1、建筑抗震設計規(guī)范（GB50011-2010）2022年7月22日第十七講 大跨屋蓋建筑 大跨屋蓋建筑新增內容（規(guī)范10.2節(jié)）近年來大跨屋蓋建筑的數(shù)量和規(guī)模增長迅速；對大跨屋蓋建筑的抗震設計重視不夠。一度出現(xiàn)不少造型奇特、結構很不規(guī)則、抗震性能差的建筑。 本次修訂主要對一些常用的大跨屋蓋結構形式的抗震設計作出規(guī)定；同時也明確了需進行專門研究和論證的屋蓋結構范疇。10.2 大跨屋蓋建筑編寫的基本思想 結構布置合理、計算分析正確、抗震措施有效在結構布置上，強調屋蓋結構及其下部支承結構的質量、剛度分布均衡，確保結構的整體性和傳力明確。在計算分析方面，重視上部、下部結構的協(xié)同工作，應計入多向地震作用的

2、效應。在抗震措施上，定義了關鍵桿件和關鍵節(jié)點，并規(guī)定了相應的加強措施。編寫的基本框架（1）一般規(guī)定：適用的結構范圍、結構選型、結構布置、薄弱部位處理、非結構構件。（2）計算要點：應進行抗震計算的范圍、計算模型、計算方法、計算參數(shù)、多向地震、地震效應組合、變形限值、關鍵桿件和節(jié)點。（3）抗震構造措施：構件的長細比限值、節(jié)點構造要求、支座構造要求、隔振減振支座要求。 共17條。10.2 大跨屋蓋建筑(I) 一般規(guī)定（共5條）適用結構范圍 10.2.1條。結構選型和布置 10.2.2條和10.2.3條。薄弱部位（含防震縫） 10.2.4條。非結構構件。 10.2.5條。10.2 大跨屋蓋建筑適用的屋

3、蓋結構范疇 本規(guī)范將大跨屋蓋建筑結構定義為“與傳統(tǒng)板式、梁板式屋蓋結構相區(qū)別，具有更大跨越能力的屋蓋體系”。適用于剛性大跨鋼結構屋蓋 七種基本形式：拱、平面桁架、立體桁架、網架、網殼、張弦梁、弦支穹頂。 以及由以上基本形式組合而成的屋蓋。 *柔性屋蓋體系，混凝土和鋼-混凝土組合屋蓋暫不適用 10.2 大跨屋蓋建筑適用的屋蓋結構范疇七類基本形式10.2 大跨屋蓋建筑需要進行專門研究和論證的結構范圍 本規(guī)范對下列兩類屋蓋結構明確指出需要進行專門的抗震性能研究和論證： 跨度大于120m、結構單元長度大于300m 或懸挑長度大于40m 的屋蓋結構。 由于抗震設計經驗的缺乏，新出現(xiàn)的屋蓋結構形式。 實際

4、上，以上兩類結構的研究和論證可結合城鄉(xiāng)和住房建設部超限高層建筑工程抗震設防專項審查工作進行。 此外，可開啟屋蓋也屬于非常用形式之一，其抗震設計除滿足本規(guī)范的規(guī)定外，與開閉功能有關的設計也需要另行研究和論證。10.2 大跨屋蓋建筑10.2.1 本節(jié)適用于采用拱、平面桁架、立體桁架、網架、網殼、張弦梁、弦支穹頂?shù)然拘问郊捌浣M合而成的大跨度鋼屋蓋建筑。 采用非常用形式以及跨度大于120m、結構單元長度大于300m或懸挑長度大于40m的大跨鋼屋蓋建筑的抗震設計，應進行專門研究和論證，采取有效的加強措施。適用于剛性大跨鋼結構屋蓋。 不包括柔性結構、鋼-混凝土組合屋蓋。強調需進行專門研究和論證的范疇（包

5、括開啟式屋蓋、新結構形式） 。10.2 大跨屋蓋建筑二、大跨屋蓋的結構布置1、基本原則 1)屋蓋的地震作用應能有效地通過支座向下傳遞；(水平地震力的傳遞、支撐系統(tǒng)的布置、支承點的布置、支座的承載能力等) 2)避免屋蓋內力集中或較大扭轉效應；（屋蓋、支承及下部結構的布置宜均勻對稱） 3)保證屋蓋結構的整體性；（優(yōu)先采用空間傳力體系、避免局部削弱或突變的薄弱部位） 4)宜采用輕型屋面系統(tǒng)。（嚴格控制屋面系統(tǒng)的單位自重）10.2 大跨屋蓋建筑10.2.2 屋蓋結構的選型和布置，應符合下列各項要求：1 應能將屋蓋的地震作用有效地傳遞到下部支承結構。2 應具有合理的剛度和承載力分布，屋蓋及其支承的布置宜

6、均勻對稱。3 宜優(yōu)先采用兩個水平方向剛度均衡的空間傳力體系。4 結構布置宜避免因局部削弱或突變形成薄弱部位，產生過大的內力、變形集中。對于可能出現(xiàn)的薄弱部位，應采取措施提高抗震能力。5 宜采用輕型屋面系統(tǒng)。6 下部支承結構應合理布置，避免使屋蓋產生過大的地震扭轉效應。是本規(guī)范3.4和3.5節(jié)規(guī)定的補充。對結構布置的要求不僅針對屋蓋結構，也包含下部支承結構。 10.2 大跨屋蓋建筑二、大跨屋蓋的結構布置2、單向傳力體系 一般情況下，單向傳力體系的主要抗震措施是保證垂直于主結構方向的水平地震力傳遞以及主結構的平面外穩(wěn)定性。因此，強調了屋蓋支撐系統(tǒng)合理布置的重要性。在單榀立體桁架中，與屋面支撐同層的

7、兩（多）根主弦桿間也應設置斜桿（如圖17.2）。 其次，當桁架支座采用下弦節(jié)點支承時，必須采取有效措施確保支座處桁架不發(fā)生平面外扭轉，設置縱向桁架是一種有效的做法，同時還可保證縱向水平地震力的有效傳遞。這一方面可提高桁架的平面外剛度，同時也使得縱向水平地震內力在同層主弦桿中分布均勻，避免薄弱區(qū)域的出現(xiàn)。10.2 大跨屋蓋建筑二、大跨屋蓋的結構布置3、空間傳力體系 對平面形狀為矩形且三邊支承一邊開口的屋蓋結構，提出了通過在開口邊局部增加層數(shù)來形成邊桁架，以提高開口邊的剛度和加強結構整體性的措施。 對于兩向正交正放網架和雙向張弦梁，由于屋蓋平面的水平剛度較弱，為保證結構的整體性及水平地震作用的有效

8、傳遞與分配，應沿上弦周邊網格設置封閉的水平支撐（如圖17.3）。當結構跨度較大或下弦周邊支承時，下弦周邊網格也應設置封閉的水平支撐。 規(guī)范同時也強調了單層殼的節(jié)點應剛接。10.2 大跨屋蓋建筑10.2.3 各類屋蓋體系的結構布置，尚應分別符合下列要求： 1 單向傳力體系的結構布置，應符合下列規(guī)定： 1) 主結構（桁架、拱、張弦梁）間應設置可靠的支撐，保證 垂直于主結構方向的水平地震作用的有效傳遞。 2) 當桁架支座采用下弦節(jié)點支承時，應在支座間設置縱向桁 架或采取其它可靠措施，防止桁架在支座處發(fā)生平面外扭轉。 2 空間傳力體系的結構布置，應符合下列規(guī)定： 1) 平面形狀為矩形且三邊支承一邊開口

9、的結構，應加強開口邊，保 證足夠的剛度。 2) 兩向正交正放網架、雙向張弦梁，應沿周邊支座設置封閉的水平 支撐。 3) 單層網殼應采用剛接節(jié)點。注：單向傳力體系指平面拱、單向平面桁架、單向立體桁架、單向張弦梁等結構形式；空間傳力體系指網架、網殼、雙向立體桁架、雙向張弦梁和弦支穹頂?shù)冉Y構形式。單向類：可靠的支撐系統(tǒng)和防止支座扭轉；空間類：保證結構剛度的均衡性和構成的穩(wěn)定性。10.2 大跨屋蓋建筑二、大跨屋蓋的結構布置4、防震縫 設置防震縫往往是有效的，本規(guī)范明確可以使用。 震縫寬度，規(guī)范規(guī)定不宜小于150mm。這主要是根據(jù)下部支承結構為框架結構或框架-抗震墻結構時的最小縫寬綜合確定。 規(guī)范所規(guī)定

10、的最小防震縫寬度可能不足。建議最好按設防烈度下兩側獨立結構在交界線上的相對位移最大值來復核。10.2 大跨屋蓋建筑10.2.4 當屋蓋分區(qū)域采用不同的結構形式時，交界區(qū)域的桿件和節(jié)點應加強；也可設置防震縫，縫寬不宜小于150mm。10.2.5 屋面圍護系統(tǒng)、吊頂及懸吊物等非結構構件應與結構可靠連接，其抗震措施應符合本規(guī)范第13章的有關規(guī)定。 允許設置防震縫。 建議大跨屋蓋結構防震縫的縫寬可按設防烈度下兩側獨立結構在交界線上的相對位移最大值來確定。對于規(guī)則結構，縫寬也可將多遇地震下的最大相對變形值乘以不小于3的放大系數(shù)近似估計。 強調屋蓋的非結構構件抗震設計的重要性。10.2 大跨屋蓋建筑(II

11、) 計算要點（共8條）可不進行抗震計算的結構范圍 10.2.6條。計算模型 10.2.7條。阻尼比取值 10.2.8條。水平地震 10.2.9條。計算方法 10.2.10條。各向效應組合 10.2.11條。變形限值 10.2.12條。關鍵構件和節(jié)點 10.2.13條。10.2 大跨屋蓋建筑三、抗震計算的基本要求1、可不進行抗震作用計算的范圍 網架結構設計與施工規(guī)程JGJ7-91規(guī)定：6、7 度時的網架可不進行豎向、水平地震作用計算；8 度時，中小跨度（小于等于60m）網架可不進行水平地震作用計算。 網殼結構技術規(guī)程JGJ61-2003中沿用了網架結構設計與施工規(guī)程JGJ7-91中將水平和豎向地

12、震作用分開考慮的做法，強調7 度時的網殼結構可不進行豎向抗震計算，但必須進行水平抗震計算。 在空間網格結構技術規(guī)程（送審稿）中，對7 度時可不進行豎向地震計算的網殼結構限定在矢跨比大于等于1/5 的情況。 本次修訂的主要考慮是，對于大跨屋蓋結構中的空間傳力體系，通常并沒有明確的抗側力系統(tǒng)。也就是說，構件的承受的地震力來自各向地震動分量的共同作用，結構的地震效應必須考慮多向地震效應的組合，因此地震作用也就不能僅計算水平或豎向。同時由于目前大跨屋蓋結構的地震作用計算基本是電算，既然計算了水平地震作用，那么豎向地震作用計算就不會有太大問題。故本次修訂弱化了屋蓋結構的地震效應按水平和豎向區(qū)分的概念。1

13、0.2 大跨屋蓋建筑10.2.6 下列屋蓋結構可不進行地震作用計算，但應符合本節(jié)有關的抗震措施要求： 1 7度時，矢跨比小于1/5的單向平面桁架和單向立體桁架結構可不進行沿桁架的水平向以及豎向地震作用計算。 2 7度時，網架結構可不進行地震作用計算。 與網格結構規(guī)程統(tǒng)一，但范圍有所縮小，僅限于平板型網架和矢跨比小的桁架。10.2 大跨屋蓋建筑三、抗震計算的基本要求2、水平地震作用的計算方向 對于單向傳力體系，可以以主結構方向和垂直于主結構方向分別作為主方向進行結構地震作用計算。 而空間傳力體系的屋蓋結構，通常難以明確劃分為沿某個方向的抗側力構件，需要沿兩個水平主軸方向同時計算水平地震作用。對于

14、平面為圓形、正多邊形的屋蓋結構，可能存在兩個以上的主軸方向，此時需要根據(jù)實際情況增加地震作用的計算方向。另外，當屋蓋結構、支承條件或下部結構的布置明顯不對稱時，也應增加水平地震作用的計算方向。10.2 大跨屋蓋建筑10.2.9 屋蓋結構的水平地震作用計算，應符合下列要求： 1 對于單向傳力體系，可取主結構方向和垂直主結構方向分別計算水平地震作用。 2 對于空間傳力體系，應至少取兩個主軸方向同時計算水平地震作用；對于有兩個以上主軸或質量、剛度明顯不對稱的屋蓋結構，應增加水平地震作用的計算方向。10.2 大跨屋蓋建筑三、抗震計算的基本要求3、多向地震效應的組合 對于單向傳力體系，可針對各向抗側力構

15、件分別進行地震作用計算。 除單向傳力體系外，一般屋蓋結構構件驗算應考慮三向（兩個水平向和豎向）地震作用效應的組合:10.2 大跨屋蓋建筑地 震 作 用EhEv同時計算水平與豎向地震作用(水平地震為主)1.30.5同時計算水平與豎向地震作用(豎向地震為主)0.51.3規(guī)范表5.4.1 地震作用分項系數(shù)10.2.11 屋蓋結構構件的地震作用效應的組合應符合下列要求：1 單向傳力體系，主結構構件的驗算可取主結構方向的水平地震效應和豎向地震效應的組合、主結構間支撐構件的驗算可僅計入垂直于主結構方向的水平地震效應。2 一般結構，應進行三向地震作用效應的組合。除單向類體系外，一般的屋蓋結構并沒有明確的各向

16、地震作用的抗側力構件，即構件的地震效應往往包含三向地震作用的結果，因此其構件驗算應考慮三向（兩個水平向和豎向）地震作用效應的組合。這也是基本原則。10.2 大跨屋蓋建筑四、計算模型、方法和參數(shù)1、屋蓋與支承結構的協(xié)同工作 考慮上下部結構的協(xié)同作用是屋蓋結構地震作用計算的基本原則。 考慮上下部結構協(xié)同工作的最合理方法是按整體結構模型進行地震作用計算。 下部結構簡化必須依據(jù)可靠且符合動力學原理（即應綜合考慮剛度和質量等效后的有效性）。10.2 大跨屋蓋建筑10.2.7 屋蓋結構抗震分析的計算模型，應符合下列要求：1 應合理確定計算模型，屋蓋與主要支承部位的連接假定應與構造相符。2 計算模型應計入屋

17、蓋結構與下部結構的協(xié)同作用。3 單向傳力體系支撐構件的地震作用，宜按屋蓋結構整體模型計算。4 張弦梁和弦支穹頂?shù)牡卣鹱饔糜嬎隳Ｐ?，宜計入幾何剛度的影響?強調了上下部結構協(xié)同分析的重要性，是基本原則之一。10.2 大跨屋蓋建筑四、計算模型、方法和參數(shù)2、關于幾何剛度對于預應力桁架和網格結構、懸掛（斜拉）結構，幾何剛度對結構動力特性的影響非常小，完全可以忽略。對于跨度較大的張弦梁和弦支穹頂結構，預張力引起幾何剛度對結構動力特性有一定的影響。某些布索方案（譬如肋環(huán)型布索）的弦支穹頂結構，撐桿和下弦拉索系統(tǒng)實際上是需要依靠預張力來保證體系穩(wěn)定性的幾何可變體系（如圖17.4），必須計入幾何剛度。10.

18、2 大跨屋蓋建筑四、計算模型、方法和參數(shù)3、計算方法 基本方法-振型分解反應譜法(柔性結構不宜采用）。 鼓勵采用的方法-多向地震反應譜法、時程分析法、甚至多向隨機振動分析方法。 依然保留豎向地震作用的簡化算法 罕遇地震變形驗算-彈塑性時程法10.2 大跨屋蓋建筑10.2.10 一般情況，屋蓋結構的多遇地震作用計算可采用振型分解反應譜法；體型復雜或跨度較大的結構，也可采用多向地震反應譜法或時程分析法進行補充計算。對于周邊支承或周邊支承和多點支承相結合、且規(guī)則的網架、平面桁架和立體桁架結構，其豎向地震作用可按本規(guī)范第5.3.2條規(guī)定進行簡化計算。建議了一些更精細的分析方法進行復雜大跨屋蓋結構的地震

19、作用計算，應該鼓勵這些方法的應用，但實際操作還有些深層次問題值得討論。對豎向地震作用的簡化算法的適用范圍進行了進一步限定。10.2 大跨屋蓋建筑四、計算模型、方法和參數(shù)4、振型組合數(shù) 自振周期分布密集是大跨屋蓋結構區(qū)別于多高層結構的重要特點?？臻g網格結構技術規(guī)程（送審稿）中建議，網架結構的組合振型數(shù)宜至少取前1015 階，網殼結構宜至少取前2530 階，但這主要是適用于可不按上下部結構整體模型進行計算的情況。 按整體模型計算時，兩個水平方向的振型參與質量達到占總質量90 的要求；豎向振型參數(shù)質量系數(shù)卻較難達到90，其主要的原因是下部結構豎向剛度和質量較大。辦法： （1）如果僅設計屋蓋結構，那么

20、能夠確保計算結果隨組合振型數(shù)增加而收斂，便可不過多拘泥參與質量系數(shù)達到90%的要求； （2）可以采用里茲振型（Ritz Modal）法，即組合振型采用里茲振型而不用自然振型。10.2 大跨屋蓋建筑四、計算模型、方法和參數(shù)5、阻尼比的取值 關于上下部結構協(xié)同工作時的阻尼比研究更少，工程設計大多在0.0250.035 間取值，具體數(shù)值一般認為與屋蓋鋼結構和下部混凝土支承結構的組成比例有關。本次修訂根據(jù)位能等效原則建議了兩種計算整體結構阻尼比的方法，供設計中采用。 10.2 大跨屋蓋建筑比較關注的問題。還提供了兩種確定阻尼比的方法： （1）振型阻尼比法 (2) 統(tǒng)一阻尼比法試設計的結果，不敏感。在罕

21、遇地震作用下，一些實際工程的計算結果表明，屋蓋鋼結構也僅有少量構件能進入塑性屈服狀態(tài)，所以阻尼比仍建議與多遇地震下的結構阻尼比取值相同。10.2.8 屋蓋鋼結構和下部支承結構協(xié)同分析時，阻尼比應符合下列規(guī)定：1 當下部支承結構為鋼結構或屋蓋直接支承在地面時，阻尼比可取0.02。2 當下部支承結構為混凝土結構時，阻尼比可取0.025 0.035。比較關注的問題。還提供了兩種確定阻尼比的方法： （1）振型阻尼比法 (2) 統(tǒng)一阻尼比法試設計的結果，不敏感。在罕遇地震作用下，一些實際工程的計算結果表明，屋蓋鋼結構也僅有少量構件能進入塑性屈服狀態(tài)，所以阻尼比仍建議與多遇地震下的結構阻尼比取值相同。10

22、.2 大跨屋蓋建筑五、屋蓋結構抗震驗算2、變形驗算 本次修訂，對大跨屋蓋結構在多遇地震下的變形進行了規(guī)定，其中部分參考了空間網格結構技術規(guī)程的相關規(guī)定。大跨屋蓋結構在重力荷載代表值和多遇豎向地震作用標準值下的組合撓度值不宜超過規(guī)范表10.2.12 的限值。 10.2 大跨屋蓋建筑1、關鍵桿件和關鍵節(jié)點 大跨屋蓋結構由于其自重輕、剛度好，所受震害一般要小于其它類型的結構。但震害情況也表明，支座及其鄰近構件發(fā)生破壞的情況較多，因此通過放大地震作用效應來提高該區(qū)域桿件和節(jié)點的承載力，是重要的抗震措施。10.2.13 屋蓋構件截面抗震驗算除應符合本規(guī)范第5.4節(jié)的有關規(guī)定外，尚應符合下列要求：1 關鍵

23、桿件的地震組合內力設計值應乘以增大系數(shù)；其取值，7、8、9度宜分別按1.1、1.15、1.2采用。2 關鍵節(jié)點的地震作用效應組合設計值應乘以增大系數(shù)；其取值，7、8、9度宜分別按1.15、1.2、1.25采用。3 預張拉結構中的拉索，在多遇地震作用下應不出現(xiàn)松弛。注：對于空間傳力體系，關鍵桿件指臨支座桿件，即：臨支座2個區(qū)（網）格內的弦、腹桿；臨支座1/10跨度范圍內的弦、腹桿，兩者取較小的范圍。對于單向傳力體系，關鍵構件指與支座直接相臨節(jié)間的弦桿和腹桿。關鍵節(jié)點為與關鍵構件連接的節(jié)點。震害調查和研究表明，支座區(qū)域為易損區(qū)域，對該區(qū)域桿件和節(jié)點進行加強是必要的（通過放大組合設計值）。試設計表明

24、，在8度設防的條件下才對一些構件設計起控制。10.2 大跨屋蓋建筑10.2.12 大跨屋蓋結構在重力荷載代表值和多遇豎向地震作用標準值下的組合撓度值不宜超過表10.2.12的限值。表10.2.12 各類大跨屋蓋結構的撓度限值 【說明】 多遇地震作用下的屋蓋結構變形限值主要參考了空間網格結構技術規(guī)程的相關規(guī)定。結構體系屋蓋結構(短向跨度l1)懸挑結構(懸挑跨度l2)平面桁架、立體桁架、網架、張弦梁 l1 /250 l2 /125 拱、單層網殼 l1 /400 雙層網殼、弦支穹頂 l1 /300 抗震設計有必要對結構變形進行控制。10.2 大跨屋蓋建筑(III) 抗震構造措施（共4條）構件長細比限

25、制 10.2.14條。節(jié)點構造 10.2.15條。支座構造 10.2.16條。隔振和減震支座 10.2.17條。10.2 大跨屋蓋建筑六、抗震構造措施10.2 大跨屋蓋建筑1、桿件的長細比限值 桿件長細比限值參考了鋼結構設計規(guī)范和空間網格結構技術規(guī)程的相關規(guī)定，但對關鍵桿件的長細比限制加嚴，特別是8、9 度設防的關鍵桿件。如空間網格結構技術規(guī)程，一般受拉構件的容許長細比為350，支座桿件為250；受壓桿件統(tǒng)一為180；壓彎構件為150，拉彎構件為300。本次修訂中，一般的受拉和拉彎桿件的容許長細比為250，受壓構件為180，壓彎構件為150。而對于關鍵桿件，受拉和拉彎構件的容許長細比統(tǒng)一為20

26、0，受壓和壓彎構件統(tǒng)一為150（8、9 度時為120）。10.2.14 屋蓋鋼桿件的長細比，宜符合表10.2.14的規(guī)定：表 10.2.14 鋼桿件的長細比限值注：1 括號內數(shù)值用于8、9度；2 表列數(shù)據(jù)不適用于拉索等柔性構件桿件形式受拉受壓壓彎拉彎一般桿件250180150250關鍵桿件200150（120）150（120）200大跨屋蓋鋼結構的桿件長細比要求，主要參考空間網格結構技術規(guī)程和鋼結構設計規(guī)范的相關規(guī)定，且對關鍵桿件作了適當加強。10.2 大跨屋蓋建筑六、抗震構造措施10.2 大跨屋蓋建筑2、節(jié)點構造 本次修訂僅對常用節(jié)點板連接、相貫節(jié)點和焊接球節(jié)點的板件厚度提出了一定的要求，主要是保證節(jié)點不出現(xiàn)過小的承載力和剛度。 實際上大跨屋蓋鋼結構的節(jié)點形式眾多，抗震設計時的節(jié)點選型要與屋蓋結構的類型及整體剛度等因素結合起來，采用的節(jié)點要便于加工、制作、焊接。設計中，結構桿件內力的正確計算，必須用有效的構造措施來保證，且節(jié)點構造應符合計算假定。 在地震作用下，節(jié)點應不先于桿件破壞，也不產生不可恢復的變形，所以要求節(jié)點具有足夠的強度和剛度。桿件相交于節(jié)點中心將不產生附加彎矩，也使模型計算假定更加符合實際情況。10.2.15 屋蓋構件節(jié)點的抗震構造，應符合下列