钢结构规范(新旧)

8.在连接计算方面有些条文与国内外 有关规范协调不够,某些内容空缺,需 要补充。
9.在钢管结构方面
在钢管结构方面,原规范只列有圆管平面节点的 承载力计算公式,缺少空间节点,而且这些公式亦 是根据当时收集到的近300个试验资料进行分析 并对照国外规范后提出来的。随着钢管结构的发 展,新的试验数据和有限元分析结果得到了大量补 充,对原公式理应作出相应的修改。另外,原规范 缺少矩形管的内容,应予以补充。
7 轴心压杆和压弯构件的计算
(l)对单轴对称截面轴压构件绕对称轴的弯扭失稳 问题,原规范为了简化计算,将其归并到某一个截 面分类类别(如b类或c类)中按弯曲屈曲来对待。 但由于各种因素的影响,误差的幅度有时较大,一 些截面形心和剪心之间距离较大的构件偏于不安 全,而且长细比愈小,截面宽厚比愈大,误差亦愈大。 以双角钢组合T形截面为例,以长边相并者误差最 大可高达15%,而当长细比大于100时误差即降至 10%以内。
3.受弯构件的计算
(1)梁整体稳定系数的计算方法基本未变,仅根据 原武汉水电大学的建议,将φb>0.6以后采用的φb’ 表格改为简化公式φb’ =1.07-0.282/ φb 但1.0, 以便于使用。 (2)关于梁腹板的局部稳定,参考国际标准,将受静 荷载且仅配置支承加劲肋或尚有中间横向加劲胁 的一般工字形截面组合梁按考虑腹板屈曲后强度 来计算梁的抗剪和抗弯承载力,而不再验算梁腹板 的局部稳定。考虑腹板屈曲后强度的计算方法引 用了国际上通用的简化方法,即"Simple postcritical method
缺陷。
6.对框架结构 计算
对框架结构,过去常用一阶分析计算内力,并将无 支撑框架和支撑结构的抗侧移刚度小于框架本身 抗侧移刚度5倍的有支撑框架 等同为有侧移框架, 均按有侧移框架柱计算长度系数的表格查取μ值。 这样显然粗糙了一些,不符合计算精确化的趋向。 另外,原规范附录中有侧移和无侧移框架的柱子计 算长度系数表格是建立在某些基本假定的前提之 下的,当不符合这些基本假定时如何处理,原规范 却没有交待。
4.有关结构和构件变形限值的规定
有关结构和构件变形限值的规定,原规范缺乏
灵活性,没有考虑多方面的使用经验和工艺或其 它方面的具体要求,与国外规范相比,正文中规定 过细。
5.受弯构件
(1)在一般梁的强度计算中,缺少利用腹板屈曲后 强度的内容; (2)原规范中梁腹板局部稳定的相关公式是按纯弹 性理论建立的,各种荷载单独作用下的临界应力作 为一种特征值,有时会大于钢材强度,这终究是一个
(1)增加了内力分析的条文,对无支撑的多、高层纯框 架强调了采用二阶弹性分析进行内力计算的方法,并介 绍了近似计算公式,对节点连接为半刚性的框架计算, 亦作了原则性的规定。 (2)对结构和构件的变形,在正文中仅列出原则性规定, 并强调当有实践经验或有特殊要求时,可以根据不影响 正常使用和观感的原则对变形的限值作适当的调整。 将原规范中有关变形限值具体数据的条文移入附录,同 时作了相应的修正,如:1)将设有重级工作制吊车的车 间需要验算位移的范围缩小为仅用于A7,A8级吊车;2) 增加了单层框架在风载作用下柱顶水平位移的限值。 (3)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,要根据吊车的具体操作 情况和实践经验慎重考虑后确定。
(4)重新规定了减少受压构件自由长度的支撑 力Fb,假定支撑为弹性支座,从支撑所应具有 的最低刚度出发来确定支撑力。规范给出了 单根柱有一道支撑及多道支撑的支撑力,又给 出了被撑构件为多根柱组成的柱列时的支撑 力。 该支撑力应与其它作用产生的支撑杆内 力相叠加,支撑轴线宜通过被支撑构件截面的 剪心。此支撑力同样适用于为减小梁受压翼 缘自由长度时的情况。 单根受压杆在长度的 中点有一道支撑时的支撑力为Fb1=N/60(N 为被支撑杆的轴压力),当λ >77(对Q235钢)或 λ41(对Q345钢)时,Fb1小于原规范采用的偶 然剪力。
1 在材料方面
在材料方面增加了Q420级钢,相当于美国 的A572-60级和日本的SM520钢;对高层 钢结构或类似的重要建(构)筑物则宜用我 国的《高层建筑结构用钢板》(YB41042000),其牌号有Q235Gj(Z)和Q345Gj(Z) 两种(括号中的Z表示具有厚度方向的性 能),质量等级相当于GB/Tl591-1994中的 C,D,E级,供货状态有热轧、正火和控轧, 其性能相当于日本《建筑结构用钢材》 (JIS3136-1994)中的钢材性能。
10.我国有关钢结构设计的一些新的科 研成果和实践经验没有及时在规范中 得到反映,如插入式柱脚和新型连接材 料等等。
二、新规范(GB50017）的主要修订内容 针对上述问题,修订组各成员单位协同攻关, 进行了调研和理论分析,对照国外经验并进 行了必要的试验研究。在修订过程中,对有 争议的问题均进行了反复磋商,并作了试设 计:根据试设计的结果来检验规范内容并作 必要的修正,使新规范尽量做到"技术先进、 经济合理、安全适用、确保质量",更符合当 前工程实践和技术进步的需要。
钢结构设计规范（GBJ50017) 修订情况介绍
一、原规范GBJ17-88存在的问题
1.原规范中所用材料的名称、牌号及设
计指标等与现行标准不符,且没有反映高强 度钢材,亦没有考虑抗脆性断裂的问题。
2.对框架结构没有内力分析方法的规定,
无支撑的单层纯框架,侧移对内力的影响很 小,不必考虑竖向荷载对侧移的二阶效应, 但多层纯框架情况就不同了。
为提高结构和构件的抗脆断性能,保证建筑物的安 全可靠,对承受静载的重要受拉和受弯的焊接构件, 当钢材厚度t》16mm时,提出了对钢材冲击性能的 要求,即与需验算疲劳的构件相同。另外,在结构工 作温度T《-20℃的地区,提出了提高结构抗脆断能 力的构造要求。由于原规范和新规范所依据的钢 材标准对冲击性能的要求不同,在新规范中增加了 0℃冲击韧性的要求,并调整了不同钢种的冲击试验 温度,即将Q345钢和Q235钢采取相同的冲击试验温 度。
c.根据实践经验,补充了对跨度L60m绗架杆件容 许长细比的规定。
5.疲劳计算
基本上按原规范未变,仅对附录中的构件和 连接分类表中梁的连接焊缝等级及其类别 作了修改
6.连接计算
(1)焊缝连接 a.增加了对焊缝质量等级选用的具体 规定,以满足工作需要; b.对T形对接焊缝,按《焊接 术语》(GB/T3375-94),明确规定应采用对接与角接 组合焊缝; c.对焊缝的计算长度进行修改,原规范对 未用引弧板施焊的对接焊缝和角焊缝,每条焊缝的计 算长度一律为实际长度减去10mm,现改为减2t(对接 焊缝)或(角焊缝) 2hf; d.在直角或斜角T形接头用 角焊缝连接的强度计算中,考虑了根部间隙b的影响, 参照AWS1998的规定,给出了相应的计算公式; e.将 原规范部分焊透的对接焊缝或对接与角接组合焊缝 中笼统写成的V形坡口区分为V形坡l-l和单边V形(含 K形)坡口,并分别给出了这种焊缝计算厚度he的确定 方法。
在梁腹板局部稳定的验算方法中参考了澳大 利亚规范和英国规范BS5950对相关公式作 些调整,并对相关公式中各种荷载单独作用 下的临界应力σcr,,cr、 σcr,c作了非弹性修 正,使其最大值不超过钢材的屈服强度。因 此原规范中基于纯弹性理论计算腹板加劲胁 间距的简化公式亦相应取消。
4.轴心受压构件和压弯构件的计算
(1)在轴压构件中,增加了单轴对称截面绕对称轴(y 轴)失稳时用换算长细比λyz代替λ y的理论公式, 对单角钢截面和由双角钢组成的T形截面则给出 了λ yz的简化公式。 原规范认为等边单角钢截面、 双角钢T形截面和单轴对称的工字形截面绕对称 轴失稳的弯扭屈曲承载力比弯曲失稳下降不多,基 本上未超出所属截面类别，柱子曲线中值的分 布范围,将λ y改用λyz后将使计算更为精确,但不影 响截面类别。而轧制和焊接T形及槽形截面绕对 称轴弯扭失稳的承载力下降较多,故原规范将其列 入c类截面,现用λyz代替λy后,可返回为b类;仅将 焊接T形截面中翼缘为轧制或剪切边者仍留在c类。
5)对压弯构件稳定计算的主要修改内容 a.调整了等 效弯矩系数mx和 tx的取值。因为对纯框架已建 议用二阶弹性分析法计算内力,故不论纯框架柱或有 支撑框架柱均可按两端支承构件对待,采用相同mx 的值,仅当用一阶弹性分析法计算内力的纯框架性及 弱支撑框架柱时, mx仍取为1.0。根据国内研究并 参考国外规定,取消mx和tx不得小于0.4的规定。 无端弯矩但有横向荷载作用时 ,为简化计算且均偏 于安全,不论有几个横向荷载,均统一取mx =1.0。 b.在弯矩作用平面外的稳定计算公式中,在Mx项前 面增加截面影响系数(对闭口截面 =0.7,对其它截 面 =1.0);而将闭口截面的φb值由原规范的l.4(φb 〉 1.0是不合理的)改为1.0。对单轴对称截面,公式中的 φy理应按λyz查取,但由于压弯构件的单轴对称截面 的λyz计算复杂,而且截面形心与剪心比较接近, λy与 λyz的差别不大,故规定除仅对T形截面应按λyz确定 φy外,其它截面均可按λy确定φy 。
(2)原规范将无任何对称轴的截面绕任意轴的 失稳按c类截面的弯曲失稳处理是没有根据的, 也可能是不安全的,新规范认为这种截面不宜 用作轴压构件。由两块板焊成的十字形截面 和箱形截面,原规范列为b类,新规范将板件边 缘为轧制或剪切的十字形截面和板件宽厚比 20的焊接箱形截面改为c类 (3)对组成板件厚度t40mm的焊接实腹截面, 经西安建筑科技大学研究,将其列为d类截面, 并规定了d曲线的值。
(6)构件的计算长度和容许长细比 a.对珩架交叉腹杆中的压杆在衔架平面外 的计算长度l0参考德国标准对原规范进行 修改,列出了四种情况(相交另一杆受压／, 两杆均不中断或另一杆中断／;相交另一杆 受拉／,两杆均不中断或有一杆中断)和五个 计算公式。 l0与两交叉腹杆的内力特征(受 拉或压、内力大小等)有关。与原规范相比, 差别在+12.9%~-30%之间。
2、一般规定
在第三章的一般规定中,强调了设计原则 的指导。突出设计原则是当前国际上设计 规范的一个共同特点。早先的规范条款主 要以试验或实践经验为主,故条文简单具 体,很少涉及理论依据或其它要求。而近 几十年来随着科技的飞速发展,人们对结 构性能的认识已相当透彻,计算更为精细, 在总体上已形成系统的知识,规范的任务 就不仅限于提供计算公式和数据限值,而 是先要给予设计原则的指导。
2)原规范利用轴压构件的偶然剪力作为减小压杆 计算长度的支撑力在理论上是不确切的。 (3)原 规范对截面厚度t超过40mm的轴压构件的稳定系 数ψ未深人进行研究,将其归于c类截面处理。而 厚板截面的焊接残余应力较高且沿厚度方向产生 变化,而板件外表面往往以残余压应力为主,影响 抗压承载力。研究表明,某些截面的稳定系数ψ已 低于按c类截面查取的值。
3.在吊车和吊车梁设计方面
(2)吊车横向水平荷载的增大系数α值源于前苏联
1953年的规定,沿用至今,前苏联于二十世纪七十年 代已对此作出修改; (1)吊车工作制与起重机设计规(GB3811-83)中规定 的吊车工作级别缺乏联系,操作困难; (3)吊车梁的挠度限值.计算时应采取的吊车荷载原 规范元明确规定,习惯上是用两台吊车计算的,不符 合正常使用的概念。
(a)对附录中有侧移和无侧移框架柱的计算长度系数表进 行了局部修正,根据横梁远端的连接刚度和横梁的轴向内 力补充了横梁线刚度的修正系数。根据底层框架柱柱脚的 具体构造对K2的取值作出规定,即对平板支座取K2=0.1(因 为非理想饺),刚接时取K2=10.(原规范假定为绝对嵌 固,k2→∞)。 (b)将框架分为无支撑纯框架和有支撑框架 两大类，对纯框架,当采用一阶弹性分析法计算内力时,按 附录中有侧移框架柱的计算长度系数表取用;当采用二阶 弹性分析法计算内力并在柱顶考虑wenku.baidu.com想水平力Hni时,由于 我国的Hni与欧盟EC3的有些差别,且考虑到杆件的非弹性 变形和计算方便,故取μ =1.00。对有支撑框架,则根据支 撑结构侧移刚度(产生单位倾侧角的水平力)的不同而分为 强支撑框架和弱支撑框架并分别确定框架柱的μ 值或ψ 值。 (c)增加了在某些情况下对框架柱的计算长度系数μ 应加 以修正的规定。当框架柱可得到相邻柱的支持时,该柱的 μ 值可予以折减,而提供支持作用的柱的μ 值应相应增大。 对支持摇摆柱的框架柱计算长度系数的增大系数列有计算 公式 。