预应力钢结构技术规程
预应力钢结构技术规程
一．总则
1.0.1 为在预应力钢结构设计施工中,做到技术先进,安全可靠,确保质量和经济合理,特制定本规程.
1.0.2 本规程适用于房屋建筑中预应力平面与空间钢结构的设计,制作,安装和维护,对于有特殊要求的预应力钢结构(含桥梁,塔桅,玻璃幕墙和采光顶等)尚应遵守各自相应专业规范,规程的要求.
1.0.3 本规程遵照现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068规定的原则,根据现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009, 《建筑抗震设计规范》GB50011, 《钢结构设计规范》GB50017, 《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205等的一般规定,并结合国内外的研究和工程实践成果编制而成.
二．术语和符号(略)
三．基本设计规定
1 原则
3.1.1 预应力钢结构应采用以概率理论为基础的极限状态设计法,用分项系数表达式进行设计与计算.
3.1.2 预应力钢结构设计应包括施工及工程使用两个阶段进行计算.玻璃幕墙及采光顶的施工阶段计算,除保证结构的强度和稳定外,尚应保证结构的几何形状和应力分布符合设计要求.
3.1.3 预应力钢结构的使用阶段设计应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行计算.
3.1.4 玻璃幕墙和采光顶预应力索结构的正常使用极限状态验算包括结构变形不超过规定值和卸载索预应力不退零二种情况的验算。
3.1.5玻璃幕墙和采光顶预应力索结构中索的预拉力应按最低预应力度原则确定,其最低预应力度应能保证索结构在正常使用情况的不利荷载工况作用下,其卸载索不会松弛而退出工作，即：
S GK+S PK+S WK+0.5S EK≥0
式中S GK、S PK、S WK、S EK分别为恒载、预应力、风载、水平地震荷载标准值作用下的内力反应值；其中0.5是玻璃幕墙工程技术规范规定的组合系数。
3.1.6当结构构件按承载能力极限状态和正常使用极限状态设计时,应根据现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的规定,分别采用荷载效应的基本组合和标准组合进行计算.
3.1.7 在抗震设防地区, 预应力钢结构应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011的规定进行抗震验算.
3.1.8 预应力钢结构中的预应力是一种特殊的作用,其预张力的分项系数按下式计算:
γP =γG·γT
式中γG :当预应力与荷载应力等号时取1.2,异号时取1.0
γT :当预应力与荷载应力等号时取1.1,异号时取0.9
当用预应力测力计准确计量时取1.0
3.1.9当索的预张力从构件的端头导入,其索力的测量也从索端的张拉千斤顶读取时,计算索中的有效预应力时应考虑张拉时的各种损失;当
索力的测定用索力测定仪直接在索段上读取时,可不考虑预应力的各种损失.
2 设计指标
3.2.1 预应力钢结构用一般钢材和圆钢拉杆的计算指标按《钢结构设计规范》GB50017的规定采用。
3.2.2 预应力钢丝束,钢绞线或钢丝绳的名义截面特性指标,弹性模量和破断拉力等应根据厂家提供的数据确定.当缺乏厂家资料时可按本规程附录确定.
3.2.3 圆钢拉杆螺纹连接的抗拉指标应按机械行业的《紧固件机械性能》标准GB/T3098.1,2,4, 6,15确定.
3 荷载和工况
3.3.1 预应力钢结构的荷载应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的规定采用.
3.3.2 对于采用多张法引入预应力的设计验算,应作分阶段结构强度和变形的控制,且采用该阶段实际形成的荷载和预应力作用值.对于结构中的增载杆和卸载杆尚应采用不同的预应力分项系数.
3.3.3 对于玻璃幕墙和采光顶预应力索结构,施工阶段验算时应作结构形态控制验算。在无外荷载而仅有预应力作用情况下应保证结构的几何形状和内力分布符合设计要求.
3.3.4 对预应力索结构中卸载索作不松弛验算时,应采用荷载的标准值.
4 刚度
3.4.1 预应力钢结构在活荷载作用下的挠度应符合《钢结构设计规范》GB50017中的有关规定,玻璃幕墙和采光顶预应力索结构在风载,活载等作用下的挠度应符合有关专业规范的规定.
3.4.2 施工阶段预应力反向挠曲的大小,一般亦不应超出3.4.1条的规定.
四．材料和锚具
4.1.1 预应力钢结构中普通钢材的选用应符合《钢结构设计规范》的要求,高强拉索可采用钢丝束,镀锌钢绞线,不锈钢绞线,铝包钢绞线,高强度拉杆等,其材质应符合有关规范和标准的要求.
4.1.2 高强钢索在使用前应进行预张拉处理,以消除索中的非弹性变形,改善索的力学性能, 预张拉值宜控制在0.45~0.55倍索的破断拉力,持荷时间1~2小时，也可用反复超张拉3~4次进行处理, 超张拉力值为0.6～0.7倍索的破断拉力.
4.1.3 锚具材料应满足国家标准《预应力筋用锚具,夹具和连接器》GB/T14370中的有关规定,不锈钢绞线冷挤压锚具和其他钢丝束和钢绞线浇铸锚具应符合相关专业标准的规定.有关规定详见附录
4.1.4 钢索与锚具的连接强度应不低于索体公称破断荷载的95%.
4.1.5 拉索成品外应作有效的保护,应能弯曲盘绕,盘绕直径应不小于18倍索体的直径.
五．结构体系与分析
Δ玻璃幕墙用预应力索结构的体系与分析
5.1.0 玻璃幕墙用预应力索结构的体系可分为索杆体系、索梁体系和索网体系三类。
5.1.1 玻璃幕墙抗风用预应力索杆体系一般都采用竖向或水平向布置，由对称双索组成的平面索桁架，见附录图1～9。
该结构体系必须从体系的外部提供预应力的支撑以平衡体系中的预应力。
5.1.2 玻璃幕墙用的自平衡索桁架，一般都采用竖向或水平布置，由对称双索和中心受压杆组成。索拉力与压杆形成平衡体系，预应力不会向外传递。中心压杆与索的受力按索梁体系分析，压杆按偏心受压设计。
5.1.3 玻璃幕墙抗风用的预应力索网分平面索网和空间索网二类。索网的变形和索中预应力的设置应满足有关专业规范的要求。
5.1.4 预应力索杆体系、索梁体系、索网体系的计算分析应采用考虑几何非线性的弹性分析方法进行计算。
六．节点与连接构造
6.1.1 玻璃幕墙用预应力索结构的连接节点可分为索（杆）端张拉节点、固定节点、转折节点、交叉节点、索杆连接节点等。分别见附录图。
6.1.2 拉索的端部应为铰接，索端发生角位移时不应在锚具中产生弯曲应力。
6.1.3 索的一端应设调节装置，用以调控索的拉力，也便于索的更换，
见附录图。
6.1.4 拉索端部锚固和连接的承载力不应低于拉索的破断拉力。
6.1.5 索杆连接节点应对索提供足够的压紧力，防止索在节点中发生滑移。压紧螺栓大小和压紧力应通过计算确定。节点工作原理见附录图。
七、施工与验收
1．钢索的制作，包装与运输
7.1.1 预应力钢索应按设计要求的长度和锚固形式进行下料和组装。设计下料长度时应综合考虑张拉伸长值、冷挤压锚的冷挤压伸长值，和锚固张拉要求的构造长度等因素。
7.1.2 预应力钢索成品的包装、运输、保管应符合下列要求
1. 每根钢索上均应有相应规格、品种的标记和编号。
2. 索外应有良好的保护，特别对索端螺杆的螺纹应做特殊的保护。
3. 预应力索应顺直，或成盘运输，成盘运输时，盘径不宜小于20d 和1米，且应作有效的包装，防止碰撞损伤。
4. 预应力成品索应堆放在通风干燥处，严禁受潮、淋雨，在地面堆放时应加垫木，防止锚具和索体受压损伤。
2．钢索的安装和张拉
7.2.1 预应力钢索安装前应先核对结构定位轴线、标高和有关连接节点的空间位置，相关尺寸等是否符合设计要求。对有关误差应进行记录，并做出处理。
7.2.2 施工测量用的仪器、钢尺、油压表、索力测定仪等工具的测量精度应符合要求，并经过校验和标定。油压表的精度不得低于1.5级，索力测定仪的测力精度不得低于±5%。仪表的校验期不宜超过半年。
7.2.3 预应力的张拉应作双控制，即张拉力的大小，索的伸长量等控制指标应按设计单位或施工单位技术部门提供的资料进行施工。对实际张拉力和伸长值应进行记录，对张拉力和伸长值明显不匹配的情况应及时提出报告，并会同有关部门进行处理后才能施工。拉索的实际预应力值与设计控制值之间的误差不宜大于±5%。
7.2.4 对于玻璃幕墙和采光顶工程中需要成批张拉的预应力索桁架，宜按多次反复，逐步施加预应力的施工工艺进行施工。每次施加的预应力值应控制在设计预应力值的20%左右。最后一次预应力施加完毕，并间隔48小时以后对索力应再作一次复测和调整。
3．工程验收
7.3.1 预应力钢结构工程验收时应提供下列资料和记录
●证件
1．材料质量、品种合格证件
2．材料变更和代用证件
3．预应力索及锚具出厂质量合格证
4．重大技术问题处理资料
5．其他有关资料
●记录
1．预应力索张拉记录（张拉方法，工具，工艺过程等）
2．索力测量记录
3．隐蔽工程验收记录
4. 预应力钢结构相关构件质量验收记录
7.3.2 除检查有关资料、记录外尚应进行外观质量抽查。
7.3.3 当提供的资料、记录符合本规程，同时外观抽查结果也符合《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205的要求时，即可进行工程验收。
八、防护与观测
8.1.1玻璃幕墙用预应力不锈钢索，应经常清扫和擦拭，保证处于洁净状态。
8.1.2工程验收后应每年检查观测一次，检查内容包括：
1、用索力测量仪测量索力是否松弛，对索力松弛超过10％以上的索，必须进行补张拉。
2、索端锚固是否有松动、滑移，节点螺栓的紧固状态是否异常，并及时作出处理。
3、索体保护是否良好，对有断丝的索应进行更换。
8.1.3对遭遇强风、地震或火灾高温等灾害偶然袭击后的预应力索，应按8.1.2的要求进行检查和维护。
附录
附录一 玻璃幕墙索结构体系附图
1、 索杆体系
图1（1） 图1（2）
图1（3） 图1（4）
图1（5） 图1（6）
玻璃面撑杆
图1（7）
图1（8）2、索梁体系
图2(1) 3、索网体系
（1）平面索网
（2）空间索网
图1(2)
2、索端连接节点
叉式连接头
图2(1) 叉式连接
图2(2) 球铰连接3、索交叉节点
图3(1)