钢结构设计规范理解与应用-崔佳概要
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（6）”船体用结构钢” GB712
（7）“压力容器用钢板” GB6654
（ 8 ） “ 耐 侯 钢 ” —〈 高 耐 侯 性 结 构 钢 〉
GB/T4171
〈焊接结构用耐侯钢〉GB/T4171
（9）“钢铸件用钢” GB11352
符号：ZG-200-400、ZG-270-570
屈服点
抗拉强度
2.4 钢结构的连接材料
《钢结构设计规范》 理解与应用
重庆大学土木工程学院 崔 佳
第1章 概 述
1.1《钢结构设计规范》的历史
解放初期： Н ИТУ 1- 46 1955年： Н ИТУ 121- 55 1974年： TJ 17- 74 1988年： GBJ 17-88 2003年: GB50017
1.2 设计文件中对材料质量的要求
Q390 ( 相 当 于 旧 标 准 的 15MnV 、 15MnTi 、 16MnNb)
Q420 (旧标准的15MnVN、14MnVTiRE)
钢材的质量等级 分A、B、C、D、E级（E级仅用于Q345、Q390、 Q420等低合金钢）。 钢材的基本保证项目： （1）抗拉强度、屈服点、伸长率； （2）化学成分：硫、磷、锰、碳（Q235-A不作交 货条件）； （3）冷弯试验、冲击韧性（+20、0、-20）。 第（3）项A级钢不保证，必要时可附加冷弯试验 的要求。
2. 钢结构的安全等级
按照现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》 的规定，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。
由于《统一标准》是对各设计规范的统一指导，不可 能针对各种结构规范给出具体建议。本规范根据对我国已 建成的建筑物采用概率统计方法分析的结果，一般工业与 民用建筑钢结构，按照《统一标准》的分级标准，安全等 级多为二级，故规定可取为二级。
第2章 材 料
2.1 钢结构对材料的要求
1.较高的抗拉强度及屈服点； 2.较高的塑性和韧性； 3.良好的工艺性能（冷加工、热加工、可焊性）。
2.2 钢材的种类和牌号
1. 规范推荐的钢材牌号 普通碳素钢：Q235 (相当于旧标准的3号钢) 普通低合金钢：
Q345 ( 相 当 于 旧 标 准 的 16Mn 、 12MnV 、 14MnNb 16MnRE、18Nb)
规范规定：设计文件中应注明“采用的钢材牌 号，连接材料的型号(或钢号)和对钢材所要求的力学 性能、化学成分及其它的附加保证项目。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其它要求。”
钢结构设计文件中应注明的这些内容与保证工 程质量密切相关，因此将本条确定为强制性条文。
规范对用于承重结构的钢材应具有的强度、塑 性、韧性等力学性能和化学成分等合格保证项目作 出了规定。
“ 承重结构采用的钢材应具有抗拉强度、伸长 率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，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合格保证。”
2. 其他可选用或代用的钢材 （1）“高层建筑结构用钢板” YB4104
特点： a. 降低硫、磷含量和焊接碳当量； b. 提高屈服点、缩小其波动范围； c. 提高冲击功、增加弯曲试验； d. 保证厚度方向性能到Z35（数字为厚度方向 截面收缩率%）。
（2）“Z向钢” GB/T 5313 厚板容易出现层状撕裂，这对沿厚度方向受拉的
接头来说是很不利的，因而需要采用厚度方向性能 钢材。
特点： a. 降低含硫量（仅为一般钢材的1/5或以下）； b. 提高截面收缩率（Z15、Z25、Z35） 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40mm时应采用厚度方向性能 钢材。
（3）“优质碳素结构钢” GB699
（4）“桥梁用结构钢” GB/T714
（5）“锅炉用碳素钢和低合金钢” GB713
称长度）10d或L150mm（按较小值）；d 或L较大 者为B 级螺栓。
粗制螺栓—— C级 分4.6级和4.8级。
4. 高强度螺栓 高强度螺栓的性能等级：8.8级、10.9级。
大六角头螺栓
扭剪型高强度螺栓 （10.9级）
第3章 基本设计规定
3.1 设计原则
1. 设计方法
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能沿用传统 的按弹性状态计算的“容许应力幅”的设计方法，容许 应力幅是根据试验结果得到，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。
H10MnSi
Q390、Q420
H08Mn2Si
选用原则：焊缝金属的力学性能不低于母材。
3. 普通螺栓
精制螺栓—— A、B级 普通螺栓的A、B级，根据现行国家标准GB578286，其材料不是3号钢，而是5.6级、8.8级和10.9级等。
A、B 级螺栓都是以前的“精制螺栓”，质量
标准要求相同。A级螺栓用于d 24mm和L（螺栓公
对于其它特殊的建筑钢结构，其安全等级应根据具体 情况另行确定。如对于跨度等于或大于60m的大跨度结构 则宜取为一级。
1.手工焊焊条 E43××——适用于Q235； E50××——适用于Q345； E55××——适用于Q390、Q420。 ××表示焊接电源种类及药皮类型，见表2.11、
2.12。
2. 自动（半自动）埋弧焊的焊丝与焊剂
焊丝： H08A
Q235
H08MnA
H08MnA
Q345
焊剂：431型
H10MnSi
钢结构设计规范对结构或构件承载能力的计算一 般采用应力表达式。根据《建筑结构荷载规范》，当 按承载能力极限状态设计钢结构时，对于基本组合， 内力设计值应从由可变荷载效应控制的组合和由永久 荷载效应控制的组合中取最不利值考虑。钢结构自重 较小，一般是由可变荷载效应控制设计，只有当采用 钢筋混凝土楼面（或屋面）板或有积灰的屋盖结构以 及特殊情况才有可能由永久荷载控制设计。对荷载效 应的偶然组合，本规范参照统一标准只作出了原则性 的规定，具体的设计表达式及各项系数应符合专门规 范的规定。
（6）”船体用结构钢” GB712
（7）“压力容器用钢板” GB6654
（ 8 ） “ 耐 侯 钢 ” —〈 高 耐 侯 性 结 构 钢 〉
GB/T4171
〈焊接结构用耐侯钢〉GB/T4171
（9）“钢铸件用钢” GB11352
符号：ZG-200-400、ZG-270-570
屈服点
抗拉强度
2.4 钢结构的连接材料
《钢结构设计规范》 理解与应用
重庆大学土木工程学院 崔 佳
第1章 概 述
1.1《钢结构设计规范》的历史
解放初期： Н ИТУ 1- 46 1955年： Н ИТУ 121- 55 1974年： TJ 17- 74 1988年： GBJ 17-88 2003年: GB50017
1.2 设计文件中对材料质量的要求
Q390 ( 相 当 于 旧 标 准 的 15MnV 、 15MnTi 、 16MnNb)
Q420 (旧标准的15MnVN、14MnVTiRE)
钢材的质量等级 分A、B、C、D、E级（E级仅用于Q345、Q390、 Q420等低合金钢）。 钢材的基本保证项目： （1）抗拉强度、屈服点、伸长率； （2）化学成分：硫、磷、锰、碳（Q235-A不作交 货条件）； （3）冷弯试验、冲击韧性（+20、0、-20）。 第（3）项A级钢不保证，必要时可附加冷弯试验 的要求。
2. 钢结构的安全等级
按照现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》 的规定，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。
由于《统一标准》是对各设计规范的统一指导，不可 能针对各种结构规范给出具体建议。本规范根据对我国已 建成的建筑物采用概率统计方法分析的结果，一般工业与 民用建筑钢结构，按照《统一标准》的分级标准，安全等 级多为二级，故规定可取为二级。
第2章 材 料
2.1 钢结构对材料的要求
1.较高的抗拉强度及屈服点； 2.较高的塑性和韧性； 3.良好的工艺性能（冷加工、热加工、可焊性）。
2.2 钢材的种类和牌号
1. 规范推荐的钢材牌号 普通碳素钢：Q235 (相当于旧标准的3号钢) 普通低合金钢：
Q345 ( 相 当 于 旧 标 准 的 16Mn 、 12MnV 、 14MnNb 16MnRE、18Nb)
规范规定：设计文件中应注明“采用的钢材牌 号，连接材料的型号(或钢号)和对钢材所要求的力学 性能、化学成分及其它的附加保证项目。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其它要求。”
钢结构设计文件中应注明的这些内容与保证工 程质量密切相关，因此将本条确定为强制性条文。
规范对用于承重结构的钢材应具有的强度、塑 性、韧性等力学性能和化学成分等合格保证项目作 出了规定。
“ 承重结构采用的钢材应具有抗拉强度、伸长 率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，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合格保证。”
2. 其他可选用或代用的钢材 （1）“高层建筑结构用钢板” YB4104
特点： a. 降低硫、磷含量和焊接碳当量； b. 提高屈服点、缩小其波动范围； c. 提高冲击功、增加弯曲试验； d. 保证厚度方向性能到Z35（数字为厚度方向 截面收缩率%）。
（2）“Z向钢” GB/T 5313 厚板容易出现层状撕裂，这对沿厚度方向受拉的
接头来说是很不利的，因而需要采用厚度方向性能 钢材。
特点： a. 降低含硫量（仅为一般钢材的1/5或以下）； b. 提高截面收缩率（Z15、Z25、Z35） 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40mm时应采用厚度方向性能 钢材。
（3）“优质碳素结构钢” GB699
（4）“桥梁用结构钢” GB/T714
（5）“锅炉用碳素钢和低合金钢” GB713
称长度）10d或L150mm（按较小值）；d 或L较大 者为B 级螺栓。
粗制螺栓—— C级 分4.6级和4.8级。
4. 高强度螺栓 高强度螺栓的性能等级：8.8级、10.9级。
大六角头螺栓
扭剪型高强度螺栓 （10.9级）
第3章 基本设计规定
3.1 设计原则
1. 设计方法
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能沿用传统 的按弹性状态计算的“容许应力幅”的设计方法，容许 应力幅是根据试验结果得到，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。
H10MnSi
Q390、Q420
H08Mn2Si
选用原则：焊缝金属的力学性能不低于母材。
3. 普通螺栓
精制螺栓—— A、B级 普通螺栓的A、B级，根据现行国家标准GB578286，其材料不是3号钢，而是5.6级、8.8级和10.9级等。
A、B 级螺栓都是以前的“精制螺栓”，质量
标准要求相同。A级螺栓用于d 24mm和L（螺栓公
对于其它特殊的建筑钢结构，其安全等级应根据具体 情况另行确定。如对于跨度等于或大于60m的大跨度结构 则宜取为一级。
1.手工焊焊条 E43××——适用于Q235； E50××——适用于Q345； E55××——适用于Q390、Q420。 ××表示焊接电源种类及药皮类型，见表2.11、
2.12。
2. 自动（半自动）埋弧焊的焊丝与焊剂
焊丝： H08A
Q235
H08MnA
H08MnA
Q345
焊剂：431型
H10MnSi
钢结构设计规范对结构或构件承载能力的计算一 般采用应力表达式。根据《建筑结构荷载规范》，当 按承载能力极限状态设计钢结构时，对于基本组合， 内力设计值应从由可变荷载效应控制的组合和由永久 荷载效应控制的组合中取最不利值考虑。钢结构自重 较小，一般是由可变荷载效应控制设计，只有当采用 钢筋混凝土楼面（或屋面）板或有积灰的屋盖结构以 及特殊情况才有可能由永久荷载控制设计。对荷载效 应的偶然组合，本规范参照统一标准只作出了原则性 的规定，具体的设计表达式及各项系数应符合专门规 范的规定。