《钢结构设计规范》修订-课件.ppt
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- 钢结构设计规范 钢结构 设计规范 修订 课件
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1、l 增加提到有关规范名称,如荷载规范、冷弯增加提到有关规范名称,如荷载规范、冷弯薄壁型钢结构技术规范、抗震规范(包括薄壁型钢结构技术规范、抗震规范(包括建建筑抗震设计规范筑抗震设计规范、构筑物抗震设计规范构筑物抗震设计规范、中国地震动参数区划图中国地震动参数区划图)等。但防火规范)等。但防火规范是在第是在第8章章8.9.4条中提到。条中提到。l 焊缝质量级别如何取用,放焊缝质量级别如何取用,放7.1.17.1.1条。条。l 按新规定增加此一章。主要列出按新规定增加此一章。主要列出建筑结构建筑结构设计术语和符号标准设计术语和符号标准(GB/T50083-97GB/T50083-97)中没)中没有
2、的术语(如腹板有的术语(如腹板“通用高厚比通用高厚比”等),但符等),但符号列出较全。号列出较全。l 新增加了新增加了 3.2节节 荷载和荷载效应计算荷载和荷载效应计算l 3.2.13.2.1条条 修订后的荷载规范将屋面均布活荷载标准值修订后的荷载规范将屋面均布活荷载标准值统一规定为统一规定为0.50.5kNkN/m/m2 2(原规定分(原规定分0.30.3、0.50.5、0.70.7kNkN/m/m2 2三级),但注明三级),但注明“对不同结构可按有关设计规范作对不同结构可按有关设计规范作0.20.2kNkN/m/m2 2的增减的增减”。所以本规范在本条注明了。所以本规范在本条注明了“对支对
3、支承轻屋面的构件或结构,当仅有一个可变荷载且受荷承轻屋面的构件或结构,当仅有一个可变荷载且受荷面积超过面积超过6060m m2 2时,取时,取0.30.3kNkN/m/m2 2”;对重屋面由于增加;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。了以永久荷载为主的组合,不再提高屋面活荷载。l 3.2.13.2.1条条 结构的重要性系数结构的重要性系数 0 0,统一标准统一标准7.0.37.0.3条注条注“对设计工作寿命为对设计工作寿命为2525年的结构构年的结构构件,各结构规范可根据各自情况确定件,各结构规范可根据各自情况确定 0 0值值”。本规范根据工作寿命本规范根据工作寿命50
4、50年时年时 0 01.01.0,工作寿命,工作寿命5 5年时年时 0 00.90.9,故规定工作寿命,故规定工作寿命2525年取年取 0 00.950.95。l 3.2.23.2.2条条 原规范对重级工作制吊车梁,将荷载规范规定原规范对重级工作制吊车梁,将荷载规范规定的横向水平荷载乘以增大系数以考虑吊车的摇摆力。现改的横向水平荷载乘以增大系数以考虑吊车的摇摆力。现改为按下式计算:为按下式计算:HK=Pkmax式中式中Pkmax为吊车轮压标准值;系数为吊车轮压标准值;系数 0.1(一般软钩),(一般软钩),0.15(抓斗、磁盘抓斗、磁盘)和和0.2(硬钩)。(硬钩)。根据根据起重机设计规范起重
5、机设计规范(GB3811-83GB3811-83),按吊车利用),按吊车利用等级(即循环次数,分为等级(即循环次数,分为U U0 0-U-U9 9等等1010级)和载荷状态(载荷级)和载荷状态(载荷谱系数谱系数K Kp p有轻、中、重、特重等有轻、中、重、特重等4 4级)综合划分吊车工作级级)综合划分吊车工作级别为别为A1A1 A8A8级。本规范所指轻级工作制即级。本规范所指轻级工作制即A1A1 A2A2级;中级为级;中级为A4A4 A5A5级;重级为级;重级为A6A6 A8A8级(其中级(其中A8A8为特重级)。为特重级)。3.2.83.2.8条条 “对对 0.10.1的框架结构(一般指无的
6、框架结构(一般指无支撑纯框架)宜采用二阶弹性分析支撑纯框架)宜采用二阶弹性分析”。此处。此处 N N为所计算为所计算楼层各柱轴压力之和;楼层各柱轴压力之和;H H为所计算楼层及以上各层水平为所计算楼层及以上各层水平力之和;力之和;h h为所计算楼层的高度;为所计算楼层的高度;u u为所计算楼层按一为所计算楼层按一阶分析的层间侧移,此处可用位移容许值阶分析的层间侧移,此处可用位移容许值 u u 代替。代替。a采用二阶分析时,应在每层柱顶附加考虑假想水平力采用二阶分析时,应在每层柱顶附加考虑假想水平力Hni:hHUNsiyninQH12.0250l式中,式中,Qi为第为第i楼层的总楼层的总重力荷载
7、设计值;重力荷载设计值;ns为为框架总层数;框架总层数;y为钢材为钢材强度影响系数;强度影响系数;Q235钢,钢,y=1.0;Q345钢,钢,y=1.1;Q390钢,钢,y=1.2;Q420钢,钢,y=1.25。b.采用二阶分析时,框架柱的计算长度系数采用二阶分析时,框架柱的计算长度系数1.01.0。c.规范提出了采用二阶弹性分析时,杆端弯矩的近似计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算方法 M2M1b+2i M1s式中式中 2i M1b、M1s 分别为框架无侧移或有侧移时按一阶弹性分别为框架无侧移或有侧移时按一阶弹性 分析求得的杆件端弯矩;分析求得的杆件端弯矩;2i 考虑二阶
8、效应第考虑二阶效应第i层杆件的侧移弯矩增大系数。层杆件的侧移弯矩增大系数。hHuN11l3.3.1条条 增加使用钢材的牌号(原规范有增加使用钢材的牌号(原规范有3 3号钢、号钢、16Mn、15MnV)现为:)现为:Q235 (相当于作废的旧标准的相当于作废的旧标准的3 3号钢号钢)Q345 (相当于作废的旧标准的相当于作废的旧标准的16Mn、12MnV、14MnNb、16MnRE、18Nb)Q390 (相当于作废的旧标准的相当于作废的旧标准的15MnV、15MnTi、16MnNb)Q 4 2 0 (相 当 于 作 废 的 旧 标 准 的相 当 于 作 废 的 旧 标 准 的 1 5 M n V
9、 N、14MnVTiRE)其中,其中,15MnVN曾曾用于九江长江大桥(栓焊铁路桥)。用于九江长江大桥(栓焊铁路桥)。3.3.53.3.5条条 增加增加Z Z向钢,向钢,厚板容易出现层状撕厚板容易出现层状撕裂,这对沿厚度方向受拉的接头来说是很不裂,这对沿厚度方向受拉的接头来说是很不利的,因而需要采用厚度方向性能钢材。利的,因而需要采用厚度方向性能钢材。我国建筑抗震设计规范和建筑钢结构焊我国建筑抗震设计规范和建筑钢结构焊接技术规程中均规定厚度大于接技术规程中均规定厚度大于4040mmmm时应采用时应采用厚度方向性能钢材。厚度方向性能钢材。3.3.63.3.6条条 增加耐候钢,增加耐候钢,l 钢材
10、强度设计值为钢材强度设计值为fy/R。R为抗力分项系数,对为抗力分项系数,对Q235钢,钢,R=1.087;对;对Q345、Q390和和Q420钢,钢,R1.111。这样。这样对对Q345钢来说,比原规范的钢来说,比原规范的16Mn(R1.087)强度设计值有所降低。原因为:)强度设计值有所降低。原因为:Q345钢包括旧标准的钢包括旧标准的5种钢材,统计资料不足;种钢材,统计资料不足;近年来发现近年来发现16Mn钢质量不理想,稍厚(当钢质量不理想,稍厚(当t20 mm)就容易分层。)就容易分层。钢材厚度增加到钢材厚度增加到100100mmmm(原规范(原规范3 3号钢号钢 5050mmmm,1
11、6Mn16Mn和和1515MnVMnV钢钢 3636mmmm),这是为了与轴压),这是为了与轴压d d曲线相呼应。其实,曲线相呼应。其实,厚板的统计资料尚不够充分。厚板的统计资料尚不够充分。普通螺栓的普通螺栓的A A、B B级,根据级,根据GB5782-86GB5782-86,其材料不是,其材料不是3 3号钢,而是号钢,而是8.8级,现改取级,现改取f ft tb b=400N/mm=400N/mm2 2,f fv vb b=320N/mm=320N/mm2 2。A A、B B级螺栓都是以前的级螺栓都是以前的“精制螺栓精制螺栓”,质量标准要求,质量标准要求相同。只是相同。只是A A级螺栓用于级
12、螺栓用于d d 24mm24mm和和L L(螺栓公称长度)(螺栓公称长度)1010d或或L L 150mm150mm(按较小值);(按较小值);d d或或L L较大者称为较大者称为B B级螺栓级螺栓。铆钉连接在验收规范铆钉连接在验收规范GB50205中已无条文,在设计中已无条文,在设计中规范中是否保留,意见不一致,现予保留。中规范中是否保留,意见不一致,现予保留。3.4.2条条 在在“强度设计值折减系数强度设计值折减系数”中,增加中,增加“无垫无垫板的单面施焊对接焊缝板的单面施焊对接焊缝0.85”。l 正文为原则规定,具体数值规定在附录正文为原则规定,具体数值规定在附录A。l 受弯构件的挠度容
13、许值考虑两种情况:受弯构件的挠度容许值考虑两种情况:VT恒载活荷载作用下的挠度容许值,主要恒载活荷载作用下的挠度容许值,主要 是观感要求是观感要求 VQ为活荷载作用下的挠度容许值,主要是为活荷载作用下的挠度容许值,主要是 使用要求。使用要求。l 将吊车梁挠度改为一台吊车加自重进行计算(相应挠将吊车梁挠度改为一台吊车加自重进行计算(相应挠度容许值有所调整)。理由:度容许值有所调整)。理由:符合符合“正常使用极限正常使用极限状态状态”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。l 4.1.3条条 在梁局部承压强度计算中,将集中力在梁局部承压强度计算中,将集中力在腹板边缘的分布长度改
14、为(与梁与柱刚性连在腹板边缘的分布长度改为(与梁与柱刚性连接节点一致):接节点一致):式中,式中,a为集中力支承长度;为集中力支承长度;hy为梁外表面至为梁外表面至腹板边缘距离;腹板边缘距离;hR为轨道的高度。为轨道的高度。Ryhhal252l在梁整体稳定计算中,将在梁整体稳定计算中,将 时采用的时采用的 改为改为 (与薄钢规范协调)。两者计算结果最大相差(与薄钢规范协调)。两者计算结果最大相差3.2%。6.0b321269.04646.01.1bbbbb282.007.1l 组合梁腹板局部稳定计算有较大变动,主要有:组合梁腹板局部稳定计算有较大变动,主要有:对原来按无限弹性计算的腹板各项临界
15、应力作了弹对原来按无限弹性计算的腹板各项临界应力作了弹塑性修正。如剪应力作用下,临界应力取值如图塑性修正。如剪应力作用下,临界应力取值如图1 1所示。所示。原各种应力共同作用下的临界条件公式来源于完全原各种应力共同作用下的临界条件公式来源于完全弹性条件,新的公式弹性条件,新的公式(4.3.3-1)等参考了澳大利亚规等参考了澳大利亚规范等资料,适合于弹塑性修正后的临界应力。范等资料,适合于弹塑性修正后的临界应力。无局部压应力且承受静力荷载的焊接工字形载面梁,无局部压应力且承受静力荷载的焊接工字形载面梁,规定按新增加的规定按新增加的4.4节利用屈曲后强度设计。节利用屈曲后强度设计。4.3.34.3
16、.3、4.3.44.3.4、4.3.54.3.5条条 主要修订内容:主要修订内容:(1 1)单项临界应力)单项临界应力 crcr,crcr,c,crc,cr各有三个计算公式,各有三个计算公式,例如计算例如计算 crcr为为4.3.3-34.3.3-3a a、b b、c c三个公式。其中三个公式。其中a a式的临界应式的临界应力等于强度设计值力等于强度设计值f fv v;而;而c c式为完全弹性的临界应力,与式为完全弹性的临界应力,与8888规范的规定相当;规范的规定相当;b b式则为弹性到屈服之间的过渡。公式采式则为弹性到屈服之间的过渡。公式采用了国际通行的表达方式,采用通用高厚用了国际通行的
17、表达方式,采用通用高厚 作为作为参数(见图),即参数(见图),即当当 (a a)当当 (b b)当当 (c c)crvysf/vcrsf,8.0 时vscrsf)8.0(59.01,2.18.0时2/1.1,2.1svcrsf时式中式中 为用于腹板受剪计算时的通用高厚比,为用于腹板受剪计算时的通用高厚比,为钢材抗剪屈服强度,等于为钢材抗剪屈服强度,等于 ;为腹板抗剪临界为腹板抗剪临界应力。弹性范围应力。弹性范围 ,用设计值表达,用设计值表达 。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/ho 1.01.0时时,当当a a/ho1.0时时,crvysf/
18、vyf3/yfcr2/svycrf2/1.1svcrfcrs235)/(34.5441/2yowosfahth235)/(434.541/2yowosfahth其它,在弯曲正应力作用下的临界应力其它,在弯曲正应力作用下的临界应力 crcr和在局部压应力作和在局部压应力作用下的临界应力用下的临界应力 c,crc,cr情况与情况与 crcr类似。只是在确定类似。只是在确定 crcr时,屈曲时,屈曲系数取系数取=23.923.9,但腹板边缘的嵌固系数取为,但腹板边缘的嵌固系数取为=1.661.66(受压翼(受压翼缘扭转受到约束,如连有刚性铺板、制动板或焊有钢轨时)缘扭转受到约束,如连有刚性铺板、制动
19、板或焊有钢轨时)或或1.231.23(受压翼缘扭转未受到约束时),代替了原规范的单(受压翼缘扭转未受到约束时),代替了原规范的单一约束系数一约束系数1.611.61。(2 2)各种应力共同作用下的计算式,新旧规范有较大区别,)各种应力共同作用下的计算式,新旧规范有较大区别,例如仅有横向加劲肋时:例如仅有横向加劲肋时:(旧规范)(旧规范)0.12,2crcrcccr (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均可超过屈服强度均可超过屈服强度。假定钢材是无限弹性的,加劲肋的间距由构造要求控制,。假定钢材是无限弹性的,加劲肋的间距由构造要求控制
20、,问题不大。但不适合于弹塑性修正后的临界应力。新规范的问题不大。但不适合于弹塑性修正后的临界应力。新规范的计算式较能适应新规定的经弹塑性修正的临界应力。计算式较能适应新规定的经弹塑性修正的临界应力。当有纵向加劲肋时或甚至还有短加劲肋的计算方法,均当有纵向加劲肋时或甚至还有短加劲肋的计算方法,均参考了国外标准的规定。参考了国外标准的规定。0.122,crcrcccrl4.4.1条条 (1 1)本节条款不适用于吊车梁,因有关资料不)本节条款不适用于吊车梁,因有关资料不充分,多次反复屈曲可能导致腹板边缘出现疲劳裂纹。充分,多次反复屈曲可能导致腹板边缘出现疲劳裂纹。(2)梁腹板受剪屈曲后强度计算,利用
21、了张力场概念。使梁腹板受剪屈曲后强度计算,利用了张力场概念。使极限剪力大于屈曲剪力。精确确定张力场剪力值需要算极限剪力大于屈曲剪力。精确确定张力场剪力值需要算出张力场宽度,比较复杂,为简化计算,条文采用了相出张力场宽度,比较复杂,为简化计算,条文采用了相当于下限的近似公式。当于下限的近似公式。(3)利用腹板屈曲后强度,即使利用腹板屈曲后强度,即使h0/tw很大,一般也不再考很大,一般也不再考虑设置纵向加劲肋。而且只要腹板的抗剪承载力不低于虑设置纵向加劲肋。而且只要腹板的抗剪承载力不低于梁的实际最大剪力,可只设支承加劲肋,而不设置中间梁的实际最大剪力,可只设支承加劲肋,而不设置中间横向加劲肋。横
22、向加劲肋。(4 4)利用腹板屈曲后强度后,梁的抗弯承载力有所降低,)利用腹板屈曲后强度后,梁的抗弯承载力有所降低,但降低不多,对但降低不多,对Q235Q235钢的梁来说,当钢的梁来说,当h h0/tw=200200(受压翼缘扭(受压翼缘扭转受到约束)或转受到约束)或h h0/tw=175175(受压翼缘扭转未受约束),抗弯(受压翼缘扭转未受约束),抗弯承载力只下降承载力只下降5%5%以内。以内。(5 5)规范提出的计算公式规范提出的计算公式(4.4.1-14.4.1-1)与欧洲规范与欧洲规范EC3EC3相相同,即同,即基本计算式:基本计算式:(a)当当M/Mf 1.01.0时时,V VU (b
23、)当当V/Vu 0.50.5时时,M Meu (c)0.115.02feufuMMMMVV式中式中 M、V所计算区格内同一截面处梁的弯矩和剪所计算区格内同一截面处梁的弯矩和剪 力设计值。由于这是强度计算,不能像计力设计值。由于这是强度计算,不能像计 算腹板稳定那样,取为区格内的平均值;算腹板稳定那样,取为区格内的平均值;Mf梁两翼缘所承担的弯矩设计值,对双轴对梁两翼缘所承担的弯矩设计值,对双轴对 称截面梁称截面梁Mf=Afh1f(Af为一个翼缘截面积;为一个翼缘截面积;h1为两翼缘轴线间距离),规范的为两翼缘轴线间距离),规范的Mf计算式计算式 是考虑两翼缘截面不等的情况;是考虑两翼缘截面不等
24、的情况;Vu、Meu梁抗剪和抗弯承载力设计值。梁抗剪和抗弯承载力设计值。腹板屈曲后的抗剪承载力腹板屈曲后的抗剪承载力Vu应为屈曲剪力与张力场剪应为屈曲剪力与张力场剪力之和,根据理论和试验研究,抗剪承载力设计值力之和,根据理论和试验研究,抗剪承载力设计值Vu可用可用下列公式计算:下列公式计算:当当s s 0.80.8时时 Vu=hotwfv (a)当当0.80.81.2时时 Vu=hotwfv/s s1.2 (c)式中式中 s s用于抗剪计算的腹板通用高厚比。用于抗剪计算的腹板通用高厚比。当当a a/ho 1.01.0时,时,=4+5.34(=4+5.34(ho/a)2;当;当a a/ho1.0
25、时,时,5.34+4(5.34+4(h ho o/a)/a)2 2。如果只设置支承加劲肋而使。如果只设置支承加劲肋而使a a/h/ho o甚大时,则甚大时,则可取可取 5.345.34。23541/ywocrysfthf 腹板屈曲后的抗弯承载力腹板屈曲后的抗弯承载力Meu腹板屈曲后考虑张力场的作用,抗剪承载力有所提高,但由腹板屈曲后考虑张力场的作用,抗剪承载力有所提高,但由于弯矩作用下腹板受压区屈曲后,使梁的抗弯承载力有所下降于弯矩作用下腹板受压区屈曲后,使梁的抗弯承载力有所下降我国规范采用有效截面的概念来计算梁的抗弯承载力。我国规范采用有效截面的概念来计算梁的抗弯承载力。假定腹板受压区有效高
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