根据《钢结构设计标准》(GB 500172017)及《钢结构通用规范》(GB 550012021)等相关规范,大跨度钢结构的位移限值需根据不同工况(非抗震组合、地震作用组合)和结构类型(网架、桁架、索网等)进行规定。以下是关键限值的总结:
一、非抗震组合下的位移限值
1. 挠度限值(永久荷载 + 可变荷载标准组合)
通用规定:
结构的最大挠度值 不宜超过表B.2.41(规范中未给出具体表格,但可参考以下典型值):
网架与桁架:
最大挠度:L/250(L为短向跨度或悬挑跨度)。
起拱要求:可预先起拱,起拱值 不大于短向跨度的1/300。
外观调整:若仅改善外观,结构挠度可取 永久荷载与可变荷载标准值作用下的挠度计算值减去起拱值,但 可变荷载下的挠度不宜大于跨度的1/400。
设有悬挂起重设备的屋盖结构:
最大挠度:L/400。
可变荷载下的挠度:L/500。
索网结构:
挠度为预应力之后的数值,需结合具体设计确定。
2. 特殊要求
施工阶段:
大跨度钢结构在施工阶段(如滑移、吊装)需进行 施工工况验算,确保各杆件应力、变形在允许范围内(参考《大跨度柱面网壳结构累积滑移施工工法》)。
滑移施工精度控制:
轴线支座间不同步值 不大于50毫米(超过需修正),大于100毫米时停滑。
滑移单元就位后限位精度 控制在10毫米以内。
二、地震作用组合下的位移限值
1. 多遇地震作用下的弹性变形
层间位移角:
高层建筑钢结构:1/250(风荷载和多遇地震作用下)。
多层钢结构:1/250(无桥式起重机时)。
大跨度结构:
最大挠度值 不宜超过表B.2.42(规范中未提供具体表格,但可参考以下原则):
一般大跨度结构:L/250。
特殊要求:需结合地震作用组合下的具体计算结果。
2. 罕遇地震作用下的弹塑性变形
钢混凝土组合结构:
层间位移角限值需满足表4.2.2(规范未提供具体表格,但需通过弹塑性分析确定)。
塑性铰控制:
层间侧移:不大于层高的1/70(罕遇地震下)。
层间侧移延性比:需通过设计确保变形分布均匀,避免局部薄弱层(参考《高层钢结构抗震设计》)。
三、特殊结构类型的位移限值
1. 索网结构
预应力后的挠度:需通过设计计算确定,但通常需满足 L/250~L/300。
施工阶段:需监控预应力施加过程中的变形,确保节点应力均匀。
2. 悬挂起重设备屋盖
挠度要求:
最大挠度:L/400(永久荷载 + 可变荷载)。
可变荷载下挠度:L/500(参考《钢结构设计标准》B.2.41)。
四、施工与验收中的位移控制
1. 安装精度:
网壳结构:相邻支座高差 L1/800(L1为相邻支座间距),最大高差 30毫米(参考《大跨度柱面网壳结构累积滑移施工工法》)。
桁架结构:杆件弯曲矢高 L2/1000(L2为杆件长度)。
2. 滑移施工:
滑移速度:≤0.3米/分钟,两端同步差 ≤20毫米。
应力监测:滑移过程中需用应力应变仪实时监控杆件应力变化。
五、规范依据
1. 《钢结构设计标准》GB 500172017:
B.2.4节:明确大跨度钢结构的挠度限值(非抗震与地震组合)。
附录B:层间位移角和挠度限值的具体要求。
2. 《钢结构通用规范》GB 550012021:
5.3.2:强调雪荷载不均匀分布对大跨度结构的影响,需通过试验或专项研究确定荷载。
5.4.1:复杂地形或不规则结构需通过风洞试验确定抗风参数。
3. 《建筑结构荷载规范》GB 500092012:
第8章:风荷载与局部风压系数的计算方法。
4. 《空间网格结构技术规程》JGJ 72010:
第7章:网架、网壳结构的挠度与稳定性验算要求。
六、设计注意事项
1. 起拱与挠度平衡:
起拱值 不宜超过短向跨度的1/300,且需结合实际荷载分布优化设计。
对设有悬挂设备的结构,需严格控制 L/400 的挠度限值。
2. 施工阶段验算:
大跨度结构需考虑 施工临时支撑体系 的稳定性,避免因施工荷载导致局部失稳。
3. 动态荷载影响:
对风振、地震等动态荷载敏感的结构,需通过 风洞试验 或 振动分析 确定附加位移限值。
4. 特殊环境适应性:
覆冰区:需考虑构件覆冰后的荷载变化(参考《钢结构通用规范》5.4.2)。
强风区:需通过风洞试验验证体型系数与位移响应。
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