徐珂:建筑结构设计 建筑结构 一个普通结构工程师的建筑结构设计博客

钢结构设计规范 GBJ17—88 规范条文(二)

第七章 连接计算
第一节 焊缝连接

   第7.1.1条 对接焊缝应按下列规定计算:

  一、在对接接头和T形接头中,垂直于轴心拉力或轴心压力的对接焊缝,其强度应按下式计算:

  

  式中N——轴心拉力或轴心压力;

  LW——焊缝长度;

  t——在对接接头中为连接件的较小厚度;在T形接头中为腹板的厚度;

  

  二、在对接接头和T形接头中,承受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝,其正应力和剪应力应分别进行计算。但在同时受有较大正应力和剪应力处(例如梁腹板横向对接焊缝的端部),应按下式计算折算应力:

  

  注:①当承受轴心力的板件用斜焊缝对接,焊缝与作用力间的夹角θ符合tgθ≤1.5时,其强度可不计算。

  ②当对接焊缝无法采用引弧板施焊时,每条焊缝的长度计算时应各减去10mm。

  第7.1.2条 直角角焊缝(图7.1.2)的强度应按下列公式计算:

  一、在通过焊缝形心的拉力、压力或剪力作用下:当力垂直于焊缝长度方向时,

  
  当力平行于焊缝长度方向时,

  

  

  在公式(7.1.2-1)至公式(7.1.2-3)中:

  σf——按焊缝有效截面(HeLw)计算,垂直于焊缝长度方向的应力;

  τf——按焊缝有效截面计算,沿焊缝长度方向的剪应力;

  he——角焊缝的有效厚度,对直角角焊缝等于0.7hf,hf为较小焊脚尺寸;

  Lw——角焊缝的计算长度,对每条焊缝取其实际长度减去10mm;

  

  βf——正面角焊缝的强度设计值增大系数:对承受静力载和间接承受动力荷载的结构,βf=1.22;对直承受动力荷载的结构,βf=1.0。

  

  第7.1.3条 斜角角焊缝(图7.1.3)的强度应按公式(7.1.2-1)至公式(7.1.2-3)计算,但取βf=1.0,其有效厚度为:当α>90°时,当α≤90°时,he=0.7hfα为两焊脚边的夹角。

  

  第7.1.4条 不焊透的对接焊缝(图7.1.4)的强度,应按角焊缝的计算公式(7.1.2-1)至公式(7.1.2-3)计算,但取βf=1.0,其有效厚度应采用:

   

  s为坡口根部至焊缝表面(不考虑余高)的最短距离;α为V形坡口角度。

  

  当熔合线处焊缝截面边长等于或接近于最短距离s时(图7.14b、c、e),抗剪强度设计值应按角焊缝的强度设计值乘以0.9。

  在垂直于焊缝长度方向的压力作用下,强度设计值可采用角焊缝的强度设计值乘以1.22。





第二节 螺栓连接和铆钉连接

   第7.2.1条 普通螺栓、锚栓和铆钉应按下列规定计算:

  一、在普通螺栓或铆钉受剪的连接中,每个普通螺栓或铆钉的承载力设计值应取受剪和承压承载力设计值中的较小者:受剪承载力设计值:

  受剪承载力设计值:

  

  式中nv——受剪面数目;

  d——螺栓杆直径;

  do——铆钉孔直径;

  

  二、在普通螺栓、锚栓或铆钉杆轴方向受拉的连接中,每个普通螺栓、锚栓或铆钉的承载力设计值应按下列公式计算:

  普通螺栓,

  

  

  

  三、同时承受剪力和杆轴方向拉力的普通螺栓和铆钉,应分别符合下列公式的要求:

  

  一、在抗剪连接中,每个摩擦型高强度螺栓的承载力设计值应按下式计算:

  

  式中nf——传力摩擦面数目;

  μ——摩擦面的抗滑移系数,应按表7.2.2-1采用;

  p——每个高强度螺栓的预拉力,应按表7.2.2-2采用。

  二、在杆轴方向受拉的连接中,每个摩擦型高强度螺栓的承载力设计值,取

  三、当摩擦型高强度螺栓连接同时承受摩擦面间的剪切和螺栓杆轴方向的外拉力时,每个摩擦型高强度螺栓的受剪承载力设计值仍应按公式(7.2.2)计算,但应以p-1.25Nt代替P。此处Nt为每个高强度螺栓在其杆轴方向的外拉力,其值不应大于0.8P。

  

  第7.2.3条 承压型高强度螺栓应按下列规定计算:

   一、承压型高强度螺栓的预拉力P和连接处构件接触面的处理方法应与摩擦型高强度螺栓相同。承压型高强度螺栓仅用于承受静力荷载和间接承受动力荷载结构中的连接。

  二、在抗剪连接中,每个承压型高强度螺栓的承载力设计值的计算方法与普通螺栓相同,但当剪切面在螺纹处时,其受剪承载力设计值应按螺纹处的有效面积进行计算。

  三、在杆轴方向受拉的连接中,每个承压型高强度螺栓的承载力设计值,

  四、同时承受剪力和杆轴方向拉力的承压型高强度螺栓,应符合下列公式的要求:

  

  式中Nv、Nt——每个承压型高强度螺栓所承受的剪力和拉力;

  每个承压型高强度螺栓的受剪、受拉和承压承载力设计值。

  五、在抗剪连接中以及同时承受剪力和杆轴方向拉力的连接中,承压型高强度螺栓的受剪承载力设计值不得大于按摩擦型连接计算的1.3倍

  第7.2.4条 在构件的节点处或拼接接头的一端,当螺栓或铆钉沿受力方向的连接长度L1大于15do时,应将螺栓或铆钉的承载力设计值乘以折减系数当L1大于60do时,折减系数为0.7,do为孔径。

  第7.2.5条 在下列情况的连接中,螺栓或铆钉的数目应予增加:

  一、一个构件借助填板或其它中间板件与另一构件连接的螺栓(摩擦型高强度螺栓除外)或铆钉数目,应按计算增加10%。

  二、搭接或用拼接板的单面连接,螺栓(摩擦型高强度螺栓除外)或铆钉数目,应按计算增加10%。

  三、在构件的端部连接中,当利用短角钢连接型钢(角钢或槽钢)的外伸肢以缩短连接长度时,在短角钢两肢中的一肢上,所用的螺栓或铆钉数目应按计算增加50%。

  四、当铆钉连接的铆合总厚度超过铆钉直径的5倍时,总厚度每超过2mm,铆钉数目应按计算增加1%(至少应增加一个铆钉),但铆合总厚度不得超过铆钉直径的7倍。


第三节 组合工字梁翼缘连接

   第7.3.1条 组合工字梁翼缘与腹板的双面角焊缝连接,其强度应按下式计算:

  

  式中S1——翼缘毛截面对梁中和轴的面积矩;

  I——梁的毛截面惯性矩。

  公式(7.3.1)中,F、Ψ和ιz应按第4.1.3条采用;βf应按第7.1.2条采用。

  注:①当梁上翼缘受有固定集中荷载时,宜在该处设置顶紧上翼缘的支承加劲肋此时取F=0。

  ②当腹板与翼缘的连接焊缝采用焊透的对接焊缝时,其强度可不计算。

  第7.3.2条 组合工字梁翼缘与腹板的铆钉(或摩擦型高强度螺栓)的承载力,应按下式计算:

  

  式中a——翼缘铆钉(或螺栓)间距;

  α1——系数:当荷载F作用于梁上翼缘而腹板刨平顶紧上翼缘时,α1=0.4;其它情况,α1=1.0;

  Nrmin——一个铆钉的受剪和承压承载力设计值的较小值;

  Nbv——一个摩擦型高强度螺栓的受剪承载力设计值。

  注:见第7.3.1条注①。
 

第四节 支座

  第7.4.1条 铰轴式支座的圆柱形枢轴(图7.4.1),当接触面中心角θ≥90°时,其承压应力应按下式计算:

  

  式中R——支座反力;

  d——枢轴直径;

  I——枢轴纵向接触面长度。

  第7.4.2条 弧形支座板与平板自由接触(图7.4.2)的承压应力应按下式计算:

  

  式中r——支座板弧形表面的半径;

  I——弧形表面与平板的接触长度。

  

  第7.4.3条 滚轴与平板自由接触(图7.4.3)的承压应力应按下式计算:

  

  式中n——滚轴数目;

  d1——滚轴直径;

  L——滚轴与平板的接触长度。

  

  第7.4.4条 轴心受压柱或压弯柱的端部为铣平端时,柱身的最大压力直接由铣平端传递,其连接焊缝、铆钉或螺栓应按最大压力的15%计算;当压弯柱出现受拉区时,该区的连接尚应按最大拉力计算。

第八章 构造要求
第一节 一般规定

  第8.1.1条 钢结构的构造应便于制作、安装、维护并使结构受力简单明确,减少应力集中。以受风载为主的空腹结构,应力求减少受风面积。

  第8.1.2条 在钢结构的受力构件及其连接中,不宜采用:厚度小于5mm的钢板;厚度小于3mm的钢管;截面小于45×4或56×36×4的角钢(对焊接结构)或截面小于50×5的角钢(对螺栓连接或铆钉连接结构)。但第十一章的轻型钢结构不受此限。

  第8.1.3条 焊接结构是否需要采用焊前预热或焊后热处理等特殊措施,应根据材质、焊件厚度、焊接工艺、施焊时气温等综合因素来确定。在正常情况下,焊件的厚度为:对低碳钢,不宜大于50mm;对低合金钢,不宜大于36mm。

  第8.1.4条 为了保证结构的空间工作,提高结构的整体刚度,承担和传递水平力,防止杆件产生过大的振动,避免压杆的侧向失稳,以及保证结构安装时的稳定,应根据结构及其荷载的不同情况设置可靠的支撑系统。在建筑物每一个温度区段或分期建设的区段中,应分别设置独立的空间稳定的支撑系统。

  第8.1.5条 单层房屋和露天结构的温度区段长度(伸缩缝的间距),当不超过表8.1.5的数值时,可不计算温度应力。

  温度区段长度值(m)                    表8.1.5
结构情况 纵向温度区段
(垂直屋架或
构架跨度方向) 横向温度区段
(沿屋架或构架跨度方向)
柱顶为刚接 柱顶为饺接
采暖房屋和非采暖地区的房屋
热车间和采暖地区的非采暖房屋
露天结构 220
180
120 120
100
- 150
125



  注:①厂房柱为其它材料时,应按相应规范的规定设置伸缩缝。围护结构可根据具体情况参照有关规范单独设置伸缩缝。

    ②无桥式吊车房屋的柱间支撑和有桥式吊车房屋吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑,宜对称布置于温度区段中部。当不对称布置时,上述柱间支撑的中点(两道柱间支撑时为两支撑距离的中点)至温度区段端部的距离不宜大于表8.1.5纵向温度区段长度的60%。

第二节 焊缝连接

  第8.2.1条 焊缝金属宜与基本金属相适应。当不同强度的钢材连接时,可采用与低强度钢材相适应的焊接材料。

  第8.2.2条 在设计中不得任意加大焊缝,避免焊缝立体交叉和在一处集中大量焊缝,同时焊缝的布置应尽可能对称于构件重心。注:钢板的拼接:当采用对接焊缝时,纵横两方向的对接焊缝,可采用十字形交叉或丁形交叉;当为T形交叉时,交叉点的间距不得小于200mm。

  第8.2.3条 对接焊缝的坡口形式,应根据板厚和施工条件按现行标准《手工电弧焊焊接接头的基本型式与尺寸》和《埋弧焊焊接接头的基本型式与尺寸》的要求选用。

  

  第8.2.4条 在对接焊缝的拼接处:当焊件的宽度不同或厚度相差4mm以上时,应分别在宽度方向或厚度方向从一侧或两侧做成坡度不大于1/4的斜角(图8.2.4);当厚度不同时,焊缝坡口形式应根据较薄焊件厚度按第8.2.3条的要求取用。

  第8.2.5条 当采用不焊透的对接焊缝时,应在设计图中注明坡口的形式和尺寸,其有效厚度he(mm)不得小于1.5t,t为坡口所在焊件的较大厚度(mm)。

  在承受动力荷载的结构中,垂直于受力方向的焊缝不宜采用不焊透的对接焊缝。

  第8.2.6条 角焊缝两焊脚边的夹角a一般为90°(直角角焊缝)。夹角a>120°或a<60°的斜角角焊缝,不宜用作受力焊缝(钢管结构除外)。

  第8.2.7条 角焊缝的尺寸应符合下列要求:

  一、角焊缝的焊脚尺寸hf(mm)不得小于1.5t,t为较厚焊件厚度(mm)。但对自动焊,最小焊脚尺寸可减小1mm;对T形连接的单面角焊缝,应增加1mm。当焊件厚度等于或小于4mm时,则最小焊脚尺寸应与焊件厚度相同。

  二、角焊缝的焊脚尺寸不宜大于较薄焊件厚度的1.2倍(钢管结构除外),但板件(厚度为t)边缘的角焊缝最大焊脚尺寸,尚应符合下列要求:

  1.当t≤6mm时,hf≤t;

  2.当t>6mm时,hf≤t-(1~2)mm。

  圆孔或槽孔内的角焊缝焊脚尺寸尚不宜大于圆孔直径或槽孔短径的1/3。

  三、角焊缝的两焊脚尺寸一般为相等。当焊件的厚度相差较大,且等焊脚尺寸不能符合本条第一、二项要求时,可采用不等焊脚尺寸,与较薄焊件接触的焊脚边应符合本条第二项的要求;与较厚焊件接触的焊脚边应符合本条第一项的要求。

  四、侧面角焊缝或正面角焊缝的计算长度不得小于8hf和40mm。

  五、侧面角焊缝的计算长度不宜大于60hf(承受静力荷载或间接承受动力荷载时)或40hf(承受动力荷载时);当大于上述数值时,其超过部分在计算中不予考虑。若内力沿侧面角焊缝全长分布时,其计算长度不受此限。

  第8.2.8条 在直接承受动力荷载的结构中,角焊缝表面应做成直线形或凹形。焊脚尺寸的比例:对正面角焊缝宜为1∶1.5(长边顺内力方向);对侧面角焊缝可为1∶1。

  第8.2.9条 在次要构件或次要焊缝连接中,可采用断续角焊缝。断续角焊缝之间的净距,不应大于15t(对受压构件)或30t(对受拉构件),t为较薄焊件的厚度。

  第8.2.10条 当板件的端部仅有两侧面角焊缝连接时,每条侧面角焊缝长度不宜小于两侧面角焊缝之间的距离;同时两侧面角焊缝之间的距离不宜大于16t(当t>12mm)或200mm(当t≤12mm),t为较薄焊件的厚度。

  第8.2.11条 杆件与节点板的连接焊缝(图8.2.11),一般宜采用两面侧焊,也可用三面围焊,对角钢杆件可采用L形围焊,所有围焊的转角处必须连续施焊。

  

  第8.2.12条 当角焊缝的端部在构件转角处作长度为2hf的绕角焊时,转角处必须连续施焊。

  第8.2.13条 在搭接连接中,搭接长度不得小于焊件较小厚度的5倍,并不得小于25mm。



第三节 螺栓连接和铆钉连接

  第8.3.1条 每一杆件在节点上以及拼接接头的一端,永久性的螺栓(或铆钉)数不宜少于两个。对组合构件的缀条,其端部连接可采用一个螺栓(或铆钉)。

  第8.3.2条 高强度螺栓孔应采用钻成孔.摩擦型高强度螺栓的孔径比螺栓公称直径d大1.5~2.0mm;承压型高强度螺栓的孔径比螺栓公称直径d大1.0~1.5mm。

  第8.3.3条 在高强度螺栓连接范围内,构件接触面的处理方法应在施工图中说明。

  第8.3.4条 螺栓或铆钉的距离应符合表8.3.4的要求。
  
  螺栓或铆钉的最大、最小容许距离              表8.3.4
名称 位置和方向 最大容许距离(取
两者的较小值) 最小容许
距  离



距 任意方向 外排 8do或12t 3do
中间排 构件受压力 12do或18t
构件受拉力 16do或24t
中心至
构件边
缘距离 顺内力方向 4do或8t 2do
垂直内
力方向 切割边 1.5do
轧制边 高强度螺栓
其它螺栓或铆钉 1.2do

  注:①do为螺栓或铆钉的孔径,t为外层较薄板件的厚度。

  ②钢板边缘与刚性构件(如角钢、槽钢等)相连的螺栓或铆钉的最大间距,可按中间排的数值采用。

  第8.3.5条 C级螺栓宜用于沿其杆轴方向受拉的连接,在下列情况下可用于受剪连接:

  一、承受静力荷载或间接承受动力荷载结构中的次要连接。

  二、不承受动力荷载的可拆卸结构的连接。

  三、临时固定构件用的安装连接。

  第8.3.6条 对直接承受动力荷载的普通螺栓连接应采用双螺帽或其它能防止螺帽松动的有效措施。

  第8.3.7条 当型钢构件的拼接采用高强度螺栓连接时,其拼接件宜采用钢板。

  第8.3.8条 沉头和半沉头铆钉不得用于沿其杆轴方向受拉的连接。


第四节 结构构件

  (Ⅰ)柱

  第8.4.1条 在缀材面剪力较大或宽度较大的格构式柱,宜采用缀条柱。

  缀板柱中,同一截面处缀板(或型钢横杆)的线刚度之和不得小于柱较大分肢线刚度的6倍。

  第8.4.2条 当实腹式柱的腹板计算高度ho与厚度tw之比大于80时,应采用横向加劲肋加强,其间距不得大于3ho。横向加劲肋的尺寸和构造应按第4.3.7条的有关规定采用。

  第8.4.3条 格构式柱或大型实腹式柱,在受有较大水平力处和运送单元的端部应设置横隔,横隔的间距不得大于柱截面较大宽度的9倍或8m。

  (Ⅱ)桁架

  第8.4.4条 焊接桁架应以杆件重心线为轴线,螺栓(或铆钉)连接的桁架可采用靠近杆件重心线的螺栓(或铆钉)准线为轴线,在节点处各轴线应交于一点。

  当桁架弦杆的截面变化时,如轴线变动不超过较大弦杆截面高度的5%,可不考虑其影响。

  第8.4.5条 分析桁架杆件内力时,可将节点视为铰接。当桁架杆件为H型、箱型等刚度较大的截面,且在桁架平面内的杆件截面高度与其几何长度(节点中心间的距离)之比大于1/10(对弦杆)或大于1/15(对腹杆)时,应考虑节点刚性所引起的次弯矩。

  第8.4.6条 当桁架杆件用节点板连接时,弦杆与腹杆、腹杆与腹杆之间的间隙,不宜小于20mm。

  第8.4.7条 节点板厚度一般根据所连接杆件内力的大小确定,但不得小于6mm。节点板的平面尺寸应适当考虑制作和装配的误差。

  第8.4.8条 跨度大于36m的两端铰支桁架,应考虑在竖向荷载作用下,下弦弹性伸长所产生水平推力对支承构件的影响。

  第8.4.9 条两端简支、跨度为15m或15m以上的三角形屋架和跨度为24m或24m以上的梯形和平行弦桁架,当下弦无曲折时,宜起拱,拱度约为跨度的1/500。

  (Ⅲ)梁

  第8.4.10条 焊接梁的翼缘一般用一层钢板作成,当采用两层钢板时,外层钢板与内层钢板厚度之比宜为0.5~1.0。不沿梁通长设置的外层钢板,其理论截断点处的外伸长度ι1应符合下列要求:

  端部有正面角焊缝

  当hf≥0.75t时    I1≥b

  当hf<0.75t时    I1≥1.5b

  端部无正面角焊缝   I1≥2b

  b和t分别为外层翼缘板的宽度和厚度;hf为侧面角焊缝和正面角焊缝的焊脚尺寸。

  第8.4.11条 铆接(或摩擦型高强度螺栓连接)梁的翼缘板不宜超过三层,翼缘角钢面积不宜少于整个翼缘面积的30%,当采用最大型号的角钢仍不能符合此要求时,可加设腋板(图8.4.11)。此时角钢与腋板面积之和不应少于翼缘总面积的30%。

  当翼缘板不沿梁通长设置时,理论截断点处外伸长度内的铆钉(或摩擦型高强度螺栓)数目,应按该板1/2净截面面积的承载力进行计算。

  第8.4.12条 焊接梁的横向加劲肋与翼缘板相接处应切角,当切成斜角时,其宽约bs/3(但不大于40mm),高约bs/2(但不大于60mm),见图8.4.12,b为加劲肋的宽度。

  

  第8.4.13条 梁的端部支承加劲肋的下端,按端面承压强度设计值进行计算时,应创平顶紧,其中突缘加劲板(图8.4.13b)的伸出长度不得大于其厚度的2倍。

  

  第8.4.14条 柱脚锚栓不得用以承受柱脚底部的水平反力,此水平反力应由底板与混凝土基础间的摩擦力或设置抗剪键承受。

  第8.4.15条 柱脚锚栓埋置在基础中的深度,应使锚栓的内力通过其和混凝土之间的粘结力传递。当埋置深度受到限制时,则锚栓应牢固地固定在锚板或锚梁上,以传递锚栓的全部内力,此时锚栓与混凝土之间的粘结力可不予考虑。



第五节 对吊车梁转吊车桁架(或类似的梁和桁架)的要求

  第8.5.1条 焊接吊车梁的翼缘板宜用一层钢板,当采用两层钢板时,外层钢板宜沿梁通长设置,并应在设计和施工中采取措施使上翼缘两层钢板紧密接触。

  第8.5.2条 支承夹钳或刚性料耙硬钩吊车以及类似吊车的结构,不宜采用吊车桁架和制动桁架。

  第8.5.3条 焊接吊车桁架应符合下列要求:

  一、在桁架节点处,腹杆与弦杆之间的间隙a不宜小于50mm,节点板的两侧边宜作成半径r不小于60mm的圆弧;节点板边缘与腹杆轴线的夹角θ不应小于30°(图8.5.3);节点板与角钢弦杆的连接焊缝,起落弧点应至少缩进5mm(图8.5.3a);

  

  节点板与工字钢弦杆的T形连接焊缝应予焊透,圆弧处不得有起落弧缺陷n其中重级工作制吊车桁架的圆弧处应予打磨,使之与弦杆平缓过渡(图8.5.3b)。

  二、杆件的填板当用焊缝连接时,焊缝起落弧点应缩进至少5mm(图8.5.3c),重级工作制吊车桁架杆件的填板应采用高强度螺栓连接。

  第8.5.4条 吊车梁翼缘板或腹板的焊接拼接应采用加引弧板的焊透对接焊缝,引弧板割去处应予打磨平整。吊车梁的工地整段拼接宜采用摩擦型高强度螺栓。

  第8.5.5条 在焊接吊车梁或吊车桁架中,下列部位的T形连接应予焊透;焊缝质量不低于二级焊缝标准(形式见图8.5.5):

  一、重级工作制和起重量Q≥50t的中级工作制吊车梁腹板与上翼缘的连接;

  二、吊车桁架中,节点板与上弦杆的连接。

  

  第8.5.6条 吊车梁横向加劲肋的上端应与上翼缘创平顶紧(当为焊接吊车梁时n尚宜焊接)。中间横向加劲肋的下端宜在距受拉翼缘50~100mm处断开,不应另加零件与受拉翼缘焊接。中间横向加劲肋与腹板的连接焊缝,施焊时不宜在加劲肋下端起落弧。

  当吊车梁受拉翼缘与支撑相连时,不宜采用焊接。

  第8.5.7条 直接铺设轨道的吊车桁架上弦,其构造要求应与吊车梁相同。

  第8.5.8条 重级工作制吊车梁中,上翼缘与制动结构的连接以及对柱传递水平力的连接,宜采用摩擦型高强度螺栓。吊车梁端部与柱的连接构造应设法减少由于吊车梁弯曲变形而在连接处产生的附加应力。

  第8.5.9条 当吊车桁架和重级工件制吊车梁跨度等于或大于12m,或轻、中级工作制吊车梁跨度等于或大于18m时,宜设置辅助桁架和水平支撑系统。当设置垂直支撑时,其位置不宜在吊车梁或吊车桁架竖向挠度较大处。对吊车桁架,应采取构造措施,以防止其上弦因轨道偏心而扭转。

  第8.5.10条 重级工作制吊车梁的受拉翼缘板(或吊车桁架的受拉弦杆)边缘,宜采用自动精密气割,当用手工气割或剪切机切割时,应沿全长刨边。

  第8.5.11条 吊车梁的受拉翼缘(或吊车桁架的受拉弦杆)上不得焊接悬挂设备的零件,并不宜在该处打火或焊接夹具。

  第8.5.12条 吊车钢轨的接头构造应保证车轮平稳通过。

  当采用焊接长轨且用压板与吊车梁连接时,压板与钢轨间的接触不得过于紧密,以使钢轨受温度作用后有纵向伸缩的可能。
 


第六节 制作、运输和安装

  第8.6.1条 结构运送单元的划分,除应考虑结构受力条件外,尚应注意经济合理、便于运输和易于拼装。

  第8.6.2条 结构的安装连接应采用传力可靠、制作方便、连接简单、便于调整的构造形式。

  第8.6.3条 安装连接采用焊接时,应考虑设置定位螺栓,将构件临时固定。



第七节 防锈和隔热

  第8.7.1条 钢结构除必须采取防锈措施(彻底除锈后涂以油漆和镀锌等)外,尚应在构造上尽量避免出现难于检查、清刷和油漆之处以及能积留湿气和大量灰尘的死角或凹槽。闭口截面构件应沿全长和端部焊接封闭。

  除有特殊需要外,设计中一般不应因考虑锈蚀而加大钢材截面或厚度。

  第8.7.2条 柱脚在地面以下的部分应采用强度等级较低的混凝土包裹(保护层厚度不应小于50mm),并应使包裹的混凝土高出地面约150mm。当柱脚底面在地面以上时,则柱脚底面应高出地面不小于100mm。

  第8.7.3条 受侵蚀介质作用的结构以及在使用期间不能重新油漆的结构部位应采取特殊的防锈措施。

  受侵蚀性介质作用的柱脚不宜埋入地下。

  第8.7.4条 受高温作用的结构,应根据不同情况采取下列防护措施:

  一、当结构可能受到炽热熔化金属的侵害时,应采用砖或耐热材料做成的隔热层加以保护;

  二、当结构的表面长期受辐射热达150℃以上或在短时间内可能受到火焰作用时,应采取有效的防护措施(如加隔热层或水套等)。

第九章 塑性设计

第一节 一般规定

  第9.1.1条 本章规定适用于不直接承受动力荷载的固端梁、连续梁以及由实腹构件组成的单层和两层框架结构。

  第9.1.2条 采用塑性设计的结构或构件,按承载能力极限状态设计时,应采用荷载的设计值,考虑构件截面内塑性的发展及由此引起的内力重分配,用简单塑性理论进行内力分析。

  按正常使用极限状态设计时,应采用荷载的标准值,并按弹性理论进行计算。

  第9.1.3条 按本章规定进行塑性设计时,钢材和连接的强度设计值应按第3.2.1条 和第3.2.2条的规定值乘以折减系数0.9。


  第9.1.4条 塑性设计截面板件的宽厚比应符合表9.1.4的规定。

  

  注:N——构件轴心压力;

  A——毛截面面积;

  f——塑性设计时采用的钢材抗拉、抗压和抗弯强度设计值,见第9.1.3条。



第二节 构件的计算

  第9.2.1条 弯矩Mx(对工字形截面x轴为强轴)作用在一个主平面内的受弯构件,其弯曲强度应符合下式要求:

  

  式中Wpnx——对x轴的净截面塑性抵抗矩。

  第9.2.2条 受弯构件的剪力V假定由腹板承受,剪切强度应符合下式要求:

  

  式中hw、tw——腹板高度和厚度;

  fv——塑性设计时采用的钢材抗剪强度设计值,见第9.1.3条。

  第9.2.3条 弯矩作用在一个主平面内的压弯构件,其强度应符合下列公式的要求:

  

  式中An——净截面面积。

  压弯构件的压力N不应大于0.6Anf,其剪切强度应符合公式(9.2.2)的要求。

  第9.2.4条 弯矩作用在一个主平面内的压弯构件,其稳定性应符合下列公式的要求:

  一、弯矩作用平面内:

  

  式中Wpx——对x轴的毛截面塑性抵抗矩。

  φx、NEx和βmx

  应按第5.2.2条 计算弯矩作用平面内稳定的有关规定采用。

  二、弯矩作用平面外:

  

  φy、φb和βtx应按第5.2.2条计算弯矩作用平面外稳定的有关规定采用。


第三节 容许长细比和构造要求

  第9.3.1条 受压构件的长细比不宜大于

  第9.3.2条 在构件出现塑性铰的截面处,必须设置侧向支承。该支承点与其相邻支承点间构件的长细比λy,应符合下列要求:

  

  M1——与塑性铰相距为ι1的侧向支承点处的弯矩:当长度ι1内为同向曲率时,M1/(Wpxf)为正;当为反向曲率时,M1/(Wpxf)为负对不出现塑性铰的构件区段,其侧向支承点间距,应由第四章和第五章内有关弯矩作用平面外的整体稳定计算确定。

  第9.3.3条 用作减少构件弯矩作用平面外计算长度的侧向支撑,其轴心力应分别按第4.2.5条或第5.2.8条确定。

  第9.3.4条所有节点及其连接应有足够的刚度,以保证在出现塑性铰前节点处各构件间的夹角保持不变。

  构件拼接应能传递该处最大计算弯矩值的1.1倍,且不得低于0.25Wpxf。

  第9.3.5条 当板件采用手工气割或剪切机切割时,应将出现塑性铰部位的边缘刨平。

  当螺栓孔位于构件塑性铰部位的受拉板件上时,应采用钻成孔或先冲后扩钻孔。



第十章 钢管结构

  第10.0.1条 本章规定适用于不直接承受动力荷载、在节点处直接焊接的圆管结构。

  第10.0.2条 钢管外径与壁厚之比,不应超过

  第10.0.3条 钢管节点的构造应符合下列要求:

  一、主管外径应大于支管外径,主管壁厚不应小于支管壁厚。在支管与主管连接处不得将支管穿入主管内。

  二、主管和支管或两支管轴线之间的夹角θ不宜小于30°。

  三、支管与主管的连接节点处,应尽可能避免偏心。

  四、支管与主管的连接焊缝,应沿全周连续焊接并平滑过渡。

  五、支管端部宜使用自动切管机切割,支管壁厚小于6mm时可不切坡口。

  第10.0.4条 钢管构件在承受较大横向荷载的部位应采取适当的加强措施,防止产生过大的局部变形。

  钢管构件的主要受力部位应避免开孔,如必须开孔时,应采取适当的补强措施。

  第10.0.5条 支管与主管的连接可沿全周采用角焊缝,也可部分采用角焊缝、部分采用对接焊缝,支管管壁与主管管壁之间的夹角大于或等于120°的区域宜采用对接焊缝或带坡口的角焊缝。角焊缝的焊脚尺寸hf不宜大于支管壁厚的两倍。

  第10.0.6条 支管与主管的连接焊缝可视为全周角焊缝按公式(7.1.2-1)进行计算,但取βf=1。角焊缝的有效厚度沿支管周长是变化的,当支管轴心受力时,平均有效厚度可取0.7hf。

  焊缝的计算长度(支管与主管相交线长度)可按下列公式计算:

  

  式中d、ds——主管和支管外径;

  θ——支管轴线与主管轴线的夹角。

  第10.0.7条 为保证节点处主管的强度,支管的轴心力不得大于下列规定中的承载力设计值:

  

  一、x型节点(图10.0.7a):

  

  式中β=ds/d——支管外径与主管外径之比;

  当σ≥0时,Ψn=1;

  t——主管的壁厚;

  f——钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值;

  σ——主管最大轴向应力(拉应力为正,压应力为负)。

  2.受拉支管在管节点处的承载力设计值应按下式计算:

  

  二、T型和Y型节点(图10.0.7b):

  1.受压支管在管节点处的承载力设计值应按下式计算:

  

  式中Ψd——参数:当β≤0.7时,Ψd=0.69+0.93β

  当β>0.7时,Ψd=2β0.68。

  2.受拉支管在管节点处的承载力设计值应按下列公式计算:

  

  式中θc——受压支管轴线与主管轴线的夹角;

  Ψa——参数,按下式计算:

  

  α——两支管间的间隙,当α<0时,取α=0。

  2.受拉支管在管节点处的承载力设计值应按下式计算:

  

  式中θt——受拉支管轴线与主管轴线的夹角。

  注:①本条适用范围为:0.2≤β≤1.0,ds/ts≤50(ts-支管壁厚),θ≥30°。

  当d/t>50时,取d/t=50。

  ②本条中的X型和K型节点系指支管轴线与主管轴线在同一平面内。



第十一章 圆钢、小角钢的轻型钢结构

  第11.0.1条 本章规定仅适用于在跨度不超过18m且起重量不大于5t的轻、中级工作制桥式吊车的房屋中,采用有圆钢或小角钢(小于45×4或56×36×4)的轻型钢结构。

  注:型钢组成的结构有个别次要杆件采用小角钢时,可不受本章限制。

  第11.0.2条 本章规定不适用于使用条件复杂的轻型钢结构(如直接承受动力荷载,处于高温、高湿和强烈侵蚀环境的轻型钢结构等)所需的特殊要求。

  第11.0.3条 轻型钢结构的强度设计值,应按第3.2.1条、第3.2.2条和第11.0.6条的规定值并乘以下列折减系数:

  一、拱的双圆钢拉杆及其连接                0.85;

  二、平面桁架式檩条和三铰拱斜梁,其端部主要受压腹杆    0.85;

  三、其它杆件和连接                    0.95。

  第11.0.4条 在桁架中,应尽可能使杆件重心线在节点处交于一点,否则应考虑其偏心的影响。
 
  第11.0.5条 三铰拱屋架的三角形组合斜梁,其截面高度与斜梁长度的比值不得小于1/18,截面宽度与截面高度的比值不得小于2/5。

  第11.0.6条 单圆钢压杆连接于节点板一侧时,杆件应按公式(5.2.2-1)计算其稳定性,连接可按公式(11.0.8-1)计算,但焊缝强度设计值应乘以0.85。

  单圆钢拉杆连接于节点板一侧时,杆件和连接可按轴心受拉构件计算强度,但强度设计值应降低15%。

  第11.0.7条 桁架中的主要压杆(弦杆、端斜杆、端竖杆)的长细比不宜大于150,其它压杆的长细比不宜大于200。

  拉杆的长细比不宜大于400,张紧的圆钢拉杆的长细比不受限制。

  圆钢不宜用于桁架的受压弦杆和受压端斜杆。(11.0.8-2)之间的焊缝,其抗剪强度应按下式计算:

  

  式中N——作用在连接处的轴心力;

  Lw——焊缝的计算长度;

  he——焊缝的有效厚度:对圆钢与平板的连接,he=0.7hf;对圆钢与圆钢的连接,he应按下式计算:

  he=0.1(d1+2d2)α(11.0.8-2)

  d1——大圆钢直径;

  d2——小圆钢直径;

  α——焊缝表面至两个圆钢公切线的距离。

  

  第11.0.9条 圆钢与圆钢、圆钢与平板(钢板或型钢的平板部分)间的焊缝有效厚度,不应小于0.2倍圆钢直径(当焊接两圆钢的直径不同时,取平均直径)或3mm,并不大于1.2倍平板厚度,焊缝计算长度不应小于20mm。

  第11.0.10条 钢板厚度不宜小于4mm。圆钢直径不宜小于下列数值:

  屋架杆件          12mm

  檩条杆件及檩条间拉条    8mm

  支撑杆件          16mm



第十二章 钢与混凝土组合梁
  
第一节 一般规定

  
  第12.1.1条 本章规定仅适用于不直接承受动力荷载由混凝土翼板与钢梁通过连接件组成的简支组合梁。组合梁的混凝土翼板,应按有关规范的规定进行设计。

  第12.1.2条 混凝土翼板的有效宽度be(图12.1.2)应按下式计算:

  be=bo+b1+b2(12.1.2)

  式中bo——板托顶部的宽度:当板托倾角a<45°时,应按a=45°计算板托顶部的宽度;当无板托时,则取钢梁上翼缘的宽度;

  b1、b2——梁外侧和内侧的翼缘计算宽度,各取梁跨度ι的1/6和翼板厚度hc1的6倍中的较小值。此外,b1尚不应超过翼板实际外伸宽度s1;b2不应超过相邻梁板托间净距的1/2。

  当为中间梁时,公式(12.1.2)中的b1等于b2



钢结构设计规范(条文说明)GBJ17—88
  

  第12.1.3条 按本章规定考虑全截面塑性发展进行组合梁的强度计算时,钢梁钢材的强度设计值应按第3.2.1条和第3.2.2条的规定乘以折减系数0.9。

  组合梁的变形计算应按弹性理论进行,对荷载的短期效应组合,可将截面中的混凝土翼板计算宽度除以钢材与混凝土弹性模量的比值αE换算为钢截面;对荷载的长期效应组合,则除以2αE换算为钢截面。

  在强度计算和变形计算中,可不考虑板托截面。

  第12.1.4条 组合梁施工时,若钢梁下无临时支撑,则混凝土硬结前的材料重量和施工荷载应由钢梁承受,钢梁应按第三章和第四章规定计算其强度、稳定性和变形。

第二节 截面和连接件的计算  
  第12.2.1条 组合梁的抗弯强度应按下列规定计算:

  一、塑性中和轴在混凝土翼板内(图12.2.1-1),即

  

  图12.2.1-1 塑性中和轴在混凝土翼板内时的组合梁截面及应力图形

  

  式中x——组合梁截面塑性中和轴至混凝土翼板顶面的距离,应按下式计算:

  

  M——全部荷载产生的弯矩;

  A——钢梁的截面面积;

  y——钢梁截面应力的合力至混凝土受压区截面应力的合力间之距离;

  f——塑性设计时,采用的钢材抗拉、抗压和抗弯强度设计值,见第12.1.3条;

  fccm——混凝土弯曲抗压强度设计值。

  二、塑性中和轴在钢梁截面内(图12.2.1-2),即

  

  式中Ac——钢梁受压区截面面积,应按下式计算:

  

  y1——钢梁受拉区截面应力的合力至混凝土翼板截面应力的合力间之距离;

  y2——钢梁受拉区截面应力的合力至钢梁受压区截面应力的合力间之距离。

  第12.2.2条 组合梁截面上的全部剪力,假定仅由钢梁腹板承受,应按公式(9.2.9)进行计算。

  第12.2.3条 简支组合梁上最大弯矩点至梁端区段内的连接件总数n,可按下式计算:

  

  式中V——组合梁上最大弯矩点至梁端区段内的混凝土翼板与钢梁间的纵向剪力,应按以下规定计算:当塑性中和轴在混凝土翼板内时,V=Af;当塑性中和轴在钢梁

  ——一个连接件的受剪承载力设计值,应按第12.2.4条的规定采用。

  第12.2.4条 连接件的受剪承载力设计值应按下列公式计算:

  

  一、圆柱头焊钉连接件(图12.2.4a):

  

  式中As——圆柱头焊钉钉杆截面面积;

  f——圆柱头焊钉的抗拉强度设计值;

  Ec——混凝土的弹性模量;

  fcc——混凝土的轴心抗压强度设计值。

  二、槽钢连接件(图12.2.4b):

  

  式中A1——弯起钢筋的截面面积;

  fst——钢筋的抗拉强度设计值。

  注:当有可靠根据时,可采用其它形式的连接件。

第三节 构造要求  
  第12.3.1条 钢梁截面高度不应小于组合梁截面总高度的1/2.5,当塑性中和轴在钢梁截面内时,钢梁板件的宽厚比应符合第9.1.4条的规定。

  第12.3.2条 组合梁板托的高度不宜大于混凝土翼板厚度的1.5倍,板托的顶面宽度不宜小于板托高度的1.5倍。

  第12.3.3条 按公式(12.2.3)算得的连接件数量,可在最大弯矩点与零弯矩点之间均匀布置。当此两点间有较大的集中荷载作用时,则应将连接件数量按各段剪力图面积之比进行分配,再各自均匀布置。

  连接件沿梁跨度方向的间距不宜超过混凝土翼板厚度和板托高度之和的4倍。

  第12.3.4条 圆柱头焊钉连接件的长度不应小于4d(d为焊钉直径).在施焊时应采用专门的焊接机具和工艺方法牢固地焊于钢梁翼缘上,其沿梁跨度方向的间距不宜小于6d,垂直于梁跨度方向的间距不宜小于4d。

  第12.3.5条 槽钢连接件的翼缘肢尖方向应与混凝土翼板对钢梁的水平剪应力方向一致,其与钢梁上翼缘的连接焊缝应按第七章的有关规定计算。

  第12.3.6条 弯起钢筋宜采用直径d不小于12mm的I级钢筋成对对称布置,用两条长度不小于4d的侧焊缝焊接于钢梁翼缘上,其弯起角度一般为45°,弯折方向应与混凝土翼板对钢梁的水平应力方向一致。在梁跨中可能产生剪应力变号处,必须在两个方向均有弯起钢筋。每个弯起钢筋从弯起点算起的总长度不宜小于25d(Ⅰ级钢筋另加弯钩),其中水平段长度不宜小于10d。

  第12.3.7条 圆柱头焊钉钉头下表面或槽钢连接件上翼缘下表面应比混凝土翼板底部钢筋高出30mm以上。

  连接件顶面的混凝土保护层厚度不应小于15mm.圆柱头焊钉钉杆的外表面或槽钢连接件的端面:至钢梁上翼缘侧边的距离不应小于20mm;至混凝土板托侧边的距离不应小于400mm;至混凝土翼板侧边的距离不应小于100mm。

  第12.3.8条 钢梁顶面不得涂刷油漆,在灌浇(或安装)混凝土翼板以前应清除铁锈、焊渣、冰层、积雪、泥土和其它杂物。

附录一 了梁的整体稳定系数

  (一)焊接工字形等截面简支梁

  焊接工字形等截面(附图1.1)简支梁的整体稳定系数φb应按下式计算:

  

  式中βb——梁整体稳定的等效弯矩系数,按附表1.1采用;

  λy=I1/iy——梁在侧向支承点间对截面弱轴y-y的长细比,I1见第4.2.1条,iy为梁毛截面对y轴的截面回转半径;

  A——梁的毛截面面积;

  h、t1——梁截面的全高和受压翼缘厚度;

  

  

  

  

  当按公式(附1.1)算得的φb值大于0.60时,应按附表1.2查出相应的代替φb值。

  注:公式(附1.1)适用于宽翼缘工字钢和等截面铆接(或高强度螺栓连接)简支梁,后者的受压翼缘厚度t1包括翼缘角钢厚度在内。

  

  轧制普通工字钢简支梁整体稳定系数φb应按附表1.3采用,当所得的φb值大于0.60时,应按附表1.2查出相应的代替φb值。

  (三)轧制槽钢简支梁

  轧制槽钢简支梁的整体稳定系数,不论荷载的形式和荷载作用点在截面高度上的位置,均可按下式计算:

  

  式中h、b、t——分别为槽钢截面的高度、翼缘宽度和平均厚度。按公式(附1.2)算得的φb大于0.6时,应按附表1.2查出相应的代替φb值。

  

  注:①同附表1.1的注③、⑤。

  ②表中的φb适用于3号钢。对其它钢号,表中数值应乘以235/fy。

  (四)双轴对称工字形等截面悬臂梁

  双轴对称工字形等截面悬臂梁的整体稳定系数,可按公式(附1.1)计算,但式中系数βb应按附表1.4查得,λy=I1/iy中的I1为悬臂梁的悬伸长度。当求得的φb大于0.6时,应按附表1.2查出相应的代替φb值。

  

  注:本表是按支端为固定的情况确定的,当用于由邻跨延伸出来的伸臂梁时,应在构造上采取措施加强支承处的抗扭能力。

  (五)受弯构件整体稳定系数的近似计算

  均匀弯曲的受弯构件,当,其整体稳定系数φb可按下列近似公式计算:

  1.工字形截面:

  双轴对称时,

  

  2.T形截面(弯矩作用在对称轴平面,绕x轴):

  1)弯矩使翼缘受压时:

  双角钢T形截面,

  

  两板组合T形截面,

  

  2)弯矩使翼缘受拉时,

         

  按公式(附1.3)至公式(附1.7)算得的φB值大于0.60时,不需按附表1.2换算成值,当按公式(附1.3)和公式(附1.4)算得的φb值大于1.0时,取φb=1.0。

   附录二 梁腹板局部稳定的计算
  (一)用横向加劲肋加强的腹板

  用横向加劲肋加强的腹板(图4.3.1a),其各区格的局部稳定性应按下式计算:

  

  式中σ——所计算腹板区格内,由平均弯矩产生的腹板计算高度边缘的弯曲压应力;

  τ——所计算腹板区格内,由平均剪力产生的腹板平均剪应力,τ=V/(hwtw);

  σc——腹板边缘的局部压应力,应按第4.1.3条的规定计算,但一律取Ψ=1.0。

  

  式中C1——参数,由附表2.1查得。

  

  1)若σd燉σ等于或大于附表2.2数值,则:

  

  式中c2——参数,由附表2.1查得。

  σc,cr按公式(附2.3)计算。
  
  2)若σc燉σ小于附表2.2数值,则σcr按公式(附2.2)计算;σc,cr

  按公式(附2.3)计算,但查C1时应以α/2代替α。

  

  式中I1、I2——分别为所计算区格的长边和短边尺寸。

  注:当产生局部压应力σc的荷载作用于梁受拉翼缘时,则应分别假定σc=0和σ=0,按公式(附2.1)计算腹板各区格的稳定性。

  (二)用横向加劲肋和纵向加劲肋加强的腹板同时用横向加劲肋和纵向加劲肋加强的腹板(图4.31b、c),其局部稳定性应按下列公式计算:

  1.受压翼缘与纵向加劲肋之间的区格:

  

  式中σcr1,σc,cr1、τce1(N/mm2)应分别按下列方法计算:

  1)当σc=0,而ζ1(ζ1=α/h1)为任意值;或当σc≠0,而ζ1≤1时:

  

  2)当σo≠0且ζ1>1时,分两次进行计算:

  第一次计算时,则:

  

  σc,cr1、τcr1、按公式(附2.8)、公式(附2.5)计算。

  公式(附2.8)和(附2.9)中,当ζ1>2时取ζ1=2。

  第二次计算时,σcr1按公式(附2.7)计算;σc,cr1按公式(附2.8)计算,但取ζ1=0.5α/h1;τcr1按公式(附2.5)计算。

  2.受拉翼缘与纵向加劲肋之间的区格:

  

  公式(附2.12)中的C1值是以α/h2代替α/h0从附表2.1中查得,当α/h2>2时,取α/h2=2。

  注:①纵向加劲肋应布置在距腹板计算高度受压翼缘h0/5~h0/4处。

    ②当产生局部压应力C1的荷载作用于梁的受拉翼缘时,应分别假定σC2=0(用σ3和τ)和假定σ2=0(用σC2=σC和τ),按公式(附2.10)计算受拉翼缘与纵向加劲肋之间腹板各区格的局部稳定性。

  (三)用横向加劲肋、纵向加劲肋和短加劲肋加强的腹板同时用横向加劲肋和在受压区的纵向加劲肋与短加劲肋加强的腹板(图4.3.1d),其局部稳定性应按下列方法计算:

  1.受压翼缘与纵向加劲肋之间区格,按公式(附2.6)计算,但以α1(图4.3.1d)代替α。

  2.受拉翼缘与纵向加劲肋之间的区格,按公式(附2.10)计算。

       
附录三 轴心受压构件的稳定系数
  

  

  

   

  

  
  

  
  
  参加单位:

  浙江大学、重庆建筑工程学院、西安冶金建筑学院、清华大学、啥尔滨建筑工程学院、天津大学、冶金部建筑研究总院、重庆钢铁设计研究院、同济大学、太原工业大学、包头钢铁设计研究院、机械电子工业部设计研究院、华南理工大学、大连理工大学、郑州工学院、东南大、南京建筑工程学院、中国建筑标准设计研究所、东北水电设计院。

  主要起草人:

  张志泉、夏志斌、魏明钟、罗邦富、武人岱、王国周、李继华、陈绍蕃、李德滋、吴惠弼、陈建和、李瑞骅、林醒山、刘锡良、陈明辉、黄友明、李云、夏正中、任兴华、潘有昌、沈祖炎、冯秀娟、陈骥、郭在田、赵文蔚、俞国音、马庆如、朱起、梁志宏、赵熙元、柴昶、梁启智、陈继祖、朱聘儒、孙国良、严正庭。


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: 1292
留言列表
红斗
红斗 怎么没有样本看看?
发表留言
◎欢迎参与讨论,请在这里发表您的看法、交流您的观点。