21钢结构通用规范征求意见稿Word文档下载推荐.docx
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2施工组织应考虑钢结构施工的交叉作业、堆场布置、作业环境等因素。
3施工单位应进行施工方法对主体结构内力及变形影响的分析，并对施工阶段结构的强度、稳定性和刚度进行验算。
4钢结构工程施工单位和监理单位、检测单位、监督机构等应统一计量标准。
2.0.8全截面受压或部分截面受压的截面板件应根据板件宽厚比对板件进行分类；
当组成截面各板件分类不一致时，截面分类应按其板件的最高分类级别确定；
应根据构件板件和截面分类进行截面和构件抗力计算。
2.0.9建筑钢结构有抗震设防要求时，应保证结构两个主轴方向的抗侧力构件均具有必要的抗震承载力和良好的变形与耗能能力。
2.0.10建筑钢结构支承动力设备以及精密仪器时，结构设计除了满足一般承载力、变形及抗震性能要求外，其水平振动以及楼盖竖向振动应满足相关设备和仪器对振动位移、速度、加速度控制要求以及结构疲劳验算要求。
3材料
3.0.1钢结构工程所选用钢材的牌号、技术条件、性能指标均应符合现行国家标准的规定。
在钢结构设计文件和材料订货文件中，应注明所采用钢材与连接材料的牌号或型号、强度或质量等级以及所依据的标准，并应注明所要求的钢材化学成份与力学性能的保证项目和性能指标。
3.0.2钢结构工程用钢材应遵循技术可靠、经济合理的原则，综合考虑结构的重要性、结构形式与应力状态、连接方法、钢材厚度、荷载特征与工作环境以及价格等因素，优化选用合适的钢材牌号和性能要求。
3.0.3钢结构承重构件所用的钢材应具有屈服强度、断后伸长率、抗拉强度和硫、磷含量的合格保证；
对焊接结构尚应具有碳或碳当量的合格保证。
铸钢件和要求抗层状撕裂（Z向）性能的钢材尚应具有断面收缩率的合格保证。
焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构所用的钢材，应具有冷弯试验的合格保证；
对直接承受动力荷载或需验算疲劳的构件，其所用钢材尚应具有冲击韧性的合格保证。
3.0.4按塑性设计的结构与进行弯矩调幅计算的构件，其所用钢材应具有明显的屈服台阶，断后伸长率不应小于20%；
钢材的屈强比不应大于0.85。
3.0.5在T形、十字形和角形焊接连接节点中，当其板件厚度不小于40mm且沿板厚方向有较强撕裂作用时（含较高约束拉应力作用），该部位板件钢材应具有厚度方向抗撕裂性能（Z向性能）的合格保证。
3.0.6按极限状态设计方法进行结构强度与稳定计算时，钢材强度应取钢材的强度设计值，此值应以钢材的屈服强度标准值除以钢材的抗力分项系数求得。
3.0.7钢结构施工单位应对工程用钢材与连接材料进行严格规范管理。
钢材与连接材料应按设计文件的选材要求进行订货。
4构件及连接设计
4.1普通钢构件
4.1.1轴心受力构件的截面强度计算应符合下列规定：
1轴心受拉和轴心受压构件，毛截面的应力设计值应小于钢材强度设计值，净截面的平均应力应小于钢材抗拉强度最小值的0.7倍。
2高强度螺栓摩擦型连接的构件，计算螺栓孔截面的拉力时应考虑孔前传力影响；
当构件沿全长都有排列较密螺栓时，净截面应力设计值应小于钢材强度设计值。
3当轴心受力构件的组成板件在节点或拼接处并非全部直接传力时，应考虑节点及其附近区段的剪切滞后效应对截面承载力的影响。
4受压构件有可能发生局部屈曲时，应考虑局部屈曲对截面承载力的影响。
4.1.2轴心受压构件的稳定性计算应符合下列规定：
1轴心受压构件应进行稳定性计算；
稳定承载力设计值，取毛截面强度设计值乘以稳定系数；
稳定性验算应按截面两个主轴方向分别进行。
2截面形心与剪切中心重合的构件，应验算弯曲屈曲承载力；
对抗扭刚度较弱的构件，尚应验算扭转屈曲承载力；
对截面形心与剪切中心不重合的构件，应验算弯扭屈曲承载力。
3稳定系数应考虑残余应力、初始弯曲和轴压力相对于构件形心偏心的影响。
4独立的压杆，应考虑两端边界条件对稳定承载力的影响；
桁架体系中的压杆，可以考虑相邻构件的约束作用。
5压杆有可能发生局部屈曲时，应考虑局部屈曲对整体屈曲的影响。
6格构式轴心受压构件的稳定性计算，尚应考虑缀板体系或缀条体系变形对构件稳定的影响；
缀条或缀板体系，应能够承担弯曲屈曲产生的剪力，缀条不应在整体屈曲前发生屈曲；
被缀板或缀条分段的柱肢的稳定承载力不应小于构件整体稳定承载力。
4.1.3实腹式轴心受压构件的局部稳定和屈曲后强度应符合下列规定：
1当不允许板件局部屈曲时，实腹式轴心受压构件中的三边和四边支承板件以及圆管管壁的局部屈曲不应先于构件的整体失稳。
2当允许板件局部屈曲时，如四边支承板件的局部屈曲先于整体失稳，应采用有效截面考虑局部屈曲对截面强度和整体失稳承载力的影响；
三边支承板件，允许其屈曲，但不应利用屈曲后强度。
3局部屈曲的承载力计算，应考虑残余应力和板件初始弯曲的影响，应考虑整体变形产生的截面应力的变化。
4.1.4受弯构件截面的弯曲、剪切设计内力不应大于相应的承载力。
4.1.5对侧向弯扭未受约束的受弯构件，应验算其侧向弯扭失稳承载力；
在构件约束端及内支座处应采取措施保证截面不发生扭转。
4.1.6受弯构件不利用板件屈曲后强度时，应保证设计荷载下板件不发生局部屈曲。
4.1.7受弯构件的挠度应满足正常使用极限状态要求。
4.1.8拉弯、压弯构件应校验轴力和弯矩共同作用下的截面强度，验算时截面几何特性应按净截面面积和净截面模量计算。
4.1.9拉弯构件当拉力很小而弯矩相对很大时，应防止发生整体失稳。
压弯构件必须保证在压力和弯矩共同作用下的整体稳定性。
当压弯构件处于下列情况之一时尚应符合下列规定：
1单轴对称截面压弯构件，当弯矩作用在对称轴平面内且使较大翼缘受压时，应补充验算较小翼缘拉应力是否超限。
2弯矩绕虚轴作用的格构式压弯构件，除应计算整个构件强度和稳定性外，应计算单肢的强度和稳定性。
用于计算缀材内力的剪力，应考虑构件初始几何缺陷的存在，且不应小于构件的实际剪力。
3弯矩作用在两个主平面内的压弯构件，其稳定性验算应同时考虑两个方向的弯矩作用。
4.1.10实腹式压弯构件要求不出现局部失稳时，其腹板高厚比和翼缘宽厚比应满足板件不能发生屈曲的分级要求
4.2冷弯钢构件
4.2.1冷弯钢构件的壁厚不宜小于1.5mm（压型钢板除外），主要承重结构构件的壁厚不宜小于2mm。
对采用预涂镀冷轧板的龙骨体系，主要承重构件的壁厚不宜小于0.75mm。
4.2.2构件受压部分的壁厚应符合下列规定：
1构件中受压板件的最大宽厚比应符合表4.2.2的规定。
表4.2.2受压板件的宽厚比限值
板件类型
宽厚比限值
非加劲板件
45
部分加劲板件
60
加劲板件
250
2圆管截面构件的外径与壁厚之比，对于Q235钢，不宜大于100；
对于Q345钢，不宜大于68；
对于Q390钢，不宜大于60；
对于Q460钢，不宜大于51。
4.2.3轴心受拉构件和以受拉为主的拉弯构件应进行强度和刚度验算。
4.2.4轴心受压构件、受弯构件、压弯构件和以受弯为主的拉弯构件，应进行强度、稳定性和刚度验算。
4.2.5构件中受压板件的有效宽厚比应进行验算。
4.2.6设计刚架、屋架、檩条和墙梁时，应对其强度、稳定性和刚度进行验算，且应考虑由于风吸力作用引起构件内力变化的不利影响。
4.2.7构件的受拉强度应按净截面验算；
受压强度应按有效净截面验算；
构件的刚度和稳定性应按毛截面验算。
4.2.8计算全截面有效的受拉、受压或受弯的冷弯型钢构件的强度，可采用考虑冷弯效应的强度设计值。
经退火、焊接和热镀锌等热处理的冷弯型钢构件不得采用考虑冷弯效应的强度设计值。
4.3不锈钢构件
4.3.1不锈钢结构应根据结构的安全等级、设计工作年限、工作环境、耐腐蚀要求、表面要求等因素合理选取不锈钢材料。
4.3.2不锈钢结构承重构件壁厚不应小于1.5mm。
4.3.3不锈钢构件截面中受压板件宽厚比或径厚比应符合表4.3.3的规定。
表4.3.3受压板件的宽厚比和径厚比限值
不锈钢号
S30403
S31603
S30408
S31608
S22053
S22253
50
30
70
40
280
260
180
圆管
100
90
4.3.4不锈钢构件的设计应符合下列规定：
1不锈钢构件的受拉强度应按净截面计算，受压强度应按有效净截面计算；
构件的稳定性应按有效截面计算，稳定系数可按毛截面计算。
2不锈钢轴心受拉构件和拉弯构件应进行强度和刚度验算。
3不锈钢轴心受压构件、受弯构件和压弯构件应进行强度、稳定性和刚度验算。
4对于直接承受动力荷载或其他不考虑屈曲后强度的不锈钢焊接受弯构件，应验算腹板的局部稳定性。
4.3.5不锈钢构件采用紧固件与碳素钢及低合金钢构件连接时，应采用非金属隔离材料进行隔离，避免与其直接接触。
不锈钢构件不应与碳素钢及低合金钢构件进行焊接。
4.4钢结构连接
4.4.1连接和连接件的计算模型应与连接的实际受力性能相符合，按承载力极限状态和正常使用极限状态分别计算和设计单个连接件。
4.4.2对于普通螺栓连接、铆钉连接、高强度螺栓连接，应计算螺栓（铆钉）受剪、受拉、拉剪联合承载力，以及连接板的承压承载力，并考虑螺栓孔削弱和连接板撬力对连接承载力的影响。
当连接处螺栓数量较多排列较长时，计算螺栓抗剪承载力时应考虑各螺栓受力不均匀的影响。
采用填板的螺栓连接，应对其抗剪承载力进行折减。
4.4.3螺栓孔直径应与螺栓类型和直径相匹配，螺栓孔可采用标准型孔、扩大型孔、槽型孔；
普通螺栓连接和承压型高强螺栓连接不应采用扩大型孔；
采用槽型孔的螺栓连接，开槽方向不能与连接受力方向平行。
节点连接或拼接接头的一侧，螺栓数量不少于2个。
同一接头中，有预拉力高强度螺栓不应与普通螺栓混用，承压型螺栓连接不应与焊缝并用。
4.4.4螺栓孔加工精度、高强度螺栓施加的预拉力、高强度螺栓摩擦型连接的连接板摩擦面处理工艺应保证螺栓连接的可靠性；
已施加过预拉力的高强度螺栓不能再作为受力螺栓循环使用。
4.4.5计算角焊缝、全焊透对接焊缝、部分焊透对接焊缝强度时应计算焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度；
计算角焊缝强度时，应采用焊缝的计算厚度和计算长度，对于长焊缝尚应对计算长度进行折减；
塞焊缝和槽焊缝只能用于承受剪力，焊缝尺寸应根据贴合面上的剪力进行计算。
4.4.6焊接材料应与被焊接母材相匹配。
焊缝应采用合理的坡口形式与构造措施，减少垂直于厚度方向的焊接收缩应力，避免母材层状撕裂；
应保证受力角焊缝焊脚尺寸不小于5mm，角焊缝计算长度不小于焊脚尺寸的8倍，且不小于40mm；
不同厚度或宽度钢板对接焊缝拼接时，其过渡段变化率不应大于1:
2.5。
4.4.7钢结构设计时应根据钢结构的重要性、荷载特性、焊缝形式、工作环境以及应力状态等情况确定焊缝质量等级要求。
4.4.8钢结构承受动荷载且需疲劳验算时，严禁使用塞焊、槽焊、电渣焊和气电立焊接头。
4.4.9抗震结构框架柱与梁的刚性连接节点焊接时，应符合下列规定：
1梁翼缘与柱翼缘间应采用全熔透坡口焊缝，抗震等级一、二级时，应检验焊缝的V形切口冲击韧性，其夏比冲击韧性在-20℃时不低于27J。
2梁腹板（连接板）与柱的连接焊缝，当板厚小于16mm时可采用双面角焊缝，焊缝的有效截面高度应符合受力要求，且不得小于5mm，当板厚大于或等于16mm时应采用K形坡口焊缝。
4.4.10框架结构的梁柱节点采用刚接或铰接时，应计算节点的承载力和变形以及板件的局部稳定性；
在分析采用半刚性梁柱节点的框架时，应采用连接的弯矩-转角曲线。
4.5疲劳
4.5.1直接承受动力荷载重复作用的钢结构构件及其连接，当应力变化的循环次数n大于或等于5×
104次时，应进行疲劳计算。
4.5.2下列条件下的结构构件及其连接的疲劳计算，应经过专门的试验确定。
1构件表面温度高于150℃。
2处于海水腐蚀环境。
3焊后经热处理消除残余应力。
4构件处于低周-高应变疲劳状态。
4.5.3疲劳计算应采用容许应力幅法，应力按弹性状态计算，容许应力幅按构件和连接类别、应力循环次数以及计算部位的板件厚度确定。
对非焊接的构件和连接，其应力循环中不出现拉应力的部位可不计算疲劳强度。
4.5.4需计算疲劳的构件所用钢材应具有冲击韧性的合格保证。
4.5.5在需要进行疲劳计算的构件中，焊缝应根据结构的重要性、荷载特性、焊缝形式、工作环境以及应力状态等情况，分别选用不同的质量等级。
4.5.6高强度螺栓承压型连接不得用于直接承受动力荷载重复作用且需要进行疲劳计算的构件连接。
4.5.7高强度螺栓摩擦型连接仅受剪时可不进行疲劳验算，但其连接处开孔主体金属应进行疲劳验算。
4.5.8高强度螺栓摩擦型连接，当荷载和杠杆力引起螺栓杆轴方向拉力超过螺栓受拉承载力的30%时，应对受拉螺栓进行疲劳验算。
4.5.9栓焊并用连接应按全部剪力由焊缝承担的原则，对焊缝进行疲劳验算。
4.6构造要求
4.6.1结构应根据其几何形式、建造过程和受力状态的不同情况，设置可靠的支撑系统。
在建筑物每一个温度、防震区段或分期建设的区段中，应分别设置独立的支撑系统。
对于大跨度平面结构，应根据结构稳定性以及抗震、抗风等性能要求，通过计算分析设计支撑系统。
4.6.2钢构件应根据结构形式、抗震等级以及节间荷载的不同情况，控制其长细比、板件宽厚比，并按需要设置加劲肋。
4.6.3焊接结构设计中不得任意加大焊缝尺寸，避免焊缝密集交叉。
对直接承受动力荷载的普通螺栓受拉连接应采用双螺帽或其他能防止螺帽松动的有效措施。
4.6.4由于建筑使用功能或其它因素，致使不能满足本规范的构造要求时，可以根据结构或构件受力性能要求，通过计算分析调整构造措施。
对于新型结构、构件、连接节点应通过计算分析保证构造措施满足安全要求。
5结构体系设计
5.1门式刚架轻型房屋钢结构
5.1.1门式刚架轻型房屋钢结构的跨度、高度、间距、屋面坡度等应合理确定，并应合理设置纵向和横向温度区段，合理确定梁、柱的截面形式、尺寸及连接方式；
当构件间采用高强螺栓端板连接时，连接节点设计应包括连接螺栓设计、端板厚度确定以及节点域剪应力、连接处腹板强度与节点刚度的验算。
5.1.2门式刚架轻型房屋纵向应设置明确、可靠的传力体系。
应根据房屋纵向柱距、受力情况和稳定区段等设置合理的支撑体系。
在每个温度区段、结构单元或分期建设的区段，应设置横梁上翼缘横向水平支撑及柱间支撑；
刚架转折处（即边柱柱顶和屋脊）及多跨房屋中间柱顶的适当位置，应沿房屋全长设置刚性系杆。
5.1.3门式刚架可按平面结构分析内力；
门式刚架应按弹性分析方法计算，当采用二阶弹性分析时，应施加假想水平荷载。
5.1.4门式刚架应对构件进行强度验算和平面内、平面外的稳定性验算；
利用板件屈曲后强度时应按有效宽度计算截面特性；
梁在与中柱连接处、较大集中荷载作用处和翼缘转折处应设置腹板横向加劲肋，并应进行加劲肋验算。
5.1.5屋面檩条应进行强度、稳定性计算；
檩条与刚架或拉条应合理连接；
檩条兼做屋面横向水平支撑压杆和纵向系杆时，应按压弯构件计算。
5.1.6主刚架斜梁下翼缘、刚架柱内翼缘和变截面柱平面外的稳定性不能满足要求时，应设置隅撑。
当实腹式门式刚架的梁、柱翼缘受压时，应在受压翼缘侧布置隅撑与檩条或墙梁相连接。
隅撑应按轴心受压构件计算。
5.1.7门式刚架轻型房屋钢结构在安装过程中，应根据设计和施工要求，采取措施保证结构的整体稳定性。
5.2多高层钢结构
5.2.1多高层钢结构应进行合理的结构布置，应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径；
结构构件和体系应具有良好的变形能力和消耗地震能量的能力；
对可能出现的薄弱部位，应采取有效的加强措施。
5.2.2结构计算应符合下列规定：
1在竖向荷载、风荷载以及多遇地震作用下，结构的内力和变形可采用弹性方法计算；
罕遇地震作用下，结构的弹塑性变形可采用弹塑性时程分析法或静力弹塑性分析法计算。
2设计时应采取相应措施保证楼盖平面内的整体刚度；
当楼盖可能产生明显的面内变形时，应考虑其影响。
弹性计算时，可计入钢筋混凝土楼板对钢梁刚度的增大作用。
3当采用弹性分析时应考虑构件的下列变形：
梁的弯曲和剪切变形，必要时考虑轴向变形和扭转变形；
柱的弯曲、轴向、剪切和扭转变形；
支撑的轴向变形，必要时考虑弯曲变形；
剪力墙板和延性墙板的剪切变形；
剪力墙板有能力抵抗竖向荷载和弯矩时应同时考虑竖向刚度；
消能梁段应考虑剪切、弯曲和轴向变形；
必要时应考虑节点域剪切变形的影响。
4当计算模型中有混凝土部分时，应考虑混凝土开裂、收缩或徐变及处于较高应力状态呈现的非线性应力应变关系可能带来的刚度变化和内力重分布的影响。
5.2.3二阶效应系数、整体稳定和框架柱稳定计算应符合下列规定：
1二阶效应计算中，重力荷载应取设计值。
2高层钢结构的二阶效应系数不应大于0.2，多层结构不应大于0.25。
3一阶分析时，框架结构按照有侧移屈曲的模式确定框架柱的计算长度系数。
4二阶分析时应考虑假想水平荷载；
假想水平荷载取重力荷载设计值的0.004倍，随层数增加可以采用
折减，
是层数；
此时设计框架柱时计算长度系数取1.0。
5假想水平荷载的方向与风或地震作用的方向一致，假想水平荷载的荷载系数和组合系数都取1.0。
地震作用参与组合的工况，组合系数为0.5。
5.2.4高层钢结构抗震设计应符合下列规定：
1抗震等级要求，应符合《建筑与市政工程抗震通用规范》的规定。
2对结构中的各构件和节点部位产生塑性变形的先后次序应进行控制，采用能力设计法进行补充验算。
3钢框架柱和支撑构件的长细比，梁、柱和支撑的板件宽厚比限值，应与不同构件的抗震性能目标相适应。
5.2.5高层钢结构加强层及上、下各一层的竖向构件和连接部位的抗震构造措施，应按规定的结构抗震等级提高一级采用。
加强层的竖向构件及连接部位，尚应根据计算结果设计其抗震加强措施。
5.3大跨度钢结构
5.3.1进行大跨度钢结构计算时，应根据下部支承结构形式及支座节点的构造情况确定合理的边界约束条件；
对于体型复杂、跨度较大的结构，应采用包含下部支承结构的整体模型进行计算。
5.3.2在雪荷载较大的地区，大跨度钢结构设计时应考虑雪荷载不均匀分布产生的不利影响，当体型复杂、跨度较大且无可靠依据时，应通过风雪试验或专门研究确定设计用雪荷载。
5.3.3大跨度网壳结构应进行整体稳定性计算。
结构稳定承载力应通过弹性或弹塑性全过程分析确定，并应在分析中考虑初始缺陷的影响。
5.3.4抗震设防烈度为8度及以上的网架结构和抗震设防烈度为7度及以上的地区的网壳结构应进行抗震验算。
当采用振型分解反应谱法进行抗震验算时，计算振型数应使各振型参与质量之和不小于总质量的90%。
对于体型复杂、跨度较大的结构，抗震验算应采用时程分析法，并应同时考虑竖向和水平地震作用。
5.3.5直接承受工作级别为A3及以上悬挂吊车荷载的网架、双层网壳、立体桁架结构，当应力变化的循环次数大于或等于5×
单层网壳结构不应设置悬挂吊车。
5.3.6索膜结构或预应力钢结构应分别进行初始预张力状态分析和荷载状态分析，计算中应考虑几何非线性影响。
在永久荷载控制的荷载组合作用下，结构中的索和膜均不得出现松弛；
在可变荷载控制的荷载组合作用下，结构不得因局部索或膜的松弛而导致结构失效或影响结构正常使用功能。
5.3.7对于大型复杂钢结构，应进行施工成形过程验算，并应进行施工过程监测；
索膜结构或预应力钢结构施工张拉时应遵循分级、对称、匀速、同步的原则。
5.4塔桅钢结构
5.4.1塔桅钢结构正常使用极限状态的控制条件应符合下列规定：
1对于装有方向性较强（如微波塔、电视塔）或工艺要求较严格（如石油化工塔）的设备的塔桅钢结构，在不均匀日照温度或风荷载标准值作用下，设备所在位置塔身的角位移应满足工艺要求。
2在风荷载的动力作用下，设有游览设施或有人员在塔楼值班的塔桅钢结构，塔楼处振动加速度幅值不应大于0.2m/s2。
3塔桅钢结构的基础沉降允许值应符合表5.4.1-1规定。
表5.4.1-1塔桅钢结构的基础沉降允许值
结构类型
沉降量允许值（mm）
倾斜
允许值
电视塔、通信塔等
H≤20
400
0.008
20<
H≤50
0.006
50<
H≤100
0.005
100<
H≤150
300
0.004
150<
H≤200
0.003
200<
H≤250
200
0.002
250<
H≤300
0.0015
300<
H≤400
150
0.0010
石油化工塔
一般石油化工塔
分馏类石油化工塔
d0≤3.2
d0>
3.2
0.0025
风力发电塔
注：
H为塔桅结构的总高度（m）；
d0为石
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