钢结构设计规范理解与应用-崔佳概要
钢结构设计规范理解与应用PDF
钢结构设计规范理解与应用PDF篇一：GB50017_钢结构设计规范钢结构设计规范GB50017-2003第一章总则第1.0.1条为在钢结构设计中贯彻执行国家的技术经济政策，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，特制定本规范。
第1.0.2条本规范适用于工业与民用房屋和一般构筑物的钢结构设计。
第1.0.3条本规范的设计原则是根据《建筑结构设计统一标准》(CBJ68-84)）制订的。
第1.0.4条设计钢结构时，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，满足结构在运输、安装和使用过程中的强度、稳定性和刚度要求，宜优先采用定型的和标准化的结构和构件，减少制作、安装工作量，符合防火要求，注意结构的抗腐蚀性能。
第1.0.5条在钢结构设计图纸和钢材订货文件中，应注明所采用的钢号（对普通碳素钢尚应包括钢类、炉种、脱氧程度等）、连接材料的型号（或钢号）和对钢材所要求的机械性能和化学成分的附加保证项目。
此外，在钢结构设计图纸中还应注明所要求的焊缝质量级别（焊缝质量级别的检验标准应符合国家现行《钢结构工程施工及验收规范》）。
第1.0.6条对有特殊设计要求和在特殊情况下的钢结构设计，尚应符合国家现行有关规范的要求。
第二章材料第2.0.1条承重结构的钢材，应根据结构的重要性、荷载特征、连接方法、工作温度等不同情况选择其钢号和材质。
承重结构的钢材宜采用平炉或氧气转炉3号钢（沸腾钢或镇静钢）、16Mn钢、16Mnq钢、15MnV钢或15MnVq钢，其质量应分别符合现行标准《普通碳素结构钢技术条件》、《低合金结构钢技术条件》和《桥梁用碳素钢及普通低合金钢钢板技术条件》的规定。
第2.0.2条下列情况的承重结构不宜采用3号沸腾钢:一、焊接结构：重级工作制吊车梁、吊车桁架或类似结构，冬季计算温度等于或低于－20℃时的轻、中级工作制吊车梁、吊车桁架或类似结构，以及冬季计算温度等于或低于－30℃时的其它承重结构。
二、非焊接结构：冬季计算温度等于或低于－20℃时的重级工作制吊车梁、吊车桁架或类似结构。
电子工业厂房建筑结构设计
电子工业厂房建筑结构设计摘要：作为现代工业，电子工业迅猛发展，规模不断扩大，其厂房结构设计受到越来越多的重视。
由于钢结构的突出特点，电子工业厂房大量采用钢材。
本文首先了解工业厂房的设计理念，再对厂房设计的各个方面进行了探讨。
关键词：电子工业；设计理念；钢材；防锈；保温；防火Abstract: as the modern industry, electronic industry rapid development, and continues to expand the scale of the factory building structure design is more and more attention. As the steel structure of the outstanding characteristics, electronic industrial workshop adopt a large number of steel. This paper first of all know industrial plant design concept, again to plant design of each were discussed.Keywords: electronic industry; Design concept; Steel; Antirust; Heat preservation; Fire prevention引言由于钢结构具有突出的特点，其在电子工业厂房中的应用越来越广。
其特点有：其整体刚度和抗震性能好、施工速度快、自重轻、承载力高，在大跨度及超高层建筑中代替了钢筋混凝土结构，但也存在着防火性能差、易腐蚀等缺点，在设计中根据其特点扬长避短才能更好地发挥钢结构的作用，现在就钢结构工业厂房在设计中的几个问题作简单阐述。
1、电子工业厂房设计理念随着现代建筑的改变，电子工业厂房设计除了考虑功能的实用性，还应赋予建筑以科技化，人性化，多元话的特性，使电子工业厂房不仅满足其使用功能，也能体现工业建筑的艺术美，赋予了现代工业建筑新的设计理念。
钢与混凝土组合梁
件和施工费用。
（４）组合梁的挠度计算（主要是考虑滑移效应的
折减刚度的计算方法）。
11.2 一般规定
压型钢板上现浇混凝土翼板并通过抗剪连接件
与钢梁连接组合成整体后，钢梁与楼板成为共 同受力的组合梁结构。 组合梁的组成及其工作原理 压型钢板组合梁通常由三部分组成，即： 钢筋混凝土翼板、抗剪连接件、钢梁。
钢与混凝土组合梁
重庆大学土木工程学院 崔 佳
11.1 组合梁的应用和发展
组合梁的应用开始于本世纪（20世纪）20年
代 ，我国从50年代开始开展组合梁的研究和应用。
最初主要用于桥梁结构，自80年代以来，由于在多 层及高层建筑中更多地采用了钢结构，使得组合梁 在建筑结构领域也得到了长足的发展。 在设计方法方面，大约在60年代以前，组合梁
正弯矩作用下，组合梁的塑性中和轴可能位于钢
筋混凝土翼板内，也可能位于钢梁截面内，计算时分
两种情况考虑。
（1）当塑性中和轴位于混凝土受压翼板内 ，即
Afbcehcfc时：
M bce xfc y
Af x bce f c
（2）当塑性中和轴位于钢梁截面内即Af > bcehcfc 时:
M bce hc f c y Ac f y1
梁或钢筋混凝土连续梁，其弯矩重分布的程度较高，
且在正常使用极限状态弯矩重分布就有很大发展。 因此，计算混凝土翼板中纵向钢筋时，应当考虑弯 矩重分布的影响。 由荷载效应标准组合计算的负弯矩区钢筋应力
可以按下式计算：
M k yr r I
由纵向钢筋与钢梁形成的钢截面的惯性矩
Mk—由荷载效应标准组合计算的截面负弯矩：
中假定钢梁与混凝土翼板有可靠连接，能保证钢筋
应力的充分发挥，忽略混凝土抗拉强度的贡献。
重庆大学 钢结构基本原理 崔佳 课后答案
A
N
y
1500 10 3 9289 .9mm 2 92.9cm 2 f 0.751 215
2
选用 232 a ， A 97cm ， iy 12.44cm 验算整体稳定性：
y
查得： y 0.805
l0 y iy
750 60.3 150 12.44
x
lox 800 44 [ ] 150 ix 18.2
y
loy iy
800 76.9 [ ] 150 10.4
因对 x 轴和 y 轴 值均属 b 类，故由长细比的较大值 y 76.9 查表得 ＝0.7077 。
N 5000 10 3 195.5N / mm 2 f 205N / mm 2 2 A 0.7077 361.4 10
N
y
A
1500 10 3 192 N mm 2 f 215 N mm 2 0.805 97 10 2
批改要点：本题由于没有给出缀板间距，只可以验算绕实轴稳定，较为简单 （页面不够请敷页） 助教（签名） ： 主讲教师（签名） ： 时间： 时间：
作业答案和批改要点
（第 2 次作业） ------------------------------------------------------课程名称：钢结构设计原理 主讲教师：罗明德 助教：李志富
10N / 13 10 1350 10 3 179.1N / mm2 f 205N / mm 2 An 13 5800
强度亦满足要求。 （ 3） 验 算 拼 接 板 的 强 度 （ 2－ 2 截 面 强 度 肯 定 够 ， 只 验 算 3－ 3 截 面 ） A n =40 × 1.2 × 2 － 5 × 2.2 × 2 × 1.2 ＝ 69.6cm
钢结构设计规范理解与应用-崔佳
对重屋面由于增加了以永久荷载为主的组合，不再提高屋面活荷载。
02
2.吊车的卡轨力
原规范参考苏联规范，对重级工作制吊车梁，将荷载规范规定的横向水平荷载乘以增大系数以考虑由吊车摆动引起的横向水平力（即卡轨力，荷载规范只规定了小车的制动力），现改为按下式计算：
HK= Pkmax
式中，Pkmax为吊车轮压标准值；系数＝0.1（一般软钩吊车），0.15(抓斗、磁盘吊车)和0.2（硬钩吊车）。卡轨力不与横向水平力同时考虑，此外，与吊车工作制及连接无关。
屈服点
抗拉强度
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。
1
2
2.4 钢结构的连接材料
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 H10MnSi Q390、Q420 H08Mn2Si 选用原则：焊缝金属的力学性能不低于母材。
普通低合金钢：
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： 抗拉强度、屈服点、伸长率； 化学成分：硫、磷、锰、碳（Q235-A不作交货条件）； 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。
第2章 材 料
单击此处添加文本具体内容，简明扼要地阐述你的观点
PART TWO
较高的抗拉强度及屈服点；
较高的塑性和韧性；
良好的工艺性能（冷加工、热加工、可焊性）。
2.1 钢结构对材料的要求
剪应力对钢结构塑性设计的影响
剪应力对钢结构塑性设计的影响郭殿申1，王雪梅2 ，林珑11辽宁工程技术大学土木工程学院，阜新（123000） 2沈阳航空职业技术学院材料工程系，沈阳（124010）E-mail ：gds781005@摘 要：根据钢结构塑性设计基本原理及畸变能屈服准则建立理论模型，分析剪应力对固端梁塑性弯矩的影响，说明剪应力使塑性弯矩降低的程度和梁的荷载类型及梁的高跨比等因素有关。
然后通过实验数据验说明理论模型的正确性。
关键词：钢结构，塑性设计，剪应力，全塑性弯矩1. 引言超静定梁截面出现塑性铰后仍能继续承载，并且随着荷载的增大，塑性铰发生转动，结构内力产生重分布。
钢结构塑性设计就是利用内力塑性重分布，以充分发挥材料的潜力，达到节约材料的目的。
塑性设计的概念在20世纪初期就已经提出了，世界上许多国家和地区的规范或设计文件中，都对塑性设计作了反映。
我国GB50017规范也专门列出“塑性设计”一章，并指出：不直接承受动荷载的固端梁、连续梁以及由实腹构件组成的单层和两层框架结构，可采用塑性设计。
可见，钢结构塑性设计已经在全球范围内得到了重视。
2. 钢结构塑性设计及其适用条件2.1钢结构塑性设计基木原理简述钢结构的塑性设计，就是考虑一定数目的截面形成了塑性铰，使结构为机构而引起破坏，以此作为承载力极限状态进行设计。
即首先要确定结构破坏时所能承担的荷载——极限荷载。
然后将极限荷载除以荷载系数得出容许荷载。
并以此为依据进行设计[2]。
为了确定极限荷载，必须考虑材料的塑性变形，进行结构的极限分析(或塑性分析)。
所谓极限分析，就是对结构在变成机构前的变形不加考虑，直接计算极限荷载。
2.2钢结构塑性设计的适用条件由于我国尚缺乏塑性设计方面的实践经验，因而现行《钢结构设计规范》（GB 50017—2003）与《钢结构设计规范》( GBJ17- 88)规定[4]：1)塑性设计适用于不直接承受动力荷载的固端梁、连续梁以及由实腹构件组成的单层和两层框架结构。
《钢结构设计规范》学习指导§1-2
《钢结构设计规范》（GB50017—2003）学习指导第四章 受弯构件的计算§4.1 强度计算 一 规范原文4.1.1 在主平面内受弯的实腹构件（考虑腹板屈曲后强度者参见本规范第4.4.1条），其抗弯强度应按下列规定计算：f W M W M nyy y nx x x≤+γγ （4.1.1）式中 M x 、M y ——同一截面处绕x 轴和y 轴的弯矩（对工字形截面：x 轴为强轴，y轴为弱轴）；W nx 、W ny ——对x 轴和y 轴的净截面模量；x γ、y γ——截面塑性发展系数；对工字形截面，05.1=x γ，20.1=y γ；对箱形截面,05.1==y x γγ；对其他截面，可按表5.2.1采用；f ——钢材的抗弯强度设计值。
当梁受压翼缘的自由外伸宽度与其厚度之比大于y f /23513而不超过y f /23515时，应取0.1=x γ，y f 为钢材牌号所指屈服点。
对需要计算疲劳的梁，宜取0.1==y x γγ。
4.1.2 在主平面内受弯的实腹构件（考虑腹板屈曲后强度者参见本规范第4.4.1条），其抗剪强度应按下式计算：v wf It VSr ≤=（4.1.2） 式中 V ——计算截面沿腹板平面作用的剪力；S ——计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩；I ——毛截面惯性矩； t w ——腹板厚度；f v ——钢材的抗剪强度设计值。
4.1.3 当梁上翼缘受有沿腹板平面作用的集中荷载，且该荷载处又未设置支承加劲肋时，腹板计算高度上边缘的局部承压强度应按下式计算：f l t Fzw c ≤=ψσ （4.1.3-1）式中 F ——集中荷载，对动力荷载应考虑动力系数；ψ——集中荷载增大系数；对重级工作制吊车梁，35.1=ψ；对其他梁，0.1=ψ；l z ——集中荷载在腹板计算高度上边缘的假定分布长度，按下式计算： R y z h h a l 25++= （4.1.3-2） a ——集中荷载沿梁跨度方向的支承长度，对钢轨上的轮压可取50mm ； h y ——自梁顶面至腹板计算高度上边缘的距离； h R ——轨道的高度，对梁顶无轨道的梁h R =0； f ——钢材的抗压强度设计值。
钢结构(第三版)戴国欣主编
第二章 钢结构的材料
四、冷弯性能 冷弯性能是检验钢材适应冷加工（常温下加工） 的能力和显示钢材内部缺陷状况的一项指标 冷弯性能是考察钢材在复杂应力状态下发展塑性 变形能力的指标 冷弯性能由冷弯试验确定
19 2.3 钢材的主要性能
第二章 钢结构的材料
钢材物理性能指标 弹性模量 E 206 10 3 N mm 2 泊松比
6钢材的疲劳二常幅疲劳计算?????????采用页表类按类别分为参数根据构件和连接应力循环次数常幅疲劳的容许应力幅力取负值拉应力取正值压应力中的最小拉应力或压应计算部位每次应力循环值中的最大拉应力取正计算部位每次应力循环力对焊接部位为应力幅2
钢结构
1
钢结构设计原理 ————————
参考资料
1：《钢结构》，陈绍蕃主编，中国建筑工业出版社，2003。 2：《钢结构》，刘声扬主编，武汉工业大学出版社，1992。 3：《钢结构设计原理》，王肇民主编，同济大学出版社，1991。 4：《钢结构》，周绥平主编，武汉工业大学出版社，1997。 5：《钢结构疑难释义》，刘声扬主编，武汉工业大学出版社，1993。 6：《钢结构构件的稳定》，孙绍文主编，冶金工业出版社，1993。 7：《建筑钢结构设计》，王肇民主编，同济大学出版社，2001。 8：《钢结构设计规范理解与应用》，崔佳等编著，中国建筑工业出版 社，2003。 9：《钢结构设计规范》GB50017—2003。 10：《冷弯薄壁型钢结构技术规程》GB50018—2002。
25 2.4 各种因素对钢材主要性能的影响
第二章 钢结构的材料
二、冶金缺陷
常见的冶金缺陷有偏析、非金属夹杂、气孔、裂纹等。
偏析——化学成分分布的不均匀程度。
三、加荷速度
加荷速度高，钢材屈服点提高，呈脆性。因此， 1．材性试验要求缓慢加载 2．要考虑动荷载对结构的不利影响
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
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。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
焊丝： H08A
Q235
H08MnA
H08MnA
Q345
焊剂：431型
H10MnSi
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)
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。
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
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。
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。
（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
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
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。
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。