轻钢结构设计统一技术措施

1、轻钢结构设计统一技术措施（讨论稿）武汉公司杨晓臻第一章，总则1.1.本技术措施适用于轻工行业轻钢建筑结构的设计。以轻型焊接和高频焊接型钢、薄壁板、薄壁钢管.轻型热轧型钢及以上各构件拼接而成的组合构件，大量采用轻质围护隔离材料的单层和多层建筑。单层钢筋混凝土排架采用轻型钢屋而：多层钢筋混凝土框-排架采用轻型钢屋而:门式刚架。吊车起重量门式刚架按门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECE102：2002（简称“门规）要求限制，单层钢筋混凝土排架及多层钢筋混凝土框排架采用轻钢屋面结构吊车起重戢不大于150t的A1A5丁作级别桥式吊车和钢梁下不大于3t悬挂式吊车。（控制应力比，计算方法柱顶位移，二次应力，

2、做计算工作1/240L）建筑物总高度不宜超过24m,2.规范选用2.1设计钢结构有关常用配合规范：钢结构设计规范GB50017-2003（简称“钢规”）门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECE102：2002（简称“门规）2.2钢结构设计中配合常用手册有：钢结构设计手册（建工出版社，第三版）轻型钢结构设计指南（实例与图集）（第二版）全国民用建筑工程设计技术措施-结构篇（2003版）轻钢建筑系统实用手册（同济出版社）。轻钢结构设计中一般以门规和钢结构手册为主，其它规范或手册作为参考。第二章荷载1荷载主要分为屋而荷载（恒载及活载）、楼而荷载（恒载及活载）、地而堆载（活载）及墙体荷载。各种恒载取值以“

3、建筑设计说明”中注明的做法或选材为准。建筑图中未注明的使用荷载按荷载规范収值：荷载规范中未注明的按本技术措施収值。2.2常用荷载取值:类别材料重量(kN/m2)备注屋而波型石棉瓦0.21820X725X8mm保温棉拱形彩钢板屋面0.3（包含0.15kN/m2保温及灯具重）有机玻璃屋面0.06厚01mm单层彩板加保温棉0.18彩板厚0.56mm,保温棉厚50100mm双层彩板加保温棉0.30彩板厚0.56mm,保温棉厚50100mm实腹擦条及拉条0.05柱距69m,或实际计算确定桁架欖条及拉条0.10梯条下灯具吊载0.05梯条下喷淋吊载0.15矿棉天花板吊顶0.10气体输送管道0.20吊顶三夹板

4、顶棚0.18含龙骨松木板顶棚0.25含龙骨V型轻钢龙骨及女合金吊顶0.10S12一层矿棉吸声板，厚50mm,无保温层隔墙弓墙而C型轻钢龙骨隔墙0.27两层12mm纸面石膏板，无保温层0.32两层12mm纸面石膏板，中填岩棉保温板50mm0.38三层12mm纸面石膏板，无保温层0.43三层12mm纸面石膏板，中填岩棉保温板50mm贴瓷砖墙面0.5含砂浆打底，共厚25mm水泥粉刷面墙而0.36厚20mm,水泥粗砂水磨石墙面0.55厚25mm,含打底水刷石墙面0.50厚25mm,含打底石灰粗砂粉刷0.34厚20mmGRC空心隔墙板0.30长24002800mm,宽600mm,厚60mm轻质GRC保温

5、板0.14长3000mm,宽600mm,厚60mm轻质大型墙板（太空板系列）0.709长6000mm,宽1500mm厚120mm,高强水泥发泡芯材GRC墙板0.11厚Omm硅酸钙板0.10厚8mm玻璃幕墙1.015可按单位而积玻璃口重增大20%30%240厚砌块墙加双面粉刷474砌块容重取16.4kN/m3,粉面厚20mm200厚砌块墙加双面粉刷4.08砌块容重取16.4kN/m3,粉面厚20mm120厚砌块墙加双面粉刷2.77砌块容重取16.4kN/m3,粉面厚20mm100厚砌块墙加双面粉刷2.44砌块容重取16.4kN/m3,粉面厚20mm单层彩板带保温0.18彩板厚0.56mm,保温棉

6、厚50100mm双层彩板带保温0.30彩板厚0.56mm,保温棉厚50100mm防火板墙0.50100厚防火板（耐火2小时）楼地面地板格栅0.2仅格栅重硕木地板0.2厚25mm,含剪刀撐、钉子口重，不含格栅口重水磨石地面0.65lOmmlfFl层,20mm水泥砂浆打底木块地而0.7加防腐油膏铺砌厚76mm缸砖地而楼地而1.72160mm砂垫层，115mm而层，平铺注：1、楼而恒载按实际重量计算，对于有轻质隔墙（容重小于8KN/n?）的楼而可按荷载规范的规定附加1.01.5kN/m2荷载,厂房中有高于3m的轻质隔墙(容重小于8KN/m3),按实际计算加入荷载。2、具体项目设计中若有其它种类吊载，

7、其大小由结构专业负责人确定。22楼而活载，各种活荷载取值根据建筑图中注明的使用功能确定，由工艺.设备专业提资，结构专业按建筑物楼而的使用.安装、检修等可能的匸况，按照荷载规范的规定进行复核,如与工艺.设备专业提资有不同，应与工艺.设备专业沟通后山I】艺.设备专业确认后取值。车间中的楼面活荷载应按功能或区域在结构设计总说明中注明。2.3地震作用应按现行国家标准建筑抗震设计规范规定取值，当有地震动参数的应按当地的规定取值。2.4屋而雪载、积灰荷载应按现行国家标准荷载规范的规定取值。2.5地而堆载由工艺、设备专业提资，结构专业按建筑物地而的使用、安装.检修等可能的工况，按照荷载规范的规定进行复核，如

8、与I艺.设备专业提资有不同，应与工艺、设备专业沟通后由工艺、设备专业确认后収值。在软土地区采用天然地基时当地面荷载大于等于30KN/m2时，应考虑地面堆载对基础倾斜和结构内力的影响。三、材料1钢材的选用应按相关现行国家标准的规定执行。2下列情况不应使用Q235沸腾钢：(3.3.1)修改直接承受动力荷载或震动荷载11需要验算疲劳的结构。b、工作温度低于-20度时的直接承受动力荷载或震动荷载但可不验算疲劳的结构，承受静力荷载的受弯及受拉的重要承重结构。c、工作温度等于或低于-30度的所有承重结构。2、非焊接结构。I作温度等于或低于-20度的直接承受动力荷载J1需要验算疲劳的结构。3.3钢材强度设计

9、值应按CECS102:2002规程选用中表3.3.2-1采用，薄壁型钢钢材强度设计值按下而的要求取值。1、Q235钢：f二205N/mm2,fv=120N/mm2,fce=310N/mm2o2、Q345钢：f=300N/mm2,fv=175N/mm2,fce=400N/mm2o3.4焊缝强度设计值应按CECS102:2002规程选用中表332-2采用，薄壁型钢焊缝强度设计值按下而的要求取值。1、Q235钢：抗拉一、二级ftw=175N/mm2,抗压:fcw=205N/mm2,抗剪:fvw=120N/mm2,角焊缝：抗拉、抗剪、抗压：ftw=14ON/mm202、Q235钢：抗拉一、级ftw=2

10、55N/mm2抗压：fcw=300N/mm2,抗剪：fvw=175N/mm2,角焊缝：抗拉.抗剪、抗压：ftw=195N/mm203.5螺栓连接强度设计值应按CECS102:2002规程选用中表332-3采用，薄壁型钢焊缝强度设计值按下而的要求取值。1、锚栓(薄壁型钢中的普通螺栓)Q235钢:抗拉：ftb=165N/mm2,抗剪：fvb=125N/mm2o2、构件：Q235钢承压:fcb=290N/mm2,Q345钢承压：fcb=370N/mm2o3.6电阻点焊的抗剪承载力设计值按表36选用：表3.6相焊板件中外层较薄板件的厚度t(mm)每个焊点的抗剪承载力设计值Nvs(kN)0.40.60.

11、61.10.81.71.02.3相焊板件小外层较薄板件的厚度t(mm)每个焊点的抗剪承载力设计值Nvs(kN)2.05.92.5&03.010.23.512.61.51.0变形规定4.1鉴于各规范对结构变形规定不尽相同，故本技术措施将变形规定统一如下:表41轻型钢结构变形规定序号内容1吊车梁.楼盖梁.屋面梁.工作平台梁以及墙架构件的挠度不宜超过表41-1所列的允许值2在风荷载标准作用下，框架柱顶水平位移和层间相对位移的容许值见表41-23设计有A8、A7级用车的车间，其跨间每侧吊车梁或吊车桁架的制动结构挠度容许值见表4.1-34门式轻型钢结构计算变形时可不考虑螺栓引起的截而削弱。单层门式钢架的

12、柱顶位移设计限值见表41-4。受弯构件挠度与其跨度的比值见表41-5表41-1受弯构件挠度容许值项次构件类别挠度容许值uTuQ1吊车梁和吊车桁架（按口重和起重量最大的一台吊车计算挠度）（1）手动吊车和单梁吊车（含悬挂吊车）（2）轻级工作制桥式吊车（3）中级工作制桥式吊车（4）重级工作制桥式吊车L/500L/800L/1000L/12002手动或电动葫芦的轨道梁L/4003有重轨（重量等于或大于38kg/m）轨道的工作平台梁有轻轨（重量等于或大于24kg/m）轨道的工作平台梁L/600L/4004楼、屋面梁或桁架，工作平台梁（第3项除外）和平台板（1）主梁或桁架（包括设有悬挂起重设备的梁和桁架）

13、（2）抹灰顶棚的次梁（3）除（1）（2）款的外的其他梁（包括楼梯梁）（4）屋盖梯条支承无积灰的瓦楞铁和石棉瓦屋面支承压型金属板、有积灰的瓦楞铁和石棉瓦屋而支承其他屋面材料（5）平台板L/400L/250L/250L/150L/200L/200L/150L/500L/350L/3005墙架构件（1）支柱（2）抗风桁架（作为连续支柱的支承时）（3）砌体墙的横梁（水平方向）（4）支承压型金属板.瓦楞铁和石棉瓦墙而的横梁（水平方向）（5）带有玻璃的横梁（竖直和水平方向）L/200L/400L/1000L/300L/200L/200注：1、L为受弯构件的跨度（对悬臂梁和伸臂梁为其悬伸长度的2咅）。2、u

14、T为全部荷载标准值产生的挠度（如有起拱应减去拱度）的容许值。3、uQ为可变荷载标准值产生的挠度的容许值。表4.1-2框（排）架结构水平位移及位移角容许值项次结构类别风荷载标准值作用下水平地震作用下弹性层间位移角弹塑性层间位移角1无桥式吊车的单层框（排）架的柱顶位移H/1502有桥式吊车的单层框（排）架的柱顶位移H/4003多层框（排）架的柱顶位移H./5004多层框（排）架的层间位移h/4001/3001/50注：1、H为口基础顶而至柱顶的总髙度；h为层高。2、对室内装修要求较高的民用建筑多层框架结构，层间相对位移宜适当减小。无墙壁柱的多层框架结构，层间相对位移可适当放宽。3、对轻型框架结构的

15、柱顶水平位移和层间位移均可适当放宽。表4.1-3柱（吊车梁）水平位移（挠度）的计算容许值项次位移（挠度）的种类按平而结构图形计算按空间结构图形计算1厂房柱的横向位移（A7、A8）Hc/1250Hc/20002露天栈桥柱的横向位移（A4A8）Hc/25003厂房和露天栈桥柱的纵向位移（A4A8）Hc/40004吊车梁或其制动结构水平挠度（A7.A8）L/2200注：1、He为基础顶而至吊车梁或吊车桁架顶而的高度。2.计算厂房或露天栈桥柱的纵向位移时，可假定吊车的纵向水平制动力分配在温度区段内所有柱间支撑或纵向框架上。3、在设有A8级吊车的厂中，厂房柱的水平位移容许值宜减小10亂以上均収一台最大吊

16、车水平荷载（按建筑结构荷载规范值）所产生的位移或挠度。表41-4结构柱顶位移设计的限值结构类型层数和吊车情况其他情况柱顶位移限值钢筋混凝土柱加钢梁单层无吊车采用砌体墙H/150有桥式吊车H/400多层采用砌体墙H/500h/400（层间相对位移）门式刚架无吊车采用轻型彩板墙H/60采用砌体墙H/100有桥式吊车有驾驶室H/400地面操作H/180注：1、表中h为层高,H为建筑物柱高度。表41-5受弯构件的挠度与跨度比限值构件类别构件挠度限值竖向挠度门式刚架斜梁仅支承压型钢板屋而和冷弯型钢梯条尚有吊顶有悬挂吊车梯条L/180(1/240)L/240(1/300)L/400仅支承床型钢板屋而尚有吊

17、顶压型钢板屋而L/150L/240L/150水平挠度墙板墙梁仅支承压型钢板墙支承砌体墙L/150L/100L/180J1小于50mm注：1、表中L为构件跨度。对悬臂梁按悬臂长度的2倍计算受弯构件的跨度。3、括号内数值仅用于混凝土柱、格构钢柱的实腹钢梁。4.2五、构造1受力构件和连接板不宜小于4mm,圆钢管壁厚不宜小于3mm。冷弯薄壁型钢结构构件的壁厚不宜大于6mm,也不宜小于1.5mm（J/K型钢板除外），主要承重结构构件的壁后不宜小于2mm。梁、柱截而大于800mm时，腹板厚度梁不小于5mnb柱不小于6mm5.2薄壁构件中受床板件的最大宽厚比应符合表52的要求。圆管截面构件的外经与壁厚之比：

18、对于Q235钢不宜大于100,对于Q345钢不宜大于68。普通方钢管或矩形钢管的最大外边缘尺寸与壁厚之比：对于Q235钢不应大于40,对于Q345钢不应大于33。表52受压板件的宽厚比限值钢材牌号板件类另厂Q235钢Q345钢非加劲板件4535部分加劲板件6050加劲板件2502005.3受床构件长细比不宜超过表53中的数值。表5.3受压构件的容许长细比项次构件名称容许长细比1主要构件（如柱、桁架等）150(180)2其他构件及支撑200(220)注：1、普通钢结构桁架（包括空间桁架）的受床腹杆，当其内力等于或小于承载能力的50%时,容许长细比可取200。2、括号内为门式刚架轻钢结构的容许长细

19、比5.4受拉构件长细比不宜超过表54中的数值。表5.4受拉构件的容许长细比项次构件名称承受静力荷载或间接承受动力荷载直接承受动力荷载的结构一般建筑结构有重级工作制吊车1桁架的构件3502502502吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撐3002503支撑（第2项和张紧的圆钢除外）400350注：1、受拉构件在永久荷载与风荷载组合作用下受床时，其长细比不宜超过250,在吊车荷载作用下受压时，长细比不宜超过200。2、计算单角钢受拉构件的长细比时，应采用角纲的最小回转半径，在计算单角钢交叉受拉杆件平而外的长细比时，应采用与角钢肢边平行轴的回转半径。3、对于承受静力荷载的结构，可仅计算受拉构件在竖向平面内的

20、长细比。5.5钢结构的构造应便于制作、安装、维护并使结构受力简单明确，减少应力集中，避免材料三向受拉。对于受风荷载为主的空腹结构，应力求减少风荷载。5.6单层房屋和露天结构的温度区段长度（伸缩缝间距），当不超过表5.6的数值时，一般可不考虑温度应力和温度变形的影响。对于钢筋混凝土结构应按相关规范的要求执行。表56温度区段长度值（m）结构情况纵向温度区段（垂直屋架或构架跨度方向）横向温度区段（沿屋架或构架跨度方向）柱顶为刚接柱顶为饺接采暖和非采暧地区房屋220120150热车间和采暧地区非采暖房屋180100125露天结构1205.7水平支撑六、结构分析及构件设计6.1变截而钢柱、梁应采用弹性分

21、析方法确定各种内力。仅当构件全部为等截面时才采用塑性分析方法，并按钢规的规定进行设计。实际设计中，并非所有的结构计算都需要使用软件:典型结构可査力学手册之类的工具书直接获得内力和变形；简单结构通过手算进行分析：复杂结构才需建模，并用程序做详细的结构分析。6.2构件设计首先是材质的选择，比较常用的是Q235和Q345。通常主结构采用单一钢种以便于1程管理，从经济角度岀发，也可选择不同强度钢材的组合截而。当强度控制时，可采用Q345：当稳定控制时，宜采用Q235.当预估的构件截面不满足时，加大截而应该分两种情况区别对待:强度不满足，通常加大组成截而的板件厚度。其中，抗弯不满足时加大翼缘厚度，抗剪不

22、满足时加大腹板厚度：变形不满足，通常不应加大板件厚度，而应考虑加大截而高度。6.3“混凝土柱+钢梁”结构的柱脚一般采用刚接，柱顶一般采用較接（采用2M24锚栓）。门式刚架当有5t以上桥吊时，边柱柱脚应采用刚接，1L边柱采用等截而；其它情况柱脚一般采用饺接（平板支座）o中柱一般按摇摆柱设计，即上下全采用狡接。6.4结构所受风载一般在输入相关参数后，由程序口动生成。跨高比L/hW4的结构应按荷规计算风载标准值讥及体形系数us,不考虑风振系数Bz：跨高比L/h4的结构（包括围护结构）宜按门规附录A确定风载标准值及体形系数us。注意105的调整系数的収用。6.5所有构件计算通过后，应将输入信息（包括结

23、构简图、恒活载简图.风载简图及吊车简图）及计算结果（内力包络图.配筋包络图、钢梁挠度图及节点位移图）形成计算书。6.6在进行柱间支撑所受风载的计算时，受风而积应取山墙而积的一半（注意考虑女儿墙部分风载）。各柱间支撑所受风载可按均匀分配考虑。6.7屋而水平支撑在高烈度.风荷载较大地区、支桦长度大于9m时，计算应考虑由于支撑口重弯曲所生产应力的影响。6.8轻型钢构件的应力控制，结构计算一般用计算机分析程序分析，在满足变形及稳定条件下,构件的应力比宜控制在09范围之内，净截面与毛截而比不大于0.85o桁架楝条7.1对于柱距大于9m或屋面吊载较大的结构，屋而梯条采用桁架梯条较经济。屋面刚性系杆可采用刚

24、性梯条（加长桁架梯条下弦杆与钢梁腹板连接）來替代。梯条高度可取其跨度的1/20：侧向支撐间距一般取3m；挠度按1/250控制。7.2桁架梯条名杆件材质一般选用Q235,必要时上下弦板也可选用市场供货较少的Q345。各杆件的可选型号如下：上下弦板厚可取2.0、22、2.5.2.7厚；中腹杆可収2020、26.8*2.0.32.3*2.0（厚度也可取2.5）:端腹杆采用50*5.0扁钢。3桁架梯条与屋面钢梁连接托件的高度曲屋而檐口处的天沟深度來控制。八、节点设计8.1节点设计是钢结构设计中重要的内容之一。在结构分析前，就应该对节点的形式有充分思考与确定。常常出现的一种情况是，最终设计的节点与结构分

25、析模型中使用的形式不完全一致,这必须避免。8.2连接节点有“等强设计”和“实际受力设计”两种常用的方法，一般宜等强连接节点。为了减少现场焊接的匸作量，一般宜采用全螺栓连接。从经济角度出发，也可采用栓焊结合的方法。设计人在具体项目的设计中应具体对待。8.3节点设计主要包括以下内容：焊接：规范对焊缝的尺寸及形式等有强制规定，设计中应严格遵守。焊条的选用应和被连接金属材质适应。E43对应Q235：E50对应Q345：0235*0345连接时，应该选择低强度的E43,而不是E50。焊接设计中不得任意加大焊缝。焊缝的重心应尽量与被连接构件重心接近。栓接：钏接形式，在建筑工程中，现己很少采用。普通螺栓抗剪

26、性能差，可在次要结构部位使用或作为安装定位使用。高强螺栓常用8.8s和10.9s两个强度等级。根据受力特点分承丿求型和摩擦型，一般使用摩擦型。高强螺栓最小规格M12,常用M16-M30.一般使用M20。连接面的处理方法一般采用“喷砂后生赤锈”,摩擦面的抗滑移系数u収0.45（Q235钢）,0.50（Q345钢）o口攻螺丝用于板材与薄壁型钢间的次要连接。连接板：可简单取其厚度为梁腹板厚度加4mm,然后验算净截而抗剪等。柱间支撑的节点板厚度应满足10mm末。钢柱、梁接头部位的板厚应满足20mmW。节点设计必须考虑安装螺栓、现场焊接等的施工空间及构件吊装顺序等。此外，还应尽可能使匸人能方便的进行现场

27、定位与临时固定。节点设汁还应考虑加匚厂的I.艺水平。焊接H型钢的板材厚度最小取6mm.为了降低用钢量，当工厂的加工技术有保证时，板材厚度最小可取5mm。47度及以上地震区拼接连接应采用摩擦型高强螺栓。九、钢柱柱脚9.1门式刚架轻型房屋钢结构的柱脚一般采用平板式饺接支座，当有必要时，也可采用刚接柱脚。变截而柱下端的截面高度不宜小于200mm,一般可取350mm,同时应注意60mm/m的屈曲强度适用条件。柱脚底板厚度一般収20mm.边长可取宽岀柱脚每边20mmo当柱脚截面高度350mm时设100*100*10的加劲板（靴板）。钢柱柱脚下一般设钢筋混凝土柱。混凝土柱的构造截面尺寸根据以下原则确定：地

28、脚螺栓到混凝土柱边的距离不应小于150mm及4d（d为螺栓直径）中的较大值；柱脚底板边缘到混凝土柱边的距离不应小于50mm（普钢结构収100mm）。地脚螺栓一般采用Q235,直径24mm,双螺帽，其在混凝土柱内的锚固长度应满足钢结构设计手册的要求。当锚固长度受限制（如螺栓锚固于混凝土地梁内）时，可采用带锚板的地脚螺栓。每个柱脚的螺栓一般采用两对。9.2当柱脚剪力超过轴力0咅时，应在柱脚底板下设抗剪键。抗剪键可采用10#热轧轻型槽钢,长度取150mm，同时在混凝土柱顶面对应位置设150*100*200（长”宽深）的预留槽。9.3为了防止地而积水对钢柱柱脚的锈蚀，在钢柱安装完成丿j应采用C15素混凝土对柱脚进行包裹，包裹高度应高出地坪不小于150mm。当业主明确提出不包柱脚，11使用中柱脚罕有积水时，也可取消对柱脚的混凝土包裹。十.图纸编制10.1钢结构设计出图分设汁图和施I：详图两阶段：通常设计图山设计单位编制：施工详图由钢结构加匸厂根据设计图编制。除非业主在设计任务书中有明确要求，否则项目只出设计图即可。设计图：是提供给加工厂编制施工详图的依据，其内容及深度应做到完整而不冗余。在设计图中，