钢结构设计构造要求

钢结构设计构造要求

一、钢结构设计的基本要求

设计钢结构时，应从工程项目的实际情况出发，合理选用材料、结构方案和构造措施，满足结构构件在制造、运输、安装和使用过程中的强度、稳定性和刚度要求；并应优先使用通用的、标准化的结构和构件，减少制作和安装工作量。根据现行相关规范，一般采用承载能力的极限状态进行设计计算，在设计中需要考虑可能的荷载效应组合。钢结构的设计除了按照规范要求进行强度计算外，还应该对结构构件进行变形的设计，以满足构件在刚度和稳定上的基本要求。

二、钢结构构造的内容

1、构件选材的要求

1.1、钢结构设计选材应根据结构受力和构造特性选用符合国家标准的钢材，Q235、Q345、Q390和Q420等。对于特殊结构应选用特殊的钢材，如销轴可选用硬度较高的45＃钢等。

1.2、构件的截面尺寸不宜小于∠45×4或∠56×36×4（焊接结构）或∠50×5（螺栓连接），但轻型钢结构不受此限。

1.3、受力构件钢板不宜小于4mm，钢管璧厚不宜小于3mm。

1.4、梁及受压构件的最大宽厚比可参照《钢结构设计规范》中的稳定性要求选用。圆钢管

的外径与璧厚之比不应超过方钢

管和矩形钢管的最大外缘尺寸与璧厚比不应

超过

2、结构受力要求的构造，结构稳定性要求的构造

2.1、杆件的长细比

结构构件应具有足够的刚度，以防构件在搬运、安装和使用期内发生弯曲，因此，必须对构件的长细比加以限制。如果长细比过大，则容易在搬运过程中产生弯曲，对受压构件而言，这种弯曲增加了作用力的偏心距，构件易早期失稳，从而使强度降低。因此规范的构件计算中对长细比进行了严格的要求（参见《钢结构设计规范－GB 50017－2003》）。2.2、构件的变形

为了不影响结构或构件的正常使用，设计时应对结构或构件的变形（挠度或侧移）规定相应的限值。不同的结构变形的限值应有区别。对较为重要的受力结构，如龙门吊机、工作平台、行车的施工栈桥、现浇支架、现浇挂篮等的变形应有严格的控制（参见《钢结构设计规范－GB 50017－2003》）；对于施工中的辅助结构，如箱梁内模、脚手架、临时便桥、围堰等的变形限制在不影响正常使用的情况下可适当放宽要求。

2.3、受弯构件的稳定性

2.3.1、整体稳定

在一定外荷载的作用下，受弯构件如果受到外界干扰力，使得构件不能保持原来的稳定平衡状态，构件发生显著的侧向变形（弯曲和扭转），干扰力消失后构件不能回复原来的位置和状态，这种弯扭屈曲现象就是构件的整体失稳，对应的外荷载就是临界荷载。为了提高受弯构件的临界荷载，就要在构件的跨中增加受压翼缘的侧向支撑点，以缩短其自由长度，或者增加受压翼缘的宽度以提高其侧向抗弯刚度。

对于构件的整体稳定计算，《钢结构设计规范－GB 50017－2003》中进行了规定，在计算中应对构件进行详细的验算。

2.3.2、局部稳定

受弯构件在集中荷载的作用下，荷载作用点的构件局部应力由弯曲应力、剪应力和局部压应力。当荷载达到一定强度时，构件局部的翼板或腹板将会出现翘曲而失稳。因此，对此类构件应设置局部竖向加劲肋或水平加劲肋以增强局部刚度。在受弯构件的支撑处和外荷载集中处，局部压应力较大，如无加劲肋，腹板容易出现压皱现象，因此需要设置加劲肋和腹板共同传递反力。竖向加劲肋应具有足够的刚度，伸出肢需和翼缘磨光顶紧或焊接，以使其传力顺畅。竖向加劲肋可按照压杆进行稳定验算，此外还应验算它与翼缘接触处的支承压力。

3、栓接（销接）构件的构造，焊接构件的构造

3.1、栓接（销接）构件的构造

3.1.1、普通螺栓的连接构造

普通螺栓一般用A3钢制成，又分为粗制（C级）螺栓和精制（A、B级）螺栓。粗制螺栓孔径比螺栓的公称直径大1～2mm，螺栓和螺孔之间存在较大空隙。精制螺栓孔径比螺杆公称直径大0.3mm左右，传力性能较好。螺栓的布置应尽可能与构件轴线对称，避免因偏心弯矩而使螺栓产生附加应力。螺栓的排列一般分为并列式和错列（梅花型）式2种，视被连接构件的宽窄不同而采用。并列式较简单，制造方便，经常采用；错列式可减少对钢板截面的削弱，在型钢肢宽较小时采用。螺栓的间距应根据规范的要求选用，受力螺栓为缩小拼接板或节点板尺寸，应尽可能采用最小间距；构造螺栓为节省螺栓及便于施工制作应采用最大间距。每一杆件在节点上以及拼接接头的一端，永久性的螺栓数不宜少于2个，对组合构件的缀条，其端部连接可用1个螺栓。沿杆轴方向受拉的螺栓连接中的端板（法兰板），应适当增强其刚度（如设置加劲肋），以减少撬力对螺栓抗拉承载力的不利影响。

3.1.2、高强螺栓的连接构造

高强螺栓根据传力方式2种类型，一种只靠摩擦力传力，称为分为摩擦型高强螺栓；另一种是除了摩擦力外还靠杆身的承压和抗剪传力，称为承压型高强螺栓。目前我们经常使用的是摩擦型高强螺栓。高强螺栓的孔径比螺杆大1～2mm，其排列的间距与铆钉的要求基本一致，但高强螺栓中心至构件边缘的最小距离规定为顺作用力方向1.5d（铆钉2d），垂直于作用力方向为1.3d（铆钉为1.5d）。（以上参考《公路桥涵钢结构与木结构设计规范》）3.2、焊接构件的构造

焊接构件根据接头的型式分为对接、搭接和角接。

3.2.1、对接焊缝

对接焊缝是主要受力的接头连接型式，为保证焊缝与基材具有相同的强度，焊缝厚度应等于或大于被焊件的最小厚度。为保证被杆件全熔透，垂直于受力方向的对接焊缝一般要求双面施焊。采用手工焊时，按照钢板厚度的不同，板边应加工成一定形状的坡口，常用的坡口形式有V型、X型、单U型、双U型等。不等厚或不等宽的钢板对接焊时，为消除因截面突变而导致的传力不均匀，防止受拉构件在焊接处由于疲劳而脆裂，板的一侧或两侧应做成不陡于1:4至1:8的坡度，同时对焊接表面进行机械加工，使其匀顺地过渡。

3.2.2、贴角焊缝

在搭接和T字连接的构件，采用贴角焊缝较多。搭接连接的贴角焊缝由于容易出现应力集中现象，在反复荷载下容易产生疲劳，因此焊缝应保留较大的安全系数。T型板连接时，按照板厚的不同，可开成不同的坡口。贴角焊缝的焊角尺寸应满足规范的要求，h f不得

小于t1为较厚焊件的厚度，同时不得

大于较薄焊件厚度的1.2倍。对于焊件边缘的

贴角焊缝，其最大焊脚尺寸，当

2

6

t mm

≤时，f

h t≤；当t2＞6mm时，(1~2)

f

h t mm

≤-，

此处t2为焊件边缘的厚度。焊缝的计算厚度请参考规范的要求。侧面角焊缝或正面角焊缝的计算长度不得小于8h f和40mm；侧面角焊缝的计算长度不宜大于60h f，当大于上述数值时其超过部分在计算中不予考虑，若内力沿侧面角焊缝全长分布时，其计算不受此限。在次要构件或次要焊缝连接中，可采用断续角焊缝。断续角焊缝焊段的长度不得小于10h f或50mm，其净距不应大于15t（受压构件）或30t（受拉构件），t为较薄焊件的厚度。当板件的端部仅有两侧面角焊缝连接时，每条侧面焊缝长度不宜小于两侧面角焊缝之间的距离；同时两侧面角焊缝之间的距离不宜大于16t （当t＞12mm）或190（当t＜12mm），t为较薄焊件的厚度。在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度的5倍，并不得小于25mm。

4、其他的构造要求

4.1、销轴连接的构造要求

销轴连接应计算局部的连接构件的强度，稳定性。如销轴的抗剪强度、抗弯强度；被连接构件的整体抗拉强度、抗剪强度，局部的销孔孔璧承压应力；

4.2、柱、桁架、梁的具体构造要求请参考《钢结构设计规范GB50017－2003》。