鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范理解與應(yīng)用-崔佳.ppt

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 理解與應(yīng)用,重慶大學(xué)土木工程學(xué)院 崔 佳,第1章 概 述,1.1鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的歷史,解放初期： 1- 46 1955年： 121- 55 1974年： TJ 17- 74 1988年： GBJ 17-88 2003年: GB50017,1.2 設(shè)計(jì)文件中對(duì)材料質(zhì)量的要求 規(guī)范規(guī)定：設(shè)計(jì)文件中應(yīng)注明“采用的鋼材牌號(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)成分及其它的附加保證項(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)施工的其它要求?！?鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文件中應(yīng)注明的這些內(nèi)容與保證工程質(zhì)量密切相關(guān)，因此將本條確定為強(qiáng)制性條文。,第2章 材 料,2.1 鋼結(jié)構(gòu)對(duì)材料的要求,1.較高的抗拉強(qiáng)度及屈服點(diǎn)； 2.較高的塑性和韌性； 3.良好的工藝性能（冷加工、熱加工、可焊性）。,2.2 鋼材的種類和牌號(hào) 1. 規(guī)范推薦的鋼材牌號(hào) 普通碳素鋼：Q235 (相當(dāng)于舊標(biāo)準(zhǔn)的3號(hào)鋼) 普通低合金鋼： Q345 (相當(dāng)于舊標(biāo)準(zhǔn)的16Mn、12MnV、14MnNb 16MnRE、18Nb) Q390 (相當(dāng)于舊標(biāo)準(zhǔn)的15MnV、15MnTi、16MnNb) Q420 (舊標(biāo)準(zhǔn)的15MnVN、14MnVTiRE),鋼材的質(zhì)量等級(jí) 分A、B、C、D、E級(jí)（E級(jí)僅用于Q345、Q390、Q420等低合金鋼）。 鋼材的基本保證項(xiàng)目： （1）抗拉強(qiáng)度、屈服點(diǎn)、伸長(zhǎng)率； （2）化學(xué)成分：硫、磷、錳、碳（Q235-A不作交貨條件）； （3）冷彎試驗(yàn)、沖擊韌性（+20、0、-20）。 第（3）項(xiàng)A級(jí)鋼不保證，必要時(shí)可附加冷彎試驗(yàn)的要求。,規(guī)范對(duì)用于承重結(jié)構(gòu)的鋼材應(yīng)具有的強(qiáng)度、塑性、韌性等力學(xué)性能和化學(xué)成分等合格保證項(xiàng)目作出了規(guī)定。 “ 承重結(jié)構(gòu)采用的鋼材應(yīng)具有抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、屈服強(qiáng)度和硫、磷含量的合格保證，對(duì)焊接結(jié)構(gòu)尚應(yīng)具有碳含量的合格保證。 焊接承重結(jié)構(gòu)以及重要的非焊接承重結(jié)構(gòu)采用的鋼材還應(yīng)具有冷彎試驗(yàn)的合格保證?！?2. 其他可選用或代用的鋼材 （1）“高層建筑結(jié)構(gòu)用鋼板” YB4104 特點(diǎn)： a. 降低硫、磷含量和焊接碳當(dāng)量； b. 提高屈服點(diǎn)、縮小其波動(dòng)范圍； c. 提高沖擊功、增加彎曲試驗(yàn)； d. 保證厚度方向性能到Z35（數(shù)字為厚度方向截面收縮率%）。,（2）“Z向鋼” GB/T 5313 厚板容易出現(xiàn)層狀撕裂，這對(duì)沿厚度方向受拉的接頭來(lái)說(shuō)是很不利的，因而需要采用厚度方向性能鋼材。 特點(diǎn)： a. 降低含硫量（僅為一般鋼材的1/5或以下）； b. 提高截面收縮率（Z15、Z25、Z35） 我國(guó)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范和建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程中均規(guī)定厚度大于40mm時(shí)應(yīng)采用厚度方向性能鋼材。,（3）“優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼” GB699 （4）“橋梁用結(jié)構(gòu)鋼” GB/T714 （5）“鍋爐用碳素鋼和低合金鋼” GB713 （6）”船體用結(jié)構(gòu)鋼” GB712 （7）“壓力容器用鋼板” GB6654 （8）“耐侯鋼” 高耐侯性結(jié)構(gòu)鋼GB/T4171 焊接結(jié)構(gòu)用耐侯鋼GB/T4171 （9）“鋼鑄件用鋼” GB11352 符號(hào)：ZG-200-400、ZG-270-570,屈服點(diǎn),抗拉強(qiáng)度,2.4 鋼結(jié)構(gòu)的連接材料,1.手工焊焊條 E43適用于Q235； E50適用于Q345； E55適用于Q390、Q420。 表示焊接電源種類及藥皮類型，見(jiàn)表2.11、2.12。,2. 自動(dòng)（半自動(dòng)）埋弧焊的焊絲與焊劑 焊絲： H08A Q235 H08MnA H08MnA Q345 焊劑：431型 H10MnSi H10MnSi Q390、Q420 H08Mn2Si 選用原則：焊縫金屬的力學(xué)性能不低于母材。,3. 普通螺栓 精制螺栓 A、B級(jí) 普通螺栓的A、B級(jí)，根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB5782-86，其材料不是3號(hào)鋼，而是5.6級(jí)、8.8級(jí)和10.9級(jí)等。 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。A級(jí)螺栓用于d 24mm和L（螺栓公稱長(zhǎng)度）10d或L150mm（按較小值）；d 或L較大者為B 級(jí)螺栓。 粗制螺栓 C級(jí) 分4.6級(jí)和4.8級(jí)。,4. 高強(qiáng)度螺栓 高強(qiáng)度螺栓的性能等級(jí)：8.8級(jí)、10.9級(jí)。,大六角頭螺栓,扭剪型高強(qiáng)度螺栓 （10.9級(jí)）,第3章 基本設(shè)計(jì)規(guī)定,3.1 設(shè)計(jì)原則,1. 設(shè)計(jì)方法 承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)是結(jié)構(gòu)或構(gòu)件設(shè)計(jì)及計(jì)算的依據(jù)，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般采用概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法。但由于現(xiàn)階段對(duì)疲勞計(jì)算的可靠度理論問(wèn)題尚未解決，所以鋼結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度計(jì)算只能沿用傳統(tǒng)的按彈性狀態(tài)計(jì)算的“容許應(yīng)力幅”的設(shè)計(jì)方法，容許應(yīng)力幅是根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果得到，故應(yīng)采用荷載標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行計(jì)算。另外，疲勞計(jì)算中采用的計(jì)算數(shù)據(jù)大部分是根據(jù)實(shí)測(cè)應(yīng)力或疲勞試驗(yàn)所得，已包含了荷載的動(dòng)力影響，亦不再乘動(dòng)力系數(shù)。,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承載能力的計(jì)算一般采用應(yīng)力表達(dá)式。根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范，當(dāng)按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，對(duì)于基本組合，內(nèi)力設(shè)計(jì)值應(yīng)從由可變荷載效應(yīng)控制的組合和由永久荷載效應(yīng)控制的組合中取最不利值考慮。鋼結(jié)構(gòu)自重較小，一般是由可變荷載效應(yīng)控制設(shè)計(jì)，只有當(dāng)采用鋼筋混凝土樓面（或屋面）板或有積灰的屋蓋結(jié)構(gòu)以及特殊情況才有可能由永久荷載控制設(shè)計(jì)。對(duì)荷載效應(yīng)的偶然組合，本規(guī)范參照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)只作出了原則性的規(guī)定，具體的設(shè)計(jì)表達(dá)式及各項(xiàng)系數(shù)應(yīng)符合專門規(guī)范的規(guī)定。,2. 鋼結(jié)構(gòu)的安全等級(jí) 按照現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，對(duì)破壞后果很嚴(yán)重的重要的房屋，安全等級(jí)為一級(jí)；對(duì)破壞后果嚴(yán)重的一般的房屋，安全等級(jí)為二級(jí)。 由于統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)各設(shè)計(jì)規(guī)范的統(tǒng)一指導(dǎo)，不可能針對(duì)各種結(jié)構(gòu)規(guī)范給出具體建議。本規(guī)范根據(jù)對(duì)我國(guó)已建成的建筑物采用概率統(tǒng)計(jì)方法分析的結(jié)果，一般工業(yè)與民用建筑鋼結(jié)構(gòu)，按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，安全等級(jí)多為二級(jí)，故規(guī)定可取為二級(jí)。 對(duì)于其它特殊的建筑鋼結(jié)構(gòu)，其安全等級(jí)應(yīng)根據(jù)具體情況另行確定。如對(duì)于跨度等于或大于60m的大跨度結(jié)構(gòu)則宜取為一級(jí)。,由于本規(guī)范定位為不抗震設(shè)計(jì)，故所有條文均是針對(duì)不考慮抗震的情況而制定。當(dāng)按抗震要求設(shè)計(jì)時(shí)，不再分安全等級(jí)，而應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)GB50223的規(guī)定來(lái)確定建筑物的抗震設(shè)防類別。,3. 結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)0 建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)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”。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范根據(jù)工作壽命50年時(shí)取01.0，工作壽命5年時(shí)取00.9，故規(guī)定工作壽命25年時(shí)取00.95。,4. 關(guān)于吊車荷載的最不利組合 88規(guī)范在計(jì)算吊車梁撓度時(shí)對(duì)吊車荷載取由兩臺(tái)吊車產(chǎn)生的最不利組合，新規(guī)范改為由一臺(tái)吊車加自重進(jìn)行計(jì)算（相應(yīng)撓度容許值有所調(diào)整）。 理由是： 符合“正常使用極限狀態(tài)”的要求； 與多數(shù)國(guó)外規(guī)范相一致。,3.2 荷載和荷載效應(yīng)計(jì)算,新修訂的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范強(qiáng)調(diào)了對(duì)設(shè)計(jì)原則的指導(dǎo)。突出設(shè)計(jì)原則是目前各國(guó)規(guī)范的共同特點(diǎn)，早期的規(guī)范條文以試驗(yàn)或?qū)嵺`經(jīng)驗(yàn)為主，故條文簡(jiǎn)單具體。隨著結(jié)構(gòu)形式越來(lái)越復(fù)雜，規(guī)范的任務(wù)不再僅限于提供計(jì)算公式和具體數(shù)據(jù)，而是應(yīng)給予設(shè)計(jì)原則的指導(dǎo)。因此，規(guī)范補(bǔ)充了有關(guān)設(shè)計(jì)原則的有關(guān)條文。,1. 屋面活荷載 新修訂的建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范將不上人的屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值統(tǒng)一規(guī)定為0.5kN/m2（原規(guī)范分0.3、0.5、0.7kN/m2三級(jí)）。 對(duì)不上人的屋面均布活荷載，較早的荷載規(guī)范取0.3kN/m2，后發(fā)現(xiàn)對(duì)重屋面偏低，74規(guī)范改為0.5kN/m2。采用概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法后發(fā)現(xiàn)對(duì)以恒載為主的結(jié)構(gòu)（混凝土結(jié)構(gòu)）可靠度下降，故又提高到0.7kN/m2。,新修訂的荷載規(guī)范增加了以恒載為主的不利組合式，屋面活荷載中主要考慮的僅是施工荷載即偶然因素的不利影響，故又恢復(fù)到0.5kN/m2。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”。新修訂的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定“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(guò)60m2時(shí)，取0.3kN/m2 ” 。這與原規(guī)定有所不同，應(yīng)注意檁條的計(jì)算。 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。,2.吊車的卡軌力 原規(guī)范參考蘇聯(lián)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)以考慮由吊車擺動(dòng)引起的橫向水平力（即卡軌力，荷載規(guī)范只規(guī)定了小車的制動(dòng)力），現(xiàn)改為按下式計(jì)算： HK= Pkmax 式中，Pkmax為吊車輪壓標(biāo)準(zhǔn)值；系數(shù)0.1（一般軟鉤吊車），0.15(抓斗、磁盤吊車)和0.2（硬鉤吊車）。卡軌力不與橫向水平力同時(shí)考慮，此外，與吊車工作制及連接無(wú)關(guān)。,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)范一般所指輕級(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)）。但對(duì)吊車工作制的界定不能死搬硬套吊車工作制與吊車工作級(jí)別的一般對(duì)應(yīng)關(guān)系，而應(yīng)根據(jù)吊車的具體操作情況確定。,3.框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析 新增有關(guān)內(nèi)力分析的設(shè)計(jì)原則。 一階彈性分析（幾何線形）： 按結(jié)構(gòu)變位前的軸線建立結(jié)構(gòu) 變形與荷載之間的平衡關(guān)系； 二階彈性分析（幾何非線形）： 按結(jié)構(gòu)變位后的軸線建立結(jié)構(gòu) 變形與荷載之間的平衡關(guān)系。,規(guī)范規(guī)定 “對(duì) 0.1的框架結(jié)構(gòu)（一般指無(wú)支撐純框架結(jié)構(gòu)），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。 判斷式中 可用層間側(cè)移容許值代替。,（1）采用二階分析時(shí)，應(yīng)在每層柱頂附加考慮假想水平力（概念荷載）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)；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。 等式右端的根號(hào)為折減系數(shù)，考慮當(dāng)柱子較多時(shí)初始側(cè)移有正有負(fù)，缺陷相互抵消。,（2）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(wú)側(cè)移或有側(cè)移時(shí)按 一 階彈性分析求得的桿端彎矩； 2i 考慮二階效應(yīng)第i層桿件的側(cè)移 彎矩增大系數(shù)。,框架結(jié)構(gòu)的一階彈性分析,3.3 設(shè)計(jì)指標(biāo),1. 鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 （1）鋼材抗拉、壓、彎時(shí)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為fy /R。R為抗力分項(xiàng)系數(shù)，新規(guī)范對(duì)Q235鋼取R =1.087；對(duì)Q345、Q390和Q420鋼，R1.111。這樣對(duì)Q345鋼來(lái)說(shuō)，比原規(guī)范的16Mn（R1.087）強(qiáng)度設(shè)計(jì)值有所降低。原因： Q345鋼包括舊標(biāo)準(zhǔn)的5種鋼材，統(tǒng)計(jì)資料不足； 近年來(lái)發(fā)現(xiàn)16Mn鋼質(zhì)量不理想，稍厚（當(dāng)t 20mm）就容易分層。,（2）鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值與厚度有關(guān)，鋼材越薄，輥軋的次數(shù)越多，強(qiáng)度越高。新規(guī)范將鋼材厚度增加到100mm（原規(guī)范3號(hào)鋼50mm，16Mn和15MnV鋼36mm），這是因?yàn)楹癜宓膽?yīng)用越來(lái)越廣。其實(shí)，厚板的統(tǒng)計(jì)資料尚不夠充分。 （3）鋼材的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 按能量強(qiáng)度理論，?。?（4）端面承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 由于端面承壓強(qiáng)度是驗(yàn)算構(gòu)件極小區(qū)域的壓應(yīng)力，其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值允許超過(guò)材料的屈服點(diǎn)而接近其最低極限強(qiáng)度，因此鋼材的端面承壓強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般抗壓強(qiáng)度，但此強(qiáng)度設(shè)計(jì)值只有在構(gòu)件之間的接觸面為刨平頂緊時(shí)才能達(dá)到。 因?yàn)楝F(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的鋼材的最低極限強(qiáng)度不隨鋼材厚度而變，所以端面承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值與厚度無(wú)關(guān)。,2. 連接的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 連接的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值主要根據(jù)過(guò)去采用容許應(yīng)力法計(jì)算時(shí)的各種容許應(yīng)力換算而得，其中角焊縫和承壓型高強(qiáng)度螺栓有一定數(shù)量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，強(qiáng)度設(shè)計(jì)值是根據(jù)這些試驗(yàn)數(shù)據(jù)并參考國(guó)外規(guī)定確定的。經(jīng)可靠度分析，所有連接的可靠度均大致等于或略高于構(gòu)件的可靠度。,焊縫的分級(jí)與檢驗(yàn) 焊縫的強(qiáng)度與質(zhì)量等級(jí)有關(guān)，質(zhì)量等級(jí)的劃分與焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)有關(guān)，是根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范GB50205劃分的，共分為一、二、三級(jí)。 三級(jí)焊縫只作外觀檢查； 二級(jí)焊縫除作外觀檢查外，加超聲波探傷； 一級(jí)焊縫除作外觀檢查外，加超聲波探傷、X射線或射線。 角焊縫探傷不準(zhǔn)，只能為三級(jí)。,（1）焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值中，對(duì)接焊縫只有抗拉和抗壓的取值，抗彎強(qiáng)度分別按抗彎中的受壓部分取抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，受拉部分取抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值采用。焊縫金屬為焊條熔敷金屬與鋼材金屬的混合體，其強(qiáng)度一般高于鋼材的強(qiáng)度，但焊縫質(zhì)量對(duì)強(qiáng)度有很大影響，規(guī)范規(guī)定：焊縫質(zhì)量為一、二級(jí)時(shí)，對(duì)接焊縫的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值與母材相等；焊縫的質(zhì)量等級(jí)僅影響三級(jí)焊縫的抗拉強(qiáng)度，因此三級(jí)時(shí)取為母材抗拉強(qiáng)度的0.85倍。,對(duì)于質(zhì)量等級(jí)為一、二級(jí)的對(duì)接焊縫，按照現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級(jí)GB11345-89的規(guī)定，僅適用于厚度不小于8mm的鋼材。根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)施工單位的經(jīng)驗(yàn)，亦認(rèn)為厚度小于8mm的鋼材，其對(duì)接焊縫用超聲波檢驗(yàn)的結(jié)果不大可靠，而應(yīng)采用X射線探傷。否則，對(duì)t8mm鋼材的對(duì)接焊縫，其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值只能按三級(jí)焊縫采用。,（2）普通螺栓中的A級(jí)和B級(jí)螺栓的強(qiáng)度等級(jí)分為5.6級(jí)和8.8級(jí)兩種，其抗拉和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值是參照前蘇聯(lián)81規(guī)范取用的，可用于一個(gè)或多個(gè)螺栓。 C級(jí)螺栓的抗拉和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值也是參照前蘇聯(lián)81規(guī)范取用的。 （3）高強(qiáng)度螺栓連接有承壓型和摩擦型之分，由于采用的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則不同，其承載力計(jì)算亦不相同。,8.8級(jí)普通螺栓與8.8級(jí)承壓型高強(qiáng)度螺栓的性能等級(jí)相同，其區(qū)別在于： （1）承壓型高強(qiáng)度螺栓要求施加預(yù)拉力； （2）承壓型高強(qiáng)度螺栓的孔徑要求低于普通螺栓，因此，其抗剪強(qiáng)度低于普通螺栓，但抗拉強(qiáng)度相同（見(jiàn)材料表中的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值）。,3. 強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的折減系數(shù) 規(guī)范所規(guī)定的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值是結(jié)構(gòu)處于正常工作情況下求得的，對(duì)一些工作情況處于不利的結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接，其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值有所降低。所以補(bǔ)充規(guī)定，在某些特殊情況下鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以相應(yīng)的折減系數(shù)。例如單面連接的單角鋼等。,3.5 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件變形的規(guī)定,1. 受彎構(gòu)件的撓度 受彎構(gòu)件的撓度容許值改為考慮兩種情況： vT恒載活荷載作用下的撓度容許值， 主要是觀感要求； vQ活荷載作用下的撓度容許值，主要是 使用要求。 （1）當(dāng)有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)或有特殊要求時(shí)可作適當(dāng)調(diào)整。 （2）注意變形疊加現(xiàn)象。,2. 框架結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下的水平位移 （1）新規(guī)范增加了對(duì)單層及多層框架柱柱頂位移的限制值，但經(jīng)驗(yàn)積累不足，主要參考國(guó)外及相近規(guī)范。注意純框架結(jié)構(gòu)水平側(cè)移的計(jì)算應(yīng)考慮二階效應(yīng)。 （2）控制廠房柱在吊車梁處的水平變形是為了保證橋式吊車的正常運(yùn)行。有些單位認(rèn)為88規(guī)范的規(guī)定偏嚴(yán)，因研究工作量大，新規(guī)范僅縮小為驗(yàn)算范圍至冶金廠房和類似車間中有A7、A8級(jí)吊車的跨間。,第4章 受彎構(gòu)件的計(jì)算,4.1 梁的強(qiáng)度 規(guī)范規(guī)定梁的強(qiáng)度設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以下幾項(xiàng)： 1. 梁的抗彎強(qiáng)度計(jì)算 f,2. 抗剪強(qiáng)度 fv 規(guī)范取 試驗(yàn)證明可達(dá)到（1.21.6）f ，有些國(guó)家規(guī)范取至極限剪應(yīng)力，如美國(guó)AISC取fv = 0.667f。,3. 局部承壓強(qiáng)度 固定集中荷載處無(wú)支承加勁肋或有移動(dòng)集中荷載，應(yīng)驗(yàn)算局部壓應(yīng)力。規(guī)范假定集中荷載從作用點(diǎn)處以1:2.5和1:1擴(kuò)散： 承壓強(qiáng)度 c f ，,4. 復(fù)雜應(yīng)力作用下的強(qiáng)度： 適用范圍：組合梁腹板的計(jì)算高度h0處同時(shí)受有較大 或 時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算折算應(yīng)力。 計(jì)算公式： h0邊緣同一點(diǎn)處應(yīng)力， 以拉為正， 壓為負(fù)。 計(jì)算折算應(yīng)力的強(qiáng)度設(shè) 計(jì)值增大系數(shù)。 異號(hào)時(shí)， 同號(hào)或 ，,4.2 梁的整體穩(wěn)定,1. 計(jì)算公式 梁的整體穩(wěn)定性按下式計(jì)算： b 實(shí)質(zhì)為臨界 應(yīng)力與屈服點(diǎn)的比 值。,Mcr為臨界彎矩： 影響Mcr的因素： EIy 梁的側(cè)向抗彎剛度 GIt 梁的自由扭轉(zhuǎn)剛度 l1 梁受壓翼緣的自由長(zhǎng)度，受壓翼緣側(cè)向 支承點(diǎn)之間的距離 與荷載形式、梁端支承方式、橫向荷載 作用位置等有關(guān) 其他：初始缺陷、材料性能、截面塑性發(fā)展情況。,2. 整體穩(wěn)定系數(shù)的非彈性修正 當(dāng) 時(shí)，梁已進(jìn)入非彈性工作階段，cr明顯降低，在梁整體穩(wěn)定計(jì)算中，此時(shí)應(yīng)對(duì)整體穩(wěn)定系數(shù)進(jìn) 行彈塑性修正， 即：,焊接H型鋼的殘余應(yīng)力,3.增強(qiáng)梁整體穩(wěn)定的措施 提高梁整體穩(wěn)定承載力的關(guān)鍵是增強(qiáng)梁的抗側(cè)移及扭轉(zhuǎn)剛度，當(dāng)滿足一定條件時(shí)，就可以保證在梁強(qiáng)度破壞之前不會(huì)發(fā)生梁的整體失穩(wěn)。 （1）密鋪剛性鋪板，并與梁受壓翼緣連牢 a. 現(xiàn)澆鋼筋混凝土板； b. 預(yù)制鋼筋混凝土板，需有四角預(yù)埋件與鋼梁焊接； c. 壓型鋼板有一定數(shù)量的抗剪件； d. 鋼板應(yīng)采用間斷焊縫或栓釘焊于鋼梁翼緣。,（2）設(shè)置梁的側(cè)向支撐 側(cè)向支撐作用是為梁提供側(cè)向支點(diǎn)，減小梁受壓翼緣的自由長(zhǎng)度l1，減小側(cè)向計(jì)算長(zhǎng)度，故要求側(cè)向支撐應(yīng)可靠，能有效地承受梁側(cè)彎產(chǎn)生的側(cè)向力（實(shí)際為彎曲剪力）。 （3）夾支支座 梁為側(cè)向彎曲扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)，所以支座處應(yīng)采取措施限制梁的扭轉(zhuǎn)。,4.3 梁的局部穩(wěn)定,同軸壓構(gòu)件一樣，為提高梁的剛度與強(qiáng)度及整體穩(wěn)定承載力，應(yīng)遵循“肢寬壁薄”的設(shè)計(jì)原則，從而引發(fā)板件的局部穩(wěn)定承載力問(wèn)題。,1. 受壓翼緣板的局部穩(wěn)定 可視為單向均勻受壓板,根據(jù)彈性穩(wěn)定理論，矩形彈性薄板在周邊應(yīng)力作用下的臨界條件可用下式表達(dá)： 式中 嵌固系數(shù)，其值取決于梁翼緣對(duì)腹板的 嵌固程度。當(dāng)梁翼緣扭轉(zhuǎn)受到約束時(shí)，翼緣對(duì)腹板的嵌固程度較強(qiáng)，可取=1.66；當(dāng)梁翼緣扭轉(zhuǎn)未受約束時(shí)，翼緣對(duì)腹板的嵌固程度較弱，可取=1.23。 k板的屈曲系數(shù)，與板邊的支承條件及板的受力情況（受壓、受彎或受剪）有關(guān)。,采用限制寬厚比的方法（等強(qiáng)原則） （1）受壓翼緣板的懸伸部分：,按彈性設(shè)計(jì)時(shí)可放寬，此時(shí)x=1.0,（2）箱形梁翼緣板在兩腹板之間的 部分：,2. 梁腹板局部穩(wěn)定的設(shè)計(jì)計(jì)算 新規(guī)范規(guī)定，對(duì)承受靜力荷載和間接承受動(dòng)力荷載的組合梁宜考慮腹板屈曲后強(qiáng)度，計(jì)算腹板的抗彎和抗剪承載力。對(duì)直接承受動(dòng)力荷載的吊車梁及類似構(gòu)件或其它不考慮屈曲后強(qiáng)度的組合梁腹板的局部穩(wěn)定，則通常采用設(shè)置加勁肋的辦法來(lái)保證。 88規(guī)范以薄板彈性穩(wěn) 定臨界力為基礎(chǔ)，推出了 梁加勁肋間距的近似計(jì)算 公式。,梁腹板在各種應(yīng)力單獨(dú)作用下發(fā)生局部失穩(wěn)時(shí)的臨界應(yīng)力統(tǒng)一用下式表達(dá)：,彎曲應(yīng)力,剪應(yīng)力,局部承壓應(yīng)力,（1）上式為完全彈性的計(jì)算式，各種應(yīng)力單獨(dú)作用下的單項(xiàng)臨界應(yīng)力cr、cr、c,cr 原88規(guī)范只有一個(gè)值，由以上彈性公式推出，為完全彈性的臨界條件，實(shí)際應(yīng)用時(shí)須進(jìn)行彈塑性修正。新規(guī)范將臨界應(yīng)力用三段式表示，其中c式為完全彈性的臨界應(yīng)力，與88規(guī)范的規(guī)定相當(dāng)；a式的臨界應(yīng)力等于強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f，即塑性階段；b式則為彈性到屈服之間的過(guò)渡，即彈塑性階段的臨界應(yīng)力計(jì)算式。,例如計(jì)算腹板抗剪臨界應(yīng)力cr為4.3.3-3a、b、c三個(gè)公式，公式采用了國(guó)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) 彈性范圍 ， 為鋼材抗剪屈服強(qiáng)度，等于 ，用設(shè)計(jì)值表達(dá)： (c),根據(jù)彈性穩(wěn)定求得的臨界應(yīng)力 ，可求得 : 當(dāng)a/ho1.0時(shí), 當(dāng)a/ho1.0時(shí), 彎曲正應(yīng)力作用下的臨界應(yīng)力cr和局部壓應(yīng)力作用下的臨界應(yīng)力c,cr與cr類似。,（2）各種應(yīng)力共同作用下的計(jì)算式，新舊規(guī)范有較大區(qū)別，例如僅設(shè)有橫向加勁肋時(shí)： 舊規(guī)范,新規(guī)范 舊規(guī)范計(jì)算式中，分母cr、c,cr、cr均可超過(guò)屈服強(qiáng)度，假定鋼材是無(wú)限彈性，加勁肋的間距由構(gòu)造要求控制，不適用于彈塑性修正后的臨界應(yīng)力。,4.4 組合梁腹板考慮屈曲后強(qiáng)度的設(shè)計(jì),腹板在彈性屈曲后，尚有較大潛力，稱為“屈曲后強(qiáng)度”。近數(shù)十年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)腹板屈曲后強(qiáng)度進(jìn)行了大量研究，很多國(guó)家在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范條文中也都建議可利用腹板屈曲后強(qiáng)度，即使在梁腹板的高厚比達(dá)到300左右時(shí)，也僅僅設(shè)置橫向加勁肋。 （1）條款不適用于吊車梁，因有關(guān)資料不充分。如果腹板反復(fù)屈曲，可能會(huì)促使疲勞裂紋的開(kāi)展，縮短梁的疲勞壽命，而且動(dòng)力作用會(huì)使薄腹板產(chǎn)生振動(dòng)，所以不宜考慮腹板的屈曲后強(qiáng)度。,（2）梁腹板受剪屈曲后的強(qiáng)度計(jì)算利用了張力場(chǎng)概念，其基本假定是： 腹板剪切屈曲后將因薄膜應(yīng)力而形成拉力場(chǎng)，腹板中的剪力，一部分由小撓度理論算出的抗剪力承擔(dān)，另一部分由斜張力場(chǎng)作用(薄膜效應(yīng))承擔(dān)； 翼緣的彎曲剛度小，假定不能承擔(dān)腹板斜張力場(chǎng)產(chǎn)生的垂直分力的作用。,（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(lái)說(shuō)，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)未受到約束），抗彎承載力只下降5%以內(nèi)。,（5）規(guī)范提出的計(jì)算公式與歐洲規(guī)范EC3相同，即基本計(jì)算式： (a) 當(dāng)M/Mf 1.0時(shí), VVu (b) 當(dāng)V/Vu0.5時(shí), MMeu (c)式中 M、V所計(jì)算區(qū)格內(nèi)同一截面處梁的彎矩 和剪力設(shè)計(jì)值。由于是強(qiáng)度計(jì)算，不 能像計(jì)算腹板穩(wěn)定那樣，取為區(qū)格內(nèi) 的平均值；,Mf 梁兩翼緣所承擔(dān)的彎矩設(shè)計(jì)值，對(duì)雙軸對(duì)稱 截面梁Mf=Afh1f（Af為一個(gè)翼緣截面積；h1為 兩翼緣軸線間距離），規(guī)范的Mf計(jì)算式是考 慮兩翼緣截面不等的情況； Vu、Meu梁腹板屈曲后的抗剪和抗彎承載力設(shè)計(jì)值。 腹板屈曲后的抗剪承載力Vu，應(yīng)為屈曲剪力與張力場(chǎng)剪力之和，用下列公式計(jì)算：,當(dāng)s0.8時(shí) Vu=hotwfv (a) 當(dāng)0.81.2時(shí)： Vu=hotwfv/s1.2 (c) 式中 s用于抗剪計(jì)算的腹板通用高厚比。, 腹板屈曲后的抗彎承載力Meu 腹板屈曲后考慮張力場(chǎng)的作用，抗剪承載力有所提高。但彎矩作用下腹板受壓區(qū)屈曲后，梁的抗彎承載力有所下降，我國(guó)規(guī)范采用有效截面的概念來(lái)計(jì)算梁的抗彎承載力。,梁截面慣性矩為（忽略孔洞繞自身軸的慣性矩）： 梁截面模量折減系數(shù)為： 上式按雙軸對(duì)稱截面塑性發(fā)展系數(shù)x=1.0得出，是偏安全的近似公式，可用于x=1.05和單軸對(duì)稱截面。 因而，梁的抗彎承載力設(shè)計(jì)值為：,有效高度系數(shù)，與計(jì)算局部穩(wěn)定中臨界應(yīng)力 一樣以通用高厚比 作為參數(shù)，也分為三個(gè)階段，分界點(diǎn)也與計(jì)算 相同，即 當(dāng) 時(shí)， (a) 當(dāng) (b) 當(dāng) (c),考慮腹板屈曲后強(qiáng)度的加勁肋設(shè)計(jì) 梁腹板利用屈曲后強(qiáng)度，當(dāng)有跨間集中荷載作用時(shí)，其中間加勁肋除承受集中荷載外，還承受張力場(chǎng)產(chǎn)生的壓力。其加勁肋設(shè)計(jì)應(yīng)注意： （1）只設(shè)橫向加勁肋（支承加勁肋和剪力較大區(qū)的中間橫向加勁肋），但不允許在腹板單側(cè)設(shè)置。,張力場(chǎng)對(duì)橫向加勁肋的作用有豎向和水平兩個(gè)分力，對(duì)中間橫向加勁肋所受軸心壓力規(guī)定為： s=Vu-hotwcr+F 式中，Vu為腹板屈曲后的抗剪承載力；cr為臨界剪應(yīng)力；F為承受的集中荷載。上式比理論值偏大，以考慮張力場(chǎng)張力的水平分力的不利影響。 （2）梁的支座加勁肋除承受支座反力外，還承受張力場(chǎng)斜拉力中的水平分力Ht，梁端構(gòu)造有兩個(gè)方案可供選擇：,方案一：增加抗彎能力，在梁外端加設(shè)封頭板。采用下列方法之一進(jìn)行計(jì)算： 將封頭板與支座加勁肋之間視為豎向壓彎構(gòu)件，簡(jiǎn)支于梁上下翼緣，計(jì)算其強(qiáng)度和穩(wěn)定； 支座加勁肋按承受 支座反力R 的軸心壓桿 計(jì)算，封頭板截面積則 不小于Ac=3h0Ht/(16ef )。,方案二：縮小支座加勁肋和第一道中間加勁肋的距離a1，使a1范圍內(nèi)的 ，此種情況的支座加勁肋就不會(huì)受到Ht的作用。這種對(duì)端節(jié)間不利用腹板屈曲后強(qiáng) 度的辦法，為世界少 數(shù)國(guó)家（如美國(guó)）所 采用。 規(guī)范條文中只有方案一。,第章 軸心受力構(gòu)件和拉彎、壓彎構(gòu)件的計(jì)算,5.1 軸心受拉和軸心受壓構(gòu)件,1. 軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度 以截面的平均應(yīng)力達(dá)到鋼材的屈服應(yīng)力為極限,2. 軸心壓桿的整體穩(wěn)定 實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性應(yīng)按下式計(jì)算: f 式中 為整體穩(wěn)定系數(shù)，實(shí)質(zhì)是臨界應(yīng)力與屈服點(diǎn)的比值。柱的臨界應(yīng)力與截面形狀、力作用方向等有關(guān)，原規(guī)范分為3條曲線，即a、b、c，將t 40mm的軸壓構(gòu)件穩(wěn)定歸入c曲線，沒(méi)有考慮厚度方向殘余應(yīng)力的影響。,（1）新規(guī)范現(xiàn)對(duì)t 40mm的軸壓構(gòu)件作了專門規(guī)定。同時(shí)補(bǔ)充了d 類截面曲線的值（d曲線）。實(shí)際上t 40mm的軸壓構(gòu)件，視截面形式和屈曲方向，分別應(yīng)歸入b、c、 d 三條曲線。 （2）軸心受 壓構(gòu)件的失穩(wěn)有 三種形式：彎曲 失穩(wěn)、彎扭失穩(wěn) 和扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)。,單軸對(duì)稱截面繞對(duì)稱軸的失穩(wěn)是彎扭失穩(wěn)。原規(guī)范視為彎曲失穩(wěn)歸入b曲線或降低為c曲線。新規(guī)范對(duì)截面類別的劃分只考慮截面形式和殘余應(yīng)力的影響，按彈性方法將彎扭屈曲用換算長(zhǎng)細(xì)比換算為彎曲屈曲。根據(jù)彈性穩(wěn)定理論，換算長(zhǎng)細(xì)比為： 式中 z扭轉(zhuǎn)屈曲的長(zhǎng)細(xì)比；,對(duì)剪心的極回轉(zhuǎn)半徑； eo剪心至形心距離。 為簡(jiǎn)化計(jì)算，對(duì)鋼桁架結(jié)構(gòu)中常用的單角鋼和雙角鋼形截面，規(guī)范建議了yz的近似計(jì)算式。,例: 等邊雙角鋼截面 當(dāng)b/t0.58loy/b時(shí)，彎曲屈曲控制 yz=y ( 1+ 當(dāng)b/t0.58loy/b時(shí)，扭轉(zhuǎn)屈曲控制 yz= 3.9 (1+,3. 格構(gòu)式軸心壓桿 繞虛軸的整體穩(wěn)定 由于剪力引起 的附加變形較大， 不能忽略。為簡(jiǎn)化 計(jì)，繞虛軸的穩(wěn)定 計(jì)算采用換算長(zhǎng)細(xì) 比，以考慮剪切變 形的影響。,綴條柱,綴板柱,綴條柱的剪切變形,綴板柱的剪切變形,換算長(zhǎng)細(xì)比的推導(dǎo)按綴條柱與綴板柱的剪切變形分別考慮。,4. 格構(gòu)式軸心壓桿的綴材設(shè)計(jì) 格構(gòu)式軸心壓桿的綴材承受截面的剪力，此剪力近似取為沿桿長(zhǎng)均勻分布： 5. 用填板相連的組合壓桿 桁架腹桿常用雙角鋼或雙槽 鋼，兩肢間用填板連接，若按實(shí) 腹式計(jì)算，填板間距離須滿足一定的要求。,6.減小受壓構(gòu)件自由長(zhǎng)度的支撐力,用作減小軸心受壓構(gòu)件自由長(zhǎng)度的支撐承受柱屈曲時(shí)產(chǎn)生的支撐力。,減小受壓構(gòu)件自由長(zhǎng)度的支撐力原88規(guī)范取用壓桿的偶然剪力，現(xiàn)改為： （1）單根柱 柱高中點(diǎn)有一道支撐 Fb1=N/60 支撐不在柱中央（距柱端 l） 有m道支撐,（2）支撐多根柱時(shí) 支撐力 式中，n為被撐柱根數(shù)。一般不宜多于8根。 以上公式來(lái)源于軸心受力桿件的理論推導(dǎo)，當(dāng)支撐同時(shí)承擔(dān)其他作用時(shí)，其軸力不與支撐力疊加。同時(shí)以前對(duì)支撐一般按容許長(zhǎng)細(xì)比控制截面，不計(jì)算承載力?，F(xiàn)在對(duì)支承多根柱的支撐應(yīng)注意計(jì)算其承載力。,5.2 拉彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)件,1. 拉彎、壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算 我國(guó)規(guī)范考慮構(gòu)件截面部分進(jìn)入塑性（塑性發(fā)展深度為截面高度的1/8）得到上式。新規(guī)范將塑性發(fā)展系數(shù)取x=y=1.0的條件由“直接承受動(dòng)力荷載”改為“需要計(jì)算疲勞”的拉彎、壓彎構(gòu)件。,2.壓彎構(gòu)件彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定計(jì)算 我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范采用CDC法計(jì)算出壓彎構(gòu)件在等端彎矩作用下的極限荷載（壓潰荷載），此極限荷載曲線是P、M以 及的函數(shù)，為簡(jiǎn)化 計(jì)算，借用了彈性壓 彎構(gòu)件相關(guān)公式的形 式，擬合出設(shè)計(jì)計(jì)算 式。其余荷載作用情 況用等效彎矩系數(shù)m 進(jìn)行修正。,（1）NEx為歐拉臨界力，NEx應(yīng)除以抗力分項(xiàng)系數(shù)R，注明NEx為參數(shù)，其值為NEx/RNEx/1.1。 （2） mx(或tx)為等效彎矩系數(shù)，實(shí)質(zhì)為其他荷載作用時(shí)的臨界彎矩與均勻彎矩作用臨界彎矩的比值。,計(jì)算式：,3. 彎矩作用平面外的穩(wěn)定計(jì)算 （1） 為調(diào)整系數(shù)，箱形截面 =0.7，其它截面 =1.0，以避免取箱形截面 的概念不清現(xiàn)象。 （4）規(guī)范規(guī)定上式中的 “按5.1.2條確定”，即表示彎矩作用于對(duì)稱軸平面的單軸對(duì)稱截面， 應(yīng)按考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的換算長(zhǎng)細(xì)比 確定。,計(jì)算長(zhǎng)度的概念來(lái)源于兩端鉸接柱的歐拉臨界力公式： 的實(shí)質(zhì)為桿件失穩(wěn)時(shí)彎矩為零點(diǎn)（即曲率為零的反彎點(diǎn)）之間的距離。實(shí)際上相當(dāng)于相鄰兩反彎點(diǎn)處切出的脫離體（相當(dāng)于歐拉柱）的長(zhǎng)度，即一個(gè)正弦曲線的半波。,5.3 構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度和容許長(zhǎng)細(xì)比,1. 桁架桿件的計(jì)算長(zhǎng)度 一般中間腹桿： 桁架平面外 lo=l； 桁架平面內(nèi) lo= 0.8l（考慮上下弦桿的約束） 上下弦桿 桁架平面內(nèi) lo=l 桁架平面外 支承點(diǎn)間距離 端斜桿、端豎桿 桁架平面內(nèi) lo=l 桁架平面外 lo=l,2. 框架柱的計(jì)算長(zhǎng)度 實(shí)際工程中的壓彎桿件都是框架或排架結(jié)構(gòu)中的一個(gè)單元，失穩(wěn)時(shí)不可避免地會(huì)受到與其兩端相連的其他構(gòu)件的約束，同時(shí)還受到相鄰構(gòu)件剛度即受力的影響，計(jì)算其整體穩(wěn)定承載力，必須對(duì)框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體分析。 88規(guī)范在確定框架柱在框架平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度時(shí)將框架結(jié)構(gòu)分為兩種情況： （1）無(wú)側(cè)移失穩(wěn) 對(duì)稱失穩(wěn)； （2）有側(cè)移失穩(wěn) 反對(duì)稱失穩(wěn)。,新規(guī)范分為兩大類：（1）無(wú)支撐純框架；（2）有支撐框架。其中有支撐框架根據(jù)支撐結(jié)構(gòu)（支撐桁架、剪力墻等）的側(cè)移剛度又分為強(qiáng)支撐框架和弱支撐框架。 （1）無(wú)支撐純框架 當(dāng)按一階彈性分析計(jì)算內(nèi)力時(shí)，計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù) ，用有側(cè)移框架柱的表查得； 因?yàn)榭蚣苡袀?cè)移失穩(wěn)是二階效應(yīng)中的豎向荷載 效應(yīng)造成的，采用二階彈性分析時(shí)，此效應(yīng)已在內(nèi)力分析中計(jì)入，故框架柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)取=1.0。,（2）有支撐框架 強(qiáng)支撐框架支撐結(jié)構(gòu)的側(cè)移剛度滿足 式中 Sb產(chǎn)生單位側(cè)傾角的水平力； 層間所有柱用無(wú)側(cè)移框架柱 和有側(cè)移框架柱計(jì)算長(zhǎng)度算 得的軸壓桿穩(wěn)定承載力之和。, 弱支撐框架（當(dāng)Sb不滿足上式時(shí)），此時(shí)柱的穩(wěn)定系數(shù)為 式中 、 按無(wú)側(cè)移和有側(cè)移框架柱算得的 穩(wěn)定系數(shù)。,3.附有搖擺柱的框架 考慮有搖擺柱時(shí)，框架柱 值應(yīng)乘以增大系數(shù)。 = 式中 各框架柱軸心壓力設(shè)計(jì)值與 柱子高度比值之和； 各搖擺柱軸心壓力設(shè)計(jì)值與 柱子高度比值之和。 搖擺柱的計(jì)算長(zhǎng)度取為其幾何長(zhǎng)度。,4.有關(guān)框架柱計(jì)算長(zhǎng)度的其他原則性條文 （1）關(guān)于“同層或其它層柱承載力有富裕時(shí)，可考慮對(duì)所計(jì)算柱的支持作用，對(duì)其計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù) 進(jìn)行折減，同時(shí)，提供支持作用的柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)則應(yīng)相應(yīng)增大” 的原則性條文。 （2）關(guān)于“梁與柱半剛性連接，確定柱的計(jì)算長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)考慮節(jié)點(diǎn)連接特性”的原則性條文。,軸心受壓構(gòu)件發(fā)生局部失穩(wěn),腹板失穩(wěn)時(shí)的情況,翼緣失穩(wěn)時(shí)的情況,.4 受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定,規(guī)范采用限制翼緣及腹板寬厚比（高厚比）的方法以保證組成板件不會(huì)喪失局部穩(wěn)定。 軸心受壓T形截面腹板的局部穩(wěn)定原88規(guī)范規(guī)定同工字形截面翼緣的寬厚比 ，對(duì)剖分T 型鋼來(lái)說(shuō)太嚴(yán)，經(jīng)試驗(yàn)研究，對(duì)T 型鋼腹板的寬厚比限制改為： 軸心受壓構(gòu)件和彎矩使自由邊受拉的壓彎構(gòu)件 熱軋T型鋼， 焊接T型鋼，, 彎矩使腹板自由邊受壓的壓彎構(gòu)件 當(dāng) 當(dāng) 彎矩使腹板自由邊受壓的壓彎構(gòu)件，由于未作新的研究工作，仍保留原88規(guī)范的規(guī)定。,第6章 疲勞計(jì)算,6.1 最大應(yīng)力法 最大應(yīng)力法認(rèn)為影響疲勞壽命的主要因素有最大最小應(yīng)力、應(yīng)力比= min / max 及應(yīng)力循環(huán)次數(shù)等。 疲勞設(shè)計(jì)采用容許應(yīng)力法： maxp p根據(jù)試驗(yàn)得出， 一般定兩點(diǎn)，得到max 與min的關(guān)系曲線。 TJ17-74規(guī)范采用。,max,+min,-min,-1,0,fy, = 1,疲勞容許應(yīng)力,常幅疲勞所有應(yīng)力循環(huán)中，應(yīng)力幅保持常量（不隨時(shí)間變化）。焊接結(jié)構(gòu)采用后發(fā)現(xiàn)疲勞強(qiáng)度與名義應(yīng)力比無(wú)關(guān)，而是與應(yīng)力幅 = max- min有關(guān)，現(xiàn)規(guī)范根據(jù)試驗(yàn)作出 -N關(guān)系的回歸曲線：,6.2 常幅疲勞的應(yīng)力幅法,任意循環(huán)下的容許應(yīng)力幅： （1） C、參數(shù)，按構(gòu)件及連接的類型分8類，可查表得。,對(duì)焊接結(jié)構(gòu)焊接部位的常幅疲勞： = max- min 對(duì)非焊接結(jié)構(gòu)或部位： = max- 0.7min ,容許應(yīng)力幅,試驗(yàn)值,6.3 變幅疲勞的等效應(yīng)力幅 實(shí)際結(jié)構(gòu)重復(fù)作用的荷載是變幅循環(huán)，如吊車梁的荷載即是隨機(jī)荷載。 常用方法預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)使用期間的設(shè)計(jì)變幅應(yīng)力譜。 設(shè)另一等效的常幅疲勞應(yīng)力幅為e，循環(huán) ni次后也產(chǎn)生破壞，并近似認(rèn)為變幅疲勞與同類常幅疲勞在對(duì)數(shù)坐標(biāo)中有相同的直線關(guān)系，則變幅疲勞每一級(jí)應(yīng)力幅水平均有：,可得變幅疲勞容許應(yīng)力幅：,6.4 吊車梁和吊車桁架的疲勞計(jì)算 規(guī)范規(guī)定吊車梁按下式計(jì)算疲勞：,欠載效應(yīng)系數(shù),6.5 有關(guān)疲勞計(jì)算的討論 1附錄F（原附錄五）的疲勞分類表中“梁翼緣焊縫”原規(guī)定為二級(jí)，但根據(jù)“施工驗(yàn)收規(guī)范”，角焊縫因內(nèi)部探傷不準(zhǔn)確，不能達(dá)到二級(jí)。吊車梁受拉翼緣常用角焊縫，這就產(chǎn)生了矛盾?，F(xiàn)增加規(guī)定了“三級(jí)焊縫，但外觀檢查符合二級(jí)”的疲勞類別。 2. 直接承受動(dòng)力荷載重復(fù)作用的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其連接，原規(guī)定應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n等于或大于2105次時(shí)應(yīng)進(jìn)行疲勞計(jì)算，現(xiàn)修改為“當(dāng)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n等于或大于5104次時(shí)，應(yīng)進(jìn)行疲勞計(jì)算”。,3問(wèn)題 （1）不出現(xiàn)拉應(yīng)力的部位可不計(jì)算疲勞。但對(duì)出現(xiàn)拉應(yīng)力的部位，例如 、 和 、 兩種應(yīng)力循環(huán)，其應(yīng)力幅都是150，疲勞強(qiáng)度相同，顯然不合理。 （2）螺栓受拉時(shí)螺紋處有大的應(yīng)力集中，疲勞強(qiáng)度很低，常有疲勞破壞的實(shí)例，但規(guī)范沒(méi)有規(guī)定，應(yīng)予補(bǔ)充。,第7章 連接計(jì)算,7.1 焊縫連接,1. 焊縫的質(zhì)量等級(jí) 有關(guān)焊縫質(zhì)量等級(jí)的選用，是設(shè)計(jì)規(guī)范的新增條文。焊縫質(zhì)量等級(jí)是原鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范GBJ205-83首先提到的，但它只提到一、二、三級(jí)焊縫的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并未提到何種情況需要采用何級(jí)焊縫。原設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ17-88也沒(méi)有明確規(guī)定，導(dǎo)致一些設(shè)計(jì)人員對(duì)焊縫質(zhì)量等級(jí)提出不恰當(dāng)要求，影響工程質(zhì)量或者給施工單位造成不必要的困難。,2.對(duì)接焊縫的計(jì)算 對(duì)接焊縫分焊透的和部分焊透的兩種。 軸心受力的對(duì)接焊縫按下式 lw 焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度，GBJ17-88規(guī)范規(guī)定角焊縫和不加引弧板的對(duì)接焊縫，每條焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度均采用實(shí)際長(zhǎng)度減去10mm，此種不分焊縫大小取為定值的辦法不合理，新規(guī)范參考國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)改為：對(duì)接焊縫減去2t；角焊縫減去2hf。,3. 直角角焊縫的計(jì)算 按受力方向不同，角焊縫分為兩種：,側(cè)面角焊縫,正面角焊縫,正面角焊縫,N,N,N,N,側(cè)面角焊縫主要受剪， 正面角焊縫受力復(fù)雜，同時(shí)受拉、剪和彎曲正應(yīng)力，強(qiáng)度高于側(cè)面角焊縫約 35%。,角焊縫的破壞形式,均假定在45面上破壞，即取焊縫的有效高度為：,hf,he,基本計(jì)算公式：,正面角焊縫的強(qiáng)度增大系數(shù),斜角角焊縫計(jì)算時(shí)不考慮應(yīng)力方向，任何情況都取f =1.0。這是因?yàn)橐郧皩?duì)角焊縫的試驗(yàn)研究一般都是針對(duì)直角角焊縫進(jìn)行的，對(duì)斜角角焊縫研究很少。我國(guó)采用的計(jì)算公式也是根據(jù)直角角焊縫簡(jiǎn)化而得。 新規(guī)范規(guī)定銳角角焊縫兩焊腳邊夾角 600，而鈍角角焊縫兩焊腳邊夾角 1350。這表示焊腳邊夾角小于600或大于1350的焊縫不推薦用作受力焊縫。,4. 斜角角焊縫的計(jì)算 兩焊腳邊夾角不等于900的角焊縫稱為斜角角焊縫，這種焊縫一般用于T形接頭中。,普通螺栓受剪時(shí)的破壞形式：,僅須計(jì)算板件承壓和螺桿抗剪。 板件的承壓承載力設(shè)計(jì)值： N=d tf 螺桿的受剪承載力設(shè)計(jì)值：,7.2 普通螺栓連接,7.3 高強(qiáng)度螺栓連接,高強(qiáng)度螺栓連接按破壞準(zhǔn)則的不同分為摩擦型連接和承壓型連接。 1. 摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓的計(jì)算 抗剪承載力： Nvb =0.9nfP （1）抗滑移系數(shù) 值新規(guī)范作了一些修正，原規(guī)范噴砂（丸）和噴砂后生赤銹時(shí)Q345、Q390和Q420鋼的 =0.55，實(shí)際上達(dá)不到此要求，降為0.50。,（2）高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力P，原規(guī)范取為 式中考慮螺栓材質(zhì)的不定性系數(shù)0.9；施工時(shí)的超張拉0.9；擰緊螺帽時(shí)螺桿所受扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力影響系數(shù)1.2。此式得出的8.8級(jí)螺栓的抗剪承載力有時(shí)（當(dāng)0.4時(shí)）比同直徑的普通螺栓還低，不合理，且與薄鋼規(guī)范的規(guī)定不協(xié)調(diào)，現(xiàn)改為 由于高強(qiáng)度螺栓材料無(wú)明顯的屈服點(diǎn)，用抗拉強(qiáng)度f(wàn)u代替fy再補(bǔ)充一個(gè)系數(shù)0.9是適宜的。,同時(shí)受剪和受拉的摩擦型連接高強(qiáng)度螺栓 新規(guī)范將其計(jì)算改用相關(guān)公式表達(dá)， 實(shí)質(zhì)與原規(guī)范相同，由抗剪承載力Nvb =0.9nfP 和抗拉承載力Ntb=0.8P，代入后即得原規(guī)范計(jì)算式 Nv=0.9nf( P-1.25Nt )。,2. 承壓型連接高強(qiáng)度螺栓的計(jì)算 受力同普通螺栓，88規(guī)范規(guī)定“承壓型連接高強(qiáng)度螺栓的抗剪承載力不得大于按摩擦型連接計(jì)算的1.3倍” 。是鑒于當(dāng)時(shí)使用經(jīng)驗(yàn)不足，控制一下，使承壓型在正常情況下（即荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下）不滑移。新規(guī)范已取消此規(guī)定，因承壓型不一定施加與摩擦型相同的預(yù)拉力，因此矛盾較多，況且現(xiàn)在已有使用經(jīng)驗(yàn)。 此外，取消原規(guī)范承壓型連接高強(qiáng)度螺栓的傳力接觸面要求與摩擦型連接相同的規(guī)定，只提出需清除浮銹及油污。,7.4 梁與柱的剛性連接,原規(guī)范沒(méi)有本節(jié)內(nèi)容，現(xiàn)參考國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，增加了本節(jié)。 1. 不設(shè)置橫向加勁肋時(shí)，對(duì)柱腹板和柱翼緣厚度的要求 （1）在梁的受壓翼緣處，柱腹板受有梁翼緣經(jīng)過(guò)柱翼緣傳給柱腹板的壓力，柱腹板應(yīng)滿足強(qiáng)度要求和局部穩(wěn)定要求。,柱腹板的強(qiáng)度應(yīng)與梁受壓翼緣等強(qiáng)，即 be tw fc Afc fb 式中 be柱腹板計(jì)算寬度邊緣處壓應(yīng)力的假定分布 長(zhǎng)度。同梁的局部壓應(yīng)力計(jì)算式，取 be=a+5hy； 按此公式計(jì)算腹板強(qiáng)度時(shí)，忽 略了柱腹板所受豎向壓力的影 響。這是因?yàn)樵诳蚣軆?nèi)豎向壓 力主要由柱翼緣傳遞，腹板內(nèi) 所受豎向壓應(yīng)力一般較小。,為保證柱腹板在梁受壓翼緣壓力作用下的局部穩(wěn)定，應(yīng)控制柱腹板的寬厚比，規(guī)范參考國(guó)外規(guī)定，偏安全地規(guī)定柱腹板的寬厚比應(yīng)滿足下式規(guī)定： 式中 hc柱腹板的計(jì)算寬度； fyc柱腹板鋼材屈服點(diǎn)。,（2）在梁的受拉翼緣處，計(jì)算柱的翼緣和腹板仍用等強(qiáng)度準(zhǔn)則，柱翼緣板所受拉力為： T=Aft fb 式中 Aft梁受拉翼緣 截面積； fb梁鋼材抗拉 強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。,拉力T由柱翼緣板三個(gè)部份共同承擔(dān)，中間部份（分布長(zhǎng)度m）直接傳給柱腹板的力為fctbm（tb為梁翼緣厚度），余下部份由兩側(cè)各ABCD的板件承擔(dān)。,根據(jù)試驗(yàn)研究，拉力在柱翼緣板的影響長(zhǎng)度p12tc，可將此受力部份視為三邊固定一邊自由的板件，而在固定邊將因受彎形成塑性鉸。 可用屈服線理論導(dǎo)出兩側(cè)翼緣板的承載力設(shè)計(jì)值分別為 P = c1 fc tc2 式中c1為系數(shù)，與幾何尺寸p、h、q等有關(guān)。對(duì)實(shí)際工程中常用的H型鋼或?qū)捯砭壒ぷ咒摿汉椭?，c1=3.55.0，可偏安全地取c1=3.5。,柱翼緣板受拉時(shí)的總承載力為23.5fctc2+fctbm?？紤]到柱翼緣板中間和兩側(cè)部份剛度不同，難以充分發(fā)揮共同工作，可乘以0.8的折減系數(shù)后再與拉力T 相平衡，即 即,按統(tǒng)計(jì)分析， 的最小值為0.15，以此代入， 即得 當(dāng)梁柱剛性連接處不滿足上述公式的要求時(shí)，應(yīng)設(shè)置柱腹板的橫向加勁肋。高鋼規(guī)程JGJ99-98規(guī)定：“框架梁與柱剛性連接時(shí)，應(yīng)在梁翼緣的對(duì)應(yīng)位置設(shè)置柱的水平加勁肋或隔板”。這是因?yàn)楦邔愉摻Y(jié)構(gòu)的梁、柱一般受力較大，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，沒(méi)有不需要設(shè)置柱橫向加勁肋的情況。,2. 設(shè)置柱的橫向加勁肋時(shí)柱腹板節(jié)點(diǎn)域的計(jì)算 （1）節(jié)點(diǎn)域的抗剪強(qiáng)度計(jì)算 柱翼緣和橫向加勁肋為邊界的節(jié)點(diǎn)腹板區(qū)域所受的剪力: 剪應(yīng)力應(yīng)滿足下式要求： 規(guī)范規(guī)定的計(jì)算式（7.4.2-1） 在上式的基礎(chǔ)上加以了調(diào)整和簡(jiǎn)化。,a節(jié)點(diǎn)域的周邊有柱翼緣和加勁肋提供的約束，使抗剪承載力大大提高，故將節(jié)點(diǎn)域抗剪強(qiáng)度提高到 。 b.節(jié)點(diǎn)域中彎矩的影響較大，剪力的影響較小。略去剪力項(xiàng)使算得的結(jié)果偏于安全20%30%，但公式?jīng)]有包括柱腹板軸壓力設(shè)計(jì)值N對(duì)抗剪強(qiáng)度的不利影響，一般N與其屈服承載力Ny之比0.5，則軸壓力對(duì)抗剪強(qiáng)度不利影響系數(shù)為 ，與略去剪應(yīng)力有利影響相互抵消而略偏安全。,由此，上式即成為 （a) 式中的hbhctw=Vp稱為節(jié)點(diǎn)域的體積，對(duì)箱形截面柱，考慮兩腹板受力不均的影響，取Vp=1.8hbhctw。 公式僅適用于非抗震地區(qū)的結(jié)構(gòu)。對(duì)地震區(qū)的結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)域的計(jì)算公式參見(jiàn)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定。,（2）節(jié)點(diǎn)域腹板的穩(wěn)定：新規(guī)范規(guī)定為保證節(jié)點(diǎn)域的穩(wěn)定，應(yīng)滿足下式要求： （hc+hb）/tw 90 (b) 上式與抗震規(guī)范GB50011的規(guī)定相同，也是美國(guó)規(guī)范的建議，為在強(qiáng)震情況下不產(chǎn)生彈塑性剪切失穩(wěn)的條件。,3. 節(jié)點(diǎn)域的加強(qiáng) 當(dāng)柱腹板節(jié)點(diǎn)域不滿足公式（a）的要求時(shí)，需要采取加強(qiáng)措施。對(duì)由板件焊成的組合柱宜將腹板在節(jié)點(diǎn)域加厚，加厚的范圍應(yīng)伸出梁上、下翼緣外不小于150mm處。 對(duì)軋制H型鋼或工字鋼 柱，宜用補(bǔ)強(qiáng)板加強(qiáng)， 補(bǔ)強(qiáng)板可伸出加勁肋各 150mm，亦可不伸過(guò)加 勁肋而與加勁肋焊接。,補(bǔ)強(qiáng)板側(cè)邊應(yīng)用角焊縫與柱翼緣相連，其板面尚應(yīng)采用塞焊縫與柱腹板連成整體，塞焊點(diǎn)之間的距離不應(yīng)大于較薄焊件厚度的 ，以防止補(bǔ)強(qiáng)板向外拱曲。 采用斜加勁肋的補(bǔ)強(qiáng)辦法， 對(duì)抗震耗能不利，而且與縱 向梁連接有時(shí)在構(gòu)造上亦有 困難，一般僅用于輕型結(jié)構(gòu)。,7.5 連接節(jié)點(diǎn)處板件的計(jì)算,本節(jié)為新增內(nèi)容。連接節(jié)點(diǎn)處板件（主要是桁架節(jié)點(diǎn)板）的計(jì)算方法，多年來(lái)一直未解決，90年代，重慶鋼鐵設(shè)計(jì)研究院會(huì)同云南省建筑設(shè)計(jì)院作了一系列雙角鋼桿件桁架節(jié)點(diǎn)板的試驗(yàn)和理論研究，擬合出連接節(jié)點(diǎn)處板件在拉力作用下的強(qiáng)度計(jì)算式和在壓力作用下的穩(wěn)定計(jì)算式。新修訂的規(guī)范將上述研究成果加以整理并與國(guó)外有關(guān)規(guī)定對(duì)比，提出了簡(jiǎn)化計(jì)算式。,1. 連接節(jié)點(diǎn)處板件的強(qiáng)度計(jì)算 抗拉試驗(yàn)采用了不同形式的16個(gè)試件，所有試件的破壞特征均為沿最危險(xiǎn)的 線段撕裂破壞，即圖a中的三折線撕裂， 和 均與節(jié)點(diǎn)板邊緣線基本垂直。,（1）桁架節(jié)點(diǎn)板強(qiáng)度的撕裂面法 沿BACD撕裂線割取自由體，沿BACD撕裂線割取自由體，由于板內(nèi)塑性發(fā)展引起應(yīng)力重分布，可假定破壞時(shí)在撕裂面各段上平行于腹桿軸線的應(yīng)力 均勻分布且折算應(yīng)力達(dá)到抗拉強(qiáng)度f(wàn)u時(shí)試件破壞。根據(jù)平衡條件并忽略M和V，則第i 段撕裂面的平均正應(yīng)力i