10. 1条的规 定，单层网壳以及厚度小于跨度1/50的双层网壳均应些曲体 稳定性计算。

5.11.2预应力网壳可采用支座拉索预应力网毒办曰⅛素预应 力网壳和弦支穹顶等结构形式。

5.11.3支座拉索预应力网壳的设计应符合巡艇：

1支座拉索预应力网壳可采用预应力球面网壳、预应力柱 面网壳、预应力双曲扁网壳和预应力扭网壳等结构形式。

2支座拉索预应力网壳磨*苗希置应满足建筑造型、使用 功能等建筑要求，并宜改善结构刚度和结构内力分布"使卸载杆

多、增载杆少。

3预应力球面网壳宜沿周边支座分段布索

线布索或间隔几个支座布索

(图 5. 11. 3a) o

(a)预应力球面网壳

(b)预应力柱面网壳

对角

52

⑹预应力双曲扁网売

(d)预应力扭网売

图5.11. 3支座拉索预应力网壳的布索方案

4预应力柱面网壳宜选在柱面网壳两端及中部需要设置横 膈式桁架的下弦沿投影平面短向布索（图5. 11. 3b）。

5预应力双曲扁网壳宜沿网壳边缘桁架系杆处布索（图 5. 11. 3c）。

6预应力扭网壳宜在网壳需要设置系杆的部位布索（图

5. 11. 3d）₀

7当采用拟壳法对支座拉索预应力网岁森近似静力分析 和动力计算时，预应力索的初始预应力摩为外力考虑。在使用 状态下，索可作为系杆考虑，可忽略知龜钢管弹性模量差异 的影响。

5.11.4交叉梁系预应力网壳的设计矗窮合下列规定：

1交叉梁系预应力网壳可采用双向式、多向式和肋环式等结

"2双向式交叉尊向壳可用于矩形、圆形和椭圆形 平面（图 5. 11. 4a）₀∣4Λ

3多向幸迎係预应力网壳&鶴手多扔形平面（图

5.11. 4b）_

W肋环式菱上梁系预应力网壳可由中E辐射式放置拱，拱

（a）双向式结构

（b）多向式结构

⑹肋环式结构

图5.11.4交叉梁系预应力网壳的结构形式

53

下设置撑杆，撑杆与环向索或斜索连接（图5. 11.40。

5交叉梁系预应力网壳可采用花篮螺栓调节法、张拉钢索 法和支承卸除法施加预拉力。

5.11.5弦支穹顶的设计应符合下列规定：

1弦支穹顶的结构体系可由单层网壳、撑杆和索M’-

■ > /

形成

(图 5. 11. 5-1)。

（a）利面图

图，5.11f5T 电支穹顶的结构体系

1一单层网壳:2二环梁,

一径向拉索:4一环向箍索（加预凰力）;'5一撑杆

2按上层单层网亮的形式，弦支穹顶可采用肋环型弦支穹 顶（图5.11. 5「以）、施威德勒型弦■顶、葵花型（联方型）弦 支穹顶、凯威特型弦支穹顶：凯威特-联方型弦支穹顶

.,5-6b）以及混合型弦支穹就莓形式。

（a）肋环型

（b）凯威特-联方型

图5.11, 5-2弦支穹顶的结构形式

3设定弦支穹顶拉索中施加的预应力值，应以抵抗单层网 壳的等效节点荷载和减小最外环杆件对支承结构的水平推力为原 则.计算模型如图5. 11. 5-3所示。对于上部网壳的网格基本均

54

匀、索与索之间及索与撑杆之间的夹角相等的弦支穹顶结构，各 环索施加的预应力值为 ‰, Nb也，…N2, • 可按下列公式计算：

图5.11. 5-3弦支穹顶预应力值设定的计算模型

Nh_j =

(F, + K₊

F./K”

式

一，^V

» (5. 11. 5-1)

KJ = 2cotχ_j

(5. 11. 5-2)

弦支穹顶第J道环索上方单层网壳的等效节点荷载 （N）；

MCJ——第）道环向索的轴力（N）；

6

A

第J道环索相邻索段的夹角；

第j道环索位置上相邻径向索在水平面Xoy上投 影的夹角；

X ——第J道环索位置上径向索与竖向撑杆的夹角。

4弦支穹顶的单层网壳部分应采用刚接节点；撑杆与单层 网壳、撑杆与拉索的连接宜采用絞接节点。

5弦支穹顶中施加拉索预应力可采用下列两种方法：

D撑杆伸长法，通过调整撑杆的长度使环向索和径向索 产生预应力；

55

2）拉索缩短法，宜采用缩短环向索的方法施加预应力,

可选择缩短径向索的方法，也可采用环向索施加预应 力为主、径向索调整预应力为辅的方法

5.12预应力玻璃幕墙结构

5.12.1玻璃幕墙的预应力承重结构可采用索杆体系（图

5. 12. 1-1）和索梁体系（图5. 12. 1-2）两种。广索疆演应由拉索

弦杆和刚性撑杆组成，索梁体系应由拉索弦杆、撑杆和中心压杆

⑹交义杆式1

图5.12. IT 预应力索杆体系（一）

1—拉索:2一驳接系统:3一撑杆:4—玻璃面;

5-边界支座:6-拉杆

56

图5.12.1;

1—拉索；2吗

解应葡素杆体系（二）

綸'3一撑杆；4—玻璃面4：

5—边界支座；6-拉杆

图5. 12.1-2预应力索梁体系

1—拉索:2—驳接系统:3一撑杆；4—玻璃面:5-压杆

5.12.2玻璃幕墙的抗风预应力索杆体系宜采用垂直或水平向布 置，由对称双索组成索杆体系（本标准图5. 12. ID₀

5.12.3玻璃幕墙的索梁体系宜采用垂直或水平向布置，应由对称 的双索和中心受压杆组成，预应力索与中心压杆应形成自平衡体系。 中心压杆与索的受力可按索梁体系分析，压杆应按压弯构件设计。

5.12.4预应力索杆体系、索梁体系的计算分析应采用考虑几何 非线性的弹性分析方法。

57

5.12.5玻璃幕墙支承结构的计算应考虑预应力、恒荷载、活荷 载、风荷载、温度作用和地震作用的组合。计算支承结构的内力 和变形时，不应考虑玻璃面板参与受力，其相对挠度不应 度的 1/250。                               .

5. 13索膜结构

5.13.1索膜结构可分为整体张拉式索膜结 和索系支承式索膜结构（图5.13.1-2）,也可J

构体系 Cffi 5. 13. 1-3）_o

5- 13- I-D 对二奢组合成的结

5.13.1-1整体张拉式索 载重悬挂索

图5.13. 1-2索系支撑式索膜结构

图5.13. 1-3二者组合式索膜结构

58

5.13.2索膜结构设计时应进行初始形态分析、荷载分析及裁剪

分析，并应进行施工过程分析。

5.13.3索膜结构计算时应考虑结构的几何非线性、膜材料的各 向异性，可不考虑材料的非线性。

5∙13.4索膜结构的初始形态分析可采用非线性看弓⅛由、 动力松弛法、力密度法；荷载分析可采用非缆叫有i⅛元法和 动力松弛法；裁剪分析可采用几何展开国理平癩热应力有限 元法等。

5.13.5对于整体张拉式和索系支承式索膜结构，其最大整体位 移在第一类荷载效应组合下不应大于跨度的1/250或悬挑长度的 1/125；在第二类荷载效应组倉下不登"于跨度的1/200或悬挑 长度的1/100。对于桅杆顶点√¾第二类荷载效应组合下，其侧 向位移值不宜大于桅杆长度的l/250_o

5.13. 6结构中各膜单元肉膜面的相对法向包聲」不应大于单元 名义尺寸的1/15。表各种荷载标准组合下磽后，矗面坡度应 满足建筑排水的要求。

5.13.7预应力索膜结构宜基于张拉成形及承载全过程分析.根 据结构受力和破坏特点，进行结构极限承载能力分析和极限变形 能力设计\丁

5. 14预应力框架体系及框架-支撑体系

5.14.1预应力框架体系可在框架结构的梁廓内或者廓外布置预 应力索，也可在钢梁、钢柱的加工成型中引人预应力，预应力产 生的内力应与外力产生的内力相反，其结构体系可以是 图5. 14. 1所示的结构形式。

5.14. 2预应力框架-支撑体系可采用高强度预应力索、钢拉 杆代替传统支撑-钢框架中的斜支撑，也可在预应力框架的基 础上增加传统支撑、防屈曲支撑等。支撑可采用中心支撑、 偏心支撑等布置形式，其结构体系可以是图5. 14. 2所示的 结构形式。

59

11—高强度螺栓；   柱加劲肋

预应力框架-支撑结构

1一柱子；2一梁

3—钢索:4—索头；5—耳板

60

5.14.3预应力框架体系、预应力框架-支撑体系，除应满足本 标准规定外，尚应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》QB 50011、《钢结构设计标准》GB 50017中多高层钢结构的有关规

定,

高层结构还应符合现行行业标准《高层民用建筑钢结构技术

规程》JGJ 99的有关规定。

5.15索穹顶结构

5.15.1索穹顶结构应由外压力环、斜索、?^^喑索和撑杆等 组成。拉索材料宜采用高强度钢绞线、钢索、:钢拉杆等，压杆采 用钢管等。

5.15.2根据布索方式不同.^^^麻形式可分为肋环型（图 5.15.2-2）、葵花型（联方型）"图5. 15. 2-1）、凯威特型、混合

6

图5.15.2-2肋环型索穹顶结构

1—环索；2一撑杆；3—脊索；4—斜索；5-外压力环:6-内拉力环

61

5.15.3索穹顶结构设计应包括结构拓扑方案设计、预应力确 定、找形分析、静力计算、动力分析以及张拉成形全过程分析, 计算分析应考虑几何非线性。

5.15. 4索穹顶结构预应力的确定可采用可行预应力建确定初 始预应力分布，在此基础上通过迭代计算确定最终预应力，应满 足结构成形态和结构承载力及变形要求。应通过若蜜的控制应力 比，确定索截面尺寸。

5.15. 5索穹顶结构在竖向荷载作用下的最大挠度可扣除预应力 反拱值，与跨度之比不宜大于1/250； i在竖向同荷载作用下的最 大挠度不可扣除预应力反拱值，与跨度之比不宜大于1/400。索 应力比不应大于0. 55,环索厲X^^:于0. 5。

5.15.6索穹顶结构对于單部荷羲緬≡对称荷载较为敏感，应充 分考虑各种荷载的不利影响，主索系各索在正常使用状态及吸风 作用下，均不应出现索松弛。

5.15.7索穹吟面围护结构所采用的材料应符O列规定：

1张拉膜面应符3相关膜结构技杳開気妻求，当膜面单 元尺寸较內冃可采用次索网加强。5

2压型钢板或铝板、玻璃面板等刚性屋面，应通过標条、 索网等次结构与索穹顶结构连接;噸*皆搁置在索穹顶主结构的 撑杆顶端，次索网可与主结构的脊索i⅛接。

5.15. 8索穹顶结构跨度在90m以内宜布置2道〜3道环索，跨 度在90m及以上可布置4道〜5道环索，径向索宜对称布置。当 环索索力较大时，每圈环索宜采用多根索平行布置。索穹顶结构 厚跨比宜取l/12~l/10。

5.15. 9索穹顶结构可采用只张拉最外圈斜索的整体张拉方式进 行施工，最外圈斜索宜设计成外端可调节索长的拉索，其余各索 可设计成定长索。定长索应采用应力下料，并应控制下料精度。

62

6连接节点

6.1张拉节点

高强拉索的张拉节点应保证节点张拉

间，并应便于施工操作且锚固可靠。对 采用液压张拉千斤顶或其他专用张拉蹴 较小的拉索，可采用花篮调节螺栓蹑

2

的施工空 的拉索，可 拉；对于张拉力

紧螺帽等方法施加预

应力。

6.1.2张拉节点可采用张拉法 法锚头式节点（图6.1.

节点（图6. 1.2-1）,顶推

斤顶式节点（

:-3、图

图6. 1. 2-1张拉法锚头式节点

张拉法锚头:2一梁下翼缘:3—钢索

图6.1.2-2顶推法锚头式节点

1 —梁下翼缘；2一顶推法锚头:3—钢索

63

6. 1.2-4）、螺杆节点（图6. 1.2-5）、螺杆调节式节点（图6.1.2-6）、花篮螺栓式节点（图6. 1.2-7）。张拉节点与主体结构的连 接应考虑超张拉和使用荷载阶段拉索的实际受力大小，确 安全Q                           -

典町.2-3千斤顶式节点 一钢铸件；3—张拉反力架；4-

5-锚杆

审

4

一雕干岸顶;

64

4

4

图6. L 2-4千斤顶式节点二

1 一型钢梁；2-张拉千斤顶；3—拉索锚箱;

5-钢索:6—加劲板

图6. 1. 2-5螺杆节点

1一主桁架腹杆；2一主桁架下弦杆

3—双拉索:4一柱帽杆:5飞簪 节点:6-垫板:7-锚环；

8—张拉端.

.2-6螺杆调节式节点

—钢索:2—长螺杆调节器；

3一构件或地锚

图 6.1. 2-7

花篮螺栓式节点

Ii钢索；2—双耳内旋式铸钢索夹；3—销栓:4—焊接耳板:5-梁端部加劲助 6—变截面工字形梁

6.1.3当通过张拉节点施加拉索预应力时，应根据设计需要和 节点强度，采用专门的拉索测力装置监控实际张拉力值，确保节 点和结构安全。

65

6.2锚固节点

6.2.1锚固节点应采用传力可靠、预应力损失低且施工便利的 锚具，并应保证锚固区的局部承压强度和刚度。可设勉劲肋、 加劲环或加劲构件等加强措施。

6.2.2对锚固节点区域的主要受力杆件、板域磁⅛彳主必分析 和连接计算，采取可靠、有效的构造措施。节,左^^免出现焊 缝重叠、开孔等易导致严重残余应力和应审集中的情况。拉索锚 固节点可采用锚梁式节点（图6. 2. 2-D、,竊固式支座球节点 （图6.2.2-2a）、内锚固式支座半球节点（图6.2.2-2b）、圆管桁 架端部节点（图6. 2. 2-3）、H型钢精架结构端部节点（图 6. 2. 2-4）、地节点（图6.买女N^钢梁拼接节点上图6. 2. 2-6）、钢管拼接节点（^^射）、H型钢梁中间节点（图 6. 2. 2-8）、H型钢用端部喃g⅛ 6. 2. 2-9）、嶼f龜节点（图 6.2.2-10）、张弦桁*∣⅛ （图 6.2.2-11）。

\5

图6.2.2-1锚梁式节点

1—钢索；2—锚梁:3」钢铸锥形锚;

4一加劲肋；5—内衬环板

66

(b)内错ifSI式支座半球节点

图6. 2. 2-2支座球节点

1一桁架拱腹杆，2一桁架拱下弦杆，3—内衬环板 4一下弦杆内钢绞线:5-焊接球节点:6一内衬 钢管:7—螺丝端杆锚具:8-预埋钢板:

9一下部混凝土: Io-支座连接板:

Il—半球:12一地坪混疑土基座

67

1~钢管；2-钢绞线；3一加劲板；，1一管拇 A灌浆出气孔;

6一端板；7—锚板；8「墩头锚具:9—加强垫板

6. 2. 2-1 H型钢桁架结构端部节点 l%k钢墩座；2一钢绞线:3—拉索

锚拉端节点:4—垫板

图6. 2. 2-5地节点

1—钢索；2-成品锚具；3-耳板:

4-地脚锚栓:5-地面

68

图6.2. 2-6 H型钢梁拼接节点

1—钢索；2—拼接连接件:3—H型钢

图6. 2. 2-9 H型钢梁端部节点

1 一型钢梁:2—钢索；3一螺丝端杆锚具

69

图6. 2. 2-10桅杆结构节点

I—套管；2-环形加劲肋；3一叉耳式镐.豪*钢索:5—耳板;

6—桅杆钢

0

• 2.2-11张弦桁■氣、

,弦拉索:3一撑杆:仁检:蠢愈%: 5一支座钢管 、】▼

6.3转折

折节点宜与主体结构连接，转折节点可采用下弦拉索 可6. 3.1-1）、弧形连接件式节点（图6. 3.1-2）、弧形夹

Lr

图6.3. IT 下弦拉索节点

1一钢管:2—钢索

具式节点（图6.3. 1-3）、

实腹梁节点（图6.3. 1-4）、张弦桁架

节点（图6.3. L5）。

图 6. 3. 1

1—腹杆；

形连接件式节点 彳】一弦杆:4—钢索: 形抵承

®

图 6. 3.1-3 I—工字钢；

I-I

弧形夹具式节点

2-撑杆:3—钢索:

4-弧形夹具

71

②        ③

图6. 3. 1-5张弦桁架节点

1一上弦钢杆；2一下弦拉索；3一撑杆:4一加劲肋:5一销节点;

6一十字加劲肋；7-铸钢索球

6. 3.2转折节点应设置滑槽或孔道供拉索准确定位和改变角 度。滑槽或孔道内可采用润滑剂或衬垫等摩擦系数低的材料;

72

转折节点沿拉索夹角平分线方向对主体结构施加集中力，应验 算该处的局部承压强度和该集中力对主体结构的影响，并采取 加强措施。拉索和转折节点处于多向应力状态，设计中应 其影响。

6.4索杆连接节点

6. 4.1索杆连接节点应保证其承载能力不低

:和拉索承载

力的较小值。节点应传力可靠、连接方便，外形宜美观且符合建 筑造型要求。

6. 4.2索杆连接节点可采用铸钢式节.

点板式空间节点（图6. 4. 2-2厶

?（图6. 4.2-1）、销接节

平面节点（图6.4. 2-3）、

U形夹具式钢板节点（图6,q,2蒙、U形夹具式钢管节点（图

6∙ 4. 2-5）、滑轮索撑节/

6. 4. 2-7）、双向拉7 （图 6. 4. 2-9）、索 节点（图6.

（图自.4.2-6）、滑动索撑个6 （图 汗7图6. 4. 2-8）、滚轴环索索撑节点

五点（图6.4. 2-10）、插板式焊接相贯拉索

;维图

图6. 4. 2-1铸钢式节点 1—钢索

73

1—钢索；2—钢索转向装置；3一冤奖4t接板；5—耳板:6—钢柱

74

₂]

图6. 4. 2-4 U形夹具式钢板节点

1—钢索；2-T形连接件；3-钢板；4—U形夹具

3

Ty宠夹具式钢管节点

；钢管；3-U形夹_Z^^^、

图6. 4. 2-6滑轮索撑节点

I一索体；2-轴承:3—中轴:4—斜向耳板

5一竖向耳板:6-螺栓:7-夹板；

8一节点下盖板；9-节点上板:

10一竖向连接板

75

图6. 4. 2-8双向拉索索撑节点 1一钢撑杆；2一球面较；3—上夹板； 4-颈部卡板:5-颈部；6—较头活动 凹槽:7一肩板:8一高强度螺栓；9一 横向预应力索；1。—纵向预应力索： Il—钢索槽I 12-中夹板；13一下夹 板:14—长螺栓

图6. 4. 2-9滚轴环索索撑节点 1—非连续索端主体；2一连续 索端主体:3一节点腰部:4一 索腔,5一撑杆；6—耳板；7-滚动轴:8—连续拉索:9—固 定压块

76

5—熔透焊缝,6一第一角焊缝

6.5拉索交叉节点

6. 5.1拉索交叉节点应根据拉索交叉的角度优化连接节点板的 外形，避免因拉索夹角过小而相碰撞；节点板上因开孔和造型切 角等引起的应力集中区，可采取构造措施减小应力集中，可进行 平面或空间的有限元分析。

77

6.5.2拉索交叉节点可采用U形夹具式节点（图6. 5. 2-1）、单

层压板式夹具节点（图6. 5. 2-2）、销接式三向节点（图6.5.2-3）、销接式四向节点（图6.5.2-4）、双层压板式夹具节点

图6.5.2-2单层压板式夹具节点 I—钢索:2—压板式夹具

78

图6∙5.2-3销接式三向节点 I-钢索

6.5.2-4销接式四向节点 ］一钢方

图6. 5. 2-5双层压板式夹具节点 1—钢索:2—压板式夹具