钢结构设计规范理解与应用.pptx

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1、第1 1章 概 述第1页/共200页1.1钢结构设计规范的历史解放初期：解放初期：1-46 1-4619551955年：年：121-55 121-5519741974年：年：TJ 17-74TJ 17-7419881988年：年：GBJ 17-88GBJ 17-8820032003年年:GB50017:GB50017第2页/共200页1.2 设计文件中对材料质量的要求 规规范范规规定定：设设计计文文件件中中应应注注明明“采采用用的的钢钢材材牌牌号号，连连接接材材料料的的型型号号(或或钢钢号号)和和对对钢钢材材所所要要求求的的力力学学性性能能、化化学学成成分分及及其其它它的的附附加加保保证证项项

2、目目。此此外外，还还应应注注明明所要求的焊缝形式、焊缝质量等级、端面刨平顶紧部位及对施工的其它要求。所要求的焊缝形式、焊缝质量等级、端面刨平顶紧部位及对施工的其它要求。”钢钢结结构构设设计计文文件件中中应应注注明明的的这这些些内内容容与与保保证证工工程程质质量量密密切切相相关关，因因此此将将本本条条确定为强制性条文。确定为强制性条文。第3页/共200页第2 2章 材 料第4页/共200页2.1 2.1 钢结构对材料的要求钢结构对材料的要求 1.1.较高的抗拉强度及屈服点；较高的抗拉强度及屈服点；2.2.较高的塑性和韧性；较高的塑性和韧性；3.3.良好的工艺性能（冷加工、热加工、可焊性）。良好的

3、工艺性能（冷加工、热加工、可焊性）。第5页/共200页 2.2 2.2 钢材的种类和牌号钢材的种类和牌号 1.1.规范推荐的钢材牌号规范推荐的钢材牌号 普通碳素钢：普通碳素钢：Q235Q235(相当于旧标准的相当于旧标准的3 3号钢号钢)普通低合金钢：普通低合金钢：Q345Q345(相相 当当 于于 旧旧 标标 准准 的的 16Mn16Mn、12MnV12MnV、14MnNb16MnRE14MnNb16MnRE、18Nb18Nb)Q390Q390(相相当当于于旧旧标标准准的的15MnV15MnV、15MnTi15MnTi、16MnNb16MnNb)Q420Q420(旧标准的旧标准的15MnVN

4、15MnVN、14MnVTiRE14MnVTiRE)第6页/共200页 钢材的质量等级钢材的质量等级 分分A A、B B、C C、DD、E E级（级（E E级仅用于级仅用于Q345Q345、Q390Q390、Q420Q420等低合金钢）。等低合金钢）。钢材的基本保证项目：钢材的基本保证项目：（1 1）抗拉强度、屈服点、伸长率；）抗拉强度、屈服点、伸长率；（2 2）化学成分：硫、磷、）化学成分：硫、磷、锰、碳锰、碳（Q235-AQ235-A不作交货条件）；不作交货条件）；（3 3）冷弯试验、冲击韧性（）冷弯试验、冲击韧性（+20+20、0 0、-20-20）。）。第（第（3 3）项）项A A级钢

5、不保证，必要时可附加冷弯试验的要求。级钢不保证，必要时可附加冷弯试验的要求。第7页/共200页 规规范范对对用用于于承承重重结结构构的的钢钢材材应应具具有有的的强强度度、塑塑性性、韧韧性性等等力力学学性性能能和和化化学学成分等合格保证项目作出了规定。成分等合格保证项目作出了规定。“承承重重结结构构采采用用的的钢钢材材应应具具有有抗抗拉拉强强度度、伸伸长长率率、屈屈服服强强度度和和硫硫、磷磷含含量量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构采用的钢材还应具有冷弯试验的焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构采用

6、的钢材还应具有冷弯试验的合格保证。合格保证。”第8页/共200页 2.2.其他可选用或代用的钢材其他可选用或代用的钢材（1 1）“高层建筑结构用钢板高层建筑结构用钢板”YB4104YB4104 特点：特点：a.a.降低硫、磷含量和焊接碳当量；降低硫、磷含量和焊接碳当量；b.b.提高屈服点、缩小其波动范围；提高屈服点、缩小其波动范围；c.c.提高冲击功、增加弯曲试验；提高冲击功、增加弯曲试验；d.d.保证厚度方向性能到保证厚度方向性能到Z35Z35（数字为厚度方向截面收缩率（数字为厚度方向截面收缩率%）。）。第9页/共200页（2 2）“Z Z向钢向钢”GB/T 5313GB/T 5313 厚厚

7、板板容容易易出出现现层层状状撕撕裂裂，这这对对沿沿厚厚度度方方向向受受拉拉的的接接头头来来说说是是很很不不利利的的，因因而而需要采用厚度方向性能钢材。需要采用厚度方向性能钢材。特点：特点：a.a.降低含硫量（仅为一般钢材的降低含硫量（仅为一般钢材的1/51/5或以下）；或以下）；b.b.提高截面收缩率（提高截面收缩率（Z15Z15、Z25Z25、Z35Z35）我我国国建建筑筑抗抗震震设设计计规规范范和和建建筑筑钢钢结结构构焊焊接接技技术术规规程程中中均均规规定定厚厚度度大大于于40mm40mm时应采用厚度方向性能钢材。时应采用厚度方向性能钢材。第10页/共200页（3 3）“优质碳素结构钢优质

8、碳素结构钢”GB699GB699（4 4）“桥梁用结构钢桥梁用结构钢”GB/T714GB/T714（5 5）“锅炉用碳素钢和低合金钢锅炉用碳素钢和低合金钢”GB713GB713（6 6）”船体用结构钢船体用结构钢”GB712GB712（7 7）“压力容器用钢板压力容器用钢板”GB6654GB6654（8 8）“耐侯钢耐侯钢”高耐侯性结构钢高耐侯性结构钢GB/T4171GB/T4171 焊接结构用耐侯钢焊接结构用耐侯钢GB/T4171GB/T4171（9 9）“钢铸件用钢钢铸件用钢”GB11352GB11352 符号：符号：ZG-200-400ZG-200-400、ZG-270-570 ZG-2

9、70-570 屈服点抗拉强度第11页/共200页2.4 2.4 钢结构的连接材料钢结构的连接材料 1.1.手工焊焊条手工焊焊条E43E43适用于适用于Q235Q235；E50E50适用于适用于Q345Q345；E55E55适用于适用于Q390Q390、Q420Q420。表表示示焊焊接接电电源源种种类类及及药药皮皮类类型型，见见表表2.112.11、2.122.12。第12页/共200页 2.2.自动（半自动）埋弧焊的焊丝与焊剂自动（半自动）埋弧焊的焊丝与焊剂 焊丝：焊丝：H08A H08A Q235 Q235 H08MnA H08MnA H08MnA H08MnA Q345 Q345 焊剂：焊

10、剂：431431型型 H10MnSi H10MnSi H10MnSi H10MnSi Q390 Q390、Q420Q420 H08Mn2Si H08Mn2Si 选用原则：焊缝金属的力学性能不低于母材。选用原则：焊缝金属的力学性能不低于母材。第13页/共200页 3.3.普通螺栓普通螺栓 精制螺栓精制螺栓 A A、B B级级 普通螺栓的普通螺栓的A A、B B级，根据级，根据现行国家标准现行国家标准GB5782-86GB5782-86，其材料不是，其材料不是3 3号钢，而号钢，而是是5.65.6级、级、8.88.8级和级和10.910.9级等。级等。A A、B B 级级螺螺栓栓都都是是以以前前的

11、的“精精制制螺螺栓栓”，质质量量标标准准要要求求相相同同。A A级级螺螺栓栓用用于于d d 24mm24mm和和L L（螺螺栓栓公公称称长长度度）1010d d或或L L 150mm150mm（按按较较小小值值）；d d 或或L L较较大大者者为为B B 级螺栓。级螺栓。粗制螺栓粗制螺栓 C C级级 分分4.64.6级和级和4.84.8级。级。第14页/共200页 4.4.高强度螺栓高强度螺栓 高强度螺栓的性能等级：高强度螺栓的性能等级：8.88.8级、级、10.910.9级。级。大六角头螺栓大六角头螺栓扭剪型高强度螺栓扭剪型高强度螺栓 （10.910.9级）级）第15页/共200页第3 3章

12、 基本设计规定第16页/共200页3.1 3.1 设计原则设计原则1.1.设计方法设计方法承载能力极限状态和正常使用极限状态是结构承载能力极限状态和正常使用极限状态是结构或构件设计及计算的依据，钢结构设计一般采用概率或构件设计及计算的依据，钢结构设计一般采用概率极限状态设计方法。但由于现阶段对疲劳计算的可靠极限状态设计方法。但由于现阶段对疲劳计算的可靠度理论问题尚未解决，所以钢结构的疲劳强度计算只度理论问题尚未解决，所以钢结构的疲劳强度计算只能沿用传统的按弹性状态计算的能沿用传统的按弹性状态计算的“容许应力幅容许应力幅”的设的设计方法，计方法，容许应力幅容许应力幅是根据试验结果是根据试验结果得

13、到，故应得到，故应采用荷载标准值进行计算。另外，疲劳计算中采用的采用荷载标准值进行计算。另外，疲劳计算中采用的计算数据大部分是根据实测应力或疲劳试验所得，已计算数据大部分是根据实测应力或疲劳试验所得，已包含了荷载的动力影响，亦不再乘动力系数。包含了荷载的动力影响，亦不再乘动力系数。第17页/共200页 钢钢结结构构设设计计规规范范对对结结构构或或构构件件承承载载能能力力的的计计算算一一般般采采用用应应力力表表达达式式。根根据据建建筑筑结结构构荷荷载载规规范范，当当按按承承载载能能力力极极限限状状态态设设计计钢钢结结构构时时，对对于于基基本本组组合合，内内力力设设计计值值应应从从由由可可变变荷荷

14、载载效效应应控控制制的的组组合合和和由由永永久久荷荷载载效效应应控控制制的的组组合合中中取取最最不不利利值值考考虑虑。钢钢结结构构自自重重较较小小，一一般般是是由由可可变变荷荷载载效效应应控控制制设设计计，只只有有当当采采用用钢钢筋筋混混凝凝土土楼楼面面（或或屋屋面面）板板或或有有积积灰灰的的屋屋盖盖结结构构以以及及特特殊殊情情况况才才有有可可能能由由永永久久荷荷载载控控制制设设计计。对对荷荷载载效效应应的的偶偶然然组组合合，本本规规范范参参照照统统一一标标准准只只作作出出了了原原则则性性的的规规定定，具具体体的的设计表达式及各项系数应符合专门规范的规定。设计表达式及各项系数应符合专门规范的规

15、定。第18页/共200页 2.2.钢结构的安全等级钢结构的安全等级 按照现行国家标准按照现行国家标准建筑结构可靠度设计统一标准建筑结构可靠度设计统一标准的的规定，对破坏后果很严重的重要的房屋，安全等级为一级；规定，对破坏后果很严重的重要的房屋，安全等级为一级；对破坏后果严重的一般的房屋，安全等级为二级。对破坏后果严重的一般的房屋，安全等级为二级。由由于于统统一一标标准准是是对对各各设设计计规规范范的的统统一一指指导导，不不可可能能针针对对各各种种结结构构规规范范给给出出具具体体建建议议。本本规规范范根根据据对对我我国国已已建建成成的的建建筑筑物物采采用用概概率率统统计计方方法法分分析析的的结结

16、果果，一一般般工工业业与与民民用用建建筑筑钢钢结结构构，按按照照统统一一标标准准的的分分级级标标准准，安安全全等等级多为二级，故规定可取为二级。级多为二级，故规定可取为二级。对对于于其其它它特特殊殊的的建建筑筑钢钢结结构构，其其安安全全等等级级应应根根据据具具体体情情况况另另行行确确定定。如如对对于于跨跨度度等等于于或或大大于于60m60m的的大大跨跨度度结结构构则宜取为一级。则宜取为一级。第19页/共200页 由于本规范定位为不抗震设计，故所有条文均是针对不考虑抗震的情况而制定。当按抗震要求设计时，不再分安全等级，而应按现行国家标准建筑抗震设防分类标准GB50223的规定来确定建筑物的抗震设

17、防类别。第20页/共200页 3.3.结构的重要性系数结构的重要性系数 0 0 建筑结构可靠度设计统一标准条注建筑结构可靠度设计统一标准条注“对设计工作寿命为对设计工作寿命为2525年的结构构件，年的结构构件，各结构规范可根据各自情况确定各结构规范可根据各自情况确定 0 0值值”。钢结构设计规范根据工作寿命。钢结构设计规范根据工作寿命5050年年时取时取 0 01.01.0，工作寿命，工作寿命5 5年时取年时取 0 00.90.9，故规定工作寿命，故规定工作寿命2525年时取年时取 0 00.950.95。第21页/共200页 4.4.关于吊车荷载的最不利组合关于吊车荷载的最不利组合 8888

18、规规范范在在计计算算吊吊车车梁梁挠挠度度时时对对吊吊车车荷荷载载取取由由两两台台吊吊车车产产生生的的最最不不利利组组合合，新规范改为由一台吊车加自重进行计算（相应挠度容许值有所调整）。新规范改为由一台吊车加自重进行计算（相应挠度容许值有所调整）。理由是：理由是：符合符合“正常使用极限状态正常使用极限状态”的要求；的要求；与多数国外规范相一致。与多数国外规范相一致。第22页/共200页3.2 3.2 荷载和荷载效应计算荷载和荷载效应计算新新修修订订的的钢钢结结构构设设计计规规范范强强调调了了对对设设计计原原则则的的指指导导。突突出出设设计计原原则则是是目目前前各各国国规规范范的的共共同同特特点点

19、，早早期期的的规规范范条条文文以以试试验验或或实实践践经经验验为为主主，故故条条文文简简单单具具体体。随随着着结结构构形形式式越越来来越越复复杂杂，规规范范的的任任务务不不再再仅仅限限于于提提供供计计算算公公式式和和具具体体数数据据，而而是是应应给给予予设设计计原原则则的的指指导导。因因此此，规规范范补充了有关设计原则的有关条文。补充了有关设计原则的有关条文。第23页/共200页 1.1.屋面活荷载屋面活荷载 新新修修订订的的建建筑筑结结构构荷荷载载规规范范将将不不上上人人的的屋屋面面均均布布活活荷荷载载标标准准值值统统一一规规定定为为0.5kN/m0.5kN/m2 2（原规范分（原规范分0.

20、30.3、0.50.5、0.7kN/m0.7kN/m2 2三级）。三级）。对对不不上上人人的的屋屋面面均均布布活活荷荷载载，较较早早的的荷荷载载规规范范取取0.3kN/m0.3kN/m2 2，后后发发现现对对重重屋屋面面偏偏低低，7474规规范范改改为为0.5kN/m0.5kN/m2 2。采采用用概概率率极极限限状状态态设设计计法法后后发发现现对对以以恒恒载载为为主主的的结结构构（混凝土结构）可靠度下降，故又提高到（混凝土结构）可靠度下降，故又提高到0.7kN/m0.7kN/m2 2。第24页/共200页 新新修修订订的的荷荷载载规规范范增增加加了了以以恒恒载载为为主主的的不不利利组组合合式式

21、，屋屋面面活活荷荷载载中中主主要要考考虑虑的的仅仅是是施施工工荷荷载载即即偶偶然然因因素素的的不不利利影影响响，故故又又恢恢复复到到0.5kN/m0.5kN/m2 2。但但注注明明“对对不不同同结结构构可可按按有有关关设设计计规规范范作作0.2kN/m0.2kN/m2 2的的增增减减”。新新修修订订的的钢钢结结构构设设计计规规范范规规定定“对对支支承承轻轻屋屋面面的的构构件件或或结结构构，当当仅仅有有一一个个可可变变荷荷载载且且受受荷荷面面积积超超过过60m60m2 2时时，取取0.3kN/m0.3kN/m2 2 ”。这与原。这与原规定有所不同，应注意檩条的计算。规定有所不同，应注意檩条的计算

22、。对重屋面由于增加了以永久荷载为主的组合，不再提高屋面活荷载。对重屋面由于增加了以永久荷载为主的组合，不再提高屋面活荷载。第25页/共200页 2.2.吊车的卡轨力吊车的卡轨力 原原规规范范参参考考苏苏联联规规范范，对对重重级级工工作作制制吊吊车车梁梁，将将荷荷载载规规范范规规定定的的横横向向水水平平荷荷载载乘乘以以增增大大系系数数以以考考虑虑由由吊吊车车摆摆动动引引起起的的横横向向水水平平力力（即即卡卡轨轨力力，荷荷载载规规范范只只规规定定了小车的制动力），现改为按下式计算：了小车的制动力），现改为按下式计算：H HK K=P Pkmaxkmax式式中中，P Pkmaxkmax为为吊吊车车轮

23、轮压压标标准准值值；系系数数 0.10.1（一一般般软软钩钩吊吊车车），0.150.15(抓抓斗斗、磁磁盘盘吊吊车车)和和0.20.2（硬硬钩钩吊吊车车）。卡卡轨轨力力不不与与横横向向水水平平力力同同时时考考虑虑，此此外外，与与吊吊车车工工作制及连接无关。作制及连接无关。第26页/共200页 根据根据起重机设计规范起重机设计规范（GB3811-83GB3811-83），按吊车利用等级（即循环次数，按吊车利用等级（即循环次数，分为分为U U0 0-U-U9 9等等1010级）和载荷状态（载荷谱系数级）和载荷状态（载荷谱系数K Kp p有轻、中、重、特重等有轻、中、重、特重等4 4级）综合级）综合

24、划分吊车工作级别为划分吊车工作级别为A1A1 A8A8级。本规范一般所指轻级工作制即级。本规范一般所指轻级工作制即A1A1 A3A3级；中级级；中级为为A4A4 A5A5级；重级为级；重级为A6A6 A8A8级（其中级（其中A8A8为特重级）。但对吊车工作制的界定不为特重级）。但对吊车工作制的界定不能死搬硬套吊车工作制与吊车工作级别的一般对应关系，而应根据吊车的具体能死搬硬套吊车工作制与吊车工作级别的一般对应关系，而应根据吊车的具体操作情况确定。操作情况确定。第27页/共200页 3.3.框架结构的内力分析框架结构的内力分析 新增有关内力分析的设计原则。新增有关内力分析的设计原则。一阶弹性分析

25、一阶弹性分析（几何线形）（几何线形）：按结构变位前的轴线建立结构按结构变位前的轴线建立结构变形与荷载之间的平衡关系；变形与荷载之间的平衡关系；二阶弹性分析（几何非线形）二阶弹性分析（几何非线形）：按结构变位后的轴线建立结构按结构变位后的轴线建立结构变形与荷载之间的平衡关系。变形与荷载之间的平衡关系。第28页/共200页 规规范范规规定定 “对对 0.10.1的的框框架架结结构构（一一般般指指无无支支撑撑纯纯框框架架结结构构），宜宜采采用用二二阶阶弹弹性性分分析析”。此此处处 N N为为所所计计算算楼楼层层各各柱柱轴轴压压力力之之和和；H H为为所所计计算算楼楼层层及及以以上上各各层层水水平平力

26、力之之和和；h h为为所所计计算算楼楼层层的的高高度度；u u为为所所计计算算楼楼层层按按一一阶阶分分析析的的层层间侧移。间侧移。判断式中判断式中 可用层间侧移容许值代替。可用层间侧移容许值代替。第29页/共200页 （1）采用二阶分析时，应在每层柱顶附加考虑假想水平力（概念荷载）Hni：式式中中，Q Qi i为为第第i i楼楼层层的的总总重重力力荷荷载载设设计计值值；n ns s为为框框架架总总层层数数；y y为为钢材强度影响系数；钢材强度影响系数；Q235Q235钢钢,y y =1.0=1.0；Q345Q345钢钢,y y=1.1=1.1；Q390Q390钢钢,y y=1.2=1.2；Q4

27、20Q420钢钢,y y=1.25=1.25。等式右端的根号为折减系数，考虑等式右端的根号为折减系数，考虑当柱子较多时初始侧移有正有负，当柱子较多时初始侧移有正有负，缺陷相互抵消。缺陷相互抵消。第30页/共200页 （2 2）规范提出了采用二阶弹性分析时杆端弯矩的近似计算方法规范提出了采用二阶弹性分析时杆端弯矩的近似计算方法：MM2 2MM1b1b+2 2i i MM1s 1s；式中式中 MM1b 1b、MM1s 1s 分别为框架无侧移或有侧移时按分别为框架无侧移或有侧移时按 一一 阶弹性分析求得的杆端弯矩；阶弹性分析求得的杆端弯矩；2i 2i 考虑二阶效应第考虑二阶效应第i i层杆件的侧移层

28、杆件的侧移 弯矩增大系数。弯矩增大系数。第31页/共200页框架结构的一阶弹性分析框架结构的一阶弹性分析第32页/共200页3.3 3.3 设计指标设计指标1.1.钢材的强度设计值钢材的强度设计值 （1 1）钢钢材材抗抗拉拉、压压、弯弯时时的的强强度度设设计计值值为为f fy y/R R。R R为为抗抗力力分分项项系系数数，新新规规范范对对Q235Q235钢钢取取 R R=1.087=1.087；对对 Q345Q345、Q390Q390和和 Q420Q420钢钢，R R 1.1111.111。这这 样样 对对 Q345Q345钢钢 来来 说说，比比 原原 规规 范范 的的 16Mn16Mn（R

29、 R1.0871.087）强度设计值有所降低。原因：）强度设计值有所降低。原因：Q345Q345钢钢包包括括旧旧标标准准的的5 5种种钢钢材材，统统计计资资料料不不足；足；近近年年来来发发现现16Mn16Mn钢钢质质量量不不理理想想，稍稍厚厚（当当t t 20mm20mm）就容易分层。）就容易分层。第33页/共200页 （2 2）钢钢材材的的强强度度设设计计值值与与厚厚度度有有关关，钢钢材材越越薄薄，辊辊轧轧的的次次数数越越多多，强强度度越越高高。新新 规规 范范 将将 钢钢 材材 厚厚 度度 增增 加加 到到 100mm100mm（原原 规规 范范 3 3号号 钢钢 50mm50mm，16M

30、n16Mn和和 15MnV15MnV钢钢 36mm36mm），这是因为厚板的应用越来越广。其实，厚板的统计资料尚不够充分。），这是因为厚板的应用越来越广。其实，厚板的统计资料尚不够充分。（3 3）钢材的抗剪强度设计值钢材的抗剪强度设计值 按能量强度理论，取：按能量强度理论，取：第34页/共200页 （4 4）端面承压强度设计值端面承压强度设计值 由由于于端端面面承承压压强强度度是是验验算算构构件件极极小小区区域域的的压压应应力力，其其强强度度设设计计值值允允许许超超过过材材料料的的屈屈服服点点而而接接近近其其最最低低极极限限强强度度，因因此此钢钢材材的的端端面面承承压压强强度度远远远远高高于于

31、一一般般抗抗压压强度，但此强度设计值只有在构件之间的接触面为刨平顶紧时才能达到。强度，但此强度设计值只有在构件之间的接触面为刨平顶紧时才能达到。因因为为现现行行国国家家标标准准规规定定的的钢钢材材的的最最低低极极限限强强度度不不随随钢钢材材厚厚度度而而变变，所所以以端端面面承压强度设计值与厚度无关。承压强度设计值与厚度无关。第35页/共200页 2.2.连接的强度设计值连接的强度设计值 连连接接的的强强度度设设计计值值主主要要根根据据过过去去采采用用容容许许应应力力法法计计算算时时的的各各种种容容许许应应力力换换算算而而得得，其其中中角角焊焊缝缝和和承承压压型型高高强强度度螺螺栓栓有有一一定定

32、数数量量的的试试验验数数据据，强强度度设设计计值值是是根根据据这这些些试试验验数数据据并并参参考考国国外外规规定定确确定定的的。经经可可靠靠度度分分析析，所所有有连连接接的的可可靠靠度均大致等于或略高于构件的可靠度。度均大致等于或略高于构件的可靠度。第36页/共200页 焊缝的分级与检验焊缝的分级与检验 焊缝的强度与质量等级有关，质量等级的划分与焊缝质量检验有关，是根据焊缝的强度与质量等级有关，质量等级的划分与焊缝质量检验有关，是根据钢结构工程施工质量验收规范钢结构工程施工质量验收规范GB50205GB50205划分的，共分为一、二、三级。划分的，共分为一、二、三级。三级焊缝三级焊缝只作外观检

33、查；只作外观检查；二级焊缝二级焊缝除作外观检查外，加超声波探伤；除作外观检查外，加超声波探伤；一级焊缝一级焊缝除作外观检查外，加超声波探伤、除作外观检查外，加超声波探伤、X X射线或射线或 射线。射线。角焊缝探伤不准，只能为三级。角焊缝探伤不准，只能为三级。第37页/共200页 （1 1）焊焊缝缝的的强强度度设设计计值值中中，对对接接焊焊缝缝只只有有抗抗拉拉和和抗抗压压的的取取值值，抗抗弯弯强强度度分分别别按按抗抗弯弯中中的的受受压压部部分分取取抗抗压压强强度度设设计计值值，受受拉拉部部分分取取抗抗拉拉强强度度设设计计值值采采用用。焊焊缝缝金金属属为为焊焊条条熔熔敷敷金金属属与与钢钢材材金金属

34、属的的混混合合体体，其其强强度度一一般般高高于于钢钢材材的的强强度度，但但焊焊缝缝质质量量对对强强度度有有很很大大影影响响，规规范范规规定定：焊焊缝缝质质量量为为一一、二二级级时时，对对接接焊焊缝缝的的抗抗拉拉强强度度设设计计值值与与母母材材相相等等；焊焊缝缝的的质质量量等等级级仅仅影影响响三三级级焊焊缝缝的的抗抗拉拉强强度度，因此因此三级时取为母材抗拉强度的三级时取为母材抗拉强度的0.850.85倍。倍。第38页/共200页 对对于于质质量量等等级级为为一一、二二级级的的对对接接焊焊缝缝，按按照照现现行行国国家家标标准准钢钢焊焊缝缝手手工工超超声声波波探探伤伤方方法法和和探探伤伤结结果果分分

35、级级GB11345-89GB11345-89的的规规定定，仅仅适适用用于于厚厚度度不不小小于于8 8mmmm的的钢钢材材。根根据据钢钢结结构构施施工工单单位位的的经经验验，亦亦认认为为厚厚度度小小于于8mm8mm的的钢钢材材，其其对对接接焊焊缝缝用用超超声声波波检检验验的的结结果果不不大大可可靠靠，而而应应采采用用X X射射线线探探伤伤。否否则则，对对t t 8mm8mm钢材的对接焊缝，其强度设计值只能按三级焊缝采用。钢材的对接焊缝，其强度设计值只能按三级焊缝采用。第39页/共200页 （2 2）普普通通螺螺栓栓中中的的A A级级和和B B级级螺螺栓栓的的强强度度等等级级分分为为5.65.6级

36、级和和8.88.8级级两两种种，其其抗拉和抗剪强度设计值是参照前苏联抗拉和抗剪强度设计值是参照前苏联8181规范取用的，可用于一个或多个螺栓。规范取用的，可用于一个或多个螺栓。C C级螺栓的抗拉和抗剪强度设计值也是参照前苏联级螺栓的抗拉和抗剪强度设计值也是参照前苏联8181规范取用的。规范取用的。（3 3）高高强强度度螺螺栓栓连连接接有有承承压压型型和和摩摩擦擦型型之之分分，由由于于采采用用的的设设计计准准则则不不同同，其承载力计算亦不相同。其承载力计算亦不相同。第40页/共200页 8.8 8.8级普通螺栓与级普通螺栓与8.88.8级承压型高强度螺栓的性能等级相同，其区别在于：级承压型高强度

37、螺栓的性能等级相同，其区别在于：（1 1）承压型高强度螺栓要求施加预拉力；）承压型高强度螺栓要求施加预拉力；（2 2）承承压压型型高高强强度度螺螺栓栓的的孔孔径径要要求求低低于于普普通通螺螺栓栓，因因此此，其其抗抗剪剪强强度度低低于于普通螺栓，但抗拉强度相同（见材料表中的强度设计值）。普通螺栓，但抗拉强度相同（见材料表中的强度设计值）。第41页/共200页 3.3.强度设计值的折减系数强度设计值的折减系数 规规范范所所规规定定的的强强度度设设计计值值是是结结构构处处于于正正常常工工作作情情况况下下求求得得的的，对对一一些些工工作作情情况况处处于于不不利利的的结结构构构构件件或或连连接接，其其强

38、强度度设设计计值值有有所所降降低低。所所以以补补充充规规定定，在在某某些些特特殊情况下钢材的强度设计值应乘以相应的折减系数。例如单面连接的单角钢等。殊情况下钢材的强度设计值应乘以相应的折减系数。例如单面连接的单角钢等。第42页/共200页3.5 3.5 结构或构件变形的规定结构或构件变形的规定 1.1.受弯构件的挠度受弯构件的挠度受弯构件的挠度容许值改为考虑两种情况：受弯构件的挠度容许值改为考虑两种情况：v vT T恒载活荷载作用下的挠度容许值，恒载活荷载作用下的挠度容许值，主要是观感要求；主要是观感要求；v vQ Q活活荷荷载载作作用用下下的的挠挠度度容容许许值值，主主要要是是使用要求。使用

39、要求。（1 1）当当有有实实践践经经验验或或有有特特殊殊要要求求时时可可作作适适当当调整。调整。（2 2）注意变形叠加现象。）注意变形叠加现象。第43页/共200页2.框架结构在风荷载作用下的水平位移 （1 1）新新规规范范增增加加了了对对单单层层及及多多层层框框架架柱柱柱柱顶顶位位移移的的限限制制值值，但但经经验验积积累累不不足足，主主要要参参考考国国外外及及相相近近规规范范。注注意意纯纯框框架架结结构构水水平平侧侧移移的的计计算算应应考虑二阶效应。考虑二阶效应。（2 2）控控制制厂厂房房柱柱在在吊吊车车梁梁处处的的水水平平变变形形是是为为了了保保证证桥桥式式吊吊车车的的正正常常运运行行。有

40、有些些单单位位认认为为8888规规范范的的规规定定偏偏严严，因因研研究究工工作作量量大大，新新规规范范仅仅缩缩小小为为验验算算范范围围至至冶冶金金厂厂房房和和类类似似车车间间中中有有A7A7、A8A8级吊车的跨间。级吊车的跨间。第44页/共200页第4 4章 受弯构件的计算第45页/共200页 4.1 梁的强度 规范规定梁的强度设计应考虑以下几项：规范规定梁的强度设计应考虑以下几项：1.1.梁的抗弯强度计算梁的抗弯强度计算 f 第46页/共200页 2.2.抗剪强度抗剪强度 fv 规范取规范取 试验证明可达到（试验证明可达到（1.21.61.21.6）f f，有些国家规范取至极限剪应力，如美国

41、，有些国家规范取至极限剪应力，如美国AISCAISC取取fv=0.667=0.667f f。第47页/共200页 3.3.局部承压强度局部承压强度 固固定定集集中中荷荷载载处处无无支支承承加加劲劲肋肋或或有有移移动动集集中中荷荷载载，应应验验算算局局部部压压应应力力。规规范范假假定定集集中中荷荷载载从从作作用点处以用点处以1:2.51:2.5和和1:11:1扩散：扩散：承压强度承压强度 c f，第48页/共200页 4.复杂应力作用下的强度：适用范围：适用范围：组合梁组合梁腹板的计算高度腹板的计算高度h h0 0处同时受有较处同时受有较大大 或或 时，应验算折算应力。时，应验算折算应力。计算公

42、式：计算公式：h h0 0边边缘缘同同一一点点处处应应力力，以以拉拉为为正，正，压为负。压为负。计算折算应力的强度设计算折算应力的强度设 计值增大系数。计值增大系数。异号时，异号时，同号或同号或 ，第49页/共200页4.2 4.2 梁的整体稳定梁的整体稳定1.1.计算公式计算公式 梁的整体稳定性按下式计算：梁的整体稳定性按下式计算：b b 实质为临界实质为临界应力与屈服点的比应力与屈服点的比值。值。第50页/共200页 MMcrcr为临界弯矩：为临界弯矩：影响影响MMcrcr的因素：的因素：EIEIy y 梁的侧向抗弯刚度梁的侧向抗弯刚度 GIGIt t 梁的自由扭转刚度梁的自由扭转刚度 l

43、 l1 1 梁受压翼缘的自由长度，受压翼缘侧向梁受压翼缘的自由长度，受压翼缘侧向 支承点之间的距离支承点之间的距离 与荷载形式、梁端支承方式、横向荷载与荷载形式、梁端支承方式、横向荷载 作用位置等有关作用位置等有关 其他：初始缺陷、材料性能、截面塑性发展情其他：初始缺陷、材料性能、截面塑性发展情况。况。第51页/共200页 2.整体稳定系数的非弹性修正 当当 时，梁已进入非弹性工作时，梁已进入非弹性工作阶段，阶段，cr明显降低，在梁整体稳定计算中，此在梁整体稳定计算中，此时应对整体稳定系数进时应对整体稳定系数进行弹塑性修正，行弹塑性修正，即：即：焊接焊接H H型钢的残余应力型钢的残余应力第52

44、页/共200页 3.增强梁整体稳定的措施 提高梁整体稳定承载力的关键是增强梁的抗侧移及扭转刚度，当满足一定条件时，就可以保证在梁强度破坏之前不会发生梁的整体失稳。（1）密铺刚性铺板，并与梁受压翼缘连牢 a.现浇钢筋混凝土板；b.预制钢筋混凝土板，需有四角预埋件与钢梁焊接；c.压型钢板有一定数量的抗剪件；d.钢板应采用间断焊缝或栓钉焊于钢梁翼缘。第53页/共200页 （2）设置梁的侧向支撑 侧向支撑作用是为梁提供侧向支点，减小梁受压翼缘的自由长度l1，减小侧向计算长度，故要求侧向支撑应可靠，能有效地承受梁侧弯产生的侧向力（实际为弯曲剪力）。（3）夹支支座 梁为侧向弯曲扭转失稳，所以支座处应采取措

45、施限制梁的扭转。第54页/共200页4.3 4.3 梁的局部稳定梁的局部稳定同轴压构件一样，为提高梁的刚度与强度及整体同轴压构件一样，为提高梁的刚度与强度及整体稳定承载力，应遵循稳定承载力，应遵循“肢宽壁薄肢宽壁薄”的设计原则，的设计原则，从而引发板件的局部稳定承载力问题。从而引发板件的局部稳定承载力问题。第55页/共200页 1.受压翼缘板的局部稳定 可视为单向均匀受压板 第56页/共200页 根据弹性稳定理论，矩形弹性薄板在周边应力作用下的临界条件可用下式表达：式中 嵌固系数，其值取决于梁翼缘对腹板的 嵌固程度。当梁翼缘扭转受到约束时，翼缘对腹板的嵌固程度较强，可取=1.66；当梁翼缘扭转

46、未受约束时，翼缘对腹板的嵌固程度较弱，可取=1.23。k板的屈曲系数，与板边的支承条件及板的受力情况（受压、受弯或受剪）有关。第57页/共200页 采用限制宽厚比的方法（等强原则）（1）受压翼缘板的悬伸部分：按弹性设计时可放宽，此时x=1.0 （2）箱形梁翼缘板在两腹板之间的部分：第58页/共200页 2.梁腹板局部稳定的设计计算 新新规规范范规规定定，对对承承受受静静力力荷荷载载和和间间接接承承受受动动力力荷荷载载的的组组合合梁梁宜宜考考虑虑腹腹板板屈屈曲曲后后强强度度，计计算算腹腹板板的的抗抗弯弯和和抗抗剪剪承承载载力力。对对直直接接承承受受动动力力荷荷载载的的吊吊车车梁梁及及类类似似构构

47、件件或或其其它它不不考考虑虑屈屈曲曲后后强强度度的的组组合合梁梁腹腹板板的的局局部部稳稳定定，则则通通常常采采用用设设置置加加劲劲肋肋的的办办法来保证。法来保证。8888规范以薄板弹性稳规范以薄板弹性稳定临界力为基础，推出了定临界力为基础，推出了梁加劲肋间距的近似计算梁加劲肋间距的近似计算 公式。公式。第59页/共200页 梁腹板在各种应力单独作用下发生局部失稳时的临界应力统一用下式表达：梁腹板在各种应力单独作用下发生局部失稳时的临界应力统一用下式表达：弯曲应力弯曲应力剪应力剪应力局部承压应力局部承压应力第60页/共200页 （1 1）上上式式为为完完全全弹弹性性的的计计算算式式，各各种种应应

48、力力单单独独作作用用下下的的单单项项临临界界应应力力 crcr、crcr、c,cr c,cr 原原8888规规范范只只有有一一个个值值，由由以以上上弹弹性性公公式式推推出出，为为完完全全弹弹性性的的临临界界条条件件，实实际际应应用用时时须须进进行行弹弹塑塑性性修修正正。新新规规范范将将临临界界应应力力用用三三段段式式表表示示，其其中中c c式式为为完完全全弹弹性性的的临临界界应应力力，与与8888规规范范的的规规定定相相当当；a a式式的的临临界界应应力力等等于于强强度度设设计计值值f f，即即塑塑性性阶阶段段；b b式则为弹性到屈服之间的过渡，即弹塑性阶段的临界应力计算式。式则为弹性到屈服之

49、间的过渡，即弹塑性阶段的临界应力计算式。第61页/共200页 例如计算例如计算腹板抗剪临界应力腹板抗剪临界应力 crcr为为a a、b b、c c三个公式，公式采用了国际通行的表三个公式，公式采用了国际通行的表达方式，采用通用高厚比达方式，采用通用高厚比 作为参数，即作为参数，即当当 (a a)当当 (b b)当当 弹性范围弹性范围 ，为钢材抗剪屈服强度，等于为钢材抗剪屈服强度，等于 ，用设，用设计值表达：计值表达：(c c)第62页/共200页第63页/共200页根据弹性稳定求得的临界应力根据弹性稳定求得的临界应力 ，可求得，可求得 :当当a a/h ho o 1.01.0时时,当当a a/

50、h ho o1.01.0时时,弯弯曲曲正正应应力力作作用用下下的的临临界界应应力力 crcr和和局局部部压压应应力力作作用用下下的的临临界界应应力力 c,crc,cr与与 crcr类似。类似。第64页/共200页 （2 2）各各种种应应力力共共同同作作用用下下的的计计算算式式，新新旧旧规规范范有有较较大大区区别别，例例如如仅仅设设有有横横向加劲肋时：向加劲肋时：旧规范旧规范 新规范新规范 旧规范计算式中，分母旧规范计算式中，分母 crcr、c,crc,cr、crcr均可超过屈服强度，假定钢材是无限弹性，均可超过屈服强度，假定钢材是无限弹性，加劲肋的间距由构造要求控制，不适用于弹塑性修正后的临界