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DB／T29-261-2019 天津市铝合金空间网格结构技术规程

由中心环柱体、不锈钢角码、不锈钢螺栓、虎克螺栓（抽芯 ）及H形铝合金连接件等部件组成的机械装配式节点。

2.2符号 人 .2.1 作用、作用效应与响应应包括下列内容： F 铝合金空间网格结构节点荷载向量： FExi ~ j振型，i节点分别沿x、J、z向的地震 作用标准值； 铝合金空间网格结构第i点节点的重力荷 载代表值； At 温差; Oeq 折算应力； 01 02、03 计算点处的第一、第二、第三主应力： U、U、U 结构节点相对位移向量、相对速度向量和 相对加速度向量； U. 地面运动加速度向量： Xi、Yi、Zj 分别为振型，i节点的x、、z方向的 相对位移； Sek 杆件地震作用标准值的效应； S.、S. 分别为i、k振型地震作用标准值的效应。

计算指标应包括下列内容：

TCPSS 1006-2018 大功率聚变变流系统集成测试规范f 铝合金的抗拉强度设计值： fy 铸造铝合金的材料屈服强度标准值。 Jtb 螺栓经热处理后的抗拉强度设计值： E 材料的弹性模量； α 材料的线膨胀系数； Rm 抗拉强度； Rp0.2 规定非比例延伸强度； s 断后伸长率; Os0mm 标距为50mm时断后伸长率; K 铝合金空间网格结构总弹性刚度矩阵； U 铝合金空间网格结构节点位移向量； M 铝合金空间网格结构质量矩阵； c 铝合金空间网格结构阻尼矩阵。 2.2.3几何参数应包括下列内容： L 铝合金空间网格结构在验算方向的跨度 杆件几何长度; A 支承（上承或下承）平面弦杆截面积的算 术平均值; Aef 螺栓的有效截面积； D 铝合金球直径； 0 两相邻螺栓之间的最小夹角： d't 两相邻螺栓的较大直径； d. 两相邻螺栓的较小直径； B 滑槽长度： 5d 螺栓伸入铝合金球长度； m 滑槽端部紧固螺钉中心到套简端部的距 离;

2.2.3几何参数应包括下列内容

n 滑槽顶部紧固螺钉中心至套筒简顶部的距 离; K 螺栓露出套筒距离； h 锥头底板厚度或封板厚度； 螺纹根部到滑槽附加余量； x 螺纹收尾长度; e 紧固螺钉的半径； 4 滑槽预留量； r 球面或圆柱面网壳的曲率半径； β 圆柱面网壳相邻母线所对应的中心角 lb 斜杆所对应的三角形网格底边几何长度 0o 相汇交二杆件的夹角； (P1、2 相汇交二杆件嵌入样的中线与相应嵌入 件（杆件）轴线的垂线之间的夹角（即 杆端嵌入样倾角); H 环柱体高度； 环柱体的厚度； 环柱体外接圆直径; 数应包括下列内容: α; 相应于i振型自振周期的水平地震影 响系数; j j振型参与系数； Pik j振型与k振型的耦联系数； i、Sk 分别为i、k振型的阻尼比； nT k振型与i振型的自振周期比； m 计算中考虑的振型数； 3 螺栓拧入球体长度与螺栓直径的比值： 2 套简外接圆直径与螺栓直径的比值：

βf 材料强度修正系数； VRE 节点承载力抗震调整系数

3.1.1本规程采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项 系数设计表达式进行计算。 3.1.2在铝合金空间网格结构设计文件中，应注明建筑结构的安全 等级、设计使用年限、铝合金材料牌号及供货状态、连接材料的型 号及其他附加保证项目。一般工业与民用建筑铝合金结构的安全等 级应取为二级，其他特殊建筑铝合金空间网格结构的安全等级应根 据具体情况另行确定。建筑物中各类结构构件的安全等级，宜与整 个结构的安全等级相同。对其中部分结构构件的安全等级可进行调 整，但不得低于三级。 3.1.3设计铝合金空间网格结构时，应合理选用结构方案、网格布 置与构造措施，并应综合考虑材料供应、加工制作与现场施工安装 方法，以取得良好的技术经济效果。 3.1.4铝合金空间网格结构应按承载能力极限状态和正常使用极 限状态进行设计： 1承载能力极限状态：包括构件和莲接的强度破坏和因过度 变形而不适于继续承载，结构和构件丧失稳定，结构转变为机动体 系或结构倾覆； 2正止常使用极限状态：包括影响结构、构件和非结构构件止 常使用或外观的变形，影响正常使用的振动，影响正常使用或耐久 性能的局部损坏环。

3.1.5按承载能力极限状态设计铝合金空间网格结构时

载效应的基本组合，必要时尚应考虑荷载效应的偶然组合。按止常 使用极限状态设计铝合金空间网格结构时，应根据不同的设计要 求，采用荷载的标准组合、频遇组合或准永久组合。 3.1.6铝合金空间网格结构的计算模型和基本假定应与构件及连 接的实际性能相符合。 3.1.7铝合金空间网格结构的正常使用环境温度不应高于90℃。 3.1.8设计铝合金空间网格结构时应考虑永久荷载、可变荷载、风 荷载、支承结构的变形或沉降及地震作用。 人 3.1.9设计铝合金空间网格结构时，荷载的标准值、荷载分项系数 荷载组合值系数等，应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》 GB50009的规定采用。结构的重要性系数应按现行国家标准《建 筑结构可靠度设计统一标准》GB50068的规定采用，其中对设计 年限为25年的结构构件，结构的重要性系数不应小于0.95。 3.1.10大跨度空间结构内力分析时宜考虑几何非线性效应的影 响

3.1.11施工单位应根据实际的支承条件与荷载条件进行施工过程

空间网格结构的选型应结合工程的平面形状、跨度大小、支承情况、 荷载条件、屋面构造、建筑设计等要求综合分析确定。杆件布置及 支承设置应保证结构体系几何不变

3.2.3网架结构可选用下列网格形

1由交义桁架体系组成的两向止交止放网架、两向止交斜放 网架、两向斜交斜放网架、三向网架； 2由四角锥体系组成的正放四角锥网架、正放抽空四角锥网 架、棋盘形四角锥网架、斜放四角锥网架、星形四角锥网架： 3由三角锥体系组成的三角锥网架、抽空三角锥网架、蜂窝 形三角锥网架。 3.2.4平面形状为矩形的周边支承网架，当其边长比（即长边与短 边之比）小于或等于1.5时，宜选用正放四角锥网架、斜放四角锥 网架、棋盘形凹角锥网架、正放抽空四角锥网架、两向正交斜放网 架、两向正交正放网架。当其边长比大于1.5时，宜选用两向正交 正放网架、正放四角锥网架或正放抽空四角锥网架。网架的网格高 度与网格尺寸应根据跨度大小、荷载条件、柱网尺寸、支承情况、 网格形式以及构造要求和建筑功能等因素确定，网架的高跨比可取 1/10~1/18。网架在短向跨度的网格数不宜小于5。确定网格尺寸时 宜使相邻杆件间的夹角大于45°，且不宜小于30°。 3.2.5网壳结构可采用球面、圆柱面、双曲抛物面、椭圆抛物面等 曲面形式，也可采用各种组合曲面形式。

1单层圆柱面网壳可采用单向斜杆止交止放网格、交义斜杆 正交正放网格、联方网格及三向网格等形式。两端边支承的单层圆 柱面网壳，其跨度不宜大于35m，沿两纵向边支承的单层圆柱面网 壳，其跨度不宜大于30m； 2单层球面网壳可采用肋环型、肋环斜杆型、三向网格、扇 形三向网格、联方形三向网格、短程线型等形式。单层球面网壳的 跨度（平面直径）不宜大于80m； 3单层双曲抛物面网壳宜采用三向网格，其中两个方向杆件 召直纹布置，也可采用两向正交网格，杆件沿主曲率方向布置，局 部区域可加设斜杆。单层双曲抛物面网壳的跨度不宜大于60m:

4单层椭圆抛物面网壳可采用三向网格、单向斜杆止交止放 网格、椭圆底面网格等形式。单层椭圆抛物面网壳的跨度不宜大于 50m。 3.2.7双层网壳可由两向、三向交叉的桁架体系或由四角锥体系、 三角锥体系等组成，其上、下弦网格可采用本规程第3.2.4条的方 式布置。

3.2.10毂式节点网格结构可用来建造平板网架、柱面网壳、

3.3.1铝合金型材材料性能指标应符合以下要求：

1铝合金型材的合金牌号、供货状态及表面处理类别应符合 表3.3.1的规定，表3.3.1中未列出的，应符合现行国家标准《一般 工业用铝及铝合金挤压型材》GB/T6892的规定。

表3.3.1铝合金型材的合金牌号、供货状态及表面处理类别

型材的供货状态应符合现行国家标准《变形铝及铝合金状态代号》 GB/T16475的规定

GB/T16475的规定。

反、带板尺寸偏差》GB/T3880.3的规定，铝合金管材应符合现行 国家标准《铝及铝合金热挤压管》GB/T4437的规定，铝合金棒木 立符合现行国家标准《铝及铝合金挤压棒材》GB/T3191的规定 3.3铝合金材料的物理性能指标应按表3.3.3的规定取值。

3.3.3铝合金材料的物理性能指标

T5 所有 90 55 60 35 6063 T6 所有 150 85 80 45 ≤10 135 75 75 45 T5 >10 125 70 70 40 6063A ≤10 160 90 90 50 T6 >10 150 85 85 50 3003 H24 ≤4 100 60 20 10 H34 ≤4 145 85 35 20 3004 H36 3 160 95 40 20

3.4.1铝合金空间网格结构在恒荷载与活荷载标准值作用下

4.1铝合金空间网格结构在恒荷载与活荷载标准值作用下的量 挠度值不宜超过表3.4.1中的容许挠度值。

表3.4.1铝合金空间网格结构的容许挠度值

表3.4.1铝合金空间网格结构的容许度值

注：对于设有悬挂起重设备的屋盖结构，其最大挠度值不宜大于结 跨度的 1/400

.4.2网架与立体桁架可预先起拱，其起拱值可取不大于短向跨度 1/300。当仅为改善外观要求时，最大挠度可取恒荷载与活荷奉 示准值作用下挠度减去起拱值

4.1.1铝合金空间结构的计算模型应根据结构形式、支座节点数量 和构造以及支承结构的刚度等情况，确定合理的边界约束条件。 4.1.2铝合金空间网格结构应进行重力荷载、地震、温度变化及风 荷载作用下的位移、内力计算，并应根据具体情况，对支座沉降、 施工安装及检修荷载等作用下的位移、内力进行计算。在位移验算 中，应按作用标准组合的效应计算其挠度。铝合金空间网格结构的 整体稳定性计算应考虑结构的非线性影响。 4.1.3铝合金空间网格结构的外荷载可按静力等效原则将网格区 域内的荷载集中作用在该网格周围节点上。当杆件上作用有局部荷

域内的荷载集中作用在该网格周围节点上。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。 4.1.4铝合金空间网格结构分析时，应考虑上部网格结构与下部支 承结构的相互影响。 4.1.5铝合金空间网格结构施工安装阶段与使用阶段支承情况不 致时，应根据施工阶段的支承情况及相应荷载进行结构位移和内 力分析。

4.2.1按有限元法进行铝合金空间网格结构静力计算时可采用以 下公式：

式中：K一铝合金空间网格结构总弹性刚度矩阵； U一铝合金空间网格结构节点位移向量； F一铝合金空间网格结构节点荷载向量，

2.2铝合金空间网格结构应经过位移、内力计算后进行杆件截口 计，如杆件截面需要调整应重新进行计算，使其满足设计要求 合金空间网格结构设计后，杆件不宜替换，如必须替换时，应种 居杆件截面及刚度等效的原则进行，否则应考虑内力重分配重新送 厅结构计算及受影响构件的验算。

4.2.3平板铝合金空间网格结构支座节点的构造允许平板

4.3.1对于平面网架结构，可不进行整体稳定性分析；对单层或双 层网壳结构，必须进行整体稳定性分析。 4.3.2在进行网壳结构稳定性分析时，可采用弹性几何非线性有限 元法分析：进行非线性稳定分析时，单层网壳结构的每根杆件可部 分为4个或以上非线性空间梁单元。 4.3.3进行网壳结构的整体稳定性分析时，应考虑初始几何缺陷。 几何缺陷可根据一致模态法取值，缺陷最大值可取L/300，L为网 壳的最小跨度。 4.3.4仅考虑几何非线性时，铝合金网壳结构的整体稳定系数应大 于3.0；同时考虑几何非线性和材料非线性时，铝合金单层网壳结 构的整体稳定系数应大于2.4。

构的整体稳定系数应大于2.4。

4.3.5进行铝合金单层网壳结构的整体稳定分析时，应考虑连接市

点刚度的影响。节点刚度可通过精细化数值分析模型得到，亦可通 过试验得到。

4.4.1对于铝合金空间网格结构，在抗震设防烈度为8 应进行竖向和水平抗震验算。

4.4.1对于铝合金空间网格结构，在抗震设防烈度为8度的地区 应进行竖向和水平抗震验算。 4.4.2对铝合金空间网格结构进行多遇地震作用下的效应计算时 可采用振型分解反应谱法；对于体型复杂或重要的大跨度结构，应

4.4.2对铝合金空间网格结构进行多遇地震作用下的效应计算时， 可采用振型分解反应谱法；对于体型复杂或重要的大跨度结构，应 采用时程分析法进行补充计算。

4.4.3采用时程分析法时，当取三组加速度时程曲线输入时，

4.4.3采用时程分析法时，当取三组加速度时程曲线输人时，计算 结果宜取时程法的包络值和振型分解反应谱法的较大值；当取七组 和七组以上的时程曲线时，计算结果可取时程法的平均值和振型分 解反应谱法的较大值。加速度曲线峰值应根据与抗震设防烈度相应 的多遇地震的加速度时程曲线最大值进行调整，并应选择足够长的 地震动持续时间。

4.4.4当采用振型分解反应谱法进行铝合金空间网格结构地震效 应分析时，对于铝合金网架结构宜至少取前10～15个振型，对于 铝合金网壳结构宜至少取前25～30个振型，以进行效应组合；对 于体型复杂或重要的大跨度铝合金空间网格结构应选取更多振型 进行效应组合。 4.4.5在抗震分析时，应考虑支承体系对空间网格结构受力的影 。此时宜将空间网格结构与支承体系共同考虑，按整体分析模型 进行计算；亦可把支承体系简化为空间网格结构的弹性支座，按弹 性支承模型进行计算。

4.4.4当采用振型分解反应谱法进行铝合金空间网格结构地 应分析时，对于铝合金网架结构宜至少取前10～15个振型， 铝合金网壳结构宜至少取前25～30个振型，以进行效应组合 于体型复杂或重要的大跨度铝合金空间网格结构应选取更多 进行效应组合。

4.4.5在抗震分析时，应考虑支承体系对空间网格结构受力

可。此时宜将空间网格结构与支承体系共同考虑，按整体分析模型 注行计算；亦可把支承体系简化为空间网格结构的弹性支座，按引 生支承模型进行计算。

4.4.6在进行结构地震效应分析时，铝合金空间网格结构阻尼比值 可取0.02。

4.7对于体型复杂或较大跨度的铝合金空间网格结构，宜进行多 差地震作用下的效应分析。进行多维地震效应计算时，可采用多维 有机振动分析方法、多维反应谱法或时程分析法。

4.5.1铝合金空间网格结构设计时应考虑风荷载的静力和动力效 应。 4.5.2对铝合金空间网格结构进行风静力效应分析时，风荷载体型 系数应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的规定取 值。对于体型复杂且无相关资料参考的铝合金空间网格结构，其风 载体型系数宜通过风洞试验或专门研究确定。X 4.5.3对于基本自振周期大于0.25s的铝合金空间网格结构，宜通

4.6 防连续倒塌 4.6.1，铝合金空间网格结构宜按下列要求进行防连续倒塌的概念 设计： 1采取减小偶然作用效应的措施： 2采取使重要构件及关键节点避免直接遭受偶然作用的措 施; 3在结构容易遭受偶然作用影响的区域增加亢余约束，布置 备用传力路径； 4增强重要构件及关键节点的承载力和变形性能： 5通过合理分区并加强边缘构件，控制可能发生连续倒塌的 范围。

4.6.2重要结构的防连续倒塌计算可采用下列方法：

5杆件和节点的设计与构造

5.1.1铝合金空间网格结构的杆件可采用铝合金建筑型材和管材。 杆件采用的铝材牌号和质量等级应符合现行国家标准《铝合金结构 设计规范》GB50429的规定。杆件截面应按现行国家标准《铝合 金结构设计规范》GB50429根据强度和稳定性的要求计算确定。 5.1.2平板网架、曲面网架、单层网壳杆件的计算长度应按表5.1.2

金结构设计规范》GB50429根据强度和稳定性的要求计算确定。 5.1.2平板网架、曲面网架、单层网壳杆件的计算长度应按表5.1.2 的规定取值。 效

表5.1.2平板网架、曲面网架、单层网壳杆件计算长度

注：1为杆件几何长度（节点中心间距离）。

5.1.3杆件的长细比不宜超过表5.1.3中规定的数值

.1.3杆件的长细比不宜超过表5.1.3中规定的数值。

表5.1.3杆件的容许长细比入

注：1桁架（包括空间桁架）的受压腹杆，当其内力等于或小于承载能力 的50%时，容许长细比值可取200。 2跨度等于或大于60m的桁架，其受压弦杆和端压杆的容许长细比宜 取100，当承受静力荷载或间接动力荷载时，其它受压腹杆的容许 长细比可取150，其受拉弦杆和腹杆的长细比不宜超过300， 3受拉构件在永久荷载与风荷载组合下受压时，其长细比不宜超过 250。 5.1.4杆件截面的最小尺寸应根据结构的跨度与网格大小按计算 确定，铝管不宜小于Φ32.5×2.5。 5.1.5铝合金空间网格结构杆件分布应保证结构整体刚度的连续 性，受力方向相同的相邻弦杆其杆件截面面积之比不宜超过1.8倍 多点支承的网架结构其反弯点处的上、下弦杆宜按照构造要求加大 截面。 5.1.6对于低应力、小规格的受拉杆件其长细比宜按受压杆件控 制。 5.1.7在杆件与节点构造设计时，应考虑便于检查与清刷，避免易 于积留湿气与灰尘的死角与凹槽

5.2.1板式节点通常用于铝合金杆件以轴向拉压力为主

.2.1 格结构,也可应用于铝合金杆件以弯矩及剪力为主的结构中，设计

格结构.也可应用于铝合金杆件以弯矩及剪力为主的结构中，设计

时宜采用有限元分析验证连接节点的安全性及有效性。条件允许 时，宜进行试验验证。 5.2.2板式节点构成的体系宜采用铝合金主结构与围护系统一体 化构造，可考虑屋面板的刚度贡献。 5.2.3板式节点（图5.2.3）应由工字型或箱型杆件和上下两块节 点板通过螺栓紧密连接而成

5.2.4板式节点一体化围护材料可采用铝板、玻璃等（图5.2.4）。

5.2.4板式节点一体化围护材料可采用铝板、玻璃等（图5.2.4）。

(b ) 铝板节点系统

图5.2.4板式节点一体化围护系统节点

1一节点板；2一紧固件；3铝合金型材；4一节点盖板；5一铝合金压板； 6一屋面铝板/玻璃；7—屋面板；8一橡胶条；9—螺栓；10一硅酮密封胶； 11一铝合金副框；12一玻璃；13一硅酮结构胶 5.2.5节点板最小的厚度不应小于8mm,且不应小于杆件翼缘厚 度。 5.2.6节点板最小的端部搭接长度应符合表5.2.6的规定。

2.6节点板最小的端部搭接长度lam

节点板与紧固件的承载力应通过计算或试验确定，试验时应 节点板撕裂、翘曲。

5.2.8节点板在受拉时的块状拉剪破坏有可能出现三和

.2.8节点板在受拉时的块状拉剪破坏有可能出现三种形式（图

.2.8节点板在受拉时的块状拉剪破环有可能出现三种形式（图 2.8）：单连接区块状拉剪破坏，双连接区块状拉剪破坏，三连挂 区块状拉剪破坏。

图5.2.8节点板块状拉剪破坏形式 一杆件 L1:2一杆件 L2:3一杆件I

5.2.9节点板块状拉剪破坏承载力设计值应按下列公式计算：

节点板块状拉剪破坏承载力设计值应按下列公式计算： 单连接区块状拉剪破坏：

双连接区块状拉剪破坏：

三连接区块状拉剪破坏：

V = 0.5tf Z, Yl, ≥ Q, Y1 = Ys = 0.58, Y2 = 1

表5.2.9等效破坏强度系数

节点板螺栓间距应按下式计算：

式中：x 螺栓孔中心间距； d。一 螺栓或铆钉的孔径： n一一杆件与节点板单莲接区域上的螺栓孔个数 5.2.12节点板中心域半径与厚度的比值应按下式计算：

R≤17/2 240/

式中：fo2 二铝合金名义屈服强度。 5.2.13铝合金板式节点弯曲刚度可按照图5.2.13采用四折 型。

2.13铝合金板式节点弯曲刚度四折

弯矩作用下铝合金板式节点的变形分为四个阶段：螺栓嵌固阶 段，螺栓滑移阶段，孔壁承压阶段和失效阶段。各阶段节点弯曲冈 度和抗弯承载力设计值应按下列公式计算：

高强度螺栓、套简、紧固螺钉、锥头或封板等零件组成，可用于连 接网架和双层网壳等空间网格结构的铝合金圆管杆件。

3.2改进型螺栓球节点的构成应与螺栓球节点相同（图5.3.2） 骨槽位置应由不锈钢螺栓或镀锌高强螺栓上改在套筒上。

图5.3.2改进型螺栓球节点

.3.3用于制造螺栓球节点的铝合金球、不锈钢螺栓、套筒、紧国

累钉、封板、锥头的材料可按表5.3.3的规定选用，并应符合相应 示准的技术条件。

JB/T 6741-2013 YSD系列变极双速三相异步电动机表5.3.3螺栓球节点零件材料

3.4铝合金球直径应保证相邻螺栓在球体内不相碰，并应满足集 接触面的要求（图5.3.4），可分别按下列公式核算，并按计算纟 艮中的较大者选用。

d cot+2db)?+?d, D > sin Adb D≥ sin θ

式中：D 铝合金球直径(mm); 0 两相邻螺栓之间的最小夹角(rad)： db 两相邻螺栓的较大直径(mm)： di 两相邻螺栓的较小直径(mm);

入一一套筒外接圆直径与螺栓直径的比值，可取为1.8。 当相邻杆件夹角较小时，尚应根据相邻杆件及相关封板、锥 头、套筒等零部件不相碰的要求核算螺栓球直径。此时可通过检查 可能相碰点至球心的连线与相邻杆件轴线间的夹角不大于①的条 件进行核算。

5.3.5不锈钢螺栓的形式与尺寸应符合现行国家标准《紧固件机械

5.3.5不锈钢螺栓的形式与尺寸应符合现行国家标准《紧固件机械 性能不锈钢紧定螺钉》GB/T309816的要求。螺栓的直径应由杆件 内力确定，螺栓的受拉承载力设计值应按下式计算：

螺栓的受拉承载力设计值； 一 抗拉强度设计值，对于304(0Cr18Ni9)不锈钢材料FZ/T 73009-2021 山羊绒针织品， 取 185N/mm°; Aeff 螺栓的有效截面积。当螺栓上钻有键槽或钻孔时， Ae值取螺纹处或键槽、钻孔处二者中的较小值。