《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》

1、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50017-2003應(yīng)用講座 清華大學(xué) 石永久,(1)GBJ17-88 從1997年起開始修訂，2001年12月完成報(bào)批稿，這兩年其它規(guī)范陸續(xù)推出，不斷修改協(xié)調(diào)。 (2)吸收了國內(nèi)外近十年的鋼結(jié)構(gòu)研究和工程應(yīng)用成果，借鑒了歐洲、美國、英國、澳大利亞等國新規(guī)范的經(jīng)驗(yàn)。 (3) 條文增改部分超過2/3。 (4)明確了強(qiáng)制性條文，必須執(zhí)行。 (5)既考慮了原則性、也考慮了可操作性。,背 景,講解內(nèi)容 (1)新增條文較詳細(xì)講解 (2)修改條文指明修改之處 (3)強(qiáng)制條文重申重要性 (4)未改條文簡(jiǎn)要概述規(guī)范比,第1章 總 則,1.0.1條 基本原則，未變 1.0.2條 增加對(duì)冷彎成

2、型的構(gòu)件及其連接要符合冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范 1.0.3條 增加提到相關(guān)規(guī)范名稱，如荷載取值必須符合建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范要求、地震區(qū)的建筑物和構(gòu)筑物符合建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范、構(gòu)筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范、中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖要求。,1.0.4條 設(shè)計(jì)原則，未變 1.0.5條（強(qiáng)制條文） 在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文件中，應(yīng)注明建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限、鋼材牌號(hào)、連接材料的型號(hào)（或鋼號(hào)）和對(duì)鋼材所要求的力學(xué)性能、化學(xué)成分及其他的附加保證項(xiàng)目。此外，還應(yīng)注明所要求的焊縫形式、焊縫質(zhì)量等級(jí)、端面刨平頂緊部位及對(duì)施工的要求。 1.0.6條 特殊設(shè)計(jì)要求，未變,第2章 術(shù)語和符號(hào),材料并入第3章。第2章主要列出建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)術(shù)語和符號(hào)標(biāo)

3、準(zhǔn)（GB/T50083-97）中沒有的術(shù)語（如腹板“通用高厚比”等），但符號(hào)列出較全。,第3章 基本設(shè)計(jì)規(guī)定,3.1 設(shè)計(jì)原則 3.1.1條 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，未變 3.1.2條（強(qiáng)制條文）承重結(jié)構(gòu)應(yīng)按下列承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)： (1)承載能力極限狀態(tài)包括：構(gòu)件和連接的強(qiáng)度破壞、疲勞破壞和因過度變形而不適于繼續(xù)承載，結(jié)構(gòu)和構(gòu)件喪失穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)構(gòu)和結(jié)構(gòu)傾覆。 (2)正常使用極限狀態(tài)包括：影響結(jié)構(gòu)、構(gòu)件和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件正常使用或外觀的變形，影響正常使用的振動(dòng)，影響正常使用或耐久性能的局部損壞（包括混凝土裂縫）。,3.1.3條（強(qiáng)制條文）設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞可能產(chǎn)生的后果，采

4、用不同的安全等級(jí)。 一般工業(yè)與民用建筑鋼結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)可取為二級(jí)，其他特殊建筑鋼結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)可根據(jù)具體情況另行確定。,3.1.4條（強(qiáng)制條文）按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)考慮荷載效應(yīng)的基本組合，必要時(shí)尚應(yīng)考慮荷載效應(yīng)的偶然組合。 按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，考慮荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合，對(duì)鋼與混凝土組合梁，尚應(yīng)考慮永久組合。,3.1.5條（強(qiáng)制條文）計(jì)算結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的強(qiáng)度、穩(wěn)定性以及連接的強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)采用荷載設(shè)計(jì)值(荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以荷載分項(xiàng)系數(shù))；計(jì)算疲勞時(shí)，應(yīng)采用荷載標(biāo)準(zhǔn)值。,3.1.6條 計(jì)算結(jié)構(gòu)或構(gòu)件強(qiáng)度和穩(wěn)定時(shí)，動(dòng)力荷載設(shè)計(jì)值乘以動(dòng)力系數(shù)；計(jì)算疲勞和變形時(shí)，動(dòng)力荷載標(biāo)準(zhǔn)值不乘以動(dòng)力系數(shù)

5、。 局部修改“計(jì)算吊車梁或吊車桁架及其制動(dòng)結(jié)構(gòu)的疲勞和撓度時(shí)，吊車荷載應(yīng)按作用在跨間內(nèi)荷載效應(yīng)最大的一臺(tái)吊車確定?！?3.1.7條， 3.1.8條， 3.1.9條移到3.2節(jié),3.2 荷載和荷載效應(yīng)計(jì)算 新增本節(jié) 3.2.1條（強(qiáng)制條文）設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，荷載的標(biāo)準(zhǔn)值、荷載分項(xiàng)系數(shù)、荷載組合值系數(shù)、動(dòng)力荷載的動(dòng)力系數(shù)等，應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009的規(guī)定采用。 不能用國外規(guī)范,結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)0應(yīng)按現(xiàn)行建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定采用。 GB50068的7.0.3條注“對(duì)設(shè)計(jì)工作壽命為25年的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，各結(jié)構(gòu)規(guī)范可根據(jù)各自情況確定0值”。本規(guī)范根據(jù)工作壽命50年時(shí)01.0，工

6、作壽命5年時(shí)00.9，規(guī)定工作壽命25年取00.95。,修訂后的荷載規(guī)范將屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值統(tǒng)一規(guī)定為0.5kN/m2（原規(guī)定分0.3、0.5、0.7kN/m2三級(jí)），但注明“對(duì)不同結(jié)構(gòu)可按有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范作0.2kN/m2的增減”。所以本規(guī)范在本條注明了“對(duì)支承輕屋面的構(gòu)件或結(jié)構(gòu)，當(dāng)僅有一個(gè)可變荷載且受荷面積超過60m2時(shí)，取0.3kN/m2 ” ；對(duì)重屋面由于增加了以永久荷載為主的組合，不再提高屋面活荷載。,3.2.2條 原規(guī)范對(duì)重級(jí)工作制吊車梁，將荷載規(guī)范規(guī)定的橫向水平荷載乘以增大系數(shù)以考慮吊車的搖擺力?，F(xiàn)改為按下式計(jì)算： HK= Pkmax 式中Pkmax為吊車最大輪壓標(biāo)準(zhǔn)值；系數(shù)0.1

7、（一般軟鉤吊車），0.15(抓斗或磁盤吊車)和0.2（硬鉤吊車）。 根據(jù)起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB3811-83），按吊車?yán)玫燃?jí)（即循環(huán)次數(shù)，分為U0-U9等10級(jí)）和載荷狀態(tài)（載荷譜系數(shù)Kp有輕、中、重、特重等4級(jí)）綜合劃分吊車工作級(jí)別為A1A8級(jí)。本規(guī)范所指輕級(jí)工作制即A1A3級(jí)；中級(jí)為A4A5級(jí)；重級(jí)為A6A8級(jí)（其中A8為特重級(jí)）。,3.2.3條 計(jì)算屋蓋桁架考慮懸掛吊車和電動(dòng)葫蘆時(shí)：在同一跨每條運(yùn)行線路上的臺(tái)數(shù)：梁式吊車2，電動(dòng)葫蘆1。 3.2.4條 (原3.1.9條)冶煉車間荷載折減系數(shù)，未變,3.2.5條 結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型和基本假定應(yīng)盡量與構(gòu)件連接的實(shí)際性能相符。 3.2.6條 建筑結(jié)

8、構(gòu)的內(nèi)力一般按結(jié)構(gòu)靜力學(xué)方法進(jìn)行彈性分析，符合本規(guī)范第9章的超靜定結(jié)構(gòu)，可采用塑性分析。采用彈性分析的結(jié)構(gòu)中，構(gòu)件截面允許有塑性變形發(fā)展。,3.2.7條 框架結(jié)構(gòu)梁與柱剛性連接，梁柱交角不變，連接能承受最不利內(nèi)力；梁與柱鉸接，充分的轉(zhuǎn)動(dòng)能力，傳遞剪力和軸力；梁與柱半剛性連接，具有有限轉(zhuǎn)動(dòng)剛度，交角變化，確定彎矩轉(zhuǎn)角曲線，考慮連接變形影響。,3.2.8條 對(duì) 的框架結(jié)構(gòu)（一般指無支撐純框架）宜采用二階彈性分析”。此處N為所計(jì)算樓層各柱軸壓力之和；H為所計(jì)算樓層及以上各層水平力之和；h為所計(jì)算樓層的高度；u為所計(jì)算樓層按一階分析的層間側(cè)移，此處可用位移容許值u代替。 a采用二階分析時(shí)，應(yīng)在每層柱頂

9、附加考慮假想水平力Hni：,式中，Qi為第i樓層的總重力荷載設(shè)計(jì)值； ns為框架總層數(shù)，取 y為鋼材強(qiáng)度影響系數(shù)； Q235鋼，y =1.0 Q345鋼，y =1.1 Q390鋼，y =1.2 Q420鋼，y =1.25,b. 采用二階分析時(shí)，框架柱的計(jì)算長度系數(shù)1.0。 c. 規(guī)范提出了采用二階彈性分析時(shí)，桿端彎矩的近似計(jì)算方法： M2M1b+2i M1s 式中 M1b 、M1s 分別為框架無側(cè)移或有側(cè)移時(shí)按一階彈性分析求得的桿件端彎矩； 2i 考慮二階效應(yīng)第i層桿件的側(cè)移彎矩增大系數(shù)。 如2i 1.33，宜增加框架剛度 本條不適用于門式剛架和塑性設(shè)計(jì)剛架,3.3 材料選用（原規(guī)范第2章）,

10、3.3.1條 （原2.0.1條）增加使用鋼材的牌號(hào)（原規(guī)范有3號(hào)鋼、16Mn、15MnV）現(xiàn)為： Q235 (相當(dāng)于作廢的舊標(biāo)準(zhǔn)的3號(hào)鋼) Q345 (相當(dāng)于作廢的舊標(biāo)準(zhǔn)的16Mn、12MnV、14MnNb、16MnRE、18Nb) Q390 (相當(dāng)于作廢的舊標(biāo)準(zhǔn)的15MnV、15MnTi、16MnNb) Q420 (相當(dāng)于作廢的舊標(biāo)準(zhǔn)的15MnVN、14MnVTiRE) 其中，15MnVN曾用于九江長江大橋（栓焊鐵路橋）。,3.3.2條（原2.0.2條）下列情況不應(yīng)采用Q235鋼(沸騰鋼) 焊接結(jié)構(gòu)： (1)直接承受動(dòng)力荷載或振動(dòng)荷載且需要驗(yàn)算疲勞的結(jié)構(gòu)； (2) 工作溫度低于T20 mm）

11、就容易分層。 指標(biāo)對(duì)應(yīng)計(jì)算點(diǎn)的鋼材厚度,(1)鋼板厚度增加到100mm（原規(guī)范3號(hào)鋼50mm，16Mn和15MnV鋼36mm），這是為了與軸壓d曲線相呼應(yīng)。其實(shí)，厚板的統(tǒng)計(jì)資料尚不夠充分。板厚16mm時(shí)，厚度分組標(biāo)準(zhǔn)變化。 (2)Q345鋼相應(yīng)的對(duì)接焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值降低。 (3)普通螺栓的A、B級(jí)，根據(jù)GB5782-86，其材料不是3號(hào)鋼，分為5.6和8.8級(jí)，現(xiàn)改取ftb=210，400N/mm2, fvb=190，320N/mm2。 (4)普通螺栓的C級(jí)，分為4.6和4.8級(jí)。 (5)增加承壓型連接高強(qiáng)度螺栓的抗拉強(qiáng)度。,A、B級(jí)螺栓都是以前的“精制螺栓”，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求相同。只是A級(jí)螺栓用于

12、d24mm和L（螺栓公稱長度）10d或L150mm（按較小值）；d或L較大者稱為B級(jí)螺栓。 鉚釘連接在驗(yàn)收規(guī)范GB50205中已無條文，在設(shè)計(jì)中規(guī)范中是否保留，意見不一致，現(xiàn)予保留。,3.4.2條（強(qiáng)制條文）強(qiáng)度設(shè)計(jì)值折減系數(shù)： 單面連接角鋼 施工條件差的高空焊接 增加“無墊板的單面施焊對(duì)接焊縫乘以系數(shù)0.85”。,3.5 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件變形的規(guī)定,正文為原則規(guī)定，具體數(shù)值規(guī)定在附錄A。 3.5.1條（新增條文）受彎構(gòu)件的撓度容許值考慮兩種情況： uT恒載活荷載作用下的撓度容許值，主要 是觀感要求 uQ為活荷載作用下的撓度容許值，主要是 使用要求。,將吊車梁和吊車桁架撓度改為按一臺(tái)起重量最大吊車加

13、自重進(jìn)行計(jì)算（相應(yīng)撓度容許值有所調(diào)整）。理由： 符合“正常使用極限狀態(tài)”的要求； 與多數(shù)國外規(guī)范相一致。 3.5.2條（原3.3.1條 ） 不考慮截面削弱，未變,3.5.3條（新增條文）構(gòu)件預(yù)先起拱值，一般取恒載標(biāo)準(zhǔn)值+1/2活載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的撓度值。,原3.3.23.3.5 條移至附錄A,第4章 受彎構(gòu)件的計(jì)算 4.1 強(qiáng)度,4.1.1條 實(shí)腹受彎構(gòu)件，抗彎強(qiáng)度計(jì)算 gx= gy= 1.0由“直接承受動(dòng)力荷載”改為“需要計(jì)算疲勞的梁” 4.1.2條 抗剪計(jì)算，未變,4.1.3條 在梁局部承壓強(qiáng)度計(jì)算中，將集中力在腹板邊緣的分布長度增加為（與梁與柱剛性連接節(jié)點(diǎn)一致）： 式中，a為集中力支承長度；

14、hy為梁外表面至腹板邊緣距離；hR為軌道的高度。,4.1.4條 折算應(yīng)力計(jì)算，未變,4.2 整體穩(wěn)定,4.2.1條 保證整體穩(wěn)定的措施，未變 4.2.2條 平面內(nèi)穩(wěn)定計(jì)算，未變,4.2.3條 雙向受彎梁穩(wěn)定計(jì)算，未變 4.2.4條 保證箱形截面受彎梁穩(wěn)定性，未變,4.2.5條(新增條文) 梁支座處構(gòu)造措施防止梁端扭轉(zhuǎn) 4.2.6條 減小梁受壓翼緣側(cè)向計(jì)算長度的支撐，按梁受壓翼緣為軸心壓桿，根據(jù)翼緣軸力(如N=sAf)計(jì)算所需的支撐，而不再統(tǒng)一取,4.3 局部穩(wěn)定,組合梁腹板局部穩(wěn)定計(jì)算有較大變動(dòng)，主要有： 對(duì)原來按無限彈性計(jì)算的腹板各項(xiàng)臨界應(yīng)力作了彈塑性修正。 原各種應(yīng)力共同作用下的臨界條件公

15、式來源于完全彈性條件，新的公式（4.3.3-1）等參考了澳大利亞規(guī)范等資料，適合于彈塑性修正后的臨界應(yīng)力。 無局部壓應(yīng)力且承受靜力荷載的焊接工字形載面梁，規(guī)定按新增加的4.4節(jié)利用屈曲后強(qiáng)度設(shè)計(jì)。,4.3.1條（新增條文） 主要增加內(nèi)容： （1）受靜力和間接動(dòng)力的組合梁宜考慮腹板屈曲后強(qiáng)度。 （2）受直接動(dòng)力的吊車梁等應(yīng)配置加勁肋， 且當(dāng) 應(yīng)計(jì)算腹板穩(wěn)定性。 （3）輕、中級(jí)工作吊車梁計(jì)算腹板穩(wěn)定性時(shí)，輪壓設(shè)計(jì)值可乘折減系數(shù)0.9,4.3.2條 主要修訂內(nèi)容： (1)取消“對(duì)無局部壓應(yīng)力的梁， 時(shí)，可不計(jì)算” (2)增加“ （受壓翼緣扭轉(zhuǎn)未受約束時(shí)）需配置縱向加勁肋” (3)任何情況下h0/tw

16、250 (4)梁支座和上翼緣集中荷載處，宜設(shè)置支承加勁肋,4.3.3條 取消橫向加勁肋間距驗(yàn)算，直接驗(yàn)算區(qū)格局部穩(wěn)定性。僅配橫向加勁肋時(shí)：,單項(xiàng)臨界應(yīng)力cr，cr，c,cr各有三個(gè)計(jì)算公式,例如計(jì)算scr為4.3.3-2a、b、c三個(gè)公式。其中a式的臨界應(yīng)力等于強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f；而c式為完全彈性的臨界應(yīng)力，與原規(guī)范的規(guī)定相當(dāng)；b式則為彈性到屈服之間的過渡。公式采用了國際通行的表達(dá)方式，采用通用高厚比 作為參數(shù)，即 當(dāng) (a) 當(dāng) (b) 當(dāng) (c),式中 為腹板受彎計(jì)算時(shí)的通用高厚比 當(dāng)梁受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受到約束時(shí), 當(dāng)梁受壓翼緣扭轉(zhuǎn)未受到約束時(shí), hc為梁腹板彎曲受壓區(qū)高度,計(jì)算cr為4.3.3-3

17、a、b、c三個(gè)公式。通用高厚比 當(dāng) (a) 當(dāng) (b) 當(dāng) (c),式中 為用于腹板受剪計(jì)算時(shí)的通用高厚比， 為鋼材抗剪屈服強(qiáng)度，等于 ； 當(dāng)a/ho1.0時(shí), 當(dāng)a/ho1.0時(shí),計(jì)算sc,cr為4.3.3-4a、b、c三個(gè)公式。通用高厚比 當(dāng) (a) 當(dāng) (b) 當(dāng) (c),式中 為用于腹板受局部壓力計(jì)算時(shí)的通用高厚比， 當(dāng)0.5a/ho1.5時(shí), 當(dāng)1.52時(shí),取a/h2=2,4.3.5條 取消吊車梁腹板計(jì)算，改成 受壓翼緣與縱向加勁肋間配短加勁肋時(shí)，區(qū)格局部穩(wěn)定性計(jì)算,臨界應(yīng)力cr1，cr1，c,cr1按(4.3.3-23)計(jì)算， h0用h1代替，a用a1代替,按(4.3.3-2)計(jì)算

18、c,cr1時(shí)lb用lc1代替 當(dāng)梁受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受到約束時(shí), 如a1/h11.2， 當(dāng)梁受壓翼緣扭轉(zhuǎn)未受到約束時(shí), 如a1/h11.2，,4.3.6條 加勁肋構(gòu)造要求，未變 4.3.7條 支承和支座加勁肋計(jì)算，未變,4.3.8條 局部修改：梁受壓翼緣自由外伸寬度b與厚度t之比，應(yīng)符合要求,當(dāng)gx=1.0時(shí)，b/t可放寬至,4.4 組合梁腹板考慮屈曲后強(qiáng)度的計(jì)算,新增本節(jié) 4.4.1條 （1）本節(jié)條款不適用于吊車梁，因有關(guān)資料不充分，多次反復(fù)屈曲可能導(dǎo)致腹板邊緣出現(xiàn)疲勞裂紋。 （2）梁腹板受剪屈曲后強(qiáng)度計(jì)算，利用了張力場(chǎng)概念。使極限剪力大于屈曲剪力。精確確定張力場(chǎng)剪力值需要算出張力場(chǎng)寬度，比較復(fù)雜

19、，為簡(jiǎn)化計(jì)算，條文采用了相當(dāng)于下限的近似公式。,（3）利用腹板屈曲后強(qiáng)度，即使h0/tw很大，一般也不再考慮設(shè)置縱向加勁肋。而且只要腹板的抗剪承載力不低于梁的實(shí)際最大剪力，可只設(shè)支承加勁肋，而不設(shè)置中間橫向加勁肋。 （4）利用腹板屈曲后強(qiáng)度后，梁的抗彎承載力有所降低，但降低不多，對(duì)Q235鋼的梁來說，當(dāng)h0/tw=200（受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受到約束）或h0/tw=175（受壓翼緣扭轉(zhuǎn)未受約束），抗彎承載力只下降5%以內(nèi)。,腹板僅配支承加勁肋，考慮屈曲后強(qiáng)度 抗彎和抗剪承載能力驗(yàn)算 式中 M、V所計(jì)算截面處梁的彎矩和剪力設(shè)計(jì)值。 當(dāng)M1.0時(shí)，5.34+4(ho/a)2。如果只設(shè)置支承加勁肋而使a/ho甚大時(shí)，則可取5.34。, 腹板屈曲后梁的抗彎承載力Meu 腹板屈曲后考慮張力場(chǎng)的作用，抗剪承載力有所提高，但由于彎矩作用下腹板受壓區(qū)屈曲后，使梁的抗彎承載力有所下降我國規(guī)范采用有效截面的概念來計(jì)算梁的抗彎承載力。,ae為梁截面模量折減系數(shù),假定腹板受壓區(qū)有效高度為hc，等分在hc的兩端，中部則扣去（1-）hc的高度，梁的中和軸也有下降。現(xiàn)假定腹板受拉區(qū)與受壓區(qū)同樣扣去此高度，這樣中和軸可不變動(dòng)，計(jì)算較為簡(jiǎn)便。hc為腹板受壓區(qū)的高度。,梁截面慣性矩為（忽略孔洞繞本身軸慣性矩）： 梁截面模量折減系數(shù)為： 上式是按雙軸對(duì)