鋼結構設計規(guī)范》應用講座—石永久.ppt

鋼結構設計規(guī)范GB50017-2003應用講座 清華大學 石永久教授,介紹內(nèi)容 (1)新增條文較詳細講解 (2)修改條文指明修改之處 (3)強制條文重申重要性 (4)未改條文簡要概述 新舊規(guī)范比較,第章 軸心受力構件和拉彎、壓彎構件的計算,5.1 軸心受力構件,5.1.1條 軸心受拉構件和軸心受壓構件的強度，除高強度螺栓摩擦型連接處外，應按下式計算(不變)：,5.1.2條實腹式軸心受壓構件的穩(wěn)定性應按下式計算(不變)：,式中 軸心受壓構件的穩(wěn)定系數(shù)，應根據(jù)表5.1.2的截面分類并按附錄三采用。,式中 軸心受壓構件的穩(wěn)定系數(shù)，應根據(jù)表5.1.2的截面分類并按附錄三采用。,式中 軸心受壓構件的穩(wěn)定系數(shù)，應根據(jù)表5.1.2的截面分類并按附錄三采用。,式中 軸心受壓構件的穩(wěn)定系數(shù)，應根據(jù)構件長細比l、鋼材屈服強度fy和表5.1.2-1，2的截面分類并按附錄C采用。a,b,c,d四個表，按換算長細比 查值,（1）原規(guī)范將t40mm的軸壓構件穩(wěn)定歸入c曲線，不確切。新規(guī)范作了專門規(guī)定，參見規(guī)范表5.1.2-2。,（2）增加了d類截面（d曲線）。 t40mm的軸壓構件，視截面形式和屈曲方向，有b、c、d三類。,（3）截面為雙軸對稱或極對稱的構件（彎曲失穩(wěn)或扭轉失穩(wěn)）,長細比取 雙軸對稱十字形截面x或y取值不得小于5.07b/t，避免扭轉失穩(wěn),（4）單軸對稱截面(T,L,C等)繞對稱軸的失穩(wěn)是彎扭失穩(wěn)。原規(guī)范視為彎曲失穩(wěn)歸入b曲線，或降低為c曲線。新規(guī)范截面類別的劃分只考慮截面形式和殘余應力的影響，將彎扭屈曲按彈性方法用換算長細比（代替ly）等效為彎曲屈曲： 式中 z扭轉屈曲換算長細比,eo剪心至形心距離,io對剪心的極回轉半徑,Iw毛截面扇性慣性矩 It毛截面抗扭慣性矩 lw扭轉屈曲計算長度，一般取lw=loy,開口截面,扇性坐標,扇性幾何特性 B扇性極點，Mo 扇性零點,扇性靜矩,扇性慣性積,扇性慣性矩,s1 截面中線總長,主扇性零點和主扇性極點使得扇性靜矩Sw，扇性慣性積Iwx， Iwy為零,剪力中心S截面剪力流的合力作用點，也是主扇性極點和扭轉中心 橫向荷載通過截面剪力中心，桿件只彎曲，不扭轉,C形截面,I形截面,1）等邊單角鋼 b/t0.54loy/b時 b/t0.54loy/b時,對單角鋼和雙角鋼形截面新規(guī)范建議了yz的近似計算式,T形和十字形截面Iw0,2）等邊雙角鋼 b/t0.58loy/b時 b/t0.58loy/b時,3）不等邊雙角鋼，長邊相并 b2/t0.48loy/b2時 b2/t0.48loy/b2時,4）不等邊雙角鋼，短邊相并 b1/t0.56loy/b1時 b1/t0.56loy/b1時,單軸對稱壓桿繞非對稱主軸以外的任一軸失穩(wěn)時，應按彎扭屈曲計算。 單角鋼構件繞平行軸（u軸）失穩(wěn)時， 按b類截面查j值，換算長細比,b/t0.69lou/b時 b/t0.69lou/b時,5.1.7條 用作減小受壓構件自由長度的支撐桿，支撐力為： （1）單根柱 柱高中點有一道支撐 Fb1=N/60 支撐不在柱中央（距柱端al） 有m道間距基本相等支撐，每根撐桿軸力,（2）支撐多根柱時 在柱中央附近設置一道支撐，支撐力 各柱壓力相同時 式中，n為被撐柱根數(shù)。 （3）以前對支撐一般按容許長細比控制截面，不計算承載力。現(xiàn)在，對支持多根柱的支撐應注意計算其承載力。,（4）當支撐同時承受結構上的其它作用時（如縱向剎車力），作用軸力不與支撐力疊加。,5.2 拉彎構件和壓彎構件,本節(jié)作了一些局部修改： 5.2.1條將取塑性發(fā)展系數(shù)x=y=1.0的條件由“直接承受動力荷載”縮小范圍為“需要計算疲勞”的拉彎、壓彎構件。 受壓翼緣自由外伸寬厚比 時x=1.0,(1)原規(guī)范中N/NEx，N為設計值，NEx為歐拉臨界荷載，按理應將NEx除以抗力分項系數(shù)R，新規(guī)范將N/NEx改為N/NEx，注明NEx為參數(shù)，其值為NEX p2EA/(1.1l2x ) 。,5.5.2條平面內(nèi)穩(wěn)定計算,(1)等效彎矩系數(shù)mx或tx，無橫向荷載時mx(或tx) =0.65+ 0.35M2/M1，取消“不得小于0.4”的規(guī)定。 （2）分析內(nèi)力未考慮二階效應的無支撐純框架和弱支撐框架柱mx=1.0,（2）彎矩作用平面外穩(wěn)定計算式改為 h為調整系數(shù)，箱形截面h=0.7，其它截面h=1.0，以避免原規(guī)范取箱形截面jb=1.4的概念不清現(xiàn)象。現(xiàn)規(guī)范閉口截面jb=1.0 規(guī)范規(guī)定 jy“按5.1.2條確定”，即表示彎矩作用于對稱軸平面的單軸對稱截面, jy應按考慮扭轉效應的換算長細比 lyz 確定，這必然增加不少計算工作量。,5.3 構件的計算長度和容許長細比,5.3.2條 有關交叉腹桿在桁架平面外的計算長度lo（所計算桿內(nèi)力為N，另一桿內(nèi)力為No，均為絕對值），l為節(jié)間距（交叉點不是節(jié)點）。,（1）壓桿 1）相交另一桿受壓，兩桿截面相同，并在交點處均不中斷 原規(guī)范l 2）相交另一桿受壓，且另一桿在交點處中斷，以節(jié)點板搭接 原規(guī)范l,3）相交另一桿受拉，兩桿截面相同，并在交點處均不中斷 原規(guī)范0.5l 4）相交另一桿受拉，且拉桿在交點處中斷，以節(jié)點板搭接 原規(guī)范0.7l 5）相交另一桿受拉，且在交點處拉桿連續(xù)，壓桿中斷，以節(jié)點板搭接，若NoN或拉桿在平面外剛度 取lo=0.5l,（2）拉桿 lo=l 5.3.3條 確定框架柱在框架平面內(nèi)的計算長度時，原規(guī)范分為 有側移框架（m1）和無側移框架（ m1 ）,新規(guī)范確定框架柱在框架平面內(nèi)的計算長度時分為 （1）無支撐純框架 按一階彈性分析計算內(nèi)力時，計算長度系數(shù) m1.0，按有側移框架柱的表查得 采用二階彈性分析方法計算內(nèi)力時，取m=1.0(每層柱頂附加假想水平力Hni)。,（2）有支撐框架 強支撐框架支撐結構（支撐桁架、剪力墻等）的側移剛度滿足 式中 Sb產(chǎn)生單位側傾角的水平力； 第i層間所有柱分別用無側移框架柱和有側移 框架柱計算長度系數(shù)算得的軸壓桿穩(wěn)定承載力之和。,按無側移框架柱的表查得, 弱支撐框架Sb不滿足上式時，柱的穩(wěn)定系數(shù)為 式中 、 分別按無側移和有側移框架柱計算長度算得的穩(wěn)定系數(shù)。,5.3.6條 為新增條文 （1）附有搖擺柱的無支撐和弱支撐框架柱的計算長度系數(shù)應乘以增大系數(shù)h：,各框架柱軸心壓力設計值與柱子高度比值之和,各搖擺柱軸心壓力設計值與柱子高度比值之和,搖擺柱的計算長度系數(shù)m=1.0,（2）當與計算柱同層的其它柱或與計算柱連續(xù)的上下層柱的穩(wěn)定承載力有潛力時，可利用這些柱的支持作用，對計算柱的計算長度系數(shù)m進行折減，提供支持作用的柱的計算長度系數(shù)m應相應增大。,（3）梁與柱半剛性連接，確定柱的計算長度時，應考慮節(jié)點特性。,5.3.8條、5.3.9條 增加對跨度等于和大于60m桁架桿件的容許長細比的規(guī)定，這是根據(jù)近年大跨度桁架的實踐經(jīng)驗作的補充規(guī)定： （1）受壓弦桿和端壓桿的容許長細比值宜取100，其它受壓腹桿可取150（靜力或間接動力）或120（直接動力）。 （2）受拉弦桿和腹桿的容許長細比值宜取300（靜力或間接動力）或250（直接動力）。,建筑抗震設計規(guī)范（GB50011-2001）容許長細比： (1)12層以下框架柱 68度 9度 (2)12層以上框架柱： 6度： 7度： 8，9度：,(3)12層以上支撐 6，7度： 8度： 9度： (4)12層以下支撐 6，7度：壓桿 拉桿 8，9度：壓桿 拉桿,所有地區(qū)均在6度或以上，GB50017規(guī)定已被替代,.4 受壓構件的局部穩(wěn)定,5.4.1條 軸心受壓構件中翼緣板外伸寬度b與厚度t之比(不變),5.4.4條 軸心受壓T形截面腹板原規(guī)范寬厚比，對剖分T型鋼太嚴，限制改為： 軸心受壓構件和彎矩使自由邊受拉的壓彎構件 熱軋T型鋼， 焊接T型鋼，, 彎矩使腹板自由邊受壓的壓彎構件(不變) 當ao1.0時 當ao1.0時,5.4.5條 (新增)圓管截面受壓構件外徑b與壁厚t之比,建筑抗震設計規(guī)范（GB50011-2001）容許寬厚比：,所有地區(qū)均在6度或以上，GB50017規(guī)定已被替代,第6章 疲勞計算,6.1.1條 應力變化循環(huán)次數(shù)等于或大于5104次時應進行疲勞計算 附錄E（原附錄五）的疲勞分類表中項次5“梁翼緣焊縫”原規(guī)定為二級，但根據(jù)“施工驗收規(guī)范”，角焊縫因內(nèi)部探傷不準確，不能達到二級。吊車梁受拉翼緣常用角焊縫，這就產(chǎn)生了矛盾?，F(xiàn)增加規(guī)定了“角焊縫，但外觀質量符合二級”的疲勞類別。,第7章 連接計算,7.1 焊縫連接,對接焊縫,角接焊縫,對接與角接組合焊縫,7.1.1條 有關焊縫質量等級的選用，是設計規(guī)范的新增條文。焊縫質量等級是原鋼結構工程施工及驗收規(guī)范GBJ205-83首先提到的，不過它只提到一、二、三級焊縫的質量標準，并未提到何種情況需要采用何級焊縫，而GBJ17-88也沒有明確規(guī)定，導致一些設計人員對焊縫質量等級提出不恰當要求，影響工程質量或者給施工單位造成不必要的困難。 焊縫質量等級的規(guī)定，大部份在設計規(guī)范有關條文或表格中已有反映，但不全面不集中，現(xiàn)集中為一條較為直觀明確。,（1）在需要計算疲勞結構中的對接焊縫（包括T形對接與角接組合焊縫），橫向焊縫受拉的應為一級，受壓的應為二級，縱向對接焊縫應為二級，新規(guī)范附表E-1，項次2、3、4已有反映。 （2）在不需要計算疲勞的構件中，凡要求與母材等強的對接焊縫應焊透，受拉時不應低于二級，受壓時宜為二級。因一級或二級對接焊縫的抗拉強度正好與母材的相等，而三級焊縫只有母材強度的85%。,（3） 重級工作制和Q50t的中級工作制吊車梁腹板與上翼緣之間以及吊車桁架上弦桿與節(jié)點板之間的T形接頭應予焊透，質量等級不低于二級。本來上述焊縫處于構件的彎曲受壓區(qū)，主要承受剪應力和輪壓產(chǎn)生的局部壓應力，沒有受到明確的拉應力作用，按理不會產(chǎn)生疲勞破壞，但由于承擔軌道偏心等帶來的不利影響，國內(nèi)外均發(fā)現(xiàn)連接及附近經(jīng)常開裂。所以我國74規(guī)（TJ17-74）規(guī)定此種焊縫“應予焊透”即不允許采用角焊縫；而88年規(guī)范（GBJ17-88）又補充規(guī)定“不低于二級質量標準”。對新規(guī)范來說，此內(nèi)容已放在7.1.1條，故將“構造要求”一章的這部份規(guī)定取消。,（4）角焊縫以及不焊透的對接與角接組合焊縫，由于內(nèi)部探傷困難，不能要求其質量等級為一級或二級。因此對需要驗算疲勞結構的此種焊縫只能規(guī)定其外觀質量標準應符合二級，此內(nèi)容在設計規(guī)范GB50017疲勞計算分類表（表E-1）項次5中已有反映。,（5）關于本條提到的“需要驗算疲勞結構中的橫向對接焊縫受壓時應為二級”、“不需要計算疲勞結構中與母材等強的受壓對接焊縫宜為二級”。在設計規(guī)范的其它條文中沒有提到，這是根據(jù)過去工程實踐和參考國外標準規(guī)定的，例如美國鋼結構焊接規(guī)范AWS中，對要求熔透的與母材等強的對接焊縫，不論承受動力荷載或靜力載，亦不論受拉或受壓，均要求無損探傷，而我國的三級焊縫是不進行無損探傷的。由于對接焊縫中存在很大殘余拉應力，外壓力往往不能完全抵消此拉應力，在某些情況（例如吊車梁上翼緣中的對接焊縫）常有偶然偏心力作用（例如吊車軌道的偏移），使名義上為受壓的焊縫受力復雜，常難免有拉應力存在。,7.1.2條和7.1.3條 原規(guī)范規(guī)定角焊縫和不加引弧板的對接焊縫，每條焊縫的計算長度均采用實際長度減去10mm。經(jīng)討論，此種不分焊縫大小取為定值的辦法不合理，新規(guī)范改為：對接焊縫減去2t；角焊縫減去2hf。,7.1.4條 斜角角焊縫的計算 兩焊腳邊夾角不等于900的角焊縫稱為斜角角焊縫，這種焊縫一般用于T形接頭中。,與原規(guī)范一樣，斜角角焊縫計算時不考慮應力方向，任何情況都取f或（f）=1.0。這是因為以前對角焊縫的試驗研究一般都是針對直角角焊縫進行的，對斜角角焊縫研究很少。而且，我國采用的計算公式也是根據(jù)直角角焊縫簡化而得，不能用于斜角角焊縫。,新規(guī)范參考美國鋼結構焊接規(guī)范（AWS）并與我國建筑鋼結構焊接技術規(guī)程進行協(xié)調，作了下列修改： （1）規(guī)定銳角角焊縫兩焊腳邊夾角600，而鈍角角焊縫1350。這表示焊腳邊夾角小于600或大于1350的焊縫不推薦用作受力焊縫。,（2）原規(guī)范規(guī)定的銳角角焊縫計算厚度取he=0.7hf，比實際的喉部尺寸小，這是考慮到當角較小時，焊縫根部不易焊滿以及在熔合線的強度較低這兩個因素。現(xiàn)規(guī)定600已無此問題。因此，不論銳角和鈍角的計算厚度均統(tǒng)一取為喉部尺寸he=hfcos/2。但當根部間隙（b、b1或b2）1.5mm，則應考慮間隙影響，取 。,（3）新規(guī)范規(guī)定任何情況根部間隙（b、b1或b2）不得大于5mm，主要是圖a中的b1可能大于5mm。如果是這樣，可將板端切成圖b的形狀并使b5mm。 對于斜T形接頭的角焊縫，在設計圖中應繪制大樣，詳細標明兩側斜角角焊縫的焊腳尺寸。,7.2 緊固件（螺栓、鉚釘?shù)龋┻B接,7.2.2條 （1）新規(guī)范名稱變化：高強度螺栓摩擦型連接、承壓型連接。 原規(guī)范：摩擦型高強度螺栓、承壓型高強度螺栓,（2）表7.2.2-1中的抗滑移系數(shù)值作了一些修正，原規(guī)范噴砂（丸）和噴砂后生赤銹時Q345、Q390和Q420鋼的 =0.55，實際上達不到此要求，降為0.50。,（3）高強度螺栓的預拉力P，原規(guī)范取為 式中考慮螺栓材質的不定性系數(shù)0.9；施工時的超張拉0.9；擰緊螺帽時螺桿所受扭轉剪應力影響系數(shù)1.2。由此得出的8.8級螺栓的P，使抗剪承載力有時（當0.4時）比同直徑的粗制螺栓還低，不合理，且與薄鋼規(guī)范的規(guī)定不協(xié)調，新規(guī)范改為 由于高強度螺栓材料無明顯的屈服點，用抗拉強度fu代替fy再補充一個系數(shù)0.9是適宜的。,10.9級沒變，8.8級提高（70，110，135，155，205，250）,（4）將同時受剪和拉力的高強度螺栓摩擦型連接的計算新規(guī)范改用相關公式表達 實質與原規(guī)范未變，由Nvb=0.9nfP和Ntb=0.8P，代入后即得原規(guī)范計算式Nv=0.9nf(P-1.25Nt),但考慮拉剪互相影響.,7.2.3條 （1）在桿軸方向受拉的連接中，承壓型連接高強度螺栓的承載力設計值的計算方法與普通螺栓相同。 原規(guī)范為0.8P,（2）取消原規(guī)范“承壓型高強度螺栓連接的抗剪承載力不得大于按摩擦型連接計算的1.3倍”的規(guī)定。理由為，原規(guī)范的此規(guī)定是鑒于當時使用經(jīng)驗不足，控制一下，使承壓型在正常情況下（即荷載標準值作用下）不滑移。但國外標準并沒有此規(guī)定，而承壓型不一定施加與摩擦型相同的預拉力，因此矛盾較多，況且現(xiàn)在已有使用經(jīng)驗。,7.3.2條 原規(guī)范規(guī)定的計算式（7.3.2）在右側漏掉了在計算截面處緊固件數(shù)目n1，新規(guī)范已加上。另外，規(guī)范條文提出計算“翼緣與腹板連接鉚釘或摩擦型連接高強度螺栓”，表示普通粗制螺栓和承壓型連接高強度螺栓不得用于此種連接，至于A、B級螺栓，由于制造費工、裝配困難，也不推薦采用。 實際上，公式（7.3.2）還應包括翼緣板與翼緣角鋼之間的承載力計算，此時取F=0，S1為翼緣板截面對梁中和軸的面積矩。,7.4 梁與柱的剛性連接,在框架結構中，梁與柱的剛性連接是很重要的節(jié)點。原規(guī)范沒有本節(jié)內(nèi)容，現(xiàn)參考國外標準和我國實踐經(jīng)驗，增加了本節(jié)。 7.4.1條 規(guī)定了不設置橫向加勁肋時，對柱腹板和柱翼緣厚度的要求。 在梁的受壓翼緣處，柱腹板受有梁翼緣經(jīng)過柱翼緣傳給柱腹板的壓力，柱腹板應滿足強度要求和局部穩(wěn)定要求。,柱腹板的強度應與梁受壓翼緣等強，即 式中 be柱腹板計算寬度邊緣處壓應力的假定分布長度。參照梁的局部壓應力計算式，取be=a+5hy，a為集中壓力在柱外邊緣分布長度，等于梁翼緣板厚度；hy為自柱外邊緣至柱腹板計算寬度邊緣的距離； tw柱腹板厚度； fc柱腹板鋼材抗拉、抗壓強度設計值； Afc梁受壓翼緣的截面積； fb梁翼緣鋼材抗拉、抗壓強度設計值。,為保證柱腹板在梁受壓翼緣壓力作用下的局部穩(wěn)定，應控制柱腹板的寬厚比，規(guī)范參考國外規(guī)定，偏安全地規(guī)定柱腹板的寬厚比應滿足下式規(guī)定： 式中 hc柱腹板的計算寬度； fyc柱腹板鋼材屈服點。, 在梁的受拉翼緣處，計算柱的翼緣和腹板仍用等強度準則，柱翼緣板所受拉力為： T=Aftfb 式中 Aft梁受拉翼緣截面積； fb梁鋼材抗拉強度設計值。,此拉力T由柱翼緣板三個部份共同承擔，中間部份（分布長度為m）直接傳給柱腹板的力為fctbm（tb為梁翼緣厚度），余下部份由兩側各ABCD的板件承擔。根據(jù)試驗研究，拉力在柱翼緣板的影響長度p12tc，可將此受力部份視為三邊固定一邊自由的板件，而在固定邊將因受彎形成塑性鉸。,可用屈服線理論導出兩側翼緣板的承載力設計值分別為 P=c1fctc2 式中c1為系數(shù)，與幾何尺寸p、h、q等有關。對實際工程中常用的H型鋼或寬翼緣工字鋼梁和柱，c1=3.55.0，可偏安全地取c1=3.5。這樣柱翼緣板受拉時的總承載力為23.5fctc2+fctbm?？紤]到柱翼緣板中間和兩側部份剛度不同，難以充分發(fā)揮共同工作，可乘以0.8的折減系數(shù)后再與拉力T相平衡，即 即,在上式中，括號內(nèi)第二項 ， 按統(tǒng)計分析，此項的最小值為0.15，以此代入，即得 當梁柱剛性連接處不滿足上述公式的要求時，應設置柱腹板的橫向加勁肋。在高層民用建筑鋼結構技術規(guī)程JGJ99-98中規(guī)定：“框架梁與柱剛性連接時，應在梁翼緣的對應位置設置柱的水平加勁肋（即橫向加勁肋）或隔板”。這是因為高層鋼結構的梁、柱一般受力較大，設計經(jīng)驗認為，沒有不需要設置柱橫向加勁肋的情況。,7.4.2條 設置柱的橫向加勁肋時，柱腹板節(jié)點域的計算 節(jié)點域的抗剪強度計算 在柱翼緣和橫向加勁肋為邊界的節(jié)點腹板區(qū)域所受的剪力: 剪應力應滿足下式要求： 規(guī)范規(guī)定的計算式（7.4.2-1）是在上式的基礎上加以調整和簡化而得。,a節(jié)點域的周邊有柱翼緣和加勁肋提供的約束，使抗剪承載力大大提高。試驗證明，可將節(jié)點域抗剪強度提高到 。 b.在節(jié)點域中彎矩的影響較大，剪力的影響較小。如果略去剪力項使算得的結果偏于安全20%30%，但上式中沒有包括柱腹板所受軸壓力對抗剪強度的不利影響，一般柱腹板軸壓力設計值N與其屈服承載力Ny之比N/Ny0.5，則軸壓力對抗剪強度不利影響系數(shù)為 ，與略去剪應力有利影響相互抵消而略偏安全。 由此，上式即成為 (a),式中的hbhctw=Vp稱為節(jié)點域的體積，對箱形截面柱，考慮兩腹板受力不均的影響，取Vp=1.8hbhctw。 公式（a）僅適用于非抗震地區(qū)的結構。對地震區(qū)的結構，節(jié)點域的計算公式參見建筑抗震設計規(guī)范的規(guī)定。 節(jié)點域腹板的穩(wěn)定：新規(guī)范規(guī)定為保證節(jié)點域的穩(wěn)定，應滿足下式要求： （hc+hb）/tw90 (b) 上式與抗震規(guī)范GB50011的規(guī)定相同，也是美國規(guī)范的建議，為在強震情況下不產(chǎn)生彈塑性剪切失穩(wěn)的條件。但在抗震規(guī)范中，根據(jù)我國初步研究，在軸力和剪力共同作用下，保證不失穩(wěn)的條件應為（hc+hb）/tw70。將此列為“注”。本規(guī)范不包括抗震，取消此“注”，只將公式（b）列入作為最低限值。,當柱腹板節(jié)點域不滿足公式（a）的要求時，需要采取加強措施。對由板件焊成的組合柱宜將腹板在節(jié)點域加厚，加厚的范圍應伸出梁上、下翼緣外不小于150mm處。對軋制H型鋼或工字鋼柱，宜用補強板加強，補強板可伸出加勁肋各150mm，亦可不伸過加勁肋而與加勁肋焊接。此兩種加貼補強板的辦法，均有應用實例。補強板側邊應用角焊縫與柱翼緣相連，其板面尚應采用塞焊縫與柱腹板連成整體，塞焊點之間的距離不應大于較薄焊體厚度的 ，以防止補強板向外拱曲。 至于采用斜加勁肋的補強辦法，對抗震耗能不利，而且與縱向梁連接有時在構造上亦有困難，一般僅用于輕型結構。,7.4.3條 柱腹板橫向加勁肋要求 (1)厚度為梁翼緣的0.51.0倍。 (2)加勁肋中心線與梁翼緣對齊，用焊透對接焊縫與柱翼緣連接。 (3)箱形柱橫向隔板與柱翼緣宜用焊透對接焊縫連接。,7.5 連接節(jié)點處板件的計算,本節(jié)為新增內(nèi)容。連接節(jié)點處板件（主要是桁架節(jié)點板）的計算方法，多年來一直是我國懸而未決的問題，直到1983年前后，重慶鋼鐵設計研究院會同云南省建筑設計院在昆明作了一系列雙角鋼桿件桁架節(jié)點板的試驗和理論分析研究，擬合出連接節(jié)點處板件在拉力作用下的強度計算公式和在桿件壓力作用下的穩(wěn)定計算式。這次修訂規(guī)范時，將上述研究成果加以整理并與國外有關規(guī)定對比，主要在桿件壓力作用下的計算和構造加以簡化，以方便使用。,7.5.1條 連接節(jié)點處板件的強度計算。 當時的抗拉試驗共有6種不同形式的16個試件，所有試件的破壞特征均為沿最危險的 線段撕裂破壞，即圖a中的三折線撕裂， 和 均與節(jié)點板邊緣線基本垂直,沿BACD撕裂線割取自由體（圖b），由于板內(nèi)塑性發(fā)展引起應力重分布，可假定破壞時在撕裂面各段上平行于腹桿軸線的應力 均勻分布，當各撕裂線段的折算應力達到抗拉強度fu時試件破壞。根據(jù)平衡條件并略去影響很小的M和V，則第i段撕裂面的平均正應力i和平均剪應力i為: 折算應力為 即,即 令 (a) 則 由 寫成計算式則為 (b) 式中 N作用于板件的拉力； Ai第i段撕裂面的凈截面積；,i第i段的拉剪折算系數(shù)，由公式（a）計算； ai第i段撕裂面與拉力作用線的夾角。 公式（b）符合破壞機理，其計算結果與試驗值之比平均為87.5%，略偏安全且離散性小。 此公式還適用于規(guī)范正文圖7.5.1中其它兩種板件的撕裂面的計算，它與美國規(guī)范的計算相同。,7.5.2條 桁架節(jié)點板強度的有效寬度計算法 考慮到桁架節(jié)點板的外形往往不規(guī)則，用規(guī)范公式（7.5.1）計算比較麻煩，建議對桁架節(jié)點板可采用有效寬度法進行承載力計算。所謂有效寬度即認為腹桿軸力將通過連接件在節(jié)點板內(nèi)按照某一個應力擴散角度傳至連接件端部與N相垂直的一定寬度范圍內(nèi)，該一定寬度即稱為有效寬度be。,在試驗研究中，假定be范圍內(nèi)的節(jié)點板應力達到fu，并令betfu=Nu(Nu為節(jié)點板破壞時的腹桿軸力)，按此法擬合的結果，當應力擴散角=270時精確度最高，計算值與試驗值的比值平均為98.9%，當=300時此比值為106.8%，考慮到國外多數(shù)國家對應力擴散角均取為300，為與國際接軌且誤差較小，故亦建議取=300。,有效寬度法計算簡單，概念清楚，適用于腹桿與節(jié)點板的多種連接情況，如側焊、圍焊、和鉚釘、螺栓連接等（當采用鉚釘或螺栓連接時，be應取為有效凈寬度）。 當桁架弦桿或腹桿為T型鋼或雙板焊接T形截面時，節(jié)點構造方式有所不同，節(jié)點內(nèi)的應力狀態(tài)更加復雜，故規(guī)范公式（7.5.1）和（7.5.2）均不適用。,7.5.3， 7.5. 4條 桁架節(jié)點板的穩(wěn)定計算。 與受壓桿件相連的節(jié)點板區(qū)域在壓力作用下可能失穩(wěn)。規(guī)范所列的穩(wěn)定計算公式是根據(jù)8個試件的試驗結果擬合出來的。 在斜腹桿壓力作用下，失穩(wěn)形式一般為在BAACCD線附近或前方呈三折線屈折破壞（圖c）。失穩(wěn)時屈折線位置和方向與受拉時的撕裂線類似，而且一般在 區(qū)的前方首先失穩(wěn)，其它各區(qū)相繼失穩(wěn)。, 當節(jié)點板的自由邊長度lf與厚度t之比 時，（一般出現(xiàn)在無豎腹桿的節(jié)點板，如圖c所示）在 區(qū)穩(wěn)定性很差，此時應沿自由邊加勁。加勁后，穩(wěn)定承載力有較大提高，則僅需驗算 區(qū)和 區(qū)的穩(wěn)定。, 節(jié)點板的抗壓性能取決于c/t的大?。╟為受壓斜腹桿連接肢端面中點沿腹桿軸線方向至弦桿的凈距），在一般情況下，c/t愈大穩(wěn)定承載力愈低，對有豎腹桿的節(jié)點板，當 時，可不驗算節(jié)點板穩(wěn)定。, 對無豎腹桿的節(jié)點板，當 時，節(jié)點板的穩(wěn)定承載力為0.8betf，當 時應按規(guī)范附錄F進行穩(wěn)定計算。但當 時，規(guī)范規(guī)定的計算值將大于試驗值，不安全，故規(guī)定c/t不能超過 。對自由邊加勁的無豎腹桿節(jié)點板要求與有豎腹桿的相同。,（5）桁架節(jié)點板厚度選用表 到目前為止，一般的鋼結構教科書和手冊均列有“桁節(jié)點厚度選用表”，但都為互相參考，缺乏科學依據(jù)。這次該研究組先制作了Nt/b關系表（N為腹桿最大拉力；t為節(jié)點板厚度；b為連接肢寬度），反映了側焊縫焊腳尺寸hf1、hf2的影響，因此比以往的Nt表更符合實際。這次，規(guī)范修訂組在上述參數(shù)組合的最不利情況，重新整理出偏于安全的Nt表。相對來說它比以往的Nt表更合理。,（6）為保證節(jié)點板受壓時的穩(wěn)定，桁架桿件間間隙不能太大，例如有豎腹桿的節(jié)點板（或自由邊有加勁的節(jié)點板），受壓斜腹桿連接肢中點沿軸線方向至弦桿邊的斜向距離 ，不能理解為c值愈小愈好。規(guī)范第8.4.6條又規(guī)定“弦桿與腹桿、腹桿與腹桿之間的間隙，不應小于20mm”，這是由于間隙過小，焊接殘余應力影響過大。而對吊車桁架，為避免疲勞破壞規(guī)范第8.5.3條又規(guī)定此間隙“不宜小于50mm”；在第8.7.2條又規(guī)定在工作溫度-20C地區(qū)的桁架，為防冷脆”，規(guī)定“腹桿與弦桿相鄰焊縫焊趾間凈距不宜小于2.5t”。同樣這些規(guī)定不能理解為桿件間間隙愈大愈好，在某些情況如出現(xiàn)矛盾，工程技術人員應妥善處理。,7.6 支座,7.6.1條 為新增加的條文，因為平板支座為跨度不大的梁和桁架支于混凝土柱或混凝土墊塊上最常用的支座。 7.6.2， 7.6.3條 支座計算有變化,7.6.4、7.6.5條 增加 “球形支座”和“橡膠支座”，但未提出具體計算公式，橡膠支座考慮老化和更換。條文說明中有部分產(chǎn)品,第8章 構造要求,8.1 一般規(guī)定 8.1.1條 著重提出“避免材料三向受拉”，是在構造上防止可能引發(fā)脆斷的措施。 8.1.2條 鋼板的最小厚度由5mm減小為4mm。 8.1.3條 刪去了原規(guī)范對焊件厚度（50mm和36mm）的建議，是因為： （1）“正常情況”的概念比較模糊； （2）從防止脆斷的角度出發(fā)，焊件的厚度限值與結構形式、應力特征、工作溫度以及焊接構造等多種因素有關，很難提出某個具體數(shù)值。,8.1.4條(強制條文)“結構應根據(jù)其形式、組成和荷載的不同情況，設置可靠的支撐系統(tǒng)。在建筑物每一個溫度區(qū)段或分期建設的區(qū)段中，應分別設置獨立的空間穩(wěn)定的支撐系統(tǒng)。” 不允許掛靠,8.2 焊縫連接,8.2.2條 參照ISO國際標準，補充規(guī)定當焊件厚度t20mm（ISO為t16mm，前蘇聯(lián)為25mm，建議取t20mm）的角接接頭焊縫應采用收縮時不易引起層狀撕裂的構造。 層狀撕裂是垂直于軋制鋼材厚度方向的一種開裂現(xiàn)象。因為焊縫收縮使附近金屬產(chǎn)生很大應變和應力集中，所以焊接接頭中很容易產(chǎn)生層狀撕裂。,8.2.4條 根據(jù)美國AWS的多年經(jīng)驗，凡不等厚（寬）焊件對焊連接時，均在較厚（寬）焊件上做成坡度不大于1/2.5（ISO為不大于1/1）的斜角。為減少加工工作量，對承受靜態(tài)荷載的結構，將原規(guī)范規(guī)定的斜角坡度不大于1/4改為不大于1/2.5，而對承受動態(tài)荷載的結構仍為不大于1/4，不作改變。因為根據(jù)我國的試驗研究，不論改變寬度或厚度，坡度用1:81:4接頭的疲勞強度與等寬、等厚的情況相差不大。,8.2.6條 兩焊腳邊夾角135（原規(guī)范為120）時，焊縫表面較難成型，受力狀況不良；而60的焊縫施焊條件差，根部將留有空隙和焊渣；已不能用7.1.4條的規(guī)定來計算這類斜角角焊縫的承載力，故規(guī)定這種情況只能用于不受力的構造焊縫。但鋼管結構有其特殊性，不在此限。,8.2.7條 側面角焊縫所受的剪應力，在彈性階段沿長度的分布很不均勻，兩端大中間小。側焊縫愈長，應力集中系數(shù)（最大剪應力f max與平均剪應力f m與之比）愈大。由于側面角焊縫有良好的塑性，在荷載作用下，只要焊縫不是過長，其兩端點達到屈服極限以后繼續(xù)加載，應力會逐漸拉平，直使全焊縫長度同時達到強度極限而破壞。但是，若焊縫長度很大時，也有可能端部首先破壞，中部焊縫起不到應有的傳力作用。因此各國和地區(qū)的規(guī)范均對側面角焊縫的長度提出了限制。 側面角焊縫的最大長度，原來對動力荷載作用下控制較嚴（ lw40hf），后來經(jīng)過我國的試驗研究證明，對靜載或動載可以不加區(qū)別，統(tǒng)一取lw60hf ?，F(xiàn)在國外亦都不考慮荷載狀態(tài)的影響。,8.3 螺栓連接和鉚釘連接,8.3.4條 表8.3.4的修改是參考我國鐵路橋梁鋼結構設計規(guī)范（1997年征求意見稿）及美國鋼結構設計規(guī)范（AISC 1989）進行的，修改的主要內(nèi)容及理由是： （1）原規(guī)范表中對中間排的中心間距“任意方向”涵義不清，今參照橋規(guī)明確為“沿對角線方向”，“垂直內(nèi)力方向”和“順內(nèi)力方向”的情況。,（2）原規(guī)范表中的邊距區(qū)分為切割邊和軋制邊兩類，這和前蘇聯(lián)的規(guī)定相同（我國橋規(guī)亦如此）。但美國AISC卻始終區(qū)分為剪切邊（shear cut）和軋制邊或氣割（gas cut）與鋸割（saw cut）兩類。意即氣割及鋸割和軋制是屬于同一類的，從切割方法對鋼材邊緣質量的影響來看，美國規(guī)范是比較合理的，現(xiàn)從我國國情出發(fā)，將手工氣割歸于剪切這一類。,8.3.6條（強制性條文） “對直接承受動力荷載的普通螺栓受拉連接應采用雙螺帽或其它能防止螺帽松動的有效措施?！?8.3.9條（新增條文）因撬力很難精確計算，故增加了對沿桿軸方向受拉的螺栓（鉚釘）連接中的端板（法籃板）應適當增強剛度的構造要求（如設置加勁肋等），以免有時撬力過大影響安全。,8.4 結構構件,8.4.6條 增加了腹桿與弦桿直接對焊情況下“相鄰腹桿連接角焊縫焊趾間凈距不小于5mm（鋼管結構除外）”的規(guī)定，以利施焊且改善抗脆斷性能。鋼管結構相貫連接節(jié)點處的焊縫連接另有詳細規(guī)定，故不受此限。,8.4.13條 按我國習慣，柱腳錨栓不考慮承受剪力，特別是有靴梁的錨栓更不能承受剪力。但對于沒有靴梁的錨栓，國外有兩種意見，一種認為可以承受剪力，另一種則不考慮。另外，在我國亦有資料建議在抗震設計中可用半經(jīng)驗半理論的方法適當考慮外露式鋼柱腳（不管有無靴梁）受壓側錨栓的抗剪作用。為此，將原規(guī)范的“不得”改為“不宜” 考慮。至于摩擦系數(shù)的取值，現(xiàn)在國內(nèi)外已普遍采用0.4，故列入。,8.4.15條 新增“插入式柱腳”的有關構造規(guī)定。 當鋼柱直接插入混凝土杯口基礎內(nèi)用二次澆灌層固定時，即為插入式柱腳。本條規(guī)定是參照北京鋼鐵設計研究總院編寫的“鋼柱杯口式柱腳設計規(guī)定”提出來的，同時還參考了鋼管混凝土結構設計規(guī)程。,鋼柱插入杯口的最小深度與我國電力行業(yè)標準“鋼混凝土組合結構設計規(guī)程（DLT50851999）”的插入深度比較接近。另外，本條規(guī)定的數(shù)值大于預制混凝土柱插入杯口的深度，這是合適的。 對雙肢柱的插入深度，北鋼院原取為（1/31/2）hc。而混凝土雙肢柱為（1/32/3）hc，并說明當柱安裝采用纜繩固定時才用1/3 hc。為安全計，本條將最小插入深度改為0.5 hc 。,8.4.16條 新增“埋入式柱腳” 和“外包式柱腳”的有關構造規(guī)定。 將鋼柱直接埋入混凝土構件（如地下室墻、基礎梁等）中的柱腳稱為埋入式柱腳，而將鋼柱置于混凝土構件上又伸出鋼筋在鋼柱四周外包一段鋼筋混凝土者為外包式柱腳，亦稱為非埋入式柱腳。規(guī)定了保護層厚度，栓釘直徑和間距。,本條規(guī)定參照了“高層民用建筑鋼結構技術規(guī)程”（JGJ9998）以及冶金部鋼骨混凝土結構設計規(guī)程（YB908297）中相類似的構造要求。 關于對埋入深度或外包高度的要求，高鋼規(guī)程中規(guī)定為柱截面高度的23倍（大于插入式柱腳的插入深度），是引用日本的經(jīng)驗，對抗震有利。而在鋼骨混凝土規(guī)程中對此沒有提出要求。因此，本條沒有對埋深或外包高度提出具體要求。,8.5 對吊車梁和吊車桁架（或類似結構）的要求,8.5.6條 對原規(guī)范進行補充和修改的內(nèi)容為： （1）明確規(guī)定了支座加勁肋和中間橫向加勁肋的配置方式和構造要求； （2）參照前蘇聯(lián)的經(jīng)驗，規(guī)定了橫向加勁肋的寬度不宜小于90mm。,8.5.12條 焊接吊車長軌要保證軌道在溫度作有下能沿縱向伸縮，同時不損傷固定件，日本在鋼軌固定件與軌道間留有約1mm空隙，西德經(jīng)驗約為2mm，我國使用的經(jīng)驗應留有一定空隙（1mm）。,8.6 大跨度屋蓋結構,本節(jié)是新增加的內(nèi)容，是我國大跨度房屋結構建設經(jīng)驗的總結。 8.6.1條明確定義跨度L60m的屋蓋為大跨度屋蓋結構。 8.6.2條 重點介紹了大跨度屋蓋結構的構造要求，其它結構形式（如空間結構，拱形結構等）見專門的設計規(guī)程或有關資料。 8.6.3條 大跨度結構的變形限制,8.7 提高寒冷地區(qū)結構抗脆斷能力的要求,本節(jié)是新增加的內(nèi)容，是為了使設計人員重視鋼結構可能發(fā)生脆斷（特別是寒冷地區(qū)）而提出來的。內(nèi)容主要來自前蘇聯(lián)的資料，同時亦參考了其它國內(nèi)外的有關資料。這些資料在定量的規(guī)定上差別較大，很難直接引用，但在定性方面即概念設計中卻有一些共同規(guī)律可供今后設計中參照： （1）鋼結構的抗脆斷性能與環(huán)境溫度、結構型式、鋼材厚度、應力特征、鋼材性能、加荷速率以及重要性（破壞后果）等多種因素有關。工作溫度愈低、鋼材愈厚、名義拉應力愈大、應力集中及焊殘余應力愈高（特別是有多向拉應力存在時）、鋼材韌性愈差、加荷速率愈快的結構愈容易發(fā)生脆斷。重要性愈大的結構對抗脆斷性能的要求亦愈高。,（2）鋼材在相應試驗溫度下的沖擊韌性指標目前仍被視作鋼材抗脆斷性能的主要指標。 （3）對低合金高強度結構鋼的要求比碳素結構鋼嚴，如最大使用厚度更小，沖擊試驗溫度更低等，而且鋼材強度愈高，要求愈嚴。 至于鋼材厚度與結構抗脆斷性能在定量上的關系，國內(nèi)外均有研究，有的已在規(guī)范中根據(jù)結構的不同工作條件對不同牌號的鋼材規(guī)定了最大使用厚度。但由于我們對國產(chǎn)建筑鋼材在不同工作條件下的脆斷問題還缺乏深入研究，故這次修訂時尚無法對我國鋼材的最大使用厚度作出具體規(guī)定，只能參照國外資料在構造上作出一些規(guī)定以提高結構的抗脆斷能力。,8.7.1條 根據(jù)前蘇聯(lián)對脆斷事故調查的結果，格構式桁架結構占事故總數(shù)的48，而梁結構僅占18，板結構占34，可見桁架結構容易發(fā)生脆斷。但從我國的調研結果看，脆斷情況并不嚴重，故規(guī)定在工