《鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》

中國工程建設(shè)標準化協(xié)會標準CECS

CECSX:201X

鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程

TechnicalSpecificationforAluminiumalloySpaceframestructures

征求意見稿

《鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》編制組

2018年5月

1總則

1.0.1為了在鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工中貫徹執(zhí)行國家的技術(shù)經(jīng)濟政策，做到技術(shù)

先進、安全適用、經(jīng)濟合理、確保質(zhì)量，制定本規(guī)程。

1.0.2本規(guī)程適用于主要以鋁合金桿件組成的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的設(shè)計、加工、安裝及驗收。

1.0.3本規(guī)程不適用于直接承載反復(fù)動力荷載作用并需要疲勞計算的結(jié)構(gòu)。

1.0.4在進行鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的設(shè)計、加工、安裝及驗收時，除應(yīng)符合本規(guī)程外，尚應(yīng)

符合國家現(xiàn)行有關(guān)標準的規(guī)定。

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2術(shù)語和符號

2.1術(shù)語

2.1.1空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)spaceframe，spacelatticedstructure

按一定規(guī)律布置的桿件、構(gòu)件通過節(jié)點連接而形成的空間結(jié)構(gòu)，包括網(wǎng)架、曲面型網(wǎng)殼

以及立體桁架等。

2.1.2網(wǎng)架spacetruss，spacegird

按一定規(guī)律布置的桿件通過節(jié)點連接而形成的平板型或微曲面型空間桿系結(jié)構(gòu)。

2.1.3網(wǎng)殼latticedshell，reticulatedshell

按一定規(guī)律布置的桿件通過節(jié)點連接而形成的曲面狀空間桿系或梁系結(jié)構(gòu)，主要承受整

體薄膜內(nèi)力。

2.1.4正交正放網(wǎng)格

由縱向與環(huán)向桿件互成直角連接而成的網(wǎng)格單元

2.1.5聯(lián)方網(wǎng)格lamellagird

由二向斜交桿件構(gòu)成的菱形網(wǎng)格單元

2.1.6三向網(wǎng)格three-waygird

由三向桿件構(gòu)成的類等邊三角形網(wǎng)格單元

2.1.7板式節(jié)點gusset-typejoint

由鋁合金節(jié)點板、桿件和緊固螺栓三部分組成的機械裝配式節(jié)點

2.1.8螺栓球節(jié)點boltedsphericaljoint

由鋁合金球、不銹鋼螺栓或鍍鋅高強度螺栓、套筒、緊固螺釘、錐頭或封板等零件組成

的機械裝配式節(jié)點

2.1.9嵌入式轂節(jié)點embededhubjoint

由柱狀轂體、桿端嵌入件、上下蓋板、中心螺栓、平墊圈、彈簧墊圈等零部件組成的機

械裝配式節(jié)點

2.1.10鑄鋁節(jié)點castaluminumjoint

以鑄造工藝制造的用于復(fù)雜形狀或受力條件的空間節(jié)點

2.1.11螺栓環(huán)節(jié)點boltedhubjoint

由中心環(huán)柱體、不銹鋼角碼、不銹鋼螺栓、虎克螺栓（抽芯鉚釘）、C形或H形鋁合金

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連接件等部件組成的機械裝配式節(jié)點。

2.2符號

2.2.1作用、作用效應(yīng)與響應(yīng)

F——鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)節(jié)點荷載向量；

FExji、FEyji、FEzji——j振型，i節(jié)點分別沿x、y、z的地震作用標準值；

Gi——鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)第i點節(jié)點的重力荷載代表值；

△t——溫差；

σeq——折算應(yīng)力；

σ1、σ2、σ3——計算點處的第一、第二、第三主應(yīng)力；

u——平板鋁合金網(wǎng)格結(jié)構(gòu)可不考慮溫度作用影響的支承柱柱頂在單位力作

用下的水平位移；

?、??、??——結(jié)構(gòu)節(jié)點相對加速度向量、相對速度向量和相對位移向量；

——地面運動加速度向量；

Xji、Yji、Zji——分別為j振型，i節(jié)點的x、y、z方向的相對位移；

SEk——桿件地震作用標準值的效應(yīng)；

Sj、Sk——分別為j、k振型地震作用標準值的效應(yīng)；

f——鋼材的抗拉強度設(shè)計值；

fy——鑄造鋁合金的材料屈服強度標準值。

2.2.2計算指標

fb

t——螺栓經(jīng)熱處理后的抗拉強度設(shè)計值；

E——材料的彈性模量；

α——材料的線膨脹系數(shù)；

Rm——抗拉強度；

Rp0.2——規(guī)定非比例延伸強度；

A——斷后伸長率；

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A50mm——標距為50mm時斷后伸長率；

K——空間鋁合金網(wǎng)格結(jié)構(gòu)總彈性剛度矩陣；

U——空間鋁合金網(wǎng)格結(jié)構(gòu)節(jié)點位移向量；

M——空間鋁合金網(wǎng)格結(jié)構(gòu)質(zhì)量矩陣；

Q——空間鋁合金網(wǎng)格結(jié)構(gòu)阻尼矩陣。

2.2.3幾何參數(shù)

L——空間鋁合金網(wǎng)格結(jié)構(gòu)在驗算方向的跨度

L——桿件幾何長度；

A——支承(上承或下承)平面弦桿截面積的算術(shù)平均值；

Aeff——螺栓的有效截面積；

D——鋁合金球直徑；

?——兩相鄰螺栓之間的最小夾角；

?

?1——兩相鄰螺栓的較大直徑；

?

??——兩相鄰螺栓的較小直徑；

B——滑槽長度；

d——螺栓伸入鋼球長度；

m——滑槽端部緊固螺釘中心到套筒端部的距離；

n——滑槽頂部緊固螺釘中心至套筒頂部的距離；

K——螺栓露出套筒距離；

h——錐頭底板厚度或封板厚度；

t——螺紋根部到滑槽附加余量；

x——螺紋收尾長度；

e——緊固螺釘?shù)陌霃剑?/p>

Δ——滑槽預(yù)留量；

r——球面或圓柱面網(wǎng)殼的曲率半徑；

β——圓柱面網(wǎng)殼相鄰母線所對應(yīng)的中心角

lb——斜桿所對應(yīng)的三角形網(wǎng)格底邊幾何長度

θ0——相匯交二桿件的夾角；

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φ1、φ2——相匯交二桿件嵌入榫的中線與相應(yīng)嵌入件（桿件）軸線的垂線之間的

夾角（即桿端嵌入榫傾角）；

H——環(huán)柱體高度；

環(huán)柱體的厚度；

th——

——環(huán)柱體外接圓直徑；

Dh

S——螺栓間距

2.2.4計算系數(shù)

j——相應(yīng)于j振型自振周期的水平地震影響系數(shù)；

j——j振型參與系數(shù)；

jk——j振型與k振型的耦聯(lián)系數(shù)；

、分別為、振型的阻尼比；

zjk——jk

T——k振型與j振型的自振周期比；

m——計算中考慮的振型數(shù)；

?——螺栓擰入球體長度與螺栓直徑的比值；

?——套筒外接圓直徑與螺栓直徑的比值；

βf——材料強度修正系數(shù)；

γRE——有地震作用組合時的節(jié)點承載力抗震調(diào)整系數(shù)

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3基本規(guī)定

3.1結(jié)構(gòu)選型

3.1.1網(wǎng)架結(jié)構(gòu)可采用雙層或多層形式；網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)可采用單層或雙層形式，也可采用局部雙

層形式。

3.1.2網(wǎng)架結(jié)構(gòu)可選用下列網(wǎng)格形式：

1由交叉桁架體系組成的兩向正交正放網(wǎng)架、兩向正交斜放網(wǎng)架、兩向斜交斜放網(wǎng)架、

三向網(wǎng)架；

2由四角錐體系組成的正放四角錐網(wǎng)架、正放抽空四角錐網(wǎng)架、棋盤形四角錐網(wǎng)架、斜

放四角錐網(wǎng)架、星形四角錐網(wǎng)架；

3由三角錐體系組成的三角錐網(wǎng)架、抽空三角錐網(wǎng)架、蜂窩形三角錐網(wǎng)架；

3.1.3網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)可采用球面、圓柱面、雙曲拋物面、橢圓拋物面等曲面形式，也可采用各種

組合曲面形式。

3.1.4單層網(wǎng)殼可選用下列網(wǎng)格形式：

1單層圓柱面網(wǎng)殼可采用單向斜桿正交正放網(wǎng)格、交叉斜桿正交正放網(wǎng)格、聯(lián)方網(wǎng)格及

三向網(wǎng)格等形式。

2單層球球面網(wǎng)殼可采用肋環(huán)型、肋環(huán)斜桿型、三向網(wǎng)格、扇形三向網(wǎng)格、葵花形三向

網(wǎng)格、短程線型等形式。

3單層雙曲拋物面網(wǎng)殼宜采用三向網(wǎng)格，其中兩個方向桿件沿直紋布置，也可采用兩向

正交網(wǎng)格，桿件沿主曲率方向布置，局部區(qū)域可加設(shè)斜桿。

4單層橢圓拋物面網(wǎng)殼可采用三向網(wǎng)格、單向斜桿正交正放網(wǎng)格、橢圓底面網(wǎng)格等形式。

3.1.5雙層網(wǎng)殼可由兩向、三向交叉的桁架體系或由四角錐體系、三角錐體系等組成，其上、

下弦網(wǎng)格可采用本規(guī)程第3.1.4條的方式布置。

3.1.6立體桁架可采用直線或曲線形式。

3.1.7空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的選型應(yīng)結(jié)合工程的平面形狀、跨度大小、支承情況、荷載條件、屋面

構(gòu)造、建筑設(shè)計等要求綜合分析確定。桿件布置及支承設(shè)置應(yīng)保證結(jié)構(gòu)體系幾何不變。

3.1.8單層網(wǎng)殼應(yīng)采用剛接節(jié)點。

3.1.9轂式節(jié)點網(wǎng)格結(jié)構(gòu)可用來建造平板網(wǎng)架、柱面網(wǎng)殼、球面網(wǎng)殼以及其他不規(guī)則網(wǎng)殼等

空間結(jié)構(gòu)，主要有單層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)和雙層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)等，其中雙層結(jié)構(gòu)可以由四角錐體系、三角

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錐體系、空腹桁架體系等結(jié)構(gòu)單元組成。

3.1.10轂式節(jié)點用于柱面網(wǎng)殼時，單層柱面網(wǎng)殼的跨度不大于30m，雙層柱面網(wǎng)殼的跨度不

大于60m；轂式節(jié)點用于球面網(wǎng)殼時，單層球面網(wǎng)殼的跨度不大于60m，雙層球面網(wǎng)殼的跨

度不大于120m。

3.2基本設(shè)計規(guī)定

3.2.1本規(guī)程采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計方法，用分項系數(shù)設(shè)計表達式進行計算。

3.2.2在鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計文件中，應(yīng)注明建筑結(jié)構(gòu)的安全等級、設(shè)計使用年限、鋁合金材料

牌號及供貨狀態(tài)、連接材料的型號和對鋁合金材料所要求的力學(xué)性能、化學(xué)成分及其他附加

保證項目。

3.2.3設(shè)計鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)時，應(yīng)從工程實際情況出發(fā)，合理選用結(jié)構(gòu)方案、網(wǎng)格布置

與構(gòu)造措施，并應(yīng)綜合考慮材料供應(yīng)、加工制作與現(xiàn)場施工安裝方法，以取得良好的技術(shù)經(jīng)

濟效果。

3.2.4鋁合金結(jié)構(gòu)應(yīng)按下列承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進行設(shè)計：

1承載能力極限狀態(tài)：包括構(gòu)件和連接的強度破壞和因過度變形而不適于繼續(xù)承載，結(jié)

構(gòu)和構(gòu)件喪失穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動體系和結(jié)構(gòu)傾覆；

2正常使用極限狀態(tài)：包括影響結(jié)構(gòu)、構(gòu)件和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件正常使用或外觀的變形，影響

正常使用的振動，影響正常使用或耐久性能的局部損壞。

3.2.5按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計鋁合金結(jié)構(gòu)時，應(yīng)考慮荷載效應(yīng)的基本組合，必要時尚應(yīng)考

慮荷載效應(yīng)的偶然組合。按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計鋁合金結(jié)構(gòu)時，應(yīng)按規(guī)定的荷載效應(yīng)組合。

3.2.6鋁合金結(jié)構(gòu)的計算模型和基本假定應(yīng)與構(gòu)件連接的實際性能相符合。

3.2.7鋁合金結(jié)構(gòu)的正常使用環(huán)境溫度應(yīng)低于90℃。

3.2.8設(shè)計鋁合金結(jié)構(gòu)時應(yīng)考慮永久荷載、可變荷載、支承結(jié)構(gòu)的變形或沉降、施工荷載、

安裝荷載、檢修荷載等及地震作用、溫度變化作用。

3.2.9設(shè)計鋁合金結(jié)構(gòu)時，荷載的標準值、荷載分項系數(shù)、荷載組合值系數(shù)等，應(yīng)按現(xiàn)行國

家標準《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009的規(guī)定采用。結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)?0應(yīng)按現(xiàn)行國家標準

《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準》GB50068的規(guī)定采用，其中對設(shè)計年限為25年的結(jié)構(gòu)構(gòu)

件，?0不應(yīng)小于0.95。

3.2.10大跨度空間結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析時宜考慮幾何非線性效應(yīng)的影響，應(yīng)計算結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定承

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載力。

3.3材料性能指標

3.3.1鋁合金型材材料性能指標應(yīng)符合以下要求：

1鋁合金型材的合金牌號、供貨狀態(tài)及表面處理類別應(yīng)符合表3.3.1-1的規(guī)定，表

3.3.1-1中未列出的，應(yīng)符合GB/T6892的規(guī)定。

表3.3.1-1牌號、供貨狀態(tài)及表面處理類別

牌號供貨狀態(tài)表面處理類別

陽極氧化；

陽極氧化+電泳涂漆；

6005A、6060、6061、6063、6082T4、T5、T6

粉末噴涂；

液體噴涂。

注：1型材的供貨狀態(tài)應(yīng)符合GB/T16475的規(guī)定。

2各類表面處理的膜層代號應(yīng)符合GB/T6892的規(guī)定。

2型材的尺寸偏差應(yīng)符合GB/T14846—2014的高精級規(guī)定，不同于高精級或需要超高

精級時，應(yīng)在圖紙、訂貨單（或合同）中注明。對于表面處理的型材，因表面處理引起的尺

寸變化應(yīng)不影響其裝配和使用。

3型材的室溫縱向拉伸力學(xué)性能應(yīng)符合表3.3.1-2的規(guī)定。表3.3.1-2中未規(guī)定的型

材，其室溫拉伸力學(xué)性能應(yīng)符合GB/T6892的規(guī)定。

表3.3.1-2室溫拉伸力學(xué)性能

室溫拉伸試驗結(jié)果

規(guī)定非比例延伸斷后伸長率

壁厚抗拉強度Rm

牌號狀態(tài)強度Rp0.2%

mmMPa

MPaAA50mm

不小于

T4≤25.00120601614

≤5.00160120－6

T5

6060＞5.00～25.0014010086

≤3.00190150－6

T6

＞3.00～25.0017014086

T4≤25.00180901513

6005A

T5≤6.30250200－7

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室溫拉伸試驗結(jié)果

規(guī)定非比例延伸斷后伸長率

壁厚抗拉強度Rm

牌號狀態(tài)強度Rp0.2%

mmMPa

MPaAA50mm

不小于

＞6.30～25.0025020087

≤5.00270225－6

實心

＞5.00～10.00260215－6

型材

＞10.00～50.0025020086

T6

≤5.00255215－6

空心

＞5.00~15.0025020086

型材

＞15.00～25.002502008－

T4≤25.001801101513

T5≤16.0024020597

6061

≤5.00260240－7

T6

＞5.00～25.00260240108

T4≤25.00130651412

≤3.00175130－6

T5

6063＞3.00～25.0016011075

≤10.00215170－6

T6

＞10.00～25.0019516086

T4≤25.002051101412

T5≤5.00270230－6

6082

≤5.00290250－6

T6

＞5.00～50.00310260108

注：1如無特殊要求或說明，A適用于壁厚大于12.50mm的型材，A50mm適用于壁厚不大于12.50mm的

型材；

2壁厚不大于1.60mm的型材不要求伸長率，如有要求時，可供需雙方協(xié)商，并在訂貨單（或合同）

中注明；

3狀態(tài)定義應(yīng)符合GB/T16475的規(guī)定；

4型材的化學(xué)成分、低倍組織、顯微組織、膜層性能、外觀質(zhì)量應(yīng)符合GB/T6892的

規(guī)定，若需方有其他特殊要求，應(yīng)由供需雙方協(xié)商確定，并在訂貨單（或合同）中注明。

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3.3.2鋁合金板帶材應(yīng)符合GB/T3880的規(guī)定，鋁合金管材應(yīng)符合GB/T4437的規(guī)定，鋁合

金棒材應(yīng)符合GB/T3191的規(guī)定。

3.3.3鋁合金材料的物理性能指標應(yīng)按表3.3.3的規(guī)定取值。

表3.3.3鋁合金的物理性能指標

彈性模量E剪變模量G線膨脹系數(shù)α（以質(zhì)量密度ρ

泊松比γ

（N/mm2）（N/mm2）每℃計）（kg/m3）

700000.32700023×10-62700

3.4撓度容許值

3.4.1鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)在恒荷載與活荷載標準值作用下的最大撓度值不宜超過表3.4.1

中的容許撓度值。

表3.4.1鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的容許撓度值

結(jié)構(gòu)體系屋蓋結(jié)構(gòu)（短向跨度）樓蓋結(jié)構(gòu)（短向跨度）懸挑結(jié)構(gòu)（懸挑跨度）

網(wǎng)架1/2501/3001/125

單層網(wǎng)殼1/400—1/200

雙層網(wǎng)殼

1/250—1/125

立體桁架

注:對于設(shè)有懸掛起重設(shè)備的屋蓋結(jié)構(gòu)，其最大撓度值不宜大于結(jié)構(gòu)跨度的1/400

3.4.2網(wǎng)架與立體桁架可預(yù)先起拱，其起拱值可取不大于短向跨度的1/300。當僅為改善外觀

要求時，最大撓度可取恒荷載與活荷載標準值作用下?lián)隙葴p去起拱值。

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4結(jié)構(gòu)計算

4.1一般計算原則

4.1.1鋁合金結(jié)構(gòu)的計算模型應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)形式、支座節(jié)點數(shù)量和構(gòu)造等情況以及支承結(jié)構(gòu)的

剛度，確定合理的邊界約束條件。

4.1.2鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)應(yīng)進行重力荷載及風(fēng)荷載作用下的位移、內(nèi)力計算，并應(yīng)根據(jù)具

體情況，對地震、溫度變化、支座沉降及施工安裝荷載等作用下的位移、內(nèi)力進行計算，鋁

合金網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性計算應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的非線性影響。

4.1.3對非抗震設(shè)計，作用及作用組合的效應(yīng)按現(xiàn)行國家標準《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009

進行計算，在桿件截面及節(jié)點設(shè)計中，應(yīng)按作用基本組合的效應(yīng)確定內(nèi)力設(shè)計值；對抗震設(shè)

計，地震組合的效應(yīng)按現(xiàn)行國家標準《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011計算。在位移驗算中，

應(yīng)按作用標準組合的效應(yīng)確定其撓度。

4.1.4鋁合金網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的外荷載可按靜力等效原則將節(jié)點所轄區(qū)域內(nèi)的荷載集中作用在該節(jié)

點上。當桿件上作用有局部荷載時，應(yīng)另行考慮局部彎曲內(nèi)力的影響。

4.1.5鋁合金網(wǎng)格結(jié)構(gòu)分析時，應(yīng)考慮上部網(wǎng)格結(jié)構(gòu)與下部支承結(jié)構(gòu)的相互影響。

4.1.6鋁合金網(wǎng)格結(jié)構(gòu)施工安裝階段與使用階段支承情況不一致時，應(yīng)區(qū)別不同支承條件分

析計算施工安裝階段和使用階段在相應(yīng)荷載作用下的結(jié)構(gòu)位移和內(nèi)力。

4.2靜力計算

4.2.1按有限元法進行鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)靜力計算時可采用下列基本方程：

UK=F(4.2.1)

式中：K——鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)總彈性剛度矩陣；

U——鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)節(jié)點位移向量；

F——鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)節(jié)點荷載向量。

4.2.2鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)應(yīng)經(jīng)過位移、內(nèi)力計算后進行桿件截面設(shè)計，如桿件截面需要調(diào)

整應(yīng)重新進行計算，使其滿足設(shè)計要求。鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)設(shè)計后，桿件不宜替換，如必

須替換時，應(yīng)根據(jù)截面及剛度等效的原則進行，并應(yīng)考慮內(nèi)力重分配重新進行結(jié)構(gòu)計算及受

影響構(gòu)件的驗算。

4.2.3當平板鋁合金網(wǎng)格結(jié)構(gòu)符合下列條件之一時，可不考慮由于溫度變化而引起的內(nèi)力：

15

1支座節(jié)點的構(gòu)造允許平板鋁合金網(wǎng)格結(jié)構(gòu)沿水平方向移動，且允許移動值大于或等于

該結(jié)構(gòu)沿移動方向的溫度變形值；

2平板鋁合金網(wǎng)格結(jié)構(gòu)周邊獨立柱支承、驗算方向跨度小于40m；

3在單位力作用下，支承柱柱頂水平位移大于或等于公式(4.2.3)的計算值：

?????

?=(?1)

2????0.038?(4.2.3)

式中：L——網(wǎng)架在驗算方向的跨度(m)；

F——鋁合金的抗拉強度設(shè)計值(N/mm2)；

E——材料的彈性模量(N/mm2)；

Α——材料的線膨脹系數(shù)(1／℃)；

△t——溫差(℃)；

2

Am——支承(上承或下承)平面弦桿截面積的算術(shù)平均值(mm)；

——系數(shù)，支承平面弦桿為正交正放時取1.0；正交斜放時取√2，三向時取2.0。

4.3穩(wěn)定性計算

4.3.1對于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，可不進行整體穩(wěn)定性分析；對單層或雙層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，必須進行整體穩(wěn)

定性分析。

4.3.2在進行網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析時，可采用彈性幾何非線性有限元法分析；進行非線性穩(wěn)

定分析時，單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的每根桿件宜剖分為2至4個非線性空間梁單元。

4.3.3進行網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性分析時，應(yīng)考慮初始幾何缺陷。幾何缺陷可根據(jù)一致模態(tài)

法取值，缺陷最大值可取L/300，L為網(wǎng)殼的最小跨度。

4.3.4僅考慮幾何非線性時，鋁合金網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)大于3.0；同時考慮幾何非線

性和材料非線性時，鋁合金單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)大于2.4。

4.3.5進行鋁合金單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定分析時，宜考慮連接節(jié)點剛度的影響；節(jié)點剛度

可通過精細化數(shù)值分析模型得到，亦可通過試驗得到。

4.4抗震計算

4.4.1對用作屋蓋的鋁合金網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，其抗震驗算應(yīng)符合下列規(guī)定：

1在抗震設(shè)防烈度為8度的地區(qū)，對于周邊支承的中小跨度網(wǎng)架結(jié)構(gòu)應(yīng)進行豎向抗震驗

16

算，對于其他網(wǎng)架結(jié)構(gòu)均應(yīng)進行豎向和水平抗震驗算；

2在抗震設(shè)防烈度為9度的地區(qū)，對各種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)應(yīng)進行豎向和水平抗震驗算。

4.4.2對于鋁合金網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，其抗震驗算應(yīng)符合下列規(guī)定：

1在抗震設(shè)防烈度為7度的地區(qū)，當網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的矢跨比大于或等于1/5時，應(yīng)進行水平抗

震驗算；當矢跨比小于1/5時，應(yīng)進行豎向和水平抗震驗算；

2在抗震設(shè)防烈度為8度或9度的地區(qū)，對各種網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)應(yīng)進行豎向和水平抗震驗算。

4.4.3在單維地震作用下，對鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)進行多遇地震作用下的效應(yīng)計算時，可采

用振型分解反應(yīng)譜法；對于體型復(fù)雜或重要的大跨度結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用時程分析法進行補充計算。

4.4.4采用時程分析法時，應(yīng)按建筑場地類別和設(shè)計地震分組選用不少于兩組的實際強震記

錄和一組人工模擬的加速度時程曲線，其平均地震影響系數(shù)曲線應(yīng)與振型分解反應(yīng)譜法所采

用的地震影響系數(shù)曲線在統(tǒng)計意義上相符。加速度曲線峰值應(yīng)根據(jù)與抗震設(shè)防烈度相應(yīng)的多

遇地震的加速度時程曲線最大值進行調(diào)整，并應(yīng)選擇足夠長的地震動持續(xù)時間。

4.4.5當采用振型分解反應(yīng)譜法進行鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)地震效應(yīng)分析時，對于鋁合金網(wǎng)架

結(jié)構(gòu)宜至少取前10—15個振型，對于鋁合金網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)宜至少取前25—30個振型，以進行效

應(yīng)組合；對于體型復(fù)雜或重要的大跨度鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)需要取更多振型進行效應(yīng)組合。

4.4.6在抗震分析時，應(yīng)考慮支承體系對空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)受力的影響。此時宜將空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)

與支承體系共同考慮，按整體分析模型進行計算；亦可把支承體系簡化為空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的彈

性支座，按彈性支承模型進行計算。

4.4.7在進行結(jié)構(gòu)地震效應(yīng)分析時，對于周邊落地的鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，阻尼比值可取0.03。

4.4.8對于體型復(fù)雜或較大跨度的鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，宜進行多維地震作用下的效應(yīng)分析。

進行多維地震效應(yīng)計算時，可采用多維隨機振動分析方法、多維反應(yīng)譜法或時程分析法。

4.4.9鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)宜按下列要求進行防連續(xù)倒塌的概念設(shè)計：

1采取減小偶然作用效應(yīng)的措施；

2采取使重要構(gòu)件及關(guān)鍵節(jié)點避免直接遭受偶然作用的措施；

3在結(jié)構(gòu)容易遭受偶然作用影響的區(qū)域增加冗余約束，布置備用傳力路徑；

4增強重要構(gòu)件及關(guān)鍵節(jié)點的承載力和變形性能；

5通過合理分區(qū)并加強邊緣構(gòu)件，控制可能發(fā)生連續(xù)倒塌的范圍。

4.4.10重要結(jié)構(gòu)的防連續(xù)倒塌設(shè)計可采用下列方法:

1局部加強法：對可能遭受偶然作用而發(fā)生局部破壞的重要構(gòu)件和關(guān)鍵節(jié)點，可提高結(jié)

17

構(gòu)的安全儲備；也可直接考慮偶然作用進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。

2去除構(gòu)件法：按一定規(guī)則去除結(jié)構(gòu)的主要受力構(gòu)件，采用考慮相應(yīng)的作用和材料抗力，

驗算剩余結(jié)構(gòu)體系的極限承載力；也可采用受力-倒塌全過程分析，進行防倒塌設(shè)計。

4.5抗風(fēng)計算

4.5.1鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)考慮風(fēng)荷載的靜力和動力效應(yīng)。

4.5.2對鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)進行風(fēng)靜力效應(yīng)分析時，風(fēng)載體型系數(shù)應(yīng)按現(xiàn)行國家標準《建

筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009的規(guī)定取值。對于體型復(fù)雜且無相關(guān)資料參考的鋁合金空間網(wǎng)格

結(jié)構(gòu)，其風(fēng)載體型系數(shù)宜通過風(fēng)洞試驗或?qū)ｉT研究確定。

4.5.3對于基本自振周期大于0.25s的鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，宜通過風(fēng)振響應(yīng)分析確定風(fēng)動

力效應(yīng)。

18

5桿件與節(jié)點的設(shè)計與構(gòu)造

5.1桿件

5.1.1鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的桿件可采用鋁合金建筑型材和管材。桿件采用的鋁材牌號和質(zhì)

量等級應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準《鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50429的規(guī)定。桿件截面應(yīng)按現(xiàn)行國

家標準《鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50429根據(jù)強度和穩(wěn)定性的要求計算確定。

5.1.2確定桁架弦桿和單系腹桿（用節(jié)點板與弦桿連接）的長細比時，其計算長度應(yīng)按表5.1.2

的規(guī)定取值。

表5.1.2桁架弦桿和單系腹桿的計算長度l0

腹桿

序號彎曲方向弦桿

支座斜桿和支座豎桿其他腹桿

1在桁架平面內(nèi)ll0.8l

2在桁架平面外l1ll

3斜平面—l0.9l

注：1l為構(gòu)件的幾何長度（節(jié)點中心間距離）；l1為桁架弦桿側(cè)向支承點之間的距離。

2斜平面系指與桁架平面斜交的平面，適用于構(gòu)件截面兩主軸均不在桁架平面內(nèi)的單角鋁腹桿和雙

角鋁十字形截面腹桿。

3無節(jié)點板的腹桿計算長度在任意平面內(nèi)均取其等于幾何長度（鋁管結(jié)構(gòu)除外）。

當桁架弦桿側(cè)向支承點之間的距離為節(jié)間長度的2倍（圖5.1.2）且兩節(jié)間的弦桿軸心壓

力不相同時，則該弦桿在桁架平面外的計算長度，應(yīng)按下式確定（但不應(yīng)小于0.5l1）：

N2

ll01(0.750.25)（5.1.2）

N1

式中：N1——較大的壓力，計算時取正值；

N2——較小的或拉力，計算時壓力取正值，拉力取負值。

19

圖5.1.2弦桿軸心壓力在側(cè)向支承點間有變化的桁架簡圖

1——支撐；2——桁架

桁架再分式腹桿體系的受壓主斜桿及K形腹桿體系的豎桿等，在桁架平面外的計算長度

也應(yīng)按第5.1.2條確定（受拉主斜桿仍取l1）；在桁架平面內(nèi)的計算長度則取節(jié)點中心間距離。

5.1.3平板網(wǎng)架、曲面網(wǎng)架、單層網(wǎng)殼桿件的計算長度應(yīng)按表5.1.3的規(guī)定取值。

表5.1.3平板網(wǎng)架、曲面網(wǎng)架、單層網(wǎng)殼桿件計算長度

桿件計算長度

弦桿及支座腹桿l

腹桿l

殼體曲面內(nèi)桿0.9l

殼體曲面外桿1.6l

注：l為桿件幾何長度（節(jié)點中心間距離）。

5.1.4桿件的長細比不宜超過表5.1.4中規(guī)定的數(shù)值。

表5.1.4桿件的容許長細比［λ］

結(jié)構(gòu)體系桿件形式桿件受拉桿件受壓桿件受壓與壓彎桿件受拉與拉彎

網(wǎng)架一般桿件350

立體桁架150——

支座附近桿件300

雙層網(wǎng)殼

單層網(wǎng)殼一般桿件——150300

注：1桁架（包括空間桁架）的受壓腹桿，當其內(nèi)力等于或小于承載能力的50％時，容許長細比值可取200。

2跨度等于或大于60m的桁架，其受壓弦桿和端壓桿的容許長細比宜取100，其他受壓腹桿可取150

（承受靜力荷載），其受拉弦桿和腹桿的長細比不宜超過300（承受靜力荷載）。

20

3受拉構(gòu)件在永久荷載與風(fēng)荷載組合下受壓時，其長細比不宜超過250。

5.1.5桿件截面的最小尺寸應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的跨度與網(wǎng)格大小按計算確定，普通角鋁不宜小于

∟50×3，鋁管不宜小于Φ48×3。

5.1.6鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)桿件分布應(yīng)保證剛度的連續(xù)性，受力方向相鄰的弦桿其桿件截面

面積之比不宜超過1.8倍，多點支承的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)其反彎點處的上、下弦桿宜按照構(gòu)造要求加

大截面。

5.1.7對于低應(yīng)力、小規(guī)格的受拉桿件其長細比宜按受壓桿件控制。

5.1.8在桿件與節(jié)點構(gòu)造設(shè)計時，應(yīng)考慮便于檢查、清刷與油漆，避免易于積留濕氣與灰塵

的死角與凹槽，鋁管端部應(yīng)進行封閉。

5.2板式節(jié)點

5.2.1板式節(jié)點體系通常用于鋁合金桿件以軸向拉壓力為主的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu),也可運用于鋁合

金桿件以彎矩及剪力為主的結(jié)構(gòu)中，設(shè)計時宜采用有限元分析驗證連接節(jié)點的安全性及有效

性。條件允許時，宜進行試驗驗證。

5.2.2為減少對下部支承體系的反力，可以采用橡膠支座、球鉸支座或彈簧支座釋放相應(yīng)水

平方向的反力。

5.2.3該體系應(yīng)宜采用鋁合金主結(jié)構(gòu)與圍護系統(tǒng)一體化構(gòu)造，可考慮屋面板的剛度貢獻。

5.2.4板式節(jié)點體系（圖5.2.4）由工字型或箱型桿件和上下兩塊節(jié)點板通過螺栓緊密連接而

成。

a工字型節(jié)點平面b工字型節(jié)點側(cè)面

圖5.2.4板式節(jié)點

1——緊固件；2——節(jié)點板；3——鋁合金型材

5.2.5板式節(jié)點體系一體化圍護材料可采用鋁板、玻璃等（圖5.2.5）。

21

a一體化圍護系統(tǒng)三維圖

b鋁板節(jié)點系統(tǒng)

c玻璃節(jié)點系統(tǒng)

圖5.2.5板式節(jié)點體系一體化圍護系統(tǒng)節(jié)點

22

1——節(jié)點板；2——緊固件；3——鋁合金型材；4——節(jié)點蓋板；5——鋁合金壓板；

6——屋面鋁板/玻璃；7——屋面板；8——橡膠條；9——螺栓；10——硅酮密封膠；

11——鋁合金副框；12——玻璃；13——硅酮結(jié)構(gòu)膠；

5.2.6節(jié)點板最小的厚度應(yīng)不小于8mm,且不應(yīng)小于桿件翼緣厚度。

5.2.7節(jié)點蓋板最小的端部搭接長度應(yīng)符合表5.2.7的規(guī)定。

表5.2.7節(jié)點蓋板最小的端部搭接長度la(mm)

屋面板坡度i

厚度t111

ii

644

t≤25-140

25<t<50230140

t≥50230140

5.2.8節(jié)點板與緊固件的承載力應(yīng)通過計算或試驗確定，試驗時應(yīng)防止節(jié)點板撕裂、翹曲。

5.2.9節(jié)點板在受拉時的塊狀拉剪破壞有可能出現(xiàn)三種形式（圖5.2.9）：單連接區(qū)塊狀拉剪破

壞，雙連接區(qū)塊狀拉剪破壞，三連接區(qū)塊狀拉剪破壞。

圖5.2.9節(jié)點板塊狀拉剪破壞形式

1——桿件L1；2——桿件L2；3——桿件L3

5.2.10節(jié)點板塊狀拉剪破壞承載力設(shè)計值應(yīng)滿足下列公式要求：

單連接區(qū)塊狀拉剪破壞：

3

，，

V10.5tfiliQ1130.5831(5.2.10-1)

i1

雙連接區(qū)塊狀拉剪破壞：

5

1

V20.5tfili(Q1Q2)cos(5.2.10-2)

i12

三連接區(qū)塊狀拉剪破壞：

7

V30.5tfiliQ1cos1Q2Q3cos2(5.2.10-3)

i1

23

式中V1——單連接區(qū)塊狀拉剪破壞承載力設(shè)計值；

V2——雙連接區(qū)塊狀拉剪破壞承載力設(shè)計值；

V3——三連接區(qū)塊狀拉剪破壞承載力設(shè)計值；

t——節(jié)點板厚度；

f——鋁合金抗拉強度設(shè)計值；

i——第i條破壞邊的材料等效破壞強度系數(shù)，取值應(yīng)符合表5.2.10規(guī)定；

li——第i條破壞邊的凈長度；

Qi——第i根桿件與節(jié)點板連接區(qū)所受螺栓群剪力；

i——桿件間夾角；

表5.2.10等效破壞強度系數(shù)

連接區(qū)i40°45°50°55°60°65°70°75°80°85°90°

10.6410.6560.6730.6900.7070.7250.7430.7620.7800.7990.816

20.9600.9500.9390.9260.9130.8990.8840.8680.8510.8340.816

雙連接

1.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.000

區(qū)3

40.9600.9500.9390.9260.9130.8990.8840.8680.8510.8340.816

50.6410.6560.6730.6900.7070.7250.7430.7620.7800.7990.816

0.7800.8160.8510.8840.9130.9380.9600.9770.9900.9971.000

0.8510.8160.7800.7430.7070.6730.6410.6150.5950.5820.577

0.9600.9500.9390.9260.9130.8990.8840.8680.8510.8340.816

三連接

1.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.000

區(qū)

0.9600.9500.9390.9260.9130.8990.8840.8680.8510.8340.816

60.8510.8160.7800.7430.7070.6730.6410.6150.5950.5820.577

70.7800.8160.8510.8840.9130.9380.9600.9770.9900.9971.000

5.2.11受壓節(jié)點的中心局部屈曲承載力設(shè)計值應(yīng)按公式(5.211)計算取值：

1.2Et3

Vcr2(5.2.11)

R0(1)

式中Vcr——中心局部屈曲承載力設(shè)計值；

E——彈性模量；

t——節(jié)點蓋板厚度；

R0——節(jié)點蓋板中心域半徑，即節(jié)點板中點到最內(nèi)排連接螺栓孔中心距離；

——泊松比；

24

5.2.12節(jié)點板螺栓間距應(yīng)按公式(5.2.12)計算取值：

4.100.71n

xd(5.2.12)

0.711.41n0

式中x——螺栓孔中心間距；

d0——螺栓或鉚釘?shù)目讖剑?/p>

n——桿件與節(jié)點板單連接區(qū)域上的螺栓孔個數(shù)。

5.2.13節(jié)點板中心域半徑與厚度的比值應(yīng)按公式(5.2.13)計算取值：

R

017240(5.2.13)

tf0.2

式中f0.2——鋁合金名義屈服強度。

5.2.14鋁合金板式節(jié)點彎曲剛度可按照圖5.2.14采用四折線模型。