GB 50135-2006 高聳結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 （完整版）
1 總 則
1.0.1 為了在高聳結(jié)構(gòu)設(shè)計中做到安全適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、確保質(zhì)量，制定本規(guī)范。
1.0.2 本規(guī)范適用于鋼及鋼筋混凝土高聳結(jié)構(gòu)，包括廣播電視塔、通信塔、導(dǎo)航塔、輸電高塔、石油化工塔、大氣監(jiān)測塔、煙囪、排氣塔、水塔、礦井架、風(fēng)力發(fā)電塔等構(gòu)筑物的設(shè)計。
1.0.3 本規(guī)范是根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB 50068規(guī)定的原則制定的。
1.0.4 設(shè)計高聳結(jié)構(gòu)和選擇結(jié)構(gòu)方案時，應(yīng)同時考慮鋼結(jié)構(gòu)制作、運輸、安裝和混凝土澆筑、施工以及建成后的環(huán)境影響、維護(hù)保養(yǎng)等問題。
1.0.5 設(shè)計高聳結(jié)構(gòu)時，除遵照本規(guī)范的規(guī)定外，尚應(yīng)符合國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
2 術(shù)語和符號
3 基本規(guī)定
3.0.1 高聳結(jié)構(gòu)在規(guī)定的設(shè)計使用年限內(nèi)應(yīng)具有足夠的可靠度。結(jié)構(gòu)可靠度可采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計方法分析確定。
3.0.2 本規(guī)范采用的設(shè)計基準(zhǔn)期為50年。
3.0.3 高聳結(jié)構(gòu)在規(guī)定的設(shè)計使用年限內(nèi)應(yīng)滿足下列功能要求：
1 在正常施工和正常使用時，能承受可能出現(xiàn)的各種作用。
2 在正常使用時具有良好的工作性能。
3 在正常維護(hù)下具有足夠的耐久性能。
4 在設(shè)計規(guī)定的偶然事件發(fā)生時及發(fā)生后，仍能保持必須的整體穩(wěn)定性。
3.0.4 高聳結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞可能產(chǎn)生的后果(危及人的生命、造成經(jīng)濟(jì)損失、產(chǎn)生社會影響等)的嚴(yán)重性，采用不同的安全等級。高聳結(jié)構(gòu)安全等級的劃分應(yīng)符合表3.0.4的要求。
結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ0按下列規(guī)定采用：
1 對安全等級為一級或設(shè)計使用年限為100年及以上的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小于1.1。
2 對安全等級為二級或設(shè)計使用年限為50年的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小于1.0。
注：對特殊高聳結(jié)構(gòu)，其安全等級和結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)應(yīng)由建設(shè)方根據(jù)具體情況另行確定，且不應(yīng)低于本條的要求。
3.0.5 極限狀態(tài)分為下列兩類：
1 承載能力極限狀態(tài)。這種極限狀態(tài)對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形。
2 正常使用極限狀態(tài)。這種極限狀態(tài)對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限值。
3.0.6 對于承載能力極限狀態(tài)，高聳結(jié)構(gòu)及構(gòu)件應(yīng)按荷載效應(yīng)的基本組合和偶然組合進(jìn)行設(shè)計。
1 基本組合應(yīng)采用下列極限狀態(tài)設(shè)計表達(dá)式中最不利值確定：
1)由可變荷載效應(yīng)控制的組合：
2)由永久荷載效應(yīng)控制的組合：
式中 γ0——高聳結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，見表3.0.4；
γG——永久荷載分項系數(shù)，按表3.0.6-1采用；
γQ1、γQi——第一個可變荷載、其他第i個可變荷載的分項系數(shù)，一般用1.4；對溫度作用可用1.0；可變荷載效應(yīng)對結(jié)構(gòu)有利時，分項系數(shù)為0；
SGk——按永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值Gk計算的荷載效應(yīng)值；
SQik——按可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值Qik計算的荷載效應(yīng)值；
ψci——可變荷載Qi的組合值系數(shù)，按表3.0.6-2采用；
n——參與組合的可變荷載數(shù)；
R(·)——結(jié)構(gòu)抗力函數(shù)；
γR——結(jié)構(gòu)抗力分項系數(shù)，其值應(yīng)符合各類材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定；
fk——材料性能的標(biāo)準(zhǔn)值；
αk——幾何參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值，當(dāng)幾何參數(shù)的變異對結(jié)構(gòu)構(gòu)件有明顯影響時可另增減一個附加值△a考慮其不利影響。
注：1 G表示自重等永久荷載，w、A、I、T、L分別表示風(fēng)荷載、安裝檢修荷載、覆冰荷載、溫度作用和塔樓樓屋面或平臺的活荷載。
2 對于帶塔樓或平臺的高聳結(jié)構(gòu)，塔樓頂及外平臺面的活載準(zhǔn)永久值加雪荷載組合值大于活載組合值時，該平臺活載組合值改為準(zhǔn)永久值，即ψcL均改為0.4，而雪荷載組合系數(shù)ψcs在組合Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ中均取0.7。
3 在組合Ⅱ中ψcw可取0.25～0.7，但對覆冰后冬季風(fēng)很大的區(qū)域，應(yīng)根據(jù)調(diào)查選用相應(yīng)的值。
4 在組合Ⅲ中，ψcw可取0.6，但對于臨時固定狀態(tài)的結(jié)果遭遇強(qiáng)風(fēng)時，應(yīng)取ψcw＝1.0，且按臨時固定狀況驗算。
2 偶然組合
高聳結(jié)構(gòu)在偶然組合承載能力極限狀態(tài)驗算中，偶然作用的代表值不乘分項系數(shù)，與偶然作用同時出現(xiàn)的可變荷載，應(yīng)根據(jù)觀測資料和工程經(jīng)驗采用適當(dāng)?shù)拇碇怠＞唧w的表達(dá)式及參數(shù)，應(yīng)按有關(guān)規(guī)范確定。
3.0.7 高聳結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時基本組合應(yīng)采用下列極限狀態(tài)表達(dá)式：
式中 γEh、γEv——水平、豎向地震作用的分項系數(shù)，應(yīng)按表3.0.7的規(guī)定采用；
γw——風(fēng)荷載分項系數(shù)，應(yīng)取1.4；
SGE——重力荷載代表值的效應(yīng)，可按本規(guī)范第4.4.9條采用；
SEhk——水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的作用效應(yīng)值；
SEvk——豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的作用效應(yīng)值；
Swk——風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)；
ψwE——抗震基本組合中的風(fēng)荷載組合值系數(shù)，可取0.2；
R——抗力，按本規(guī)范各章的有關(guān)規(guī)定計算；
γRE——抗力抗震調(diào)整系數(shù)，按有關(guān)規(guī)范取值。
3.0.8 對于正常使用極限狀態(tài)，應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計要求，分別采用荷載的短期效應(yīng)組合(標(biāo)準(zhǔn)組合或頻遇組合)和長期效應(yīng)組合(準(zhǔn)永久組合)進(jìn)行設(shè)計，使變形、裂縫等作用效應(yīng)的代表值符合下式要求：
S≤C (3.0.8-1)
式中 S——變形、裂縫等作用效應(yīng)的代表值；
C——設(shè)計時對變形、裂縫等規(guī)定的相應(yīng)限值，應(yīng)符合本規(guī)范第3.0.10條的規(guī)定。
1 標(biāo)準(zhǔn)組合：
2 頻遇組合：
3 準(zhǔn)永久組合：
式中 ψf1——第1個可變荷載的頻遇值系數(shù)，按表3.0.8取值；
ψqi——第i個可變荷載的準(zhǔn)永久值系數(shù)，按表3.0.8取值。
3.0.9 高聳結(jié)構(gòu)按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時可變荷載代表值可按表3.0.9選取：
3.0.10 高聳結(jié)構(gòu)正常使用極限狀態(tài)的控制條件應(yīng)符合下列規(guī)定：
1 對于裝有方向性較強(qiáng)(如微波塔、電視塔)或工藝要求較嚴(yán)格(如石油化工塔)的設(shè)備的高聳結(jié)構(gòu)，在不均勻日照溫度或風(fēng)荷載(標(biāo)準(zhǔn)值)作用下，在設(shè)備所在位置的塔身角位移應(yīng)滿足工藝要求。
2 在風(fēng)荷載或常遇地震作用下，塔樓處的剪切變形不宜大于1/300。
3 在風(fēng)荷載的動力作用下，設(shè)有游覽設(shè)施或有人員在塔樓值班的塔，塔樓處振動加速度幅值A(chǔ)fω21不應(yīng)大于200mm/s2。其中對有常駐值班人員的塔樓Af為風(fēng)壓頻遇值作用下塔樓處水平動位移幅值，其值為結(jié)構(gòu)對應(yīng)點在0.4ωk作用下的位移值與0.4μzμsω0作用下的位移值之差，ω1為基頻；僅有游客的塔樓可按照實際使用情況取Af為6～7級風(fēng)作用下水平動位移幅值。
4 在各種荷載標(biāo)準(zhǔn)值組合作用下，鋼筋混凝土構(gòu)件的最大裂縫寬度不應(yīng)大于0.2mm。
5 高聳結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)沉降應(yīng)按本規(guī)范第7.2.5條控制。
6 高聳結(jié)構(gòu)在以風(fēng)為主的荷載標(biāo)準(zhǔn)組合及以地震作用為主的荷載標(biāo)準(zhǔn)組合下的水平位移，不得大于表3.0.10的規(guī)定。
注：1 △u——水平位移(與分母代表的高度對應(yīng))；
△u＇——纖繩層間水平位移差(與分母代表的高度對應(yīng))；
H——總高度
h——纖繩之間距。
2 高聳結(jié)構(gòu)中的單管塔的水平位移限值可比表3.0.10所列限值適當(dāng)放寬，具體限值根據(jù)各行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)確定。但同時應(yīng)按荷載的設(shè)計值對塔身進(jìn)行非線性承載能力極限狀態(tài)驗算，并將塔腳處非線性作用傳給基礎(chǔ)進(jìn)行驗算。
3 對于下部為混凝土結(jié)構(gòu)，但上部為鋼結(jié)構(gòu)的自立式塔，總體位移控制條件不變。對下部混凝土結(jié)構(gòu)，還應(yīng)符合結(jié)構(gòu)變形及開裂的有關(guān)規(guī)定。
3.0.11 對于變形控制的高聳結(jié)構(gòu)，宜采用適當(dāng)?shù)恼駝涌刂萍夹g(shù)來減小結(jié)構(gòu)變形及加速度。
4 荷載與作用
5 鋼塔架和桅桿結(jié)構(gòu)
6 混凝土圓筒形塔
7 地基與基礎(chǔ)
附錄A 材料及連接
附錄A 材料及連接
注：1 表中厚度系指計算點的厚度。
2 20＃鋼(無縫鋼管)的強(qiáng)度設(shè)計值同Q235鋼。
3 焊接高聳結(jié)構(gòu)應(yīng)至少采用B級鋼材。
注：1 自動焊和半自動焊所采用的焊絲和焊劑，應(yīng)保證其熔敷金屬抗拉強(qiáng)度不低于相應(yīng)手工焊焊條的數(shù)值。
2 焊縫質(zhì)量等級應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB 50205的規(guī)定。
3 對接焊縫抗彎受壓區(qū)強(qiáng)度設(shè)計值取fwc，抗彎受拉區(qū)強(qiáng)度設(shè)計值取fwt。
4 構(gòu)件鋼材對20＃鋼(無縫鋼管)時與Q235鋼相同。
注：1 A級螺栓用于d≤24mm和l≤10d或l≤150mm(按較小值)的螺栓；B級螺栓用于d＞24mm或l＞10d或l＞150mm(按較小值)的螺栓。d為公稱直徑，l為螺桿公稱長度。
2 A、B級螺栓孔的精度和孔壁表面粗糙度，C級螺栓孔的允許偏差和孔壁表面粗糙度，均應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB 50205的要求。
3 若有實驗依據(jù)時，螺栓強(qiáng)度設(shè)計值可適當(dāng)提高，但須按行業(yè)規(guī)程統(tǒng)一實行。
4 35＃鋼、45＃鋼錨栓材質(zhì)應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼》GB/T 699的標(biāo)準(zhǔn)，35＃鋼一般不宜焊接，45＃鋼一般不應(yīng)焊接。
5 摩擦型高強(qiáng)螺栓連接的強(qiáng)度設(shè)計值參照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB 50017。
注：1 λ為對中間無聯(lián)系的單角鋼壓桿最小回轉(zhuǎn)半徑計算的長細(xì)比，當(dāng)λ＜20時，取λ＝20。
2 fy為鋼材的屈服強(qiáng)度。
3 當(dāng)幾種情況同時存在時，其折減系數(shù)應(yīng)連乘。
4 對肢寬不大于63mm的螺栓連接的角鋼，按軸心受力計算強(qiáng)度和連接時，折減系數(shù)為0.7。
5 若有試驗依據(jù)時，折減系數(shù)值可適當(dāng)提高，但須按行業(yè)規(guī)程統(tǒng)一執(zhí)行。
附錄B 軸心受壓鋼構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)
附錄B 軸心受壓鋼構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)
附錄C 在偏心何載作用下，圓形、環(huán)形基礎(chǔ)基底部分脫開時，基底壓力計算系數(shù)Τ、Ξ
附錄C 在偏心荷載作用下，圓形、環(huán)形基礎(chǔ)基底部分脫開時，基底壓力計算系數(shù)τ、ξ
附錄D 基礎(chǔ)和錨板基礎(chǔ)抗拔穩(wěn)定計算
D.0.1 土重法計算鋼塔基礎(chǔ)的抗拔穩(wěn)定。
本規(guī)范式(7.4.3)中的Ge可按下列公式計算：
Ge＝(Vt－V0)γ0 (D.0.1)
式中 Vt——ht深度范圍內(nèi)的土體，包括基礎(chǔ)的體積(m3)；
V0——ht深度范圍內(nèi)的基礎(chǔ)體積(m3)；
γ0——土的計算重度(kN/m3)。
上述Ge的計算值應(yīng)根據(jù)不同的H/F比值乘下列系數(shù)采用：
當(dāng)H/F＝0.15～0.4時，乘1.0～0.9；
當(dāng)H/F＝0.4～0.7時，乘0.9～0.8；
當(dāng)H/F＝0.7～1.0時，乘0.8～0.75。
此外，當(dāng)?shù)装迤陆铅粒?5°時，Ge尚應(yīng)乘以系數(shù)0.8。
D.0.2 土重法計算拉繩錨板基礎(chǔ)的抗拔穩(wěn)定。
本規(guī)范式(7.4.4)中的Ge可按下列公式計算：
Ge＝Vtγ0 (D.0.2)
式中 Vt——錨板上ht深度范圍內(nèi)的土體積(m3)；
γ0——土的計算重度(kN/m3)。
D.0.3 剪切法計算拉繩錨桿基礎(chǔ)的抗拔穩(wěn)定。
當(dāng)圖(7.4.4)中θ≤45°，且錨板處于原狀土體中時，可按式(D.0.3)驗算錨板基礎(chǔ)的抗力：
F≤0.5γ0A(α1×ht/b＋α2)/γR3 （D.0.3)
式中 F——垂直于錨板的拉伸拔力(θ1＝90°－θ)；
A——矩形錨板面積；
b——錨板寬度(見圖7.4.4)；
γR3——土體抗剪穩(wěn)定系數(shù)，一般可采用2.0.當(dāng)專業(yè)規(guī)范(規(guī)程)有詳細(xì)規(guī)定時，可按專業(yè)規(guī)范(規(guī)程)采用；
α1、α2——與錨板正反面土壓力及θ有關(guān)的系數(shù)，見表D.0.3。
D.0.4 剪切法計算基礎(chǔ)的抗拔穩(wěn)定。
剪切抗力是由與土的凝聚力c和內(nèi)摩擦角φ有關(guān)的兩部分組成。
當(dāng)ht≤hcr時，本規(guī)范式(7.4.5-1)中土體滑動面上剪切抗力的總豎向分量Ve可按下式計算：
Ve＝0.4A1cht2＋0.8A2γtht3
當(dāng)ht＞hcr時，本規(guī)范式(7.4.5-2)中的Ve可按下式計算：
Ve＝0.4A1chcr2＋0.8A2γthcr3
又本規(guī)范式(7.4.5-2)中的Ge可按下式計算：
Ge＝[π/4d2(ht－h(huán)cr)－△V0]γt
式中 c——土體飽和狀態(tài)下的凝聚力(N/m2)；對粘性土，當(dāng)具有塑性指數(shù)Ip和天然孔隙比e時可按表D.0.4-1確定；當(dāng)粗略估計土體抗拔時，可根據(jù)土的密實度按表D.0.4-2確定；
A1、A2——與φ、ht/d有關(guān)的無因次系數(shù)，按圖D.0.4-1、D.0.4-2、D.0.4-3確定；這里的φ為土的計算內(nèi)摩擦角，對粘性土和砂類土按表D.0.4-1、D.0.4-2、D.0.4-3采用；
ht——基礎(chǔ)上拔深度(m)；
γt——原狀土的重度(N/m3)；
△V0——(ht－h(huán)cr)范圍內(nèi)的基礎(chǔ)體積(m3)。
當(dāng)基底展開角α＞45°時，上述Ve和Ge，也即本規(guī)范式(7.4.5-1)和(7.4.5-2)的右側(cè)Ve項應(yīng)乘以1.2，此外，尚應(yīng)根據(jù)不同的H/F值乘以與本附錄第D.0.1條相同的系數(shù)。
注：粘性土的凝聚力和內(nèi)摩擦角和砂類土的內(nèi)摩擦角，可按土工實驗方法或其他野外鑒定方法確定。
