钢结构设计规范.docx

1、钢结构设计规范钢结构设计规范第一章总结第二章材料第三章基本设计规定第四章受弯构件的计算第五章轴心受力构件和拉弯、压弯构件的计算第六章疲劳计算第七章连接计算第八章构造要求第九章塑性设计第十章钢管结构章第十一章圆钢、小角钢的轻型钢结构第十二章钢与混凝土组合梁附录一梁的整体稳定系数附录二梁腹板局部稳定的计算附录三轴心受压构件的稳定系数附录四柱的计算长度系数附录五疲劳计算的构件和连接分类附录六螺栓的有效面积附录七非法定计量单位与法定计量单位的换算关系第一章总则第1.0.1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1.0.2条本规范适用于工

2、业与民用房屋和一般构筑物的钢结构设计。第1.0.3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1.0.4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1.0.5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（对普通碳素钢尚应包括钢类、炉种、脱氧程度等）、连接材料的型号（或钢号）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

3、别（焊缝质量级别的检验标准应符合国家现行钢结构工程施工及验收规范）。第1.0.6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2.0.1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（沸腾钢或镇静钢）、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2.0.2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

4、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。注明：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2.0.3条承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度（或屈服点）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50的中级工作制焊接吊车梁、吊

5、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2.0.4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2.0.5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

6、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

7、原则第3.1.1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3.1.2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3.1.3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

8、等级可根据具体情况另行确定。第3.1.4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3.1.5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（荷载标准值乘以荷载分项系数）；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3.1.6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

9、吊车确定。第3.1.7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3.1.8条第3.1.9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，由检修材料所产生的荷载，可乘以下列折减系数：主梁0.85柱(包括基础）0.75第二节设计指标第3.2.1条第3.2.2条按轴心受力计算强度和连接0.85；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0.90；三、沉头和半沉头铆钉连接0.80。注：当几种情况同时存在时，其折减系数应连乘。第3.2.3条钢材和钢铸件的物

10、理性能指标应按表3.2.3采用。第三节结构变形的规定第3.3.1条计算钢结构变形时,可不考虑螺栓（或铆钉）孔引起的截面削弱。第3.3.2条第3.3.3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3.3.4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，由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3.3.5条第四章受弯构件的计算第一节强度第4

11、.1.1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4.1.3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4.1.4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（如连续梁支座处或梁的翼缘截面改变处等），其折算应力应按下式计算：式中、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c应按公式(4.1.2应按下式计算：第二节整体稳定第4.2.1条梁的支座处，应采取构造措施以防止梁端截面的扭转

12、。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（梁的支座处视为有侧向支承）。第4.2.2条注：见第条注。第4.2.3条注：见第条注。第4.2.4条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4.2.5条用作减少梁受压翼缘自由长度的侧向支撑，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4.3.1条一、当ho/tw80235/fy时，对有局部压应力（c）的梁，宜按构造配置横向加劲肋；但对无局部压应力（c）的梁，可不配置加劲

13、肋。二、当80235/fyho/tw/tw100235/fy时，可不计算）。三、当ho/tw170235/fy第4.3.2条无局部压应力（c0）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，应按第第4.3.3条 无局部压应力（0）的梁，其腹板仅用横向加劲肋加强时，横向加劲肋间距应符合下列要求：与同一截面的腹板计算高度边缘的弯曲压应力（N/mm2），应按My/计算，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（4.3.3不超过最大间距。无局部压应力（式中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（N炖mm2），应按MmaxY1/I计算。横向加劲

14、肋间距仍应按第4.3.31.0。简支吊车梁的腹板仅用横向加劲肋加强时，加劲肋的间距应同时符合下列公式的要求：公式（4.3.5取两区段交界处的腹板平均剪应力。取变截面处的腹板平均剪应力。第4.3.6条当公式（4.3.62h2。对腹板高度变化的吊车梁：在确定梁端部变截面区段内（有纵向加劲肋）的值时，h2取该区段腹板下区格的平均高度，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值时，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，确定值时，取梁端部腹板平均剪应力。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0

15、.5ho，最大间距为2ho（对无局部压应力的梁，当/100时，可采用2.5ho）。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（4.3.7-1）算得的1.2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0.75h1。短加劲肋外伸宽度应取为横向加劲肋外伸宽度的0.71.0倍，厚度不应小于短加劲肋外伸宽度的1/15。注：用型钢（工字钢、槽钢、肢尖焊于腹板的角钢）作成的加劲肋，其截面惯性矩不得小于

16、相应钢板加劲肋的惯性矩。在腹板两侧成对配置的加劲肋，其截面惯性矩应按梁腹板中心线为轴线进行计算。在腹板一侧配置的加劲肋，其截面惯性矩应按与加劲肋相连的腹板边缘为轴线进行计算。第4.3.8条第4.3.9条梁受压翼缘自由外伸宽度与其厚度之比，应符合下式要求：箱形截面梁受压翼缘板在两腹板之间的宽度bo与其厚度t之比，应符合下式要求：当箱形截面梁受压翼缘板设有纵向加劲肋时，则公式（4.3.9-2）中的bo取为腹板与纵向加劲肋之间的翼缘板宽度。注：翼缘板自由外伸宽度的取值为：对焊接构件，取腹板边至翼缘板（肢）边缘的距离；对轧制构件，取内圆弧起点至翼缘板（肢）边缘的距离。第五章轴心受力构件和拉弯、压弯构件

17、的计算第一节轴心受力构件第5.1.1条轴心受拉构件和轴心受压构件的强度，除摩擦型高强度螺栓连接处外，应按下式计算：式中N轴心拉力或轴心压力；An净截面面积。摩擦型高强度螺栓连接处的强度应按下列公式计算：式中在节点或拼接处，构件一端连接的高强度螺栓数目；n1所计算截面（最外列螺栓处）上高强度螺栓数目；A构件的毛截面面积。第5.1.2条实腹式轴心受压构件的稳定性应按下式计算：式中轴心受压构件的稳定系数，应根据表5.1.2的截面分类并按附录三采用。第5.1.3条换算长细比应按下列公式计算：一、双肢组合构件（图）：式中x整个构件对x轴的长细比；l分歧对最小刚度轴11的长细比，其计算长度取为：焊接时，为

18、相邻两缀板的净距离；螺栓连接时，为相邻两缀板边缘螺栓的距离；Alx构件截面中垂直于x轴的各斜缀条毛截面面积之和。二、四肢组合构件（图5.1.3b）；式中y整个构件对轴的长细比；Aly构件截面中垂直于y轴的各叙缀条毛截面面积之和。三、缀件为缀条的三肢组合构件（图5.1.3c）：式中A1构件截面中各斜缀条毛截面面积之和；注：缀板的线刚度应符合第条的规定。斜缀条与构件轴线间的夹角应在范围内。第5.1.4条对格构式轴心受压构件：当缀件为缀条时，其分肢的长细比1不应大于构件两方向长细比（对虚轴取换算长细比）的较大值max的0.7倍，当缀件为缀板时，1不应大于40，并不应大于max的0.5倍（当max50

19、时，取max50）。第5.1.5条用填板连接而成的双角钢或双槽钢构件，可按实腹式构件进行计算，但填板间的距离不应超过下列数值：受压构件40i受拉构件80ii为截面回转半径，应按下列规定采用：一、当为图5.1.5、b所示的双角钢或双槽钢截面时，取一个角钢或一个槽钢与填板平行的形心轴的回转半径；二、当为图5.1.5c所示的十字形截面时，取一个角钢的最小回转半径。受压构件的两个侧向支承点之间的填板数不得少于两个。第5.1.6条轴心受压构件应按下式计算剪力：剪力v值可认为沿构件全长不变。对格构式轴心受压构件，剪力v应由承受该剪力的缀材面（包括用整体板连接的面）分担。第5.1.7条第二节拉弯构件和压弯构

20、件第5.2.1条弯矩作用在主平面内的拉弯构件和压弯构件，其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，式中Yx、Yy截面塑性发展系数，应按表5.2.1第5.2.2条弯矩作用在对称轴平面内（绕x轴）的实腹式压弯构件，其稳定性应按下列规定计算：一、弯矩作用平面内的稳定性：（）无横向荷载作用时：mx0.650.35M2M1，但不得小于0.4，M1和M2为端弯矩，使构件产生同向曲率（无反弯点）时取同号，使构件产生反向曲率（有反弯点）时取异号，M1M2；（）有端弯矩和横向荷载同时作用时：使构件产生同向曲率时，mx1.0；使构件产生反向曲率时，mx0.85；（）无端弯矩但有横向荷载作用时；

21、当跨度中点有一个横向集中荷载作用时，mx10.2N/NEx；其它荷载情况时，mx1.0对于表5.2.1式中W2x对较小翼缘的毛截面抵抗矩。二、弯矩作用平面外的稳定性：式中y弯矩作用平面外的轴心受压构件稳定系数；b均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，对工字形和形截面可按附录一第（五）项确定，对箱形截面可取b1.4；Mx所计算构件段范围内的最大弯矩；tx等效弯矩系数，应按下列规定采用：在弯矩作用平面外有支承的构件，应根据两相邻支承点间构件段内的荷载和内力情况确定：（）所考虑构件段无横向荷载作用时：tx0.65+0.35M2M1，但不得小于0.4，M1和M2是在弯矩作用平面内的端弯矩，使构件段产生同向曲

22、率时取同号，产生反向曲率时取异号，M1M2；（）所考虑构件段内有端弯矩和横向荷载同时作用时；使构件段产生同向曲率时，tx1.0；使构件段产生反向曲率时，tx0.85；（）所考虑构件段内无端弯矩但有横向荷载作用时：tx1.0。悬臂构件，tx1.0。注：无侧移框架系指框架中设有支撑架、剪力墙、电梯并等支撑结构，且共抗侧移刚度等于或大于框架本身抗侧移刚度的倍者。有侧移框架系指框架中未设上述支撑结构，或支撑结构的抗侧移刚度小于框架本身抗侧移刚度的倍者。第5.2.3条弯矩绕虚轴（x轴）作用的格构式压弯构件，其弯矩作用平面内的整体稳定性应按下式计算：式中WlxIx/Yo，Ix为x轴的毛截面惯性矩，Yo为由

23、轴到压力较大分肢的轴线距离或者到压力较大分肢腹板边缘的距离，二者取较大者；x、NEx由换算长细比确定。弯矩作用平面外的整体稳定性可不计算，但应计算分肢的稳定性，分肢的轴心力应按桁架的弦杆计算。对缀板柱的分肢尚应考虑由剪力引起的局部弯矩。第5.2.4条弯矩绕实轴作用的格构式压弯构件，其弯矩作用平面内和平面外的稳定性计算均与实腹式构件相同。但在计算弯矩作用平面外的整体稳定性时，长细比应取换算长细比，b应取1.0。第5.2.5条弯矩作用在两个主平面内的双轴对称实腹式工字形和箱形截面的压弯构件，其稳定性应按下列公式计算：第5.2.6条弯矩作用在两个主平面内的双肢格构式压弯构件，其稳定性应按下列规定计算

24、：第5.2.7条第5.2.8条第三节构件的计算长度和容许长细比第5.3.1条确定桁架弦杆和单系腹杆的长细比时，其计算长度注：为构件的几何长度（节点中心间距离）；l1为桁架弦杆侧向支承点之间的距离。斜平面系指与桁架平面斜交的平面，适用于构件截面两主轴均不在桁架平面内的单角钢腹杆和双角钢十字形截面腹杆。无节点板的腹杆计算长度在任意平面内均取其等于几何长度。当桁架弦杆侧向支承点之间的距离为节间长度的2倍（图5.3-1）且两节间的弦杆轴心压力有变化时，则该弦杆在桁架平面外的计算长度，应按下式确定（但不应小于0.5L1）：N桁架再分式腹杆体系的受压主斜杆及形腹杆体系的竖杆等，在桁架平面外的计算长度也应按

25、公式（5.3.1）确定（受拉主斜杆仍取l1）；在桁架平面内的计算长度则取节点中心间距离。第5.3.2条确定桁架交叉腹杆的长细比时，在桁架平面内的计算长度应取节点中心到交叉点间的距离；在桁架平面外的计算长度应按下列规定采用：一、压杆当相交的另一杆受拉，且两杆在交叉点均不中断0.5l当相交的另一杆受拉，两杆中有一杆在交叉点中断并以节点板搭接0.7l其它情况l二、拉杆l注：为节点中心间距离（交叉点不作为节点考虑）。当两交叉杆均受压时，不宜有一杆中断。当确定交叉腹杆中单角钢压杆斜平面内的长细比时，计算长度应取节点中心至交叉点的距离。第5.3.3条单层或多层框架等截面柱，在框架平面内的计算长度应等于该层

26、柱的高度乘以计算长度系数。对无侧移框架，值应按附表4.1确定；对有侧移框架，值应按附表4.2确定。单层厂房框架下端刚性固定的阶形柱，在框架平面内的计算长度应按下列规定确定：一、单阶柱：下段柱的计算长度系数l，应按下式计算：下段柱的计算长度系数3：当柱上端与横梁铰接时，等于按附表4.5（柱上端为自由的双阶柱）的数值乘以表5.3.41和2，应按下列公式计算：式中1、2参数，按附表4.5或附表4.6中的公式计算。第5.3.5条当计算框架的格构式柱和桁架式横梁的线刚度时，应考虑柱或横梁截面高度变化和缀件（或腹杆）变形的影响。第5.3.6条框架柱沿房屋长度方向（在框架平面外）的计算长度应取阻止框架平面外

27、位移的支承点（柱的支座、吊车梁、托架以及支撑和纵梁的固定节点等）之间的距离。第5.3.7条注：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，容许长细比值可取为200。第5.3.8条注：承受静力荷载的结构中，可仅计算受拉构件在竖向平面内的长细比。在直接或间接承受动力荷载的结构中，计算单角钢受拉构件的长细比时，应采用角钢的最小回转半径；在计算单角钢交叉受拉杆件平面外的长细比时，应采用与角钢肢边平行轴的回转半径。中、重级工作制吊车桁架下弦杆的长细比不宜超过200。在设有夹钳吊车或刚性料耙吊车的厂房中，支撑（表中第项除外）的长细比不宜超过300。受拉构件在永久荷载与风荷载组合作用

28、下受压时，其长细比不宜超过250。第四节受压构件的局部稳定第5.4.1条在受压构件中，翼缘板自由外伸宽度b与其厚度t之比，应符合下列要求：一、轴心受压构件：式中构件两方向长细比的较大值：当30时，取30；当100时，取100。二、压弯构件：注：见第4.3.9条的注。第5.4.2条在工字形截面的受压构件中，腹板计算高度ho与其厚度tw之比，应符合下列要求：一、轴心受压构件：式中构件两方向长细比的较大值：当30时，取30；当100时，取100。二、压弯构件：第5.4.3条第5.4.4条在形截面受压构件中，腹板高度与其厚度之比，不应超过下列数值：和分别按第5.4.1第六章疲劳计算第一节一般规定第6.

29、1.1条承受动力荷载重复作用的钢结构构件（如吊车梁、吊车桁架、工作平台梁等）及其连接，当应力变化的循环次数等于或大于105次时，应进行疲劳计算。第6.1.2条本章规定不适用于特殊条件（如构件表面温度大于150，处于海水腐蚀环境，焊后经热处理消除残余应力以及低周高应变疲劳条件等）下的结构构件及其连接的疲劳计算。第6.1.3条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以及应力循环次数确定。在应力循环中不出现拉应力的部位可不计算疲劳。第二节疲劳计算第6.2.1条对常幅（所有应力循环内的应力幅保持常量）疲劳，应按下式进行计算：第6.2.2条重级工作制吊车梁和重级、中级工作制吊车桁架的疲劳可作为常幅疲劳按下式计算：注：表中的容许应力幅是按公式（.-）算得的。第6.2.3条对变幅（应力循环内的应力幅随机变化）疲劳，若能预测结构在使用寿命期间各种荷载的频率分布、应力幅水平以及频次分布总和所构