钢结构设计规范理解与应用-崔佳_免费下载.ppt

1、钢结构设置修订规范的理解和应用，重庆大学土木工程学院崔佳，第1章概说，1.1钢结构设置修订规范的历史，解放初期：1- 46 1955年： 121- 55 1974年： TJ 17- 74 1988年： gbj17-88 1.2对设置修订文件中材料质量的要求规范：设置修订文件中“采用此外，还应当明确标明所要求的焊接形式、焊接质量等级、端面切削顶部以及对施工的其他要求。 应在钢结构建设修订文件中注明的这些内容与工程质量保证密切相关，因此将本条确定为强制条文。 第2章材料、2.1钢结构对材料的要求、1 .高抗拉强度和屈服点2 .高塑性和韧性3 .良好的工艺性能(冷加工、热加工、焊接性)。 2.2钢材

2、的种类和品牌1 .规格推荐的钢材品牌普通碳钢： Q235 (相当于旧规格的3号钢)普通低合金钢： Q345 (相当于旧规格的16Mn、12MnV、14MnNb 16MnRE、18nb ) q 345 (。 Q420 (旧规格的15MnVN、14MnVTiRE )、钢材的品质等级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不作为交货条件)； (3)冷弯曲试验，冲击韧性(20，0，-20 )。 (3)项a级钢不保证，可根据需要附加冷弯试验的要求。 规范了承重结构时钢材应具

3、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。 “承重结构所采用的钢材应有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，焊接结构还应有碳含量的合格保证。 焊接屈服强度结构及重要的非焊接屈服强度结构所采用的钢材还应具有冷弯试验的合格保证。 2 .其他可选择或代替的钢材(1)“高层建筑结构用钢板”YB4104的特征： a .降低硫、磷含量和焊接碳当量，提高b .屈服点，缩小其变动范围，c .提高冲击功，增加弯曲试验，d .增加厚度方向，Z35 (数字为厚度方向截面收缩(2)“Z方向钢”GB/T 5313厚板易撕成层状，不利于沿厚度方向拉伸的接头，需要采用厚度方向性能钢材。 特点： a

4、 .降低硫含量(仅一般钢材的1/5以下) b .提高截面收缩率(Z15，Z25，Z35 )中国建筑抗震设施修订规范和建筑钢结构焊接技术规程中规定的厚度超过40mm的，应采用厚度方向性能钢材。 (3)优质碳结构钢GB699 (4)桥梁用结构钢GB/T714 (5)锅炉用碳钢和低合金钢GB713 (6)船体用结构钢GB712 (7) T4171 (9)钢铸件用钢GB11352符号： ZG-200-400、ZG-2772 2.4钢结构的接合材料，1 .手动焊接型E50适用于Q345型E55适用于Q390、Q420。 焊接电源的种类及药皮类型如表2.11、2.12所示。 2、自动(半自动)埋弧焊丝和焊

5、剂焊丝： H08A Q235 H08MnA H08MnA Q345焊剂： 431型H10MnSi H10MnSi Q390、Q420 H08Mn2Si选择原则：焊接金属的力学性能在母材以上。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GB5782-86，其材料不是3号钢，而是5.6级、8.8级和10.9级等。 a、b级螺栓均为传统的“精制螺栓”，质量标准要求相同。 a类螺栓用于d 24mm和l (螺栓公称长度) 10d或L150mm (小值)。 d或l较大者为b级螺栓。粗制螺栓c级分为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

6、六角头螺栓、扭剪型高强度螺栓(10.9级)、第三章基本设定修订规则、3.1设定修订原则、1 .设定修订方法装载能力极限状态和正常使用极限状态是构造或部件设定修订和修订的依据，钢结构设定修订一般采用概率极限状态设定修订方法。 但是，对现阶段的疲劳修正算法的可靠度理论问题尚未解决，因此钢结构的疲劳强度修正算法只能沿用在传统的弹性状态下修正的“容许应力幅度”的设定修正方法，容许应力幅度是根据试验结果得到的，所以应该使用负荷基准值进行修正。 另外，用于疲劳修正算法的修正算法数据的大部分是通过实测应力和疲劳试验得到的，包括负荷的动力影响在内，不再乘以动力系数。 中的组合图层性质变更选项。 钢结构的修订标

7、准使用应力表达式来修订结构或杆件的承载能力。 按照建筑结构的荷载规范，在荷载能力极限状态下修改钢结构时，对于基本组合，内力设定修正值应该是受可变荷载效应控制的组合和受永久荷载效应控制的组合中最不利的值。 钢结构自重小，一般通过可变载荷效应控制设定修正，只有采用钢筋混凝土地板(或屋顶)板或堆灰屋顶的结构和特殊情况，才能通过永久载荷控制设定修正。 对于负荷效应的偶然组合，本规范只参照统一标准作原则性的规定，具体的设定修正式及各系数必须符合专业规范的规定。 2、钢结构安全等级按照目前国家标准建筑结构可靠度设置修订统一标准的规定，对于破坏结果严重的房屋，安全等级为一级，对于破坏结果严重的一般房屋，安全

8、等级为二级。 统一标准是各设修订规范的统一指导，不能对各种结构规范提出具体建议。 本规范对我国已建建筑物采用概率统一修正方法分析的结果，一般工业和民用建筑的钢结构按统一标准的等级标准，安全等级多为二级，规定宜为二级。 对其他特殊建筑结构钢，其安全等级应根据情况另行确定。 在跨度为60m以上的大跨度结构的情况下，优选为1个阶段。 由于本规范定位于抗震设施修订，所以所有条文都是针对不考虑抗震的情况制定的。 根据抗震要求进行修订的，不应分安全等级，而应按照现行国家标准建筑抗震设施修订分类标准GB50223的规定确定建筑物的抗震设施修订分类。 3 .构造的重要性系数0建筑构造可靠度设定修订统一基准7.

9、0.3条注“对于设定修订寿命为25年的构造构件，各构造规范可以根据各自的状况决定0值”。 钢结构的修订规范规定寿命50年时取01.0，寿命5年时取00.9，所以寿命25年时取00.95。 4、对于起重机载荷最不利的组合，88规范在纠正起重机梁的挠曲时，对起重机载荷采取两台起重机最不利的组合，新规范对一台起重机施加自重进行纠正(相应的挠曲容许值被调整)。 理由是满足“正常使用极限状态”的要求与许多海外标准一致。 3.2负荷和负荷效应的修订计算，新修订的钢结构设置修订规范强调了设置修订原则的指导。 强调修订原则是当前各国规范的共同特点，由于早期的规范条文以试验或实践经验为主，条文简单具体。 随着结

10、构越来越复杂，规格任务不仅需要提供修订公式和具体数据，还需要提供设定修订原则的指导。 因此，规范补充了有关设订原则的条文。 1、屋顶活性负荷新修订的建筑结构负荷规范，将不上等人屋顶均布活性负荷标准值统一规定为0.5kN/m2(原规范为0.3、0.5、0.7kN/m2三级)。 对于无人屋顶的平均布活荷载，快速荷载规范取0.3kN/m2，然后对于重的屋顶低，74规范改为0.5kN/m2。采用概率极限状态设定修正法，发现对于以定荷重为主的构造(混土构造)的可靠度降低，因此提高到0.7kN/m2。 新修订的荷载规范增加了以定荷载为主的不利组合式，在屋面活荷载中主要仅考虑施工荷载即偶然因素的不良影响，再

11、次恢复到0.5kN/m2。 但是，明确记载了“根据构造的不同，可以根据设定订正标准增减0.2kN/m2”。 新修订的钢结构设置规范规定：“对于支撑轻屋顶的构件和结构，只有一个可变负荷，承受负荷的面积超过60m2时，取0.3kN/m2。” 这和原来的规定不同，必须注意正房的订正算法。 由于重屋顶增加了以永久负荷为主的组合，因此不会提高屋顶的活性负荷。 2 .起重机轨道力原规范参照苏联的规范，对重级工作制起重机的梁，对载荷规范规定的横向水平载荷乘以增大系数，考虑起重机摆动产生的横向水平力(即轨道力、载荷规范仅规定了车的制动力)，现在，在HK=Pkmax式中， Pkmax是吊车轮系数0.1 (一般软

12、钩起重机)、0.15 (抓斗、盘起重机)和0.2 (硬钩起重机)。 履带力不与横向水平力同时考虑，另外，与起重机的动作控制和连接无关。 根据起重机设定修正规范(GB3811-83 )，以起重机利用等级(即循环次数、U0-U9等10级)和载荷状态(载荷频谱系数Kp有轻、中、重、特重等4级)将起重机作业等级综合分为A1A8级。 本规范一般指轻级工作制的A1A3级，中级为A4A5级、重级为A6A8级(其中A8为特重级)。 但是，起重机作业制的定义不能丧失硬设置起重机作业制和起重机作业水平的一般对应关系，必须根据起重机的具体操作情况来决定。 3 .添加关于框架结构内力分析内力分析的设置修正原则。 主弹

13、性分析(几何线性): 在结构位移之前为每个轴线建立结构变形和载荷的平衡关系次弹性分析(几何非线性): 在结构位移之后为每个轴线建立结构变形和载荷的平衡关系。 规范规定：“0.1的框架结构(一般指不支持的纯框架结构)，最好采用二次弹性分析”。 其中n为计算楼层的各柱轴压力之和，h为修正楼层及以上各楼层的水平力之和，h为修正楼层的高度，u为修正楼层在1次解析的楼层之间横向移动。 在判定式中被层间的横向偏移容许值所替代。 (1)在采用二次分析的情况下，在各层的柱顶考虑了虚拟水平力(概念负荷)的Hni :式中，Qi是第I层的总重力负荷设定修正值，ns是框架的总层数，y是钢材强度的影响系数，Q235钢，

14、y=1.0； Q345钢，y=1.1； Q390钢，y=1.2； Q420钢，y=1.25。 方程式右端的根号是减系数，柱子多的话初期横向移动有正的负，可以认为缺陷被抵消。 (2)规范提出了采用二次弹性分析时的杆端弯矩的近似校正方法： M2M1b 2i M1s式中的M1b、M1s分别考虑了在框架没有横向移动时或者有横向移动时通过一次弹性分析求出的杆端弯矩即2i二次效应的第I 框架结构的一次弹性分析、3.3设定修正指标、1 .钢材的强度设定修正值(1)钢材的拉伸、压缩、弯曲时的强度设定修正值为fy /R。 r是抗力节系数，新规范是对Q235钢取R=1.087的Q345、Q390、Q420钢、R1

15、.111。 这样，在Q345钢中，比原规格的16Mn(R1.087 )强度设定修正值低。 原因：发现Q345钢含有旧标准的5种钢材，在统一修订资料不足的近年来，16Mn钢的质量不佳，有点厚(t 20mm时)和容易分层。 (2)钢材的强度设定值依赖于厚度，钢材越薄，轧制次数越多，强度越高。 新规格使钢材的厚度增加到100mm (原规格3号钢50mm、16Mn和15MnV钢36mm )。 因为厚板的应用越来越广泛。 事实上，厚板的统一修订资料还不够。(3)钢材的剪切强度设定修正值根据能量强度理论，(4)端面受压强度设定修正值是端面受压强度为管理部件的极小区域的压缩应力，允许该强度设定修正值超过材料

16、的屈服点而接近其最低极限强度，因此钢材的端面受压强度远远高于一般抗压强度，但该强度设定修正值是部件间的接触面由于现在国家规格规定的钢材的最低极限强度根据钢材的厚度而变化，所以端面受压强度设定修正值与厚度无关。 2 .连接的强度设定修正值连接的强度设定修正值主要基于使用过去容许应力法进行修正时的各种容许应力换算。 其中，焊缝焊接和受压型高强度螺栓有一定数量的试验数据，强度设定修正值是根据这些试验数据参考国外的规定决定的。 根据可靠度分析，所有连接的可靠度与部件的可靠度大致相等或稍高。 焊接等级与检验焊接的强度和质量等级有关，质量等级的划分与焊接质量检验有关，按钢结构工程施工质量检验规范GB502

17、05划分，共分为1、2、3级。 三级焊接只进行外观检查二次焊接除了外观检查之外，施加超声波探伤的一次焊接除了外观检查之外，还施加超声波探伤、x射线或放射线。 角焊接探伤不准确，只能三级。 (1)在焊接的强度设定修正值中，对接焊接只是拉伸和压坏的可能值，弯曲强度分别在弯曲中的受压部分取抗压强度设定修正值，在拉伸部分取抗压强度设定修正值。 焊接金属是焊条熔接金属和钢材金属的混合体，其强度一般比钢材的强度高，但焊接质量对强度有很大影响，规范是焊接质量为一、二级时，对接焊接的抗拉强度设定修正值与母材相等，焊接的质量等级仅对三级焊接的抗拉强度有影响，所以三级时为母材抗拉强度的0.85倍。 对于质量等级为一、二级的对接焊，按照现行国家标准钢焊接超声波探伤方法和探伤结果等级GB11345-89的规定，仅适用于厚度为8mm以上的钢材。 根据钢结构施工单位的经验，即使是厚度不足8mm的钢材，对接焊用超声波检查的结果也是不可靠的，应该采用x射线探伤。 否则，在t8mm钢材的对接焊接中，强度设定修正值只能采用三段焊接。 (2)普通螺栓中的a级和b级螺栓的强度等级分为5.6级和8.8级两种，其拉伸和剪切强度的设定修正值以前苏联的81标准为参考，可以用于一个或多个螺栓。 c级螺栓的拉伸和剪切强度设定修正值也参照旧苏联81标准采用。 (3)高强度螺栓连接受压型和