钢结构设计指导讲义

钢结构讲义
第一章钢结构设计基本概念和设计总则
1.1 钢结构设计基本概念
1、材料强度高、塑性和韧性好
2、材质均匀，与力学计算的假定比较符合
3、钢结构制造简便，施工周期短
4、钢结构的质量轻
1.2 钢结构的常用术语
1、钢结构定义
2、比例极限
3、屈服点
4、抗拉强度
5、设计值
6、强屈比
7、伸长率
8、冷弯性能
9、冲击韧性10、脆断11、一阶弹性分析12、二阶弹性分析13、屈曲14、腹板的屈曲强度
1.3 钢结构设计适用范围及常用规范标准
1、钢结构设计适用范围：一般工业与民用建筑
2、钢结构设计基本依据及常用规范标准：
1.4 钢结构设计总则
1、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，满足结构构件在运输、安装和使用过程中的强度、稳定性和刚度要求，并符合防火、防腐蚀要求。

宜优先采用通用的和标准化的结构和构件，减少制作、安装工作量。

2、在钢结构设计文件中，应注明建筑结构的设计使用年限、钢材牌号、连接材料的型号（或钢号）和对钢材所要求的力学性能、化学成分及其他的保证项目。

此外，还应注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要求。

3、对有特殊设计要求和在特殊情况下的钢结构设计，尚应符合现行有关国家标准的要求。

1.5 材料分类及性能
1、规范推荐Q235 Q345、Q390、和Q420
2、在建筑结构设计中对结构用钢材的分类方法
3、钢材的力学性能和化学成分表
钢材的力学性能表
注：1、质量等级为A级不要求V型冲击试验。

2、δs项括号内数值适用于C∽E级。

钢材化学成分
4、建筑结构用钢铸件
5、连接材料
（1）焊缝金属
（2）普通螺栓金属（4.6C级、4.8C级、5.6AB级、8.8AB级）（3）高强度螺栓金属（8.8级、10.9级）
（4）圆柱头焊钉、锚栓、铆钉
1.6结构钢材的选用
1、选用的原则
2、选用钢材应考虑的因素
3、承重结构钢的一般保证项目和追加保证项目
4、Q235沸腾钢的限制范围
5、钢结构设计图纸和钢材订货文件的内容
1.7连接材料的选用
1、手工电弧焊焊条的型号应与主体金属相适应
2、自动焊接或半自动焊接的焊丝和焊剂应与主体金属相适应
3、螺栓连接选用
1.8选材的变通方法
钢材化学成分允许偏差
2、钢材机械性能所需的保证项目仅有一项不合格时的原则处理
3、对无牌照或无证明书钢材的原则处理
4、对成批混合钢材的原则处理
5、代用钢材时的原则处理
第二章设计基本规定
2.1 设计原则
1、（除疲劳计算除外），采用以概率理论为基础的极限状态设计法，用分项系数设计表达式进行计算
2、根据结构破坏可能产生的后果，采用不同的安全等级。

3、承载能力极限状态设计表达式
4、正常使用极限状态设计表达式
5、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；计算疲劳时，应采用荷载标准值。

6、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，动力荷载标准值不乘动力系数。

计算吊车梁或吊车桁架及其制动结构的疲劳和挠度时，吊车荷载应按作用在跨间内荷载效应最大的一台吊车确定。

2.2 荷载和荷载效应
1、荷载和荷载效应的计算方法
2、重级工作制吊车的承重钢构件及其连接，在计算强度和稳定性时，应计及卡轨水平力
3、特殊活荷载折减
4、计算模型和基本假定应与实际节点相符合（刚性、半刚性、铰接）；采用弹性分析的结构，构件截面允许有塑性变形；框架结构：按一阶弹性分析和二阶弹性分析
2.3 材料抗力设计指标及其折减系数
1、材料抗力设计指标
2、材料抗力设计指标折减系数
3、钢结构材料物理力学性质指标
2.4 结构或构件变形规定
第三章基本构件计算
3.1 受弯构件
1、受弯构件的强度计算包括正应力、剪应力、局部压应力和折算应力
2、整体稳定计算
3、梁腹板的局部稳定计算
4、考虑腹板屈曲后强度的计算
3.2 轴心受力构件和拉弯、压弯构件
1、轴心受力构件计算的内容包括强度、整体稳定、局部稳定
2、拉弯构件和压弯构件计算的内容包括强度、整体稳定、局部稳定
3.3受压构件的局部稳定
3.4构件的计算长度和允许长细比：
1、桁架式杆系的计算长度
2、单层或多高层框架等截面柱框架平面内计算长度
3、单层厂房框（排）架柱高度确定和计算长度确定（基础刚性固定）
3.5 疲劳计算
1、疲劳计算的范围
2、疲劳验算方法
3、允许应力幅与循环次数和连接类别有关
4、欠载系数：重级工作制硬钩吊车1.0、软钩吊车0.8、中级工作制吊车0.5。

3.5 塑性设计
1、塑性设计的适用范围有限。

用简单塑性理论分析（理想弹塑性体、荷载按比例增加）
2、对截面板件的宽厚比限制更严
3、构造要求
第四章连接计算和焊缝的质量等级
4.1钢结构对连接的要求及连接方法
1、钢结构对连接的要求
2、钢结构的连接形式
（1）焊缝连接
（2）螺栓连接
（3）直埋式连接
4.2 连接的计算方法
1、对接连接焊缝的计算
2、角接连接焊缝的计算
3、普通螺栓、锚栓和铆钉连接的计算
4、摩擦型高强螺栓、承压型高强螺栓连接的计算
5、组合工字梁翼缘连接计算
6、梁与柱的刚性连接
7、连接节点处板件的计算
8、连接的计算准则
4.3 焊缝的质量等级
1、焊缝的质量等级和检测项目
焊缝外观质量允许偏差
焊缝焊脚尺寸允许偏差
焊缝余高和错边允许偏差
2、质量等级的选用
第五章构件、结构、连接、耐久、防火、防腐蚀的构造要求
5.1 一般规定
5.2 焊缝连接构造要求
5.3 螺栓连接和铆钉连接构造要求
螺栓或铆钉的最大、最小容许距离
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。

5.4 柱的构造要求
5.5 对吊车梁和吊车桁架（或类似结构）的要求5.6 大跨度屋盖结构
5.7 提高寒冷地区结构抗脆断能力的要求
5.8 制作、运输和安装要求
5.9 防护和隔热。