中英规范钢结构设计比较介绍

三、系数对比 – 材料相关
3.1、材料分项系数
项目
中国
钢结构截面
≈1.1
钢结构节点
-
3.2、常用材料强度
项目
中国
普通碳素结构钢 低合金高强度结构钢
Q235 Q345
英国 1.0 1.25
英国 235、275
355
四、国标和英标材料的替换
钢结构一个特点是在工厂加工，即原材料需运至工厂完成加工制造，再 运至现场安装。若设计采用的是英标型材，而加工厂在国内，则原材料的 采购就成为了问题，从国外进口钢材的劣势也是显而易见的：一是周期长 ，二是成本高，不利于整个项目的工期及成本控制。虽然国内有英标型材 的加工厂，但从产品规格和供货周期上都存在问题，而且价格也是一个需 要主要考虑的问题。如果可以用国标钢材替换英标钢材，就可以解决以上 的矛盾。它的好处是可直接在国内采购原材料，材料采购周期短，易于保 证工期，也便于国内运输加工等工作的开展。另外一个更快捷的方式是设 计时就采用国标型材进行设计。
衡）
（钢结构）
地基承载力）
国标和英标荷载工况组合对照表
英标正常使用极限状态组合
活荷载组合系数，我国和英标大体相当，英标的荷载分项系数 比国标要大，相应的荷载效应比较大，英标荷载效应值比国标的 相应值大7%左右。
在恒荷载起控制作用的组合情况下，国标和英标在恒载的分项 系数是一致的。
标准组合、频遇组合以及准永久组合不存在分项系数的问题， 英标计算公式和国标的公式也是一致的。
4.1、材料替换的原则
材料的替换应遵循等强或者接近等强的原则。这样的原则可以最大限度 地保证与原设计一致，材料替换后可以保证结构安全，最大限度地减少重 新验算的工作量，较为经济合理。
4.2、材料替换方案
英标钢材主要有235和275以及355，我国国标钢材中应用较多的是Q235 和Q345，其强度基本对应。其中的S355和Q345在英标和国标设计中均是常 用的牌号。Q345在材料性能上与S355相差甚微，用国标的Q345替代英标的 S355在技术上是可行的，两种钢材的化学性能对比详见表1，力学性能比较 见表2，其中Q345B和S355JR适用范围更广，其性能的对比具有代表性。
4.4、结构验算
尽管遵循材料等强和截面性质相当的原则进行替换，但差异还是存在。 因此对以上这些差异需要仔细分析。确保结构安全。对替换后的材料和截 面进行后续验算，海外项目往往要求遵循当地规范或欧标规范，其规范要 求与国内规范存在一定差异。这里概括几点验算注意要点，以便在结构设 计中需引起重视。
中英规范钢结构设计 比较介绍
一、参考规范对比
项目 结构设计总则 建筑结构荷载 混凝土结构设计
钢结构设计 基础设计 建筑抗震设计
中国规范/技术规程 欧洲规范（英国）
GB50009 GB50010
BS EN 1990 BS EN 1991-1 part
1~7 BS EN 1992-1-1
GB50017
4.3、截面替换方案
板材的替换可以按照等厚度的原则进行。 对于型钢截面的替换，由于我国和欧标在规格上存在一定的差异，应该 尽量选用截面特性相当的型钢替换。同时要考虑替换截面在每延长米重量 上的差异，不能用过重截面替换较轻截面，避免经济上的损失。 对于钢管的替换，当我国的型钢规格不能满足替换要求时，或者按截面 性质相当替换后不经济时，可以考虑采用焊管替换，这样可以较为自由的 选择板厚和管径，在达到同样截面力学性能的情况下，有利于用钢量的节 省，避免给自身造成损失。
小结：表1、表2的对比我们可以看出，两种材料性能相当，有些参数 各有优劣，但差异较小。Q345B在强度上较S355低约3%，但在碳、硫、磷含 量，冲击韧性等方面性能略有提高。由于结构设计中存在一定的安全幅度 ，所以强度上的微小降低对结构安全不造成大的问题，这方面可以通过进 一步的结构验算可以得到验证，所以用Q345B替代S355JR不仅是可行的，也 是经济合理的。
4.4.1、材料强度取值差异
从表3中可以看出，Class1的钢材的材料强度设计值就是钢材的屈服强 度，高于国标的强度设计值。Class2中钢材设计强度和国标设计强度相当 。我国的材料强度设计值是屈服强度的基础上除以钢材的抗力分项系数 γ R:对于Q235钢，取γ R =1.087，对于Q345钢，，取γ R =1.111。
BS EN 1993-1-1&8
GB50007
BS EN 1997-1
GB50011
BS EN 1998-1
二、系数对比 – 荷载相关
2.1、荷载分项系数
项目
中国规范/技术规程
恒荷载
1.2
可变荷载
1.4
欧洲规范（英国） 1.35 1.5
2.2、可变荷载组合系数
项目
屋面活荷 载
风荷载
组合值系数
四、系数对比 –钢结构挠度控制
项目 竖向 水平
中国 1/250 （恒+活）
-
英国 1/200（活）
1/300
五、其他对比
5.1 风荷载计算过程显著不同，结果也可能有较 大差别，不适合简单对比。 5.2 地震荷载计算过程相似，系数不同，但结果 可能差别不大。 5.3 钢结构防火设计也有所不同，英国规范规定 更为详细。
谢谢！
中国
英国
0.7
0.7
0.6
0.5
频遇值系数
中国
英国
0.5
0
0.4
0.2
温度荷载
0.6
0.6
0.5
0.5
准永久值系数ຫໍສະໝຸດ 中国英国00
0
0
0.4
0
荷载基本组合
中国荷载基本组合
永久荷载起控制作 用
活荷载起控制作用
永久荷载对结构有 利
BS EN分组处理
A组（结构静力平 B组（结构承载力） C组（涉及土工及
从表4中可以看出，在螺栓的设计强度上，英标的规定与国标是一致的 。
从表5中可以看出，国标在焊缝设计强度设计问题上取值较低，是趋于 保守的。
表6中给出了压型钢板设计强度的规定。
小结：从以上表格中可以看出，国标的规定与BC1的规定有一定的差 异。在进行海外项目设计时采用BC1规定更有说服力，也更容易被当地所认 可。 从以上表格比较可以看出，只要达到一级钢材，按BC1规定设计对我们 是有利的。