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钢结构设计规范 GBJ17—88 规范条文(一)

钢结构设计规范GBJ17—88

  主编部门:中华人民共和国冶金工业部

  批准部门:中华人民共和国建设部

  施行日期:1989年7月1日

  关于发布国家标准《钢结构设计规范》的通知

  (88)建标字第306号

  根据原国家建委(81)建发设字第546号文的要求,由冶金工业部会同有关部门共同修订的《钢结构设计规范》已经有关部门会审。现批准修订后的《钢结构设计规范》GBJ17—88为国家标准。自一九八九年七月一日起施行.原《钢结构设计规范》TJ17-74于一九九一年一月一日废止。

  本规范由冶金工业部管理,其具体解释等工作由冶金工业部北京钢铁设计研究总院负责。出版发行由中国计划出版社负责。

  中华人民共和国建设部

  一九八八年十月十九日

  修订说明

  本规范是根据原国家基本建设委员会(81)建发设字第546号文的通知,由我部负责主编,具体由我部北京钢铁设计研究总院会同全国有关设计、科研、施工单位和高等院校对1974年原国家基本建设委员会和冶金工业部批准的《钢结构设计规范》(TJ17-74)修订而成。
  
  本规范共分十二章和八个附录。这次修订的主要内容有:以概率理论为基础的极限状态设计法代替容许应力设计法;增加15MnV钢、15MnVq钢的应用;调整受弯构件的整体稳定系数;增添受弯构件腹板局部稳定计算的相关公式;轴心受压构件的稳定性计算采用三条曲线;压弯构件的稳定性改用相关公式计算;增加多层框架柱的计算长度;疲劳计算以应力幅代替应力比;连接中的直角角焊缝采用考虑应力方向的计算方法,并增加承压型高强度螺栓连接;调整构造要求的部分内容;新增塑性设计、钢管结构、钢与混凝土组合梁三章的内容。
  
  本规范必须与按《建筑结构设计统一标准》(GBJ68-84)所制订或修订的《建筑结构荷载规范》(GBJ9-87)及国家各种建筑结构设计标准规范配合使用,不得与未按《建筑结构设计统一标准》(GBJ68-84)所制订或修订的国家各种建筑结构设计标准规范混合使用。

  为了进一步提高规范的水平,希各单位在执行本规范过程中,注意积累资料和总结经验,如发现需要修改和补充之处,请将意见和有关资料寄交冶金工业部北京钢铁设计研究总院(北京市白广路4号),以供今后修订时参考。

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》(GBJ68-84)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 计算重级工作制吊车梁(或吊车桁架)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3.1.8的增大系数。

  吊车横向水平荷载的增大系数                      表3.1.8
吊车类别 吊车起重量
(t) 计算吊车梁(或吊车桁架)、制动结构的强度和稳定性 计算吊车梁(或吊车
桁架)、制动结构、
柱相互间的连接强度
软钩吊车 5~20
30~275
≥300 2.0
1.5
1.3 4.0
3.0
2.6



车 夹钳或刚性料耙吊车 - 3.0 6.0
其它硬钩吊车 1.5 3.0

  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 钢材的强度设计值(材料强度的标准值除以抗力分项系数),应根据钢材厚度或直径(对3号钢按表3.2.1-1的分组)按表3.2.1-2采用。钢铸件的强度设计值应按表3.2.1-3采用。连接的强度设计值应按表3.2.1-4至表3.2.1-6采用。

  3号钢钢材分组尺寸(mm)                 表3.2.1-1
组别 圆钢、方钢和
扁钢的直径或厚度 角钢、工字钢和
槽钢的厚度 钢板的厚度
第1组
第2组
第3组 ≤40
>40~100 ≤15
>15~20
>20 ≤20
>20~40
>40~50

  注:工字钢和槽钢的厚度系指腹板的厚度。

  
  注:3号镇静钢钢材的抗拉、抗压、抗弯和抗剪强度设计值,可按表中的数值增加5%。

  采用。连接的强度设计值应按表3.2.1-4至表3.2.1-6采用。

  

  
  
  注:自动焊和半自动焊所采用的焊丝和焊剂,应保证其熔敷金属抗拉强度不低于相应手工焊焊条的数值。

  

  注:①孔壁质量属于下列情况者为Ⅰ类孔;

  1)在装配好的构件上按设计孔径钻成的孔;

  2)在单个零件和构件上按设计孔径分别用钻模钻成的孔;

  3)在单个零件上先钻成或冲成较小的孔径,然后在装配好的构件上再扩钻至设计孔径的孔。

  ②在单个零件上一次冲成或不用钻模钻成设计孔径的孔属于Ⅱ类孔。

  
  注;孔壁质量属于下列情况者为Ⅰ类孔:

  1)在装配好的构件上按设计孔径钻成的孔;

  2)在单个零件和构件上按设计孔径分别用钻模钻成的孔;

  3)在单个零件上先钻成或冲成较小的孔径,然后在装配好的构件上再扩钻至设计孔径的孔。

  第3.2.2条 计算下列情况的结构构件或连接时,第3.2.1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0.85;

  2.按轴心受压计算稳定性

  等边角钢0.6+0.0015λ,但不大于1.0;

  短边相连的不等边角钢0.5+0.0025λ,但不大于1.0;

  长边相连的不等边角钢0.70;

  λ为长细比,对中间无连系的单角钢压杆,应按最小回转半径计算,当λ<20时,取λ=20;

  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 受弯构件的挠度不应超过表3.3.2中所列的容许值。

  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:I为受弯构件的跨度(对悬臂梁和伸臂梁为悬伸长度的2倍)。

  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 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,由一台最大吊车水平荷载所产生的计算变形值,不应超过表3.3.5中所列的容许值。

  

  注:①HT为柱脚底面至吊车梁或吊车桁架顶面的高度。

  ②计算厂房或露天栈桥柱的纵向变形时,可假定吊车纵向水平荷载分配在温度区段内所有柱间支撑或纵向框架上。

  ③在设有夹钳吊车或刚性料耙吊车的厂房中,厂房柱的容许计算变形值应减小10%。
第四章 受弯构件的计算
第一节 强度

  第4.1.1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,

  

  式中Mx、My——绕x轴和y轴的弯矩(对工字形截面:x轴为强轴,y轴为弱轴);

  Wnx、Wny——对x轴和y轴的净截面抵抗矩;

  γx、γy——截面塑性发展系数:对工字形截面,γx=1.05,γy=1.20;对箱形截面,γx=γy=1.05;对其它截面,可按表5.2.1采用;

  f——钢材的抗弯强度设计值。

  当梁受压翼缘的自由外伸宽度与其厚度之比大于而不超过第4.3.9条的规定时,应取γx=1.0。fy为钢材屈服

  强度(或屈服点):对3号钢,取fy=235;对16Mn钢、16Mnq钢,取fy=345;对15MnV钢、15MnVq钢,取fy=
  390。

  二、直接承受动力荷载时,仍按公式(4.1.1)计算,但应取γx=γy=1.0。

  第4.1.2条 在主平面内受弯的实腹构件,其抗剪强度应按下式计算:

  
  式中V——计算截面沿腹板平面作用的剪力;

  S——计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩;

  I——毛截面惯性矩;

  tw——腹板厚度;

  fv——钢材的抗剪强度设计值。

  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:

  
  式中F——集中荷载,对动力荷载应考虑动力系数;

  Ψ——集中荷载增大系数:对重级工作制吊车梁,Ψ=1.35;对其它梁,Ψ=1.0;

  ιz——集中荷载在腹板计算高度上边缘的假定分布长度,按下式计算:

  ιz=α+2hy         (4.1.3-2)

  α——集中荷载沿梁跨度方向的支承长度,对吊车梁可取为50mm;

  hy——自吊车梁轨顶或其它梁顶面至腹板计算高度上边缘的距离。

  在梁的支座处,当不设置支承加劲肋时,也应按公式(4.1.3-1)计算腹板计算高度下边缘的局部压应力。但Ψ取1.0。支座集中反力的假定分布长度,应根据支座具体尺寸可按公式(4.1.3-2)计算。

  注:腹板的计算高度h0:对轧制型钢梁,为腹板与上、下翼缘相接处两内弧起点间的距离;对焊接组合梁,为腹板高度;对铆接(或高强度螺栓连接)组合梁,为上、下翼缘与腹板连按的铆钉(或高强度螺栓)线间最近距离(见图4.3.1)。

  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,τ和σc应按公式(4.1.2)和公式(4.1.3-1)计算,σ应按下式计算:

  

  σ和σc以拉应力为正值,压应力为负值;

  In——梁净截面惯性矩;

  y1——所计算点至梁中和轴的距离;

  β1——计算折算应力的强度设计值增大系数:

  当σ与σc异号时,取β1=1.2;当σ与σc同号或σc=0时,取β1=1.1。


第二节 整体稳定

  第4.2.1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(各种钢筋混凝土板和钢板)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由长度I1与其宽度b1之比不超过表4.2.1所规定的数值时。

  
  注:①其它钢号的梁不需计算整体稳定性的最大I1/b1值,应取3号钢的数值乘以

  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,ι1为其跨度;对跨中有侧向支承点的梁,ι1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 除第4.2.1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:

  

  式中Mx——绕强轴作用的最大弯矩;

  Wx——按受压纤维确定的梁毛截面抵抗矩;

  φb——梁的整体稳定性系数,应按附录一确定。

  注:见第4.2.1条注②。

  第4.2.3条 除第4.2.1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:

  

  式中Wx、Wy——按受压纤维确定的对x轴和对y轴毛截面抵抗矩;

  φb——绕强轴弯曲所确定的梁整体稳定系数,见第4.2.2条。

  注:见第4.2.1条注②。

  第4.2.4条 不符合第4.2.1条第一项情况的箱形截面简支梁,其截面尺寸(图4.2.4)应满足h/b0≤6,且ι1/bo不应超过下列数值:

  3号钢              95

  16Mn钢和16Mnq钢         65

  15MnV钢和15MnVq钢        57

  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ι1/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:

  

  式中Af——梁的受压翼缘截面面积。

  

第三节

  第4.3.1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(图4.3.1):

   宜按构造配置横向加劲肋;但
     对无局部压应力(σc=0)的梁,可不配置加劲肋。

  应配置横向加劲肋,并应按第4.3.2条的规定进行计算(
     对无局部压应力的梁,

  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4.3.2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4.3.8条的规定进行计算。

  第4.3.2条 无局部压应力(σc=0)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4.3.3条至第4.3.6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4.3.3条 无局部压应力(σ=0)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:

  定的最大间距。

  

  式中τ——所考虑梁段内最大剪力产生的腹板平均剪应力(),应按τ=V/(hwtw)计算,hw为腹板的高度;

  η——考虑σ影响的增大系数,应按表4.3.3采用;

  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=My1/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(4.3.3-1)右端算得的值若大于第4.3.7条规定的最大间距时,应取α不超过最大间距。

  第4.3.4条 无局部压应力(σc=0)的梁,其腹板同时用横向加劲肋和纵向加劲肋加强时(图4.3.1b、c),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:

  

  式中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=Maxy1/I计算。

  横向加劲肋间距a仍应按第4.3.3条和第4.3.7条确定,但应以h2代替h0,并取η=1.0。

  第4.3.5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(4.3.5-1)和公式(4.3.5-2)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(4.3.5-1)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(4.3.5-1)和公式(4.3.5-2)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:由端部至变截面处区段的a值,应同时符合公式(4.3.5-1)和公式(4.3.5-2)的要求,但σ取变截面处腹板计算高度边缘的弯曲压应力,同时由表(4.3.5-2)查得的K3、K4值应乘以0.75;中部不变截面区段的a值,应同时符合公式(4.3.5-1)和公式(4.3.5-2)的要求,但τ取变截面处的腹板平均剪应力。

  

  第4.3.6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(图4.3.1b、c),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,并应符合下列公式的要求:

  
  式中σ、σc应按第4.3.5条的规定采用。

  当公式(4.3.6-1)或公式(4.3.6-2)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(图4.3.1d),并应按附录二进行计算。

  横向加劲肋间距α应按公式(4.3.5-1)确定,但应以h2代替式中的h0,以0.3σc代替表4.3.5-1中的σc。若公式(4.3.5-1)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(有纵向加劲肋)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4.3.7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0.5ho,最大间距为2ho(对无局部压应力的梁,当ho/tw≤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:

  

  纵向加劲肋的截面惯性矩Iy,应符合下列公式要求:

  

  

  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0.7~1.0倍,厚度不应小于短加劲肋外伸宽度的1/15。

  注:①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相应钢板加劲肋的惯性矩。

  ②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 梁的支承加劲肋,应按承受梁支座反力或固定集中荷载的轴心受压构件计算其在腹板平面外的稳定性。此受压构件的截面应包括加劲肋和加劲肋每侧范围内的腹板面积,其计算长度取ho。

  梁支承加劲肋的端部应按其所承受的支座反力或固定集中荷载进行计算:当端部为刨平顶紧时,计算其端面承压应力(对突缘支座尚应符合第8.4.13条的要求);当端部为焊接时,计算其焊缝应力。

  第4.3.9条 梁受压翼缘自由外伸宽度b与其厚度t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b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
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n——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φ——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 条格构式轴心受压构件的稳定性仍应按公式(5.1.2)计算,但对虚轴(图5.1.3a的x轴和图5.1.3b、c的x轴和y轴)的长细比应取换算长细比。

  

  换算长细比应按下列公式计算:

  一、双肢组合构件(图5.1.3a):

  

  式中λx——整个构件对x轴的长细比;

  λI——分歧对最小刚度轴1—1的长细比,其计算长度取为:焊接时,为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;

  AIx——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λy——整个构件对y轴的长细比;

  AIy——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;

  θ——构件截面内缀条所在平面与x轴的夹角。

  

  注:①缀板的线刚度应符合第8.4.1条的规定。

  ②斜缀条与构件轴线间的夹角应在40°~70°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λ1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λmax的0.7倍,当缀件为缀板时,λ1不应大于40,并不应大于λmax的0.5倍(当λmax<50时,取λmax=50)。

  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    80i

  i为截面回转半径,应按下列规定采用:

  一、当为图5.1.5α、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 用作减小轴心受压构件自由长度的支撑,其轴心力应根据被支承构件的剪力V(作为侧向力)确定。V可按公式(5.1.6)计算。

第二节 拉弯构件和压弯构件

  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γx、γy——截面塑性发展系数,应按表5.2.1采用。

  二、直接承受动力荷载时,仍应按公式(5.2.1)计算,但取γx=γy=1.0

  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:

  

  
    βmx——等效弯矩系数,应按下列规定采用:
        1.弯矩作用平面内有侧移的框架柱以及悬臂构件,βmx=1.0;
        2.无侧移框架柱和两端支承的构件:
  

  (1)无横向荷载作用时: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,

  (2)有端弯矩和横向荷载同时作用时:使构件产生同向曲率时,βmx=1.0;使构件产生反向曲率时,βmx=0.85;

  (3)无端弯矩但有横向荷载作用时;当跨度中点有一个横向集中荷载作用时,βmx=1-0.2N/NEx;其它荷载情况时,βmx=1.0。

  对于表5.2.1第3、4项中的单轴对称截面压弯构件,当弯矩作用在对称轴平面内且使较大翼缘受压时,除应按公式(5.2.2-1)计算外,尚应按下式计算:

  

  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φy——弯矩作用平面外的轴心受压构件稳定系数;

    φb——均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数,对工字形和T形截面可按附录一第(五)项确定,对箱形截面可取φb=1.4;

    Mx——所计算构件段范围内的最大弯矩;

    βtx——等效弯矩系数,应按下列规定采用:

  1.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:

  (1)所考虑构件段无横向荷载作用时: ,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率时取同号,产生反向曲率时取异号,

  (2)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,βtx=1.0;使构件段产生反向曲率时,βtx=0.85;

  (3)所考虑构件段内无端弯矩但有横向荷载作用时:βtx=1.0。

  2.悬臂构件,βtx=1.0。

  注:①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5倍者。

    ②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5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WLx=Ix/yo,Ix为x轴的毛截面惯性矩,yo为由x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;φx、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,φb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:

  
  

  式中φx、φy——对强轴x-x和弱轴y-y的轴心受压构件稳定系数;

  φbx、φby——均匀弯曲的受弯构件整体稳定性系数:对工字形截面,φbx可按附录一第(五)项确定,φby可取1.0;对箱形截面,可取φbx=φby=1.4;

  Mx、My——所计算构件段范围内对强轴和弱轴的最大弯矩;

  

  WIx、WIy——对强轴和弱轴的毛截面抵抗矩;

  βmx、βmy——等效弯矩系数,应按第5.2.2条弯矩作用平面内稳定计算的有关规定采用;

  βtx、βty——等效弯矩系数,应按第5.2.2条弯矩作用平面外稳定计算的有关规定采用。

  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:

  一、按整体计算:

  

  二、按分肢计算:在N和Mx作用下,将分肢作为桁架弦杆计算其轴心力,My按公式(5.2.6-2)和公式(5.2.6-3)分配给两分肢(图5.2.6),然后按第5.2.2条的规定计算分肢稳定性。

  分肢1,

  

  分肢2,

  

  式中I1、I2——分肢1、分肢2对Y轴的惯性矩;

  Y1、Y2——My作用的主轴平面至分肢1、分肢2轴线的距离。

  

  图5.2.6格构式构件截面

  第5.2.7条 计算格构式压弯构件的缀件时,应取构件的实际剪力和按公式(5.1.6)计算的剪力两者中的较大值进行计算。

  第5.2.8条 用作减小压弯构件弯矩作用平面外计算长度的支撑,其轴心力应按公式(4.2.5)计算的侧向力确定,但式中Af为被支承构件的受压翼缘(对实腹式构件)或受压分肢(对格构式构件)的截面面积。

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ιo应按表5.3.1采用。

  

  注:①I为构件的几何长度(节点中心间距离);I1为桁架弦杆侧向支承点之间的距离。

    ②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。

    ③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0.5I1):

  

  式中N1——较大的压力,计算时取正值;

    N2——较小的压力或拉力,计算时压力取正值,拉力取负值。

  

  桁架再分式腹杆体系的受压主斜杆及K形腹杆体系的竖杆等,在桁架平面外的计算长度也应按公式(5.3.1)确定(受拉主斜杆仍取I1);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:①I为节点中心间距离(交叉点不作为节点考虑)。

    ②当两交叉杆均受压时,不宜有一杆中断。

    ③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柱的高度乘以计算长度系数μ。对无侧移框架,μ值应按附表4.1确定;对有侧移框架,μ值应按附表4.2确定。

  第5.3.4条 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:

  1.下段柱的计算长度系数μ2:当柱上端与横梁铰接时,等于按附表4.3(柱上端为自由的单阶柱)的数值乘以表5.3.4的折减系数;当柱上端与横梁刚接时,等于按附表4.4(柱上端可移动但不转动的单阶柱)的数值乘以表5.3.4的折减系数。

  2.上段柱的计算长度系数μL,应按下式计算:

  

  式中η1——参数,按附表4.3或附表4.4中公式计算。

  二、双阶柱:

  单层厂房阶形柱计算长度的折减系数                          表5.3.4
厂   房   类   型 折  减
系  数
单跨或
多 跨   纵向温度区段内一
  个柱列的柱子数 屋 面 情 况   厂房两侧是否有通长
  的屋盖纵向水平支撑

跨 等于或少于6个 - - 0.9
多于6个 非大型钢筋混凝土屋面板的屋面 无纵向水平支撑
有纵向水平支撑 0.8
大型钢筋混凝土屋面板的屋面 一

跨 - 非大型钢筋混凝土屋面板的屋面 无纵向水平支撑
有纵向水平支撑 0.7
大型钢筋混凝土屋面板的屋面 一

  注:有横梁的露天结构(如落锤车间等),其折减系数可采用0.9。

  1.下段柱的计算长度系数μ3: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5.3.4的折减系数;当柱上端与横梁刚接时,等于按附表4.6(柱上端可移动但不转动的双阶柱)的数值乘以表5.3.4的折减系数。

  2.上段柱和中段柱的计算长度系数μ1和μ2,应按下列公式计算:

  

  式中η1、η2——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 受压构件的长细比不宜超过表5.3.7的容许值。

  受压构件的容许长细比                   表5.3.7
项次 构件名称 容许长细比
1 柱、桁架和天窗架构件 150
柱的缀条、吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑
2 支撑(吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑除外) 200
用以减少受压构件长细比的杆件

  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容许长细比值可取为200。

  第5.3.8条 受拉构件的长细比不宜超过表5.3.8许值。

  受拉构件的容许长细比                       表5.3.8
项次 构件名称     承受静力荷载或间接
    承受动力荷载的结构   直接承受动力荷载的结构
无吊车和有轻、中级
工作制吊车的厂房 有重级工作制
吊车的厂房
1   桁架的杆件 350 250 250
2   吊车梁或吊车桁
 架以下的柱间支撑 300 200 -
3   支撑(第2项和
 张紧的圆钢除外) 400 350 -

  注:①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。

    ②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平面外的长细比时,应采用与角钢肢边平行轴的回转半径。

    ③中、重级工作制吊车桁架下弦杆的长细比不宜超过200。

    ④在设有夹钳吊车或刚性料耙吊车的厂房中,支撑(表中第2项除外)的长细比不宜超过300。

    ⑤受拉构件在永久荷载与风荷载组合作用下受压时,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λ——构件两方向长细比的较大值:当λ<30时,取λ=30;当λ>100时,取λ=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λ——构件两方向长细比的较大值:当λ<30时,取λ=30;当λ>100时,取λ=100。

  二、压弯构件:

  

  σmax——腹板计算高度边缘的最大压应力,计算时不考虑构件的稳定系数;

  σmin——腹板计算高度另一边缘相应的应力,压应力取正值,拉应力取负值;

  λ——构件在弯矩作用平面内的长细比:当λ<30时,取λ=30;当λ>100时,取λ=100。

  第5.4.3条 在箱形截面的受压构件中,受压翼缘的宽厚比应符合第4.3.9条的要求。箱形截面受压构件的腹板计算高度ho与其厚度tw之比,应符合下列要求:

  一、轴心受压构件,

  

  二、压弯构件的ho/tw不应超过公式(5.4.2-2)或公式(5.4.2-3)右侧乘以0.8后的值(当此值小于应采用
    ()。

  第5.4.4条 在T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:

  

  λ和αo分别按第5.4.1条和第5.4.2条的规定采用。

  第5.4.5条 5.4.3条的要求时,可用纵向加劲肋加强,或在计算构件的强度和稳定性时将腹板的截面仅考虑计算高度边缘范围内两侧宽度各为的部分(计算构件的稳定系数时,仍用全部截面)。

  用纵向加劲肋加强的腹板,其在受压较大翼缘与纵向加劲肋之间的高厚比,应符合第5.4.2条或第5.4.3条的要求。

  纵向加劲肋宜在腹板两侧成对配置,其一侧外伸宽度不应小于10tw,厚度不应小于0.75tw。

第六章 疲劳计算
第一节 一般规定

  第6.1.1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n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:

  

  

  σmax——计算部位每次应力循环中最大拉应力(取正值);

  σmin——计算部位每次应力循环中最小拉应力或压应力(拉应力取正值,压应力取负值);

  

  n——应力循环次数;

  C、β——参数,根据附录五中的构件和连接类别按表6.2.1采用。

  

  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:

  

  以及频次分布总和所构成的设计应力谱,则可将其折算为等效常幅疲劳,按下式进行计算:

Tags: 钢结构 规范

发布: 徐珂建筑结构设计 分类: 结构文章书籍 评论: 1 浏览: 1054
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benlinliu
benlinliu 很专业的论文,不能完全看明白.

有一些研究课题.可能通过通过邮件请教.
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