GB 50135-2006 高聳結構設計規(guī)范 （完整版）
1 總 則
1.0.1 為了在高聳結構設計中做到安全適用、技術先進、經(jīng)濟合理、確保質量，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構，包括廣播電視塔、通信塔、導航塔、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、風力發(fā)電塔等構筑物的設計。
1.0.3 本規(guī)范是根據(jù)現(xiàn)行國家標準《建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準》GB 50068規(guī)定的原則制定的。
1.0.4 設計高聳結構和選擇結構方案時，應同時考慮鋼結構制作、運輸、安裝和混凝土澆筑、施工以及建成后的環(huán)境影響、維護保養(yǎng)等問題。
1.0.5 設計高聳結構時，除遵照本規(guī)范的規(guī)定外，尚應符合國家現(xiàn)行有關標準的規(guī)定。
2 術語和符號
3 基本規(guī)定
3.0.1 高聳結構在規(guī)定的設計使用年限內應具有足夠的可靠度。結構可靠度可采用以概率理論為基礎的極限狀態(tài)設計方法分析確定。
3.0.2 本規(guī)范采用的設計基準期為50年。
3.0.3 高聳結構在規(guī)定的設計使用年限內應滿足下列功能要求：
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 在正常維護下具有足夠的耐久性能。
4 在設計規(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 高聳結構設計時，應根據(jù)結構破壞可能產(chǎn)生的后果(危及人的生命、造成經(jīng)濟損失、產(chǎn)生社會影響等)的嚴重性，采用不同的安全等級。高聳結構安全等級的劃分應符合表3.0.4的要求。
結構重要性系數(shù)γ0按下列規(guī)定采用：
1 對安全等級為一級或設計使用年限為100年及以上的結構構件，不應小于1.1。
2 對安全等級為二級或設計使用年限為50年的結構構件，不應小于1.0。
注：對特殊高聳結構，其安全等級和結構重要性系數(shù)應由建設方根據(jù)具體情況另行確定，且不應低于本條的要求。
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)對應于結構或結構構件達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)對應于結構或結構構件達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)，高聳結構及構件應按荷載效應的基本組合和偶然組合進行設計。
1 基本組合應采用下列極限狀態(tài)設計表達式中最不利值確定：
1)由可變荷載效應控制的組合：
2)由永久荷載效應控制的組合：
式中 γ0——高聳結構重要性系數(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；可變荷載效應對結構有利時，分項系數(shù)為0；
SGk——按永久荷載標準值Gk計算的荷載效應值；
SQik——按可變荷載標準值Qik計算的荷載效應值；
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(·)——結構抗力函數(shù)；
γR——結構抗力分項系數(shù)，其值應符合各類材料的結構設計規(guī)范規(guī)定；
fk——材料性能的標準值；
αk——幾何參數(shù)的標準值，當幾何參數(shù)的變異對結構構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構，塔樓頂及外平臺面的活載準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，但對覆冰后冬季風很大的區(qū)域，應根據(jù)調查選用相應的值。
4 在組合Ⅲ中，ψcw可取0.6，但對于臨時固定狀態(tài)的結果遭遇強風時，應取ψcw＝1.0，且按臨時固定狀況驗算。
2 偶然組合
高聳結構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，應根據(jù)觀測資料和工程經(jīng)驗采用適當?shù)拇碇?。具體的表達式及參數(shù)，應按有關規(guī)范確定。
3.0.7 高聳結構抗震設計時基本組合應采用下列極限狀態(tài)表達式：
式中 γEh、γEv——水平、豎向地震作用的分項系數(shù)，應按表3.0.7的規(guī)定采用；
γw——風荷載分項系數(shù)，應取1.4；
SGE——重力荷載代表值的效應，可按本規(guī)范第4.4.9條采用；
SEhk——水平地震作用標準值的作用效應值；
SEvk——豎向地震作用標準值的作用效應值；
Swk——風荷載標準值的效應；
ψwE——抗震基本組合中的風荷載組合值系數(shù)，可取0.2；
R——抗力，按本規(guī)范各章的有關規(guī)定計算；
γRE——抗力抗震調整系數(shù)，按有關規(guī)范取值。
3.0.8 對于正常使用極限狀態(tài)，應根據(jù)不同的設計要求，分別采用荷載的短期效應組合(標準組合或頻遇組合)和長期效應組合(準永久組合)進行設計，使變形、裂縫等作用效應的代表值符合下式要求：
S≤C (3.0.8-1)
式中 S——變形、裂縫等作用效應的代表值；
C——設計時對變形、裂縫等規(guī)定的相應限值，應符合本規(guī)范第3.0.10條的規(guī)定。
1 標準組合：
2 頻遇組合：
3 準永久組合：
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個可變荷載的準永久值系數(shù)，按表3.0.8取值。
3.0.9 高聳結構按正常使用極限狀態(tài)設計時可變荷載代表值可按表3.0.9選取：
3.0.10 高聳結構正常使用極限狀態(tài)的控制條件應符合下列規(guī)定：
1 對于裝有方向性較強(如微波塔、電視塔)或工藝要求較嚴格(如石油化工塔)的設備的高聳結構，在不均勻日照溫度或風荷載(標準值)作用下，在設備所在位置的塔身角位移應滿足工藝要求。
2 在風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 在風荷載的動力作用下，設有游覽設施或有人員在塔樓值班的塔，塔樓處振動加速度幅值Afω21不應大于200mm/s2。其中對有常駐值班人員的塔樓Af為風壓頻遇值作用下塔樓處水平動位移幅值，其值為結構對應點在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級風作用下水平動位移幅值。
4 在各種荷載標準值組合作用下，鋼筋混凝土構件的最大裂縫寬度不應大于0.2mm。
5 高聳結構的基礎沉降應按本規(guī)范第7.2.5條控制。
6 高聳結構在以風為主的荷載標準組合及以地震作用為主的荷載標準組合下的水平位移，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)；
△u＇——纖繩層間水平位移差(與分母代表的高度對應)；
H——總高度
h——纖繩之間距。
2 高聳結構中的單管塔的水平位移限值可比表3.0.10所列限值適當放寬，具體限值根據(jù)各行業(yè)標準確定。但同時應按荷載的設計值對塔身進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進行驗算。
3 對于下部為混凝土結構，但上部為鋼結構的自立式塔，總體位移控制條件不變。對下部混凝土結構，還應符合結構變形及開裂的有關規(guī)定。
3.0.11 對于變形控制的高聳結構，宜采用適當?shù)恼駝涌刂萍夹g來減小結構變形及加速度。
4 荷載與作用
5 鋼塔架和桅桿結構
6 混凝土圓筒形塔
7 地基與基礎
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)的強度設計值同Q235鋼。
3 焊接高聳結構應至少采用B級鋼材。
注：1 自動焊和半自動焊所采用的焊絲和焊劑，應保證其熔敷金屬抗拉強度不低于相應手工焊焊條的數(shù)值。
2 焊縫質量等級應符合現(xiàn)行國家標準《鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范》GB 50205的規(guī)定。
3 對接焊縫抗彎受壓區(qū)強度設計值取fwc，抗彎受拉區(qū)強度設計值取fwt。
4 構件鋼材對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，均應符合現(xiàn)行國家標準《鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范》GB 50205的要求。
3 若有實驗依據(jù)時，螺栓強度設計值可適當提高，但須按行業(yè)規(guī)程統(tǒng)一實行。
4 35＃鋼、45＃鋼錨栓材質應符合現(xiàn)行國家標準《優(yōu)質碳素結構鋼》GB/T 699的標準，35＃鋼一般不宜焊接，45＃鋼一般不應焊接。
5 摩擦型高強螺栓連接的強度設計值參照現(xiàn)行國家標準《鋼結構設計規(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半徑計算的長細比，當λ＜20時，取λ＝20。
2 fy為鋼材的屈服強度。
3 當幾種情況同時存在時，其折減系數(shù)應連乘。
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 軸心受壓鋼構件的穩(wěn)定系數(shù)
附錄B 軸心受壓鋼構件的穩(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)形基礎基底部分脫開時，基底壓力計算系數(shù)τ、ξ
附錄D 基礎和錨板基礎抗拔穩(wěn)定計算
D.0.1 土重法計算鋼塔基礎的抗拔穩(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深度范圍內的土體，包括基礎的體積(m3)；
V0——ht深度范圍內的基礎體積(m3)；
γ0——土的計算重度(kN/m3)。
上述Ge的計算值應根據(jù)不同的H/F比值乘下列系數(shù)采用：
當H/F＝0.15～0.4時，乘1.0～0.9；
當H/F＝0.4～0.7時，乘0.9～0.8；
當H/F＝0.7～1.0時，乘0.8～0.75。
此外，當?shù)装迤陆铅粒?5°時，Ge尚應乘以系數(shù)0.8。
D.0.2 土重法計算拉繩錨板基礎的抗拔穩(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的抗拔穩(wěn)定。
當圖(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.當專業(yè)規(guī)范(規(guī)程)有詳細規(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有關的系數(shù)，見表D.0.3。
D.0.4 剪切法計算基礎的抗拔穩(wěn)定。
剪切抗力是由與土的凝聚力c和內摩擦角φ有關的兩部分組成。
當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——基礎上拔深度(m)；
γt——原狀土的重度(N/m3)；
△V0——(ht－h(huán)cr)范圍內的基礎體積(m3)。
當基底展開角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Ve項應乘以1.2，此外，尚應根據(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摩擦角和砂類土的內摩擦角，可按土工實驗方法或其他野外鑒定方法確定。
