钢结构设计规范2.docx

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钢结构设计规范2

钢结构设计规范2

　　钢结构设计规范

　　第一章总则

　　第条为在钢结构设计中贯彻执行国家的技术经济政策，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，特制定本规范。

　　第条本规范适用于工业与民用房屋和一般构筑物的钢结构设计。

　　第条本规范的设计原则是根据《建筑结构设计统一标准》（CBJ68-84））制订的。

　　第条设计钢结构时，应从工程实际情况出发，合理选用材料、结构方案和构造措施，满足结构在运输、安装和使用过程中的强度、稳定性和刚度要求，宜优先采用定型的和标准化的结构和构件，减少制作、安装工作量，符合防火要求，注意结构的抗腐蚀性能。

　　第条在钢结构设计图纸和钢材订货文件中，应注明所采用的钢号、连接材料的型号和对钢材所要求的机械性能和化学成分的附加保证项目。

此外，在钢结构设计图纸中还应注明所要求的焊缝质量级别。

　　第条对有特殊设计要求和在特殊情况下的钢结构设计，尚应符合国家现行有关规范的要求。

　　第二章材料

　　第条承重结构的钢材，应根据结构的重要性、荷载特征、连接方法、工作温度等不同情况选择其钢号和材质。

承重结构的钢材宜采用平炉或氧气转炉3号钢、16Mn钢、16Mnq钢、15MnV钢或15MnVq钢，其质量应分别符合现行标准《普通碳素结构钢技术条件》、《低合金结构钢技术条件》和《桥梁用碳素钢及普通低合金钢钢板技术条件》的规定。

　　第条下列情况的承重结构不宜采用3号沸腾钢:

　　一、焊接结构：

重级工作制吊车梁、吊车桁架或类似结构，冬季计算温度等于或低于－20℃时的轻、中级工作制吊车梁、吊车桁架或类似结构，以及冬季计算温度等于或低于－30℃时的其它承重结构。

　　二、非焊接结构：

冬季计算温度等于或低于－20℃时的重级工作制吊车梁、吊车桁架或类似结构。

　　注：

冬季计算温度应按国家现行《采暖通风和空气调节设计规范》中规定的冬季空气调节室外计算温度确定，对采暖房屋内的结构可按该规定值提高10℃采用。

　　第条承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证,对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。

承重结构的钢材，必要时尚应具有冷弯试验的合格保证。

对于重级工作制和吊车起重量等于或大于50ｔ的中级工作制焊接吊车梁、吊车桁架或类似结构的钢材，应具有常温冲击韧性的合格保证。

但当冬季计算温度等于或低于－20℃时，对于3号钢尚应具有－20℃冲击韧性的合格保证；对于16Mn钢、16Mnq钢、15MnV钢或15MnVq钢尚应具有－40℃冲击韧性的合格保证。

对于重级工作制的非焊接吊车梁、吊车桁架或类似结构的钢材,必要时亦应具有冲击韧性的合格保证。

　　第条钢铸件应采用现行标准《一般工程用铸造碳钢》中规定的ZG200-400、ZG230-450、ZG270-500或ZG310-570号钢。

　　第条钢结构的连接材料应符合下列要求:

　　一、手工焊接采用的焊条，应符合现行标准《碳钢焊条》或《低合金钢焊条》的规定。

选择的焊条型号应与主体金属强度相适应。

对重级工作制吊车梁、吊车桁架或类似结构，宜

　　采用低氢型焊条。

　　二、自动焊接或半自动焊接采用的焊丝和焊剂，应与主体金属强度相适应。

焊丝应符合现行标准《焊接用钢丝》的规定。

　　三、普通螺栓可采用现行标准《普通碳素结构钢技术条件》中规定的3号钢制成。

四、高强度螺栓应符合现行标准《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈型式尺寸与技术条件》或《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副型式尺寸与技术条件》的规定。

五、铆钉应采用现行标准《普通碳素钢铆螺用热轧圆钢技术条件》中规定的ML2或ML3号钢制成。

　　六、锚栓可采用现行标准《普通碳素结构钢技术条件》中规定的3号钢或《低合金结构钢技术条件》中规定的16Mn钢制成。

第三章基本设计规定第一节设计原则

　　第条本规范除疲劳计算外，采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项系数的设计表达式进行计算。

　　第条结构的极限状态系指结构或构件能满足设计规定的某一功能要求的临界状态，超过这一状态结构或构件便不再能满足设计要求。

承重结构应按下列承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计：

　　一、承载能力极限状态为结构或构件达到最大承载能力或达到不适于继续承载的变形时的极限状态；

　　二、正常使用极限状态为结构或构件达到正常使用的某项规定限值时的极限状态。

第条设计钢结构时，应根据结构破坏可能产生的后果，采用不同的安全等级。

一般工业与民用建筑钢结构的安全等级可取为二级，特殊建筑钢结构的安全等级可根据具体情况另行确定。

　　第条按承载能力极限状态设计钢结构时，应考虑荷载效应的基本组合，必要时尚应考虑荷载效应的偶然组合。

按正常使用极限状态设计钢结构时，除钢与混凝土组合梁外，应只考虑荷载短期效应组合。

　　第条计算结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度时，应采用荷载设计值；计算疲劳和正常使用极限状态的变形时，应采用荷载标准值。

　　第条对于直接承受动力荷载的结构：

在计算强度和稳定性时，动力荷载设计值应乘动力系数；在计算疲劳和变形时，动力荷载标准值不应乘动力系数。

计算吊车梁或吊车桁架及其制动结构的疲劳时，吊车荷载应按作用在跨间内起重量最大的一台吊车确定。

第条设计钢结构时，荷载的标准值、荷载分项系数、荷载组合系数、动力荷载的动力系数以及按结构安全等级确定的重要性系数，应按《建筑结构荷载规范》（GBJ9-87）的规定采用。

　　第条计算重级工作制吊车梁及其制动结构的强度和稳定性以及连接的强度时，吊车的横向水平荷载应乘以表的增大系数。

　　第条计算平炉、电炉、转炉车间或其它类似车间的工作平台结构时，检修材料所产生的荷载，可乘以下列折减系数：

主梁　　

　　柱（包括基础）　　

　　第二节设计指标

　　第条钢材的强度设计值，应根据钢材厚度或直径按表采用。

钢铸件的强度设计值应按

　　表

　　第条计算下列情况的结构构件或连接时，第条规定的强度设计值应乘以相应的折减系数：

　　一、单面连接的单角钢

　　１．按轴心受力计算强度和连接；　　２．按轴心受压计算稳定性

　　二、施工条件较差的高空安装焊缝和铆钉连接；　　三、沉头和半沉头铆钉连接。

　　注：

当几种情况同时存在时，其折减系数应连乘。

　　第条钢材和钢铸件的物理性能指标应按表采用。

　　第三节结构变形的规定

　　第条计算钢结构变形时,可不考虑螺栓孔引起的截面削弱。

第条受弯构件的挠度不应超过表中所列的容许值。

　　第条多层框架结构在风荷载作用下的顶点水平位移与总高度之比值不宜大于1/500，层间相对位移与层高之比值不宜大于1/400。

　　注：

对室内装修要求较高的民用建筑多层框架结构，层间相对位移与层高之比值宜适当减小。

无隔墙的多层框架结构，层间相对位移可不受限制。

　　第条在设有重级工作制吊车的厂房中，跨间每侧吊车梁或吊车桁架的制动结构，一台最大吊车横向水平荷载所产生的挠度不宜超过制动结构跨度的1/2200。

　　第条设有重级工作制吊车的厂房柱和设有中、重级工作制吊车的露天栈桥柱，在吊车梁或吊车桁架的顶面标高处,一台最大吊车水平荷载所产生的计算变形值，不应超过表中所列的容许值。

　　第四章受弯构件的计算第一节强度

　　第条在主平面内受弯的实腹构件，其抗弯强度应按下列规定计算：

　　一、承受静力荷载或间接承受动力荷载时，

　　第条当梁上翼缘受有沿腹板平面作用的集中荷载、且该荷载处又未设置支承加劲肋时，腹板计算高度上边缘的局部承压强度应按下式计算:

第条在组合梁的腹板计算高度边缘处，若同时受有较大的正应力、剪应力和局部压应力，或同时受有较大的正应力和剪应力，其折算应力应按下式计算：

　　式中σ、τ、σｃ——腹板计算高度边缘同一点上同时产生的正应力、剪应力和局部压应力，r和σc应按公式和公式（|）计算，σ应按下式计算：

　　第二节整体稳定

　　第条符合下列情况之一时，可不计算梁的整体稳定性：

　　一、有铺板密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连、能阻止梁受压翼缘的侧向位移时。

二、工字形截面筒支梁受压翼缘的自长度L1与其宽度B1之比不超过表所规定的数值时。

　　②梁的支座处，应采取构造措施以防止梁端截面的扭转。

　　对跨中无侧向支承点的梁，L1为其跨度；对跨中有侧向支承点的梁，L1为受压翼缘侧向支承点间的距离。

　　第条除第条所指情况外，在最大刚度主平面内受弯的构件，其整体稳定性应按下式计算：

　　注：

见第４．２．１条注②。

　　第条除第条所指情况外，在两个主平面受弯的工字形截面构件，其整体稳定性应按下式计算：

　　注：

见第４．２．１条注②。

　　第条不符合第条第一项情况的箱形截面简支梁，其截面尺寸应满足ｈ/bo≤6，且L1/bo不应超过下列数值：

　　符合上述规定的箱形截面简支梁，可不计算整体稳定性。

　　注：

其它钢号的梁，其L1/bo值不应大于95（235/fy）。

　　第条用作减少梁受压翼缘自长度的侧向支撑，其轴心力应根据侧向力F确定，梁的侧向力应按下式计算：

　　第三节局部稳定

　　第条为保证组合梁腹板的局部稳定性，应按下列规定在腹板上配置加劲肋：

　　一、当ho/tw≤80235/fy时，对有局部压应力的梁，宜按构造配置横向加劲肋；但对无局部压应力的梁，可不配置加劲肋。

　　二、当80235/fy＜ho/tw≤170235/fy时，应配置横向加劲肋，并应按第条的规定进行计算。

　　三、当ho/tw＞170235/fy时，应配置横向加劲肋和在受压区配置纵向加劲肋，必要时尚应在受压区配置短加劲肋，并均应按第条的规定进行计算。

此处ho为腹板的计算高度，tw为腹板的厚度。

　　四、梁的支座处和上翼缘受有较大固定集中荷载处,宜设置支承加劲肋，并应按第条的规定进行计算。

　　第条无局部压应力的梁和简支吊车梁，当其腹板用横向加劲肋加强或用横向和纵向加劲肋加强时，应按第条至第条计算加劲肋间距。

其它情况的梁，应按附录二计算腹板的局部稳定性。

　　第条无局部压应力的梁，其腹板仅用横向加劲肋加强时，横向加劲肋间距α应符合下列要求：

　　σ——与τ同一截面的腹板计算高度边缘的弯曲压应力，应按σ＝My/Ｉ计算，Ｉ为梁毛截面惯性矩，y1为腹板计算高度受压边缘至中和轴的距离。

公式右端算

　　得的值若大于第条规定的最大间距时，应取α不超过最大间距。

　　第条无局部压应力的梁，其腹板同时用横向加劲肋和纵向加劲肋加强时，纵向加劲肋至腹板计算高度受压边缘的距离h1应在ho/5～/ho/4范围内，并应符合下式的要求：

　　中σ——所考虑区段内最大弯矩处腹板计算高度边缘的弯曲压应力，应按σ＝MmaxY1/I计算。

横向加劲肋间距ａ仍应按第条和第条确定，但应以h2代替h0，并取η＝。

　　第条简支吊车梁的腹板仅用横向加劲肋加强时，加劲肋的间距ａ应同时符合下列公式的要求：

　　公式和公式右端算得的值若大于2ho或分母为负值时，应取ａ＝2ho。

对变截面吊车梁，当端部变截面区段长度不超过梁跨度的1/6时，ａ值应按下列情况确定：

　　一、腹板高度变化的吊车梁：

端部变截面区段的ａ值应符合公式的要求，式中的ho取该区段的腹板平均计算高度，τ取梁端部腹板的最大平均剪应力；不变截面区段内的ａ值，应同时符合公式和公式的要求，式中τ取两区段交界处的腹板平均剪应力。

　　二、翼缘截面变化的吊车梁：

端部至变截面处区段的ａ值，应同时符合公式和公式的要求，但σ取变截面处腹板计算高度边缘的弯曲压应力，同时表查得的k3、k4值应乘以；中部不变截面区段的ａ值，应同时符合公式和公式的要求，但τ取变截面处的腹板平均剪应力

　　第条简支吊车梁的腹板同时用横向加劲肋和纵向加劲肋加强时，纵向加劲肋至腹板计算高度受压边缘的距离h1应在h0/５～h0/4范围内，并应符合下列公式的要求：

　　当公式或公式右端算得的值小于ho/5时，尚应在腹板受压区配置短加劲肋，并应按附录二进行计算。

　　横向加劲肋间距α应按公式确定，但应以h2代替式中的ho，以σｃ代替表中的σｃ。

若公式右端算得的值大于2h2或分母为负值时，应取ａ≤2h2。

对腹板高度变化的吊车梁：

在确定梁端部变截面区段内的α值时，h2取该区段腹板下区格的平均高度，τ取该区段梁端部处的腹板平均剪应力；在确定不变截面区段内的α值时，τ取两区段交界处的腹板平均剪应力。

对翼缘截面变化的吊车梁，确定α值时，τ取梁端部腹板平均剪应力。

　　第条加劲肋宜在腹板两侧成对配置，也可单侧配置，但支承加劲肋和重级工作制吊车梁的加劲肋不应单侧配置。

横向加劲肋的最小间距为，最大间距为2ho。

在腹板两侧成对配置的钢板横向加劲肋，其截面尺寸应符合下列公式要求：

　　在腹板一侧配置的钢板横向加劲肋，其外伸宽度应大于按公式算得的倍，厚度不应小于其外伸宽度的1/15。

在同时用横向加劲肋和纵向加劲肋加强的腹板中，横向加劲肋的截面尺寸除应符合上述规定外，其截面惯性矩Iz尚应符合下式要求：

　　短加劲肋的最小间距为。

短加劲肋外伸宽度应取为横向加劲肋外伸宽度的～