鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范新課件

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GBJ50017)修訂情況介紹一、原規(guī)范GBJ17-88存在的問題1.原規(guī)范中所用材料的名稱、牌號及設(shè)計指標(biāo)等與現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)不符,且沒有反映高強(qiáng)度鋼材,亦沒有考慮抗脆性斷裂的問題。2.對框架結(jié)構(gòu)沒有內(nèi)力分析方法的規(guī)定,無支撐的單層純框架,側(cè)移對內(nèi)力的影響很小,不必考慮豎向荷載對側(cè)移的二階效應(yīng),但多層純框架情況就不同了。

(2)吊車橫向水平荷載的增大系數(shù)α值源于前蘇聯(lián)1953年的規(guī)定,沿用至今,前蘇聯(lián)于二十世紀(jì)七十年代已對此作出修改;(1)吊車工作制與起重機(jī)設(shè)計規(guī)(GB3811-83)中規(guī)定的吊車工作級別缺乏聯(lián)系,操作困難;(3)吊車梁的撓度限值.計算時應(yīng)采取的吊車荷載原規(guī)范元明確規(guī)定,習(xí)慣上是用兩臺吊車計算的,不符合正常使用的概念。3.在吊車和吊車梁設(shè)計方面5.受彎構(gòu)件

(1)在一般梁的強(qiáng)度計算中,缺少利用腹板屈曲后強(qiáng)度的內(nèi)容;

(2)原規(guī)范中梁腹板局部穩(wěn)定的相關(guān)公式是按純彈性理論建立的,各種荷載單獨作用下的臨界應(yīng)力作為一種特征值,有時會大于鋼材強(qiáng)度,這終究是一個缺陷。

6.對框架結(jié)構(gòu)計算

對框架結(jié)構(gòu),過去常用一階分析計算內(nèi)力,并將無支撐框架和支撐結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度小于框架本身抗側(cè)移剛度5倍的有支撐框架

等同為有側(cè)移框架,均按有側(cè)移框架柱計算長度系數(shù)的表格查取μ值。這樣顯然粗糙了一些,不符合計算精確化的趨向。另外,原規(guī)范附錄中有側(cè)移和無側(cè)移框架的柱子計算長度系數(shù)表格是建立在某些基本假定的前提之下的,當(dāng)不符合這些基本假定時如何處理,原規(guī)范卻沒有交待。7軸心壓桿和壓彎構(gòu)件的計算

(l)對單軸對稱截面軸壓構(gòu)件繞對稱軸的彎扭失穩(wěn)問題,原規(guī)范為了簡化計算,將其歸并到某一個截面分類類別(如b類或c類)中按彎曲屈曲來對待。但由于各種因素的影響,誤差的幅度有時較大,一些截面形心和剪心之間距離較大的構(gòu)件偏于不安全,而且長細(xì)比愈小,截面寬厚比愈大,誤差亦愈大。以雙角鋼組合T形截面為例,以長邊相并者誤差最大可高達(dá)15%,而當(dāng)長細(xì)比大于100時誤差即降至10%以內(nèi)。8.在連接計算方面有些條文與國內(nèi)外有關(guān)規(guī)范協(xié)調(diào)不夠,某些內(nèi)容空缺,需要補(bǔ)充。

9.在鋼管結(jié)構(gòu)方面

在鋼管結(jié)構(gòu)方面,原規(guī)范只列有圓管平面節(jié)點的承載力計算公式,缺少空間節(jié)點,而且這些公式亦是根據(jù)當(dāng)時收集到的近300個試驗資料進(jìn)行分析并對照國外規(guī)范后提出來的。隨著鋼管結(jié)構(gòu)的發(fā)展,新的試驗數(shù)據(jù)和有限元分析結(jié)果得到了大量補(bǔ)充,對原公式理應(yīng)作出相應(yīng)的修改。另外,原規(guī)范缺少矩形管的內(nèi)容,應(yīng)予以補(bǔ)充。10.我國有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的一些新的科研成果和實踐經(jīng)驗沒有及時在規(guī)范中得到反映,如插入式柱腳和新型連接材料等等。

1在材料方面

在材料方面增加了Q420級鋼,相當(dāng)于美國的A572-60級和日本的SM520鋼;對高層鋼結(jié)構(gòu)或類似的重要建(構(gòu))筑物則宜用我國的《高層建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》(YB4104-2000),其牌號有Q235Gj(Z)和Q345Gj(Z)兩種(括號中的Z表示具有厚度方向的性能),質(zhì)量等級相當(dāng)于GB/Tl591-1994中的C,D,E級,供貨狀態(tài)有熱軋、正火和控軋,其性能相當(dāng)于日本《建筑結(jié)構(gòu)用鋼材》(JIS3136-1994)中的鋼材性能。為提高結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的抗脆斷性能,保證建筑物的安全可靠,對承受靜載的重要受拉和受彎的焊接構(gòu)件,當(dāng)鋼材厚度t》16mm時,提出了對鋼材沖擊性能的要求,即與需驗算疲勞的構(gòu)件相同。另外,在結(jié)構(gòu)工作溫度T《-20℃的地區(qū),提出了提高結(jié)構(gòu)抗脆斷能力的構(gòu)造要求。由于原規(guī)范和新規(guī)范所依據(jù)的鋼材標(biāo)準(zhǔn)對沖擊性能的要求不同,在新規(guī)范中增加了0℃沖擊韌性的要求,并調(diào)整了不同鋼種的沖擊試驗溫度,即將Q345鋼和Q235鋼采取相同的沖擊試驗溫度。2、一般規(guī)定

在第三章的一般規(guī)定中,強(qiáng)調(diào)了設(shè)計原則的指導(dǎo)。突出設(shè)計原則是當(dāng)前國際上設(shè)計規(guī)范的一個共同特點。早先的規(guī)范條款主要以試驗或?qū)嵺`經(jīng)驗為主,故條文簡單具體,很少涉及理論依據(jù)或其它要求。而近幾十年來隨著科技的飛速發(fā)展,人們對結(jié)構(gòu)性能的認(rèn)識已相當(dāng)透徹,計算更為精細(xì),在總體上已形成系統(tǒng)的知識,規(guī)范的任務(wù)就不僅限于提供計算公式和數(shù)據(jù)限值,而是先要給予設(shè)計原則的指導(dǎo)。3.受彎構(gòu)件的計算

(1)梁整體穩(wěn)定系數(shù)的計算方法基本未變,僅根據(jù)原武漢水電大學(xué)的建議,將φb>0.6以后采用的φb’表格改為簡化公式φb’=1.07-0.282/φb但1.0,以便于使用。

(2)關(guān)于梁腹板的局部穩(wěn)定,參考國際標(biāo)準(zhǔn),將受靜荷載且僅配置支承加勁肋或尚有中間橫向加勁脅的一般工字形截面組合梁按考慮腹板屈曲后強(qiáng)度來計算梁的抗剪和抗彎承載力,而不再驗算梁腹板的局部穩(wěn)定?？紤]腹板屈曲后強(qiáng)度的計算方法引用了國際上通用的簡化方法,即"Simplepost-criticalmethod在梁腹板局部穩(wěn)定的驗算方法中參考了澳大利亞規(guī)范和英國規(guī)范BS5950對相關(guān)公式作些調(diào)整,并對相關(guān)公式中各種荷載單獨作用下的臨界應(yīng)力σcr,,cr、σcr,c作了非彈性修正,使其最大值不超過鋼材的屈服強(qiáng)度。因此原規(guī)范中基于純彈性理論計算腹板加勁脅間距的簡化公式亦相應(yīng)取消。4.軸心受壓構(gòu)件和壓彎構(gòu)件的計算

(1)在軸壓構(gòu)件中,增加了單軸對稱截面繞對稱軸(y軸)失穩(wěn)時用換算長細(xì)比λyz代替λy的理論公式,對單角鋼截面和由雙角鋼組成的T形截面則給出了λyz的簡化公式。原規(guī)范認(rèn)為等邊單角鋼截面、雙角鋼T形截面和單軸對稱的工字形截面繞對稱軸失穩(wěn)的彎扭屈曲承載力比彎曲失穩(wěn)下降不多,基本上未超出所屬截面類別，柱子曲線中值的分布范圍,將λy改用λyz后將使計算更為精確,但不影響截面類別。而軋制和焊接T形及槽形截面繞對稱軸彎扭失穩(wěn)的承載力下降較多,故原規(guī)范將其列入c類截面,現(xiàn)用λyz代替λy后,可返回為b類;僅將焊接T形截面中翼緣為軋制或剪切邊者仍留在c類。(4)重新規(guī)定了減少受壓構(gòu)件自由長度的支撐力Fb,假定支撐為彈性支座,從支撐所應(yīng)具有的最低剛度出發(fā)來確定支撐力。規(guī)范給出了單根柱有一道支撐及多道支撐的支撐力,又給出了被撐構(gòu)件為多根柱組成的柱列時的支撐力。該支撐力應(yīng)與其它作用產(chǎn)生的支撐桿內(nèi)力相疊加,支撐軸線宜通過被支撐構(gòu)件截面的剪心。此支撐力同樣適用于為減小梁受壓翼緣自由長度時的情況。單根受壓桿在長度的中點有一道支撐時的支撐力為Fb1=N/60(N為被支撐桿的軸壓力),當(dāng)λ>77(對Q235鋼)或λ41(對Q345鋼)時,Fb1小于原規(guī)范采用的偶然剪力。5)對壓彎構(gòu)件穩(wěn)定計算的主要修改內(nèi)容a.調(diào)整了等效彎矩系數(shù)mx和tx的取值。因為對純框架已建議用二階彈性分析法計算內(nèi)力,故不論純框架柱或有支撐框架柱均可按兩端支承構(gòu)件對待,采用相同mx的值,僅當(dāng)用一階彈性分析法計算內(nèi)力的純框架性及弱支撐框架柱時,mx仍取為1.0。根據(jù)國內(nèi)研究并參考國外規(guī)定,取消mx和tx不得小于0.4的規(guī)定。無端彎矩但有橫向荷載作用時,為簡化計算且均偏于安全,不論有幾個橫向荷載,均統(tǒng)一取mx=1.0。b.在彎矩作用平面外的穩(wěn)定計算公式中,在Mx項前面增加截面影響系數(shù)(對閉口截面=0.7,對其它截面=1.0);而將閉口截面的φb值由原規(guī)范的l.4(φb〉1.0是不合理的)改為1.0。對單軸對稱截面,公式中的φy理應(yīng)按λyz查取,但由于壓彎構(gòu)件的單軸對稱截面的λyz計算復(fù)雜,而且截面形心與剪心比較接近,λy與λyz的差別不大,故規(guī)定除僅對T形截面應(yīng)按λyz確定φy外,其它截面均可按λy確定φy。(6)構(gòu)件的計算長度和容許長細(xì)比

a.對珩架交叉腹桿中的壓桿在銜架平面外的計算長度l0參考德國標(biāo)準(zhǔn)對原規(guī)范進(jìn)行修改,列出了四種情況(相交另一桿受壓／,兩桿均不中斷或另一桿中斷／;相交另一桿受拉／,兩桿均不中斷或有一桿中斷)和五個計算公式。l0與兩交叉腹桿的內(nèi)力特征(受拉或壓、內(nèi)力大小等)有關(guān)。與原規(guī)范相比,差別在+12.9%~-30%之間。c.根據(jù)實踐經(jīng)驗,補(bǔ)充了對跨度L60m絎架桿件容許長細(xì)比的規(guī)定。5.疲勞計算

基本上按原規(guī)范未變,僅對附錄中的構(gòu)件和連接分類表中梁的連接焊縫等級及其類別作了修改(4)根據(jù)試驗研究的結(jié)果,增加了“連接節(jié)點處板件的計算”這一節(jié),主要內(nèi)容有:a.給出了連接板件在拉、剪共同作用下(BlockShear)的強(qiáng)度計算公式,適用于拉力與板件撕裂線之間的不同夾角;b.提出了用有效寬度法計算絎架節(jié)點板強(qiáng)度的近似公式,應(yīng)力擴(kuò)散角取為30度c.首次提出了絎架節(jié)點板在受壓斜腹桿作用下的穩(wěn)定計算方法。為簡化設(shè)汁,對有豎腹桿的節(jié)點板給出可以不計算穩(wěn)定的c/t(c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,t為節(jié)點板厚度)的下限值,對無豎腹桿的節(jié)點板給出可用簡化公式計算穩(wěn)定的c／t下限值。當(dāng)c/t超過規(guī)定的下限值時,應(yīng)按附錄中所給的方法進(jìn)行穩(wěn)定計算。由于此法是根據(jù)有限的試驗結(jié)果擬合而成,在c/t的一定范回內(nèi),試驗結(jié)果比較穩(wěn)定,計算值平均為試驗值的85%.偏于安全。但當(dāng)c/t超出一定范圍后,計算值將大于試驗值,不安全。故規(guī)范規(guī)定了c/t的上限值,即嚴(yán)禁超過此值(5)根據(jù)實踐經(jīng)驗,增加了幾種支座形式,即常用的平板支座和近年來開發(fā)的橡膠支座和球形鋼支座。7.構(gòu)造要求

(1)取消了原規(guī)范對焊件厚度的限制,因為該限值是根據(jù)當(dāng)時的鋼材標(biāo)準(zhǔn)和實踐經(jīng)驗提出來的,現(xiàn)在不僅鋼材標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)改變而且在工程實踐中有突破。另外,從防脆斷的角度出發(fā),焊件的厚度限值與結(jié)構(gòu)形式、應(yīng)力特征、工作溫度和構(gòu)造等多種因素有關(guān),原規(guī)范的規(guī)定亦不夠全面,容易引起誤會。(2)明確了有些構(gòu)造要求不適用于鋼管結(jié)構(gòu)。(3)焊縫連接方面a.對寬度或厚度不同的焊件用對接焊縫拼接時,原規(guī)范規(guī)定要做成坡度不大1：4的斜角,現(xiàn)根據(jù)國外經(jīng)驗對靜載結(jié)構(gòu)改為不大于1：2.5;b.角焊縫的最小焊腳尺寸hf1.5t?,原規(guī)范對t定義為較厚焊件的厚度,現(xiàn)根據(jù)國外經(jīng)驗,加注說明:當(dāng)采用低氫型堿性焊條時,t取為較薄焊件的厚度;c.側(cè)面角焊縫的最大計算長度,原規(guī)范按動載結(jié)構(gòu)和靜載結(jié)構(gòu)分別規(guī)定為40hf和60hf,現(xiàn)根據(jù)試驗結(jié)果,統(tǒng)一取為“60hf。(4)螺栓和確釘連接對螺栓(鋼釘)間距表參照橋梁規(guī)范和國外現(xiàn)范進(jìn)行了局部修改,補(bǔ)充了垂直內(nèi)力方向的問距的現(xiàn)定。對沿桿軸方向受拉的連接,增加了為減少撬力的構(gòu)造要求。(5)根據(jù)實踐經(jīng)驗和試驗研究,增加了插入式柱腳、埋入式柱腳和外包式柱腳等新型柱腳形式,并對插入式柱腳的最小埋深作出了規(guī)定,同時補(bǔ)充了柱腳底板與混凝土基礎(chǔ)間抗水平力的摩擦系數(shù)值μ=0.40(6)根據(jù)科學(xué)試驗和實踐經(jīng)驗,規(guī)定的吊車梁(或吊車絎架)上翼緣和制動梁可以用角焊縫連接。(7)根據(jù)實踐經(jīng)驗,增加了L60m的大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求。(8)增加了“提高寒冷地區(qū)結(jié)構(gòu)抗脆斷能力的要求”這一節(jié),適用于工作溫度T〈-20℃的地區(qū)。其內(nèi)容主要是根據(jù)我國在東北寒冷地區(qū)的建設(shè)經(jīng)驗以及前蘇聯(lián)在這方面的研究成果制定的(9)對防護(hù)和隔熱進(jìn)行了補(bǔ)充修改,明確提出了鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕（銹蝕亦是一種腐蝕)和防火問題以及應(yīng)遵守的有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計原則。在設(shè)計文件中應(yīng)注明所要求的鋼材除銹等級和采用的涂料(或鍍層)名稱及其厚度。8.塑性設(shè)計

(1)取消了原規(guī)范在塑性設(shè)計時應(yīng)乘以強(qiáng)度折減系數(shù)0.9的規(guī)定,因原規(guī)定依據(jù)不足。(2)將符合塑性設(shè)計要求的鋼材力學(xué)性能從條文說明移入正文并對塑性應(yīng)變的要求加以修改,由屈服臺階末端處的應(yīng)變st6εp(εp為彈性階段的應(yīng)變)改為εu(對應(yīng)于抗拉強(qiáng)度fu時的應(yīng)變)不小于20倍的屈服點應(yīng)變εy。9.鋼管結(jié)構(gòu)

(1)圓鋼管結(jié)構(gòu):隨著鋼管結(jié)構(gòu)的發(fā)展,同濟(jì)大學(xué)對根據(jù)最近收集到的國內(nèi)外新的試驗數(shù)據(jù)和有限元分析結(jié)果建立起來的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了統(tǒng)計分析后,對原規(guī)范進(jìn)行了下列修改:a.對管節(jié)點承載力的計算公式作了局部修改,使計算結(jié)果的置信度和均值更為合理;b.將公式的適用范圍由原規(guī)范的徑厚比d/t50擴(kuò)大到d/t100(主管)和di/ti60(支管):c.補(bǔ)充了TT型和KK型空間管節(jié)點承載力的計算公式。另外,將主管軸力影響系數(shù)表達(dá)式中對主管軸向應(yīng)力σ的定義由原來的"最大軸向應(yīng)力"改為"節(jié)點兩側(cè)主管的較小軸向壓應(yīng)力"(一側(cè)受拉時,取σ0)(2)增加了矩形管(含方管)結(jié)構(gòu)的平面管節(jié)點承載力計算公式。由哈爾濱工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院根據(jù)試驗研究的成果并參照國外資料進(jìn)行修訂,其內(nèi)容大致為:a.由于矩形管結(jié)構(gòu)在我國應(yīng)用較少,經(jīng)驗不足,經(jīng)研究分析后,將國外資料中的矩形管節(jié)點承載力統(tǒng)一乘以折減系數(shù)0.9;b.對T,Y,X形節(jié)點,根據(jù)哈工大的科研成果對國外公式進(jìn)行了修正.l0.保留圓鋼、小角鋼的輕型結(jié)構(gòu)

保留圓鋼、小角鋼的輕型結(jié)構(gòu),但將其名稱由原來的“輕型鋼結(jié)構(gòu)”改為“輕型絎架結(jié)構(gòu)",以明確其作為小型銜架(joist)使用的功能。11.鋼與混凝土組合梁

(1)將圓柱頭焊釘?shù)目辜舫休d力的限值Nc0.7Asf改大為Nc0.7Asf(為栓釘?shù)膹?qiáng)屈比)。

(2)增加了連續(xù)組合梁負(fù)彎矩處截面的計算方法。

(3)增加了壓型鋼板組合板的組合梁設(shè)計。

(4)增加了部分抗剪連接件組合梁的設(shè)計三