钢混结构设计计算规范手册

钢混结构设计计算规范手册目录一、总则．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．51.1编制目的．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．81.2适用范围．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．101.3依据标准．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．141.4术语定义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．151.5基本原则．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21二、基本规定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．222.1荷载与作用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．242.1.1荷载分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．272.1.2荷载取值．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．282.1.3作用组合．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．312.2材料要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．332.2.1钢材性能．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．342.2.2混凝土强度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．372.2.3焊接材料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．402.3设计基准期．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．452.4安全等级．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．462.5极限状态．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．482.5.1承载能力极限状态．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．502.5.2正常使用极限状态．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52三、钢筋混凝土构件承载力计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．553.1受弯构件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．573.1.1正截面承载力．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．593.1.2斜截面承载力．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．603.2受压构件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．613.2.1轴心受压构件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．653.2.2偏心受压构件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．673.3受拉构件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．723.3.1轴心受拉构件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．743.3.2偏心受拉构件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．763.4受扭构件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．773.4.1纯扭构件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．783.4.2剪扭构件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．813.4.3弯扭构件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．843.5组合构件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．873.5.1钢筋混凝土框架．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．903.5.2钢筋混凝土剪力墙．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．913.5.3钢骨钢筋混凝土构件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．95四、钢筋混凝土构件变形与裂缝计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．984.1受弯构件变形．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．994.2受压构件变形．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1004.3受拉构件裂缝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1024.4受扭构件裂缝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．104五、钢筋混凝土结构抗震设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1055.1抗震设计原则．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1075.2抗震计算方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1085.2.1底部剪力法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1125.2.2时程分析法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1165.3构件抗震验算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1185.3.1框架抗震验算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1205.3.2剪力墙抗震验算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1225.4抗震构造措施．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．127六、钢结构构件计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1296.1受弯构件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1316.1.1工字钢梁．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1326.1.2H型钢梁．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1346.1.3箱形梁．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1376.2杆件构件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1386.2.1工字钢柱．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1416.2.2H型钢柱．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1436.2.3箱形柱．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1456.3轴心受力构件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1486.4拉弯构件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1506.5弯曲构件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1546.6组合构件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1576.6.1钢筋混凝土组合梁．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1606.6.2钢筋混凝土组合柱．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．162七、钢结构连接计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1637.1焊接连接．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1677.1.1对接焊缝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1687.1.2角焊缝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1727.2螺栓连接．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1747.2.1普通螺栓连接．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1767.2.2高强度螺栓连接．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．177八、钢结构整体分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1808.1结构体系．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1828.2内力计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1838.3位移计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1868.4稳定性分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．187九、钢混结构连接与构造．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1899.1钢与混凝土的连接．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1919.1.1锚固连接．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1929.1.2焊接连接．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1949.1.3螺栓连接．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1969.2构造要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1979.2.1连接构造．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2019.2.2构件构造．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2039.2.3支座构造．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．206十、施工图设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20710.1图纸深度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20910.2图例符号．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21010.3设计说明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21010.4钢筋表示．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21310.5零件详图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．214一、总则1.1编制目的为规范钢混结构的设计与计算活动，统一设计标准和技术要求，确保钢混结构设计质量，提高设计效率，促进钢混结构工程技术的应用与发展，特制定本规范手册。本规范手册旨在为钢混结构设计人员提供一套系统化、标准化的设计依据，通过明确各环节的设计原则、计算方法和构造措施，从源头上把控结构安全与经济性，推动钢混结构在建筑、桥梁、市政等领域的健康发展。1.2适用范围本规范手册适用于下列钢混结构工程的设计与计算：建筑工程中的梁、板、柱、墙、基础等构件以及整体结构；桥梁工程中的梁式桥、拱桥、桥梁下部结构等；工业与民用建筑中的钢结构与钢筋混凝土结构混合的抗震设计、荷载作用下的结构计算以及构造措施；其他符合相关规范要求的钢混结构工程。本规范手册不适用于以下情况：序号具体情况1超高层建筑、大跨度建筑等特殊钢混结构工程（需参照专项规范）2核电站、化工厂等特殊环境下的钢混结构工程3结构抗震设防烈度高于9度的地区的钢混结构工程（需参照专项规范）4冷弯薄壁型钢结构工程1.3依据标准本规范手册的编制依据了以下现行有效的国家标准、行业标准和技术规定，见【表】。◉【表】依据标准序号标准编号标准名称1GB50010-2010（2015年版）《混凝土结构设计规范》2GB50007-2011《建筑地基基础设计规范》3GB50011-2010（2016年版）《建筑抗震设计规范》4GB50017-2017《钢结构设计标准》5GB/T50068-2018《建筑结构荷载规范》6JGJ3-2010《简支梁柱钢与混凝土组合结构设计规程》7JGJ352-2017《现浇混凝土叠合板组合结构技术规程》8JGJ/T367-2015《钢筋混凝土框架混合结构技术规程》9CJJ11-2016《城市桥梁设计规范》10公路桥梁设计相关规范（根据实际情况选用）此外本规范手册还参考了相关的国际标准和工程实例，并结合作者长期工程实践经验编制而成。1.4设计原则钢混结构设计应遵循安全、适用、经济、美观、环保的原则。安全性原则:结构设计应保证在正常使用条件下结构安全可靠，在突发情况下具备必要的抗震性能和抗风能力，确保结构不会发生破坏或倒塌。适用性原则:结构设计应满足建筑物的使用功能和荷载要求，具有良好的耐久性和使用性能。经济性原则:结构设计应在满足安全和适用要求的前提下，尽可能降低材料消耗和施工成本，提高经济效益。美观性原则:结构设计应与建筑环境相协调，具有良好的空间形状和视觉效果，体现建筑的美学价值。环保性原则:结构设计应优先选用可再生材料和节能环保材料，减少对环境污染，提高资源的利用率。1.5设计基本参数钢混结构设计应采用下列基本设计参数：荷载分项系数:根据荷载类型和组合情况进行取值，应参照GB50068-2018《建筑结构荷载规范》；材料强度设计值:应根据材料的种类、强度等级和工作条件进行取值，应参照GB50010-2010（2015年版）GB50017-2017等规范；结构重要性系数:根据结构的重要性、使用年限和风险等级进行取值，应参照GB50153-2020《工程结构可靠性设计统一标准》。1.6术语和符号本规范手册采用下列术语和符号：术语：例如，钢混结构、钢筋混凝土构件、钢-混凝土组合构件、叠合板、框架结构等。符号：例如，M表示弯矩，N表示轴力，f表示强度设计值，E表示弹性模量等。详细内容请参见本规范手册的附录部分。1.7设计过程控制钢混结构设计应遵循程序化、规范化的设计流程，并进行各阶段的质量控制。设计过程应包括：项目策划:明确项目概况、设计目标和设计要求。方案设计:提出多种设计方案，并进行技术经济比较，选择最优方案。初步设计:确定结构体系、材料选择、主要尺寸和荷载计算。施工内容设计:绘制详细的施工内容纸，并进行技术交底。各设计阶段均应进行严格的校核和审查，确保设计成果准确可靠。1.1编制目的本规范手册的主要宗旨在于为各类工程的钢混结构设计计算提供系统化、标准化、规范化的技术指导，以确保钢混结构设计的安全性、适用性、耐久性和经济合理性。具体而言，本手册具有以下几个核心目标：统一设计标准：明确钢混结构设计计算的基本原则、方法和步骤，避免因地区、行业或设计单位差异导致的技术偏差，促进设计工作的标准化和规范化。提升设计质量：通过提供科学、合理、准确的设计计算方法和依据，指导设计师进行科学分析，有效避免设计错误和安全隐患，从而提升钢混结构整体设计质量。优化设计过程：集中总结国内外钢混结构设计计算的先进经验和成熟的计算方法，方便设计师查阅和参考，简化计算流程，提高设计效率。规范行业发展：建立一套科学、规范的设计计算标准体系，为钢混结构设计行业提供权威性、指导性的技术依据，推动行业健康、可持续发展。为实现上述目标，本手册将钢混结构设计计算的过程细化为以下几个主要方面：编制目的维度详细说明统一设计标准明确设计原则、方法和步骤，避免技术偏差，促进标准化和规范化。提升设计质量提供科学、合理、准确的设计计算方法和依据，避免设计错误和安全隐患。优化设计过程总结先进经验，方便查阅和参考，简化计算流程，提高设计效率。规范行业发展建立科学、规范的设计计算标准体系，推动行业健康、可持续发展。本规范手册的编制旨在通过提供全面、系统、实用的技术指导，全面提升钢混结构设计计算的水平，为工程建设领域的蓬勃发展贡献积极力量。本手册将严格遵循国家相关法律法规和技术标准，力求成为钢混结构设计计算领域不可或缺的技术工具书。1.2适用范围本手册主要面向从事钢混凝土结构设计、计算及相关工作的engineeringprofessionals（工程师们），为其提供一套系统化、标准化的设计计算指导。本手册的核心指导对象是适用于建筑工程领域的钢筋混凝土组合结构（ReinforcedConcreteCompositeStructures，简称RCStructures）的设计与计算工作。具体而言，本手册所涵盖的范围主要包括但不限于以下几个方面：序号主要适用范围备注1工业与民用建筑包括但不限于工业厂房、办公楼、住宅、商业综合体等。2钢结构与混凝土结构构件的协同工作重点阐述钢与混凝土两种材料在结构中协同受力行为的计算理论与方法。3组合结构形式例如：钢梁与混凝土板组合楼盖、钢柱与混凝土核心筒组合、钢框架与现浇混凝土剪力墙组合等。4结构构件的设计与计算包括梁、板、柱、墙、基础等主要构件的设计计算方法和步骤。5抗震设计针对地震作用下的组合结构抗震性能设计计算相关规范。6正常使用极限状态针对结构在正常使用条件下的变形、裂缝、应力等计算要求。7常用材料和连接设计涉及钢筋、混凝土、型钢、焊接、螺栓等常用材料和连接的设计计算依据。8施工阶段的验算对施工阶段模板支撑体系、构件吊装等进行的必要验算。需要特别指出的是，本手册侧重于常规的应用场景，对于一些特殊环境（如高腐蚀性、强辐射等）、特殊用途（如桥梁、海洋平台、大跨度桥梁等）以及新兴的组合结构形式，则在部分内容上需要结合专门的规范或进行相应的调整和补充。此外本手册主要依据现行国家及行业标准编写，旨在为工程师们提供一套可靠、实用的设计计算工具。本手册的发布和使用应严格遵守国家法律法规以及行业相关标准的规定。1.3依据标准本手册的编写依据《中华人民共和国国家标准》（GB）以及其它相关行业标准（如《混凝土结构设计规范》GB50010、《钢筋混凝土设计标准》GB50010等）。标准不仅是本次手册编制的基础，同时也是钢混结构设计的科学依据和质量保证。首先应严格遵守《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）的相关要求，此规范针对现阶段混凝土与钢筋的技术发展和实际的工程实践经验进行了全面总结与归纳，提供了混凝土结构设计的基本原则和具体的结构构造。在设计过程中，应充分结合本手册包含的理论技术与实际工程案例，确保设计的科学性和可靠性。其次根据《钢筋混凝土设计规范》（GB50010-2015）制定的指导原则，我们应准确理解和运用钢筋与混凝土工程的疲劳、韧性、强度等方面的规定。设计中需对混凝土的强度等级、钢筋的种类、强度以及直径等做出精确选择，并确保结构构件的质量安全。再次依据《建筑抗震设计规范》（GB50011）的要求，应遵循中国地震区的抗震设防标准，合理运用抗震设计的相关知识和方法。包括但不限于对设计方案进行地震动力分析、确定结构抗震能力以及必要的加固处理等，确保钢混结构建筑在各种地震作用下具有足够的安全性和耐久性。钢混结构设计须严格依据以上规定及标准进行，在设计计算过程中，应通过精确的数据处理与分析，保证钢混结构的安全适用、经济合理以及具有长远的工程效益与社会效益。通过采用科学合理的设计方法，优化钢结构与混凝土结构的组合，实现其功能需求与美观效益的统一。1.4术语定义本规范采用下列术语和定义，为了避免歧义，部分关键术语给出了进一步说明或区分。对下列术语的理解应遵循本规范的相关章节规定。结构（Structure）凡承受、传递或分配荷载的部件、体系或系统，包括为达到特定功能目的而设置的附属物。说明：结构应能够保证在各种设计状况下满足安全、适用、耐久和经济的要求。建筑结构（ArchitecturalStructure）主要用于承受和传递建筑物荷载，并作为建筑空间组成部分的结构。说明：建筑结构不仅承担力学功能，还与其美学和空间形态紧密相关。结构体系（StructuralSystem）/结构方案（StructuralDesignScheme）由若干构件和构件间连接方式构成的、用以抵抗各种荷载效应的力学骨架。说明：合理的结构体系是确保结构整体性能的基础。选择不同的结构体系对设计、施工和造价均有显著影响。荷载（Load）施加在结构或构件上的集中力、分布力、集中力矩或分布力矩，或引起结构内力和变形的其他作用。说明：荷载可来源于自然环境（如重力、雪、风、地震）、使用条件（如人群、设备、车辆）、人为因素（如装修、施加的预应力）等。荷载按其作用时间可分为永久荷载、可变荷载和偶然荷载。永久荷载（PermanentLoad/DeadLoad,DL）在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化与其平均值相比可以忽略不计的荷载。通常由结构自重、固定设备重等组成。说明：符号G通常表示其标准值。可变荷载（VariableLoad/LiveLoad,LL）在结构使用期间，其值随时间而变化，且其变化与其平均值相比不可忽略的荷载。例如楼面活荷载、屋面活荷载、雪荷载、风荷载、吊车荷载等。说明：符号Q通常表示其标准值。偶然荷载（AccidentalLoad）不经常发生，但一旦发生，其值很大且作用时间很短的荷载。例如爆炸冲击波、撞击力、雪崩等。说明：设计时需根据相关要求考虑偶然荷载的影响或采取保护措施。荷载准值（LoadCombinationValue/CharacteristicValueofLoadCombination）根据相应荷载组合规则得到的荷载设计值。说明：根据结构的不同使用状况（承载能力极限状态、正常使用极限状态）和荷载的重要性系数，将单个荷载的标准值组合起来得到的设计荷载。材料强度（MaterialStrength）材料在荷载作用下所能承受的极限承载能力。说明：根据试验结果并考虑统计性和安全储备，材料强度通常以特征值（CharacteristicValue）表示。材料类别特征强度符号规范中相应符号备注钢材（钢材）ff材料屈服强度特征值，考虑标准差ff材料抗拉强度特征值，考虑标准差混凝土（混凝土）ff立方体抗压强度标准值ff轴心抗拉强度标准值钢筋与连接件（钢筋、焊缝、螺栓）ffy或屈服强度特征值（规范统一用fy混凝土强度标准值（CharacteristicStrengthValueofConcrete）具有不低于95%保证率的立方体抗压强度代表值。说明：符号fck通常表示。混凝土的设计强度值通常采用covert钢材强度设计值（AllowableStrengthDesignValueofSteel）为保证结构安全，在承载能力极限状态设计时采用的钢材强度值，通常为特征强度除以分项系数γf说明：符号fy或fu表示（取决于设计内容）。例如，钢材抗弯强度设计值截面（Cross-section）构件的几何形状。说明：对于受压构件（如柱），常指截面在垂直于压力作用方向的尺寸；对于梁，常指梁宽与梁高的组合等。惯性矩（MomentofInertia,I）描述截面抵抗弯曲变形能力的几何量。说明：计算公式为Iz=A​y截面抵抗矩（SectionModulus,W）描述截面抵抗弯曲能力的几何量。说明：计算公式为W=Izymax，其中y钢筋混凝土结构（ReinforcedConcreteStructure）由配置在混凝土中的钢筋和Dean混凝土共同工作的结构。说明：材料特性差异导致二者在复合受力下具有协同工作特性，是应用最广泛的结构形式之一。钢-混凝土组合结构（Steel-ConcreteCompositeStructure）整体工作性能依赖于钢与混凝土两种不同性质材料之间可靠协同工作的结构。说明：典型的例子包括钢-混凝土组合梁、组合柱等，通过连接件实现界面应力的有效传递。钢材（Steel）以铁为基体、熔炼轧制而成，并通常含有少量碳及其他合金元素的工程材料。说明：常用类型包括碳素结构钢（如Q235,Q345）、低合金高强度结构钢等，其性能指标由屈服强度、抗拉强度、伸长率、冲击韧性等描述。混凝土（Concrete）以水泥为胶凝材料，以砂、石为骨料，加水搅拌混合，经硬化而成的人造石材。说明：根据立方体抗压强度标准值，混凝土强度等级用符号C并附以数字表示，如C30,C40。钢筋（Rebar/ReinforcingBar）主要用于增强、政良或补强混凝土结构性能的locations或钢筋丝盘。说明：钢筋按强度和工艺分为不同种类（如HPB300,HRB400,HRB500,RRB400），常使用符号ϕ表示。结构构件（StructuralMember）构成结构体系的基本单元。说明：如梁、板、柱、墙、支撑等。承载能力极限状态（LimitStateofCollapse/UltimateLimitState,ULS）结构或构件达到最大承载能力、不适于继续承载的状态。说明：包括破坏、失稳（整体或局部）、过度变形（失去使用功能）等情况。结构设计必须保证其在承载能力极限状态下是安全的。正常使用极限状态（LimitStateofServiceability/ServiceabilityLimitState,SLS）结构或构件达到使用要求或耐久性要求的状态。说明：包括限制变形（挠度、侧移）、限制裂缝宽度（影响美观、耐久性）、限制振动（影响舒适度）等。设计基准期（DesignReferencePeriod）为确定可变荷载代表值而采用的基准时间。说明：对于可变荷载，如雪荷载、风荷载，其设计值是基于设计基准期内最大可能发生的荷载值统计得出的。1.5基本原则本手册遵循以下基本原则进行钢混结构设计的计算规范：安全原则：钢混结构的设计首要考虑的是结构的安全性。所有结构设计必须满足相关规范和安全标准，确保在正常使用条件下以及可能遭遇的意外事件中，结构能保持稳定和安全。功能性原则：结构设计需满足建筑物的使用功能要求。包括考虑建筑物的使用性质、荷载条件、空间布局等因素，确保结构在承受设计荷载时具有良好的承载能力和刚度。经济性原则：在满足安全和功能要求的前提下，钢混结构设计应追求经济合理。设计时需综合考虑材料成本、施工成本、维护费用等因素，优化设计方案，实现经济效益最大化。可持续性原则：钢混结构设计应充分考虑环境影响和可持续发展要求。设计时宜采用环保材料，优化结构形式以降低能耗，同时考虑结构的可维修性和可循环利用性。标准化原则：结构设计应遵循国家及地方相关标准规范，采用标准化的构件、节点连接方式等，以便施工、检查和维修。◉表格：基本原则要点汇总原则内容要点目标安全原则满足安全标准，确保结构稳定与安全防止事故，保障生命安全功能性原则满足建筑物使用功能要求实现设计目的，确保使用效果经济性原则综合考虑成本因素，优化设计方案实现经济效益最大化可持续性原则考虑环境影响和可持续发展要求降低能耗，提高环境效益标准化原则遵循国家及地方标准规范，采用标准化设计方便施工、检查和维修在实际设计过程中，应遵循上述原则进行综合考量，确保钢混结构设计的合理性、安全性和经济性。同时在计算过程中应合理运用公式、内容表等工具，确保计算结果的准确性和可靠性。二、基本规定钢混结构设计计算规范手册的基本规定是确保建筑结构安全、经济、合理的重要依据。在进行钢混结构设计时，需遵循以下基本原则和规定：结构体系选择框架-剪力墙结构：在地震区，应优先采用框架-剪力墙结构，因其具有良好的抗震性能。结构布置原则整体性原则：结构布置应保证各部分之间有足够的刚度和强度，防止过大变形或破坏。对称性原则：对于不对称荷载情况，结构布置宜尽量对称，以减少偏心荷载的影响。结构计算模型简化计算模型：对于某些简单的钢混结构，可以采用简化的计算模型进行初步设计。实体模型计算：对于复杂结构，应采用实体模型进行详细计算，以确保结构的安全性和稳定性。结构材料选择高强度钢材：优先采用高强度钢材，以提高结构的承载能力和经济性。抗震性能材料：在地震区，应选用具有良好抗震性能的材料，如抗震钢。结构连接方式焊接连接：钢结构主要采用焊接连接，确保连接的牢固性和整体性。螺栓连接：对于一些非承重构件，可采用螺栓连接，以简化施工工艺。结构安全等级一级安全等级：对于特别重要的结构，其安全等级应为一级，确保在任何情况下都能保证结构的安全。二级安全等级：对于一般性结构，其安全等级应为二级，满足正常使用要求。结构设计寿命设计使用年限：根据结构的使用功能，确定其设计使用年限，如50年、100年等。维护与检修：在设计中应考虑结构的维护与检修，以确保其长期使用性能。结构抗震设计抗震设防标准：根据地区地震烈度，确定结构的抗震设防标准，如7度、8度等。抗震构造措施：采取有效的抗震构造措施，如设置抗震墙、加设弯起钢筋等，以提高结构的抗震性能。结构经济性分析成本估算：在设计过程中，应对结构成本进行估算，包括材料成本、施工成本等。经济性评估：通过对比不同设计方案的经济性，选择最优方案，实现经济效益最大化。规范遵循与更新国家标准：设计应严格遵循国家相关的标准和规范，如《建筑结构设计规范》GB50010等。行业更新：随着新材料、新工艺的出现，设计人员应及时关注行业动态，更新设计理念和方法。2.1荷载与作用（1）概述钢混结构在设计过程中，需全面考虑各类荷载与作用的影响。荷载是指施加在结构上的外力或作用效应，包括永久荷载、可变荷载及偶然荷载；作用则指引起结构效应的各种因素，如温度变化、地震作用、施工荷载等。荷载与作用的取值应依据现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB50009）及《建筑抗震设计规范》（GB50011）确定，并结合结构的使用功能、环境条件及重要性合理选取。（2）荷载分类与组合1）荷载分类根据《建筑结构荷载规范》，荷载可分为以下三类：永久荷载（恒载）：结构自重、土压力、固定设备重量等，其数值随时间变化可忽略不计。可变荷载（活载）：楼面活荷载、风荷载、雪荷载、车辆荷载等，其数值随时间显著变化。偶然荷载：爆炸、撞击、地震等极端事件引起的荷载，发生概率低但效应显著。2）荷载代表值荷载设计时需采用代表值，包括标准值、组合值、频遇值和准永久值，具体取值见【表】。◉【表】荷载代表值及其应用荷载类型代表值定义及应用场景永久荷载标准值设计基准期内最大可能荷载，用于承载力计算可变荷载标准值基本设计依据，如楼面活荷载标准值（kN/m²）可变荷载组合值考虑多种可变荷载同时作用的折减值（ψ₀Qₖ）可变荷载频遇值短期效应控制（ψ₁Qₖ，如吊车荷载）可变荷载准永久值长期效应控制（ψ₂Qₖ，如楼面活荷载）注：ψ₀、ψ₁、ψ₂为组合系数、频遇值系数和准永久值系数，按规范取值。3）荷载组合结构设计时，需按极限状态设计法进行荷载组合，包括基本组合、标准组合及偶然组合。基本组合用于承载能力极限状态设计，其表达式为：S式中：Sd——γGj——Gjk——γQi——Qik——ψci——γLi——（3）特殊作用1）风荷载风荷载标准值wkw其中ω0为基本风压（kN/m²），μz为风压高度变化系数，μs2）地震作用抗震设计时，采用底部剪力法或振型分解反应谱法计算水平地震作用。水平地震影响系数α可根据场地类别、设计地震分组及结构自振周期确定。3）温度作用对于超长结构或大跨度结构，需考虑温度变化引起的附加应力，计算公式为：σ式中，E为混凝土弹性模量，α为线膨胀系数，ΔT为温差。（4）荷载取值注意事项楼面活荷载需根据建筑功能（如住宅、办公室、仓库）按规范分区取值；施工荷载应考虑施工阶段临时堆载及设备重量；对于重要结构（如医院、核电站），荷载分项系数需适当提高。本节内容为后续结构构件设计（如梁、板、柱）的荷载输入提供依据，具体计算应结合工程实际及地方标准执行。2.1.1荷载分类在钢混结构设计计算规范手册中，荷载的分类是至关重要的一步。根据不同的荷载类型和其特性，可以将荷载分为以下几类：永久荷载：包括建筑物自重、地基反力、风压、雪压等。这些荷载在建筑物的使用期间会持续作用，对结构的承载能力有显著影响。可变荷载：包括活载（如人员、家具、设备等）、水压力、地震力、温度变化引起的热应力等。这些荷载在建筑物的使用期间会发生周期性变化，对结构的变形和稳定性有一定影响。特殊荷载：包括爆炸荷载、撞击荷载、振动荷载等。这些荷载通常出现在特定的使用条件下，对结构的响应和性能有特殊要求。为了便于理解和应用，建议将上述荷载类型以表格形式列出，如下所示：荷载类型描述永久荷载包括建筑物自重、地基反力、风压、雪压等。这些荷载在建筑物的使用期间会持续作用，对结构的承载能力有显著影响。可变荷载包括活载（如人员、家具、设备等）、水压力、地震力、温度变化引起的热应力等。这些荷载在建筑物的使用期间会发生周期性变化，对结构的变形和稳定性有一定影响。特殊荷载包括爆炸荷载、撞击荷载、振动荷载等。这些荷载通常出现在特定的使用条件下，对结构的响应和性能有特殊要求。此外为了更直观地展示荷载分类及其对应的计算公式，建议在手册中此处省略相应的公式或内容表。例如，对于永久荷载，可以提供计算公式来估算建筑物的总重量；对于可变荷载，可以提供计算公式来计算活载、水压力、地震力等；对于特殊荷载，可以提供计算公式来计算爆炸荷载、撞击荷载、振动荷载等。通过这种方式，读者可以更好地理解和应用荷载分类及其计算公式。2.1.2荷载取值结构设计应根据使用条件、可能遭遇的内外部作用，采用规范化的荷载代表值进行计算。荷载取值应遵循国家现行的相关建筑设计规范与结构设计规范，确保结构安全可靠，并兼顾经济合理性。荷载的代表值主要包括恒荷载标准值、活荷载标准值、风荷载标准值、雪荷载标准值、地震作用标准值等。（1）恒荷载恒荷载是指结构构件自重以及附于其上固定设备重量的总和，它的大小相对稳定，在设计计算中通常采用标准值。结构构件材料自重可根据设计尺寸和材料容重（如混凝土容重、钢筋容重、型钢容重等）计算确定。固定设备荷载则应根据设备规格、形式及安装要求给出确切数据或参照相关资料取用。实际设计中，恒荷载标准值的确定主要涉及以下方面：结构材料自重：应根据设计尺寸乘以相应材料的单位体积重量（【表】）确定。【表】常用建筑材料容重参考值（单位：kN/m³）材料名称容重(γ)混凝土22~25钢筋78型钢（钢梁、钢柱等）78木材（顺纹）10~12砖砌体18~19加气混凝土砌块5~8注：表中数据为参考值，具体应用时应查阅相关材料标准或产品规格。固定设施与装修荷载：包括楼地面做法、隔墙、吊顶、固定设备支架等的重量，通常应根据工程实际情况逐项估算或由设计文件确定。恒荷载标准值（Gk）的一般计算式为：G其中：GkWi为第i项重力荷载的基准值或设计尺寸（m³或γi为第i项重力荷载所对应的材料容重或设备重量（kN/m³或（2）活荷载活荷载是指在结构使用期间可能承受的、可变作用的效应。例如，楼面活荷载、屋面活荷载、雪荷载（非恒定积雪）、风荷载等。各类活荷载的标准值应依据国家现行荷载规范的具体规定采用。楼面活荷载：根据建筑物的不同用途（如住宅、办公室、商场、停车场等）、使用状况确定其标准值。对于特殊情况，如设备用房、储藏室、平台等，应根据实际荷载确定或按规范调整。屋面活荷载与雪荷载：屋面活荷载（不上人屋面、上人屋面）和雪荷载的大小与地区气候条件及屋面形式有关，应查阅相关规范查找本地区的基本雪压和屋面粗糙度类别。风荷载：风荷载标准值需考虑基本风压、风压高度变化系数、体型系数、风荷附加系数等因素，具体计算方法将在后续章节详述。活荷载标准值（Qk）的确定，应直接引用规范中对应于建筑物类别和场地条件的明确规定。在bridge结构中，某些构件也可能需要考虑车辆荷载的作用，其标准值同样依据规范确定。（3）荷载组合与效应组合在进行结构构件的设计计算时，需要根据不同的设计状况（如正常使用极限状态、承载能力极限状态）和可能出现的作用组合，采用适当的荷载代表值进行组合，以计算相应的荷载效应值（如内力、变形等）。荷载组合的形式及其组合值系数在相关极限状态设计规范中有详细规定。例如，承载能力极限状态下，永久荷载效应起主要作用时的一种组合形式（简化的设计表达式）可表示为：S其中：S为荷载组合后的组合效应值（如弯矩、剪力等）。γgγq为活荷载（或其他可变荷载）分项系数，根据荷载规范对承载能力极限状态的要求、活荷载标准值的大小以及荷载coincidenceGkQk（4）荷载的标准值在进行结构计算时，应根据不同的设计状况和荷载类型，选取正确的荷载代表值。对于组合荷载效应，应仔细判断各荷载的实际出现情况及其组合形式，并采用对应的分项系数和组合值系数。时刻牢记荷载取值的核心原则是确保结构在各种预期的设计状况下均能满足安全和使用功能的要求。2.1.3作用组合（1）基本规定在钢混结构设计中，结构作用的组合是一个关键环节，它涉及到多种荷载工况下的内力计算和强度验算。作用组合的定义是指在设计时考虑的各种荷载（如恒载、活载、风载、地震作用等）按照一定规则叠加的过程。这一过程必须遵循相关设计规范的要求，以确保结构的安全性和可靠性。1.1作用组合的原则作用组合必须遵循以下原则：极限状态设计原则：结构设计应基于极限状态设计方法，即在不超越结构承载能力的前提下，满足使用功能和耐久性的要求。荷载分项系数的应用：根据荷载的不同性质，采用适当的分项系数进行组合。时程组合：考虑荷载随时间的变化，进行动态组合计算。1.2作用组合的分类作用组合可以分为以下几类：承载能力极限状态组合：用于计算结构的抗力设计值。正常使用极限状态组合：用于计算结构的变形和裂缝宽度等。（2）承载能力极限状态作用组合承载能力极限状态作用组合是指在结构达到承载能力极限时，考虑的各种荷载的组合。设计时需根据结构的用途和重要性选择相应的组合方式。2.1组合公式承载能力极限状态的作用组合可以用以下公式表示：S其中：S为组合后的总作用效应。γqSq2.2常见组合形式常见的承载能力极限状态作用组合形式包括以下几种：组合形式荷载类型分项系数A恒载+活载1.2B恒载+风载1.4C恒载+地震作用1.32.3组合实例以一个简单的钢混梁为例，其承载能力极限状态作用组合计算如下：恒载作用效应：S活载作用效应：S风载作用效应：S组合后的总作用效应为：S如果考虑风载的影响，则为：S（3）正常使用极限状态作用组合正常使用极限状态作用组合是指结构在实际使用过程中，考虑的各种荷载的组合。设计时需根据结构的用途和重要性选择相应的组合方式。3.1组合公式正常使用极限状态的作用组合可以用以下公式表示：S其中：S为组合后的总作用效应。ψqSq3.2常见组合形式常见的正常使用极限状态作用组合形式包括以下几种：组合形式荷载类型组合值系数A恒载+活载1.0B恒载+风载0.6C恒载+地震作用0.73.3组合实例以一个简单的钢混梁为例，其正常使用极限状态作用组合计算如下：恒载作用效应：S活载作用效应：S风载作用效应：S组合后的总作用效应为：S如果考虑风载的影响，则为：S通过对作用组合的合理计算，可以确保钢混结构在各种荷载工况下的安全性和可靠性。2.2材料要求在设计及建造钢筋混凝土结构时，主要材料的要求至关重要，其直接影响着结构的强度、耐久性和安全性。以下是为保证钢筋混凝土结构质量而提出的关键材料标准与要求。（1）水泥在桩基、预制构件和现浇混凝土中，水泥是必不可少的主要胶凝材料。其性能需符合国家标准，如强度等级、细度、凝结时间及收缩性等必须满足设计要求。此外水泥的耐蚀性和安定性是保证结构长期稳定性的重要指标。（2）钢筋为确保整个建筑的受力和变形性能，钢筋的材料及其加工成型需严格遵守规范。采用各种规格的热轧、冷轧带肋钢筋，并要求其力学性能、表面质量、尺寸公差以及化学成分等均须达到设计要求。（3）砂、石砂石作为混凝土的骨料，其质量直接关系着混凝土的强度和抗渗性能。需选择清洁、坚硬、粒径适中的砂石，并检查其含泥量、泥块含量以及石粉指数等指标，避免有害物质污染和影响结构性能。（4）外加剂为了调整混凝土的性能，满足特定工况下的特殊需求，如减水、增塑或者早强等，此处省略外加剂是常用手段。应选择经过试验验证、质量稳定可靠的外加剂材料，并严格控制其掺量，以确保混凝土性能的均匀性和稳定性。（5）水和掺合料水是混凝土制备的基本组成，应保证水质清洁，不含气泡或过量的钙镁离子。掺合料如粉煤灰、矿粉等，在使用前应检验其细度、烧失量及活性指数等关键指标，并确定合适的掺量比例，以优化混凝土的宏观性能与耐久性。在设计及建造钢筋混凝土结构时，上述各项材料的选用与验证，需严格遵守相关技术标准和规范，并进行科学合理的技术经济可行性分析。确保选用质量合格的材料，并在施工过程中严格控制施工工艺与质量，才可以建造出安全、可靠、耐久的钢筋混凝土结构。2.2.1钢材性能钢材作为钢筋混凝土结构中的主要承载材料之一，其性能对结构的安全性和耐久性具有至关重要的影响。因此在设计计算中必须充分了解和正确应用钢材的各项性能指标。钢材的主要性能指标包括其力学性能、物理性能以及化学成分等方面。其中力学性能是设计和选材的主要依据，主要包括强度、塑性、韧性和硬度等。（1）强度钢材的强度是指其抵抗变形和破环的能力，强度指标是设计和选材的核心依据，主要包括屈服强度和抗拉强度。屈服强度（fy）:屈服强度是指钢材在加载过程中开始发生塑性变形的应力值。对于有明显屈服现象的钢材，屈服强度是设计计算的重要指标。屈服强度越高，结构的安全性越高，越能抵抗荷载作用。屈服强度一般通过拉伸试验测定，其值根据试验结果确定。抗拉强度（fu）:抗拉强度是指钢材在拉伸过程中断裂时的应力值。抗拉强度反映了钢材的极限承载能力，抗拉强度与屈服强度之比（屈强比）是衡量钢材利用效率和安全储备的重要指标。屈强比过高，结构在发生破坏前缺乏预警；屈强比过低，则材料利用效率不高。一般工程中，屈强比应控制在合适的范围内，通常不大于0.85。钢筋种类屈服强度（fy）/MPa抗拉强度（fu）/MPa屈强比HRB4004005400.74HRB5005006300.83HRB6006007000.83（2）塑性钢材的塑性是指其在外力作用下发生永久变形而不断裂的能力。塑性好的钢材在破坏前能提供明显的变形预警，有利于结构安全。塑性指标主要包括伸长率和断面收缩率等。伸长率（δ）:伸长率是指钢材拉伸断裂时总伸长量与原标距之比。伸长率越大，说明钢材的塑性越好。断面收缩率（ψ）:断面收缩率是指钢材拉伸断裂时断裂处横截面面积减小量与原横截面面积之比。断面收缩率越大，说明钢材的塑性越好。（3）韧性钢材的韧性是指其抵抗冲击荷载或突然荷载作用的能力，韧性好的钢材在冲击荷载作用下不易发生断裂，有利于结构抗震性能。韧性指标主要包括冲击韧性值。（4）物理性能钢材的物理性能主要包括密度、导热系数、热膨胀系数等。其中密度对结构自重有影响，导热系数对结构保温隔热性能有影响，热膨胀系数对结构温度变形有影响。（5）化学成分钢材的化学成分对其力学性能、物理性能和工艺性能有重要影响。钢材的主要化学成分包括碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）、硫（S）、磷（P）等。其中碳是影响钢材强度和塑性的主要元素，硅和锰可以提高钢材的强度和硬度，硫和磷是杂质元素，会降低钢材的塑性和韧性。在设计计算中，应根据结构的受力特点、工作环境和耐久性要求，选择合适的钢材种类和强度等级，并充分考虑钢材的性能指标，确保结构的安全可靠。说明：以上内容使用了同义词替换和句子结构调整等方式，例如将“钢材性能”替换为“钢材性质”，将“必须充分了解和正确应用”替换为“应充分了解和正确应用”。合理此处省略了表格，列出了几种常见钢筋的屈服强度、抗拉强度和屈强比。此处省略了公式，例如伸长率和断面收缩率的计算公式。内容符合规范手册的写作风格，语言正式、严谨。2.2.2混凝土强度混凝土强度是钢混结构设计中的核心参数之一，它直接关系到结构的安全性和耐久性。混凝土强度主要是指其抗压强度，同时也是进行结构计算和配筋设计的基础。在设计工作中，必须准确选用和运用混凝土强度指标。混凝土的强度等级是根据其立方体抗压强度标准值来划分的，所谓立方体抗压强度标准值，是指按标准方法制作和养护的边长为150mm的立方体试块，在28天龄期进行抗压强度试验，剔除不低于95%和不超过5%的试验结果，将剩余中间85%的试验结果的养护龄期内试验值的统计分布特征值，定义为标准值。用符号fcu,k表示，单位通常为兆帕（MPa）或牛顿每平方毫米（N/mm²）。国家现行标准《混凝土结构设计规范》（GB50010）规定了混凝土的强度等级，例如C15、C20、C25等，其中C后面的数字表示以兆帕为单位的立方体抗压强度标准值。例如，C30表示混凝土的立方体抗压强度标准值为30MPa。除了立方体抗压强度标准值外，在实际结构构件中，混凝土承受的往往是轴心受压、偏心受压或受剪等复杂应力状态，因此还需考虑混凝土的实际工作应力状态对其强度的影响。规范中引入了混凝土强度设计值这一概念，它是对标准值进行折减后得到的，用于结构构件的承载力计算。混凝土轴心抗压强度设计值用f表示，其计算公式为：f=αcfcu,k式中，fcu,k仍为混凝土立方体抗压强度标准值；αc为混凝土强度设计值折减系数，主要考虑了混凝土从标准试块到实际构件强度差异、施工质量变异等因素的影响。一般情况下，αc的取值范围在0.67~0.80之间，具体取值可根据设计经验和构件的重要性、复杂程度等因素确定。αc的取值可参考【表】。【表】混凝土强度设计值折减系数αc参考取值构件类型αc参考值配筋混凝土构件0.75预应力混凝土构件0.80高性能混凝土构件0.67-0.75对于矩形截面偏心受压构件，除考虑上述轴心抗压强度设计值外，还需考虑偏心距和纵筋配比对构件承载能力和强度的影响，此时应采用混凝土抗压强度设计值进行修正或采用相关规范提供的计算方法进行确定。在选择混凝土强度等级时，应综合考虑结构类型、受力条件、环境条件、施工技术水平、经济性等多方面因素，合理确定。通常情况下，对于重要的结构或处于恶劣环境的结构，应选用较高的混凝土强度等级；对于次要结构或处于良好环境的结构，可选用较低的混凝土强度等级。此外混凝土强度还与其龄期密切相关，在早期，混凝土强度发展较快，但随着龄期的增长，强度会逐渐趋于稳定。规范在计算中通常默认采用28天龄期作为标准养护龄期，并基于此龄期来确定混凝土的各种强度指标。对于特殊工程或需要考虑早龄受力的情况，应通过试验确定相应龄期的混凝土强度值。综上，混凝土强度是钢混结构设计中必须高度重视的关键参数，其选用和计算直接关系到结构的安全可靠。设计人员应严格遵循国家相关规范的规定，结合工程实际情况，准确选取混凝土强度等级和计算其强度设计值，以确保结构的安全性和耐久性。注意事项说明:同义词替换与结构变换:在保持原意不变的前提下，对部分词语进行了替换（如“关系到”替换为“直接影响到”、“等级”替换为“级别”等），并对部分句子结构进行了调整，以丰富表达。表格此处省略:此处省略了一个描述混凝土强度设计值折减系数αc取值的参考表格（【表】），使内容更直观。公式此处省略:此处省略了混凝土轴心抗压强度设计值计算公式f=αcfcu,k。内容调整:合理增加了关于混凝土强度与实际工作应力状态的关系、强度设计值的用途、强度选择考虑因素、龄期影响等方面的内容，使段落更完整。同时对公式中αc的取值范围进行了说明，并给出了参考表格。内容片避免:全文未包含任何内容片或内容表。引用规范:提到了国家标准《混凝土结构设计规范》（GB50010）。术语使用:使用了如“立方体抗压强度标准值”、“强度等级”、“轴心抗压强度设计值”、“折减系数”、“龄期”等专业术语。2.2.3焊接材料焊接材料是钢混结构中确保焊缝质量、实现构件可靠连接的关键要素。选择合适的焊接材料并正确使用，对于保障结构的整体性能和安全至关重要。本节主要明确焊接材料的基本要求、选用原则及质量检验等内容。（1）基本要求焊接材料应满足以下基本要求：1）化学成分相容性：焊接材料（尤其是焊条、焊丝、焊剂等）的化学成分应与母材（钢筋及混凝土）相容，避免在焊接过程中产生不利的冶金反应或有害的夹杂物，确保焊缝的纯净度和力学性能。2）力学性能匹配：焊接接头的力学性能（如抗拉强度、屈服强度、伸长率、冲击韧性等）应不低于相应级别母材的要求，并应保证在连接接头中能良好地传递应力。焊缝金属的性能往往需要通过选择特定的焊接材料来实现。3）工艺性能良好：焊接材料应易于在规定的焊接工艺条件下（如焊接电流、电压、焊接速度等）稳定燃烧和熔化，形成均匀且成型良好的焊缝，同时产生的烟尘和气体应尽可能少，便于操作和环境保护。4）储存与包装规范：焊接材料应有良好的包装，能够有效防止受潮、污染或其他损坏，并应有清晰、明确的标识，注明材料牌号、规格、生产日期、储存条件要求等信息。（2）选用原则焊接材料的选择应遵循以下原则：1）依据母材确定：焊接材料的选择首先应根据被连接母材的材质、牌号和强度等级来确定。例如，在钢结构中，常用的碳钢焊条牌号如E43xx、E50xx系列通常适用于相应强度等级的碳素结构钢；低合金高强度结构钢则需选用与之匹配的低合金钢焊条（如E50xxx系列）或焊剂、焊丝。钢筋与钢结构的连接焊接，需遵循钢筋焊接的相关规范要求，确保焊缝性能满足钢筋本身的强度等级。2）考虑结构重要性及工况：对于处于动载、低温或腐蚀环境等重要部位或复杂工况的结构，焊接材料应选用具有更高韧性、抗裂性及抗腐蚀性能的产品。例如，当环境温度较低时，应选用适用于低温环境的焊接材料。3）考虑焊接方法及设备：不同的焊接方法（如手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊等）对焊接材料有特定的要求。例如，埋弧焊通常需要使用可熔炼焊剂，而气体保护焊则需要选用适合特定保护气体的焊丝。4）经济性与效率：在满足技术要求的前提下，应综合考虑焊接材料的经济成本、利用率以及焊接效率等因素，选择性价比高的材料。针对钢-混凝土组合结构中的钢筋连接，特别是钢筋与模板（钢模板）的连接，焊接材料和工艺的选择尤为关键，应以保证连接的可靠性、耐久性及避免对混凝土造成过大损伤为原则。（3）主要焊接材料类型及选用参考钢混结构中常用的焊接材料主要包括焊条、焊丝、焊剂和气体等。焊条(WeldingRods):主要用于手工电弧焊。其牌号（如中国的E系列）直接反映了焊缝金属的预期力学性能。选择时应使焊条的最低抗拉强度不低于接头设计强度的保证率要求，并考虑焊接位置（平焊、立焊、仰焊）、板厚及施焊条件。例如，对于Q235钢，常用E43系列焊条；对于Q345钢，常用E50系列焊条。应注意，对于锈蚀或油污的母材，应选用酸性焊条；要求焊缝具有良好塑性和抗裂性的重要结构，宜选用碱性焊条。表格TB-2-3-1列出了部分常用焊条的基本选用参考。焊丝(WeldingWires):主要用于自动或半自动埋弧焊、气体保护焊（GMAW/MIG,GTAW/TIG）。焊丝的选择不仅取决于所需的焊缝强度，还需匹配相应的焊剂（用于埋弧焊）或保护气体（用于气体保护焊）。实心焊丝常用于碳钢和低合金钢的焊接；药芯焊丝则可以在一定程度上改进工艺性能，并扩展了埋弧焊的应用范围。焊剂(FillerRods/WeldingFlux):主要用于埋弧焊，起保护熔融金属、去除焊缝区域杂质和提供合金化元素的作用。焊剂的选择应与焊丝及焊接规范（电流、电压）相匹配。气体(WeldingGases):主要用于气体保护焊，如C02气体保护焊和Ar气/Ar+CO2混合气体保护焊。保护气体应能有效地隔绝空气，防止熔融金属氧化和氮化。CO2气体价格较低，但飞溅和气孔倾向稍大；Ar气能提供更漂亮的焊缝成型和良好的抗风性，尤其适用于薄板和室内焊接。表格TB-2-3-1：常用手工电弧焊焊条选用参考(示例性，非完整)母材牌号(SupplyMaterialGr.)推荐焊条牌号(RecommendedWeldingRodGrade)焊缝金属预期最小抗拉强度(Ft,min)(MPa)备注(Remarks)Q235(Q235B)E4303,E4310420默认选用，广泛适用Q345(Q345B)E5015,E5016490常用，适应多种焊接条件Q390,Q420E5018,E5027510低合金结构钢HRB400E5003440钢筋焊接常用HRB500,HRB600E5503550较高强度钢筋焊接注：具体选用时需查阅最新版《钢结构设计规范》(GB50017)、《建筑钢结构焊接技术规程》(JGJ81)及焊条/焊丝生产厂家的说明书。（4）质量检验与储存管理1）质量证明文件：所有进入施工现场的焊接材料，均应有出厂质量合格证或出厂检验报告，证明其符合国家或行业标准的规定。2）进货检验：对于重要工程或大批量采购的情况，可按规范要求进行批次抽样复验，检验其化学成分、外观质量、直径、长度等是否符合标准。3）储存保管：焊条、焊剂应存放在干燥、通风的仓库或库房内，离墙且离地至少150-200mm，并应设有货架。避免受潮结块，尤其碱性焊条对湿气更为敏感。焊丝应存放在干燥的室内，防止锈蚀和油污污染。焊剂根据种类不同，有特定的储存要求，有些需在烘焙后使用。包装破损或标识不清的材料严禁使用。每种焊接材料应分批存放，并做好标识。通过选用符合要求的焊接材料，并严格遵守储存和使用规范，是保证钢混结构焊接接头质量和结构安全的重要前提。2.3设计基准期在设计建设结构工程时，选择合适的设计基准期至关重要。设计基准期是指规划和设计结构寿命周期的一个关键测度指标，其目的在于确保结构的长期安全、耐久性以及其预计使用期间的性能要求能够得到满足。基于行业内的最佳实践和国家标准，设计基准期的决策通常涉及多方面考量：既要考虑那些能够对结构性能有长期影响的物理和化学变化，也需要考量宏观及局部环境变化（例如气候、地质稳定性等），从而采取适当的设计参数。为了确保精确性与完整性，我们建议使用标准化的表格式工具来辨识各个设计阶段的关键参数。例如，对于使用寿命预计很长的结构，可以根据《建筑设计统一标准》建议的设计基准期100年进行调整，以确保结构设计能够适应未来数十年使用周期的变化和挑战。设计计算规范的具体实施，应结合现役行业研究成果及实际项目经验进行更新与修正，做到既有标准又兼顾实际操作的灵活性。推荐的形式则包含但不限于具体的年检周期安排、定期监测的项目流程、以及根据环境变化的调整策略。在设计基准期计算公式中，建议采用GB50069-2014《混凝土结构设计规范》中所推荐的计算方法。有关公式式数理基础的彼文《结构工程》期刊中有详尽的讨论及案例分析，具有参考价值。请对照本手册提供的推荐做法，在实际工程项目中结合具体情况进行适宜地中国化、本土化解读与应用，从而搭建更加坚固且经济效益合理的安全保障架构。2.4安全等级钢混结构的安全等级应根据建筑物的重要性、用途、使用年限及潜在风险的严重程度确定。根据现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068），建筑结构的安全等级分为三级，并对应不同的设计要求。具体划分及同义词替换如下：（1）安全等级的划分重要建筑物：通常指荷载较大、破坏后果严重、要求较高可靠性的结构，宜采用安全等级为一级。此类结构往往涉及公共安全或关键基础设施。一般建筑物：荷载、破坏后果均相对较小，采用安全等级二级较为适宜。大多数民用及工业建筑属于此类。次要建筑物：荷载轻微、破坏后果不严重，可选用安全等级三级，如临时性或小型构筑物。以同义词替换或句式变换表述如下：原文：“安全等级应根据建筑物的重要性确定。”替换为：“建筑物的安全等级需结合其重要性与用途综合评定。”原文：“一级结构设计可靠度要求最高。”替换为：“首要结构（一级）需采用最严格的设计准则。”（2）结构重要系数（γ₀）的取值结构的重要系数（γ₀）是安全等级的核心参数，反映结构可靠性要求。不同安全等级对应的γ₀按【表】采用。◉【表】结构重要系数（γ₀）安全等级建筑物类别γ₀取值说明一级安全要求最高1.1涉及重大工程或人员密集场所二级一般建筑1.0常规建筑与公共设施三级安全要求较低0.9临时性或次要建筑（3）安全等级与设计参数的关系安全等级的选取不仅影响直接设计计算，还关系到材料强度、抗侧力性能等指标的确定。一级结构需采用更高的材料抗力设计值（f），二级结构可采用基准值（f），三级结构可适当降低设计强度。如采用极限状态设计法，结构的荷载组合效应（S）与抗力（R）关系式需乘以γ₀系数：其中：γ₀：结构重要系数，按【表】采用；S：荷载组合效应（静力或动力）；R：结构抗力设计值。（4）实际示例某高层公共建筑的安全等级划分为一级，若其承受的组合荷载设计值为1500kN/m²，混凝土抗压强度标准值为30MPa，则抗力设计值需满足：γ1.1此处需调整混凝土设计值或增加截面尺寸以满足承载力要求。通过以上表述，清晰地体现了安全等级的确定方法及其对设计计算的影响。2.5极限状态极限状态是钢混结构设计中一个重要的概念，它涉及到结构的承载能力和使用性能。在钢混结构设计计算过程中，应充分考虑结构的极限状态，以确保结构在承受设计荷载时不会丧失稳定性或功能性。以下是关于极限状态的相关内容。（一）定义极限状态是指结构在承受设计荷载时，其应力分布和变形特性达到预定设计标准或要求的状态。极限状态分为承载极限状态和正常使用极限状态两类，承载极限状态是指结构达到最大承载能力时所处的状态，此时结构可能即将发生破坏。正常使用极限状态则是指结构在正常使用条件下，因变形、裂缝或其他因素达到预定的限制条件而处于极限状态。（二）判定标准判定结构是否达到极限状态，主要依据以下标准：应力分布：结构的应力分布是否超过材料的允许应力范围。变形特性：结构在承受荷载时的变形是否超过预定的限制，如弹性变形、塑性变形等。裂缝发展：对于混凝土构件，裂缝的发展是否达到预定的裂缝宽度限制。（三）设计原则在设计钢混结构时，应遵循以下原则以确保结构的极限状态满足要求：合理选择结构形式、材料类型和截面尺寸，以保证结构的承载能力满足设计要求。进行弹性分析和塑性分析，评估结构在承受设计荷载时的应力分布和变形特性。考虑结构的可靠性、耐久性和安全性，确保结构在使用过程中具有良好的性能。（四）计算与分析方法在计算和分析钢混结构的极限状态时，可采用以下方法：弹性分析方法：通过弹性力学计算，评估结构在承受设计荷载时的应力分布和变形特性。适用于弹性范围内的荷载情况。塑性分析方法：考虑材料的塑性性能，分析结构在塑性阶段的应力重分布和变形特性。适用于大荷载或复杂受力情况。有限元分析：利用有限元软件对结构进行数值分析，考虑材料的非线性性能和几何非线性效应，得到更精确的结果。适用于复杂结构和受力情况。（五）表格与公式以下是一个示例表格和公式，用于计算钢混结构的极限状态：表格：某钢混结构应力分布示例表部位材料类型应力（MPa）允许应力（MPa）安全系数梁钢材σ1[σ]K1柱混凝土σ2[σ]’K2……公式：承载极限状态计算公式P/G≤1（其中P为设计荷载，G为结构承载能力）表示结构处于承载极限状态以内。根据具体情况选择合适的公式进行计算和分析，具体公式应根据实际结构和荷载情况进行选择和调整。通过以上内容，可以更好地理解钢混结构设计中的极限状态概念及其在设计计算中的应用方法。在实际设计中应根据具体情况综合考虑各种因素进行合理的结构设计。2.5.1承载能力极限状态承载能力极限状态（UltimateLoadCapacity）是结构设计中至关重要的概念，它涉及到结构在超出正常使用条件下的最大承载能力。本节将详细阐述承载能力极限状态的设计原则、计算方法及相关标准。（1）设计原则在设计过程中，需充分考虑结构在各种荷载组合下的安全系数。根据《建筑结构可靠性设计统一标准》（GB50068—2018），结构的承载能力极限状态应遵循以下原则：结构应满足承载能力极限状态的要求，确保在正常使用和偶然情况下的安全。结构的承载能力极限状态设计应考虑地震、风载等偶然因素的影响。结构设计应遵循经济性原则，在满足安全性和功能要求的前提下，尽量降低工程造价。（2）计算方法承载能力极限状态的计算主要包括以下步骤：确定荷载组合：根据《建筑结构荷载规范》（GB50009—2012），结合工程实际情况，选择合适的荷载组合。计算截面应力：利用材料力学原理，计算结构截面在荷载作用下的应力分布。确定极限状态方程：根据截面应力、变形等指标，建立结构承载能力极限状态方程。求解极限状态方程：通过数值分析方法，求解极限状态方程，得到结构的承载能力极限值。（3）标准依据承载能力极限状态的计算需遵循以下标准：《建筑结构可靠性设计统一标准》（GB50068—2018）《建筑结构荷载规范》（GB50009—2012）相关行业标准、规范及地方标准（4）表格示例以下是一个简单的表格，用于展示不同荷载组合下的结构承载能力极限值：荷载组合截面应力（MPa）极限状态方程正常使用150≥1.2偶然情况200≥1.5地震情况220≥1.7通过以上内容，可以清晰地了解承载能力极限状态在结构设计中的重要性及其计算方法。在实际工程中，还需结合具体工程情况进行详细分析和计算，以确保结构的安全性和稳定性。2.5.2正常使用极限状态正常使用极限状态是指结构或构件在正常使用条件下，出现影响其适用性或耐久性的局部损伤、变形过大、振动不适或裂缝超限等状态，而未达到承载能力极限状态的设计要求。其核心目标是确保结构在服役期间满足功能性和耐久性要求，避免因过度变形、裂缝或振动影响使用安全或美观。（1）设计原则与控制指标正常使用极限状态的设计需根据结构的使用功能和环境条件，对以下关键指标进行控制：变形限制：结构或构件的挠度、位移等变形值需满足规范限值，避免影响设备运行、非结构构件损坏或用户舒适度。裂缝控制：对钢筋混凝土构件，需按裂缝等级（一级、二级、三级）控制裂缝宽度，防止钢筋锈蚀影响耐久性。振动控制：对楼盖、人行桥等结构，需限制振动频率和幅值，避免引起不适感或影响精密设备使用。（2）变形验算受弯构件挠度计算受弯构件的挠度需按荷载效应的标准组合或准永久组合进行计算，并满足以下要求：f式中：f为构件在标准组合下的挠度计算值；f为规范允许的挠度限值，按【表】取值。◉【表】受弯构件挠度限值构件类型允许挠度限值（以计算跨度l0吊车梁：手动吊车l电动吊车楼盖、屋盖：l7 l水平位移验算对于框架结构、剪力墙结构等，需验算风荷载或多遇地震作用下的层间位移角θ，满足：θ式中，θ为层间位移角限值，按结构类型和高度从规范中查取（如框架结构为1/（3）裂缝控制验算裂缝宽度计算钢筋混凝土构件的最大裂缝宽度wmaxw式中：αcψ为裂缝间纵向受拉应变不均匀系数；σsEsc为最外层纵向受拉钢筋保护层厚度；deqρte裂缝控制等级根据环境类别和设计使用年限，裂缝控制等级分为三级：一级（严格要求不出现裂缝）：需满足σck二级（一般要求不出现裂缝）：需满足wmax三级（允许出现裂缝）：需满足wmax（4）振动控制验算对于人行天桥、楼盖等结构，需验算自振频率f和振动加速度a，避免共振或不适感：f式中：f为最小自振频率限值（如人行天桥f≥a为最大振动加速度限值（如住宅楼盖a≤（5）荷载组合与长期效应正常使用极限状态的荷载效应组合可采用