GB 50017-2003钢结构设计规范理解与应用.doc
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1、2014 注册结构工程师 钢结构 2014 注册结构工程师 钢结构 GB 50017-2003 钢结构设计规范理解与应用钢结构设计规范理解与应用1.钢结构设计使用的有关规范及规程钢结构设计使用的有关规范及规程 各项钢结构规范都明确规定了其使用范围,有关常用钢结构规范的使用范围2见下表。 常用钢结构设计的适用范围常用钢结构设计的适用范围項次 编号技术规范、规程 适用范围1GB50017-2003钢结构设计规范作为工业与民用房屋和一般构筑物的型钢、钢板等常用截面构件设计的基本规范。 (钢结构构件及其连接设计)2GB 500118-2002冷弯薄壁型鋼結構技術規程专门为薄板泠弯成型的泠弯薄壁构件设计
2、计算的技术规程。3CECS 02 :2002门式刚架轻型房屋钢结构技术规程专门为门式刚架轻型房屋钢结构设计单独制定的技术规程。4CECS 28 :1990DL/ T50851999钢管混凝土结构设计与施工规程钢混凝土组合结构设计规程适用于钢管混凝土结构或钢混凝土组合楼盖的设计5JGJ 99 1998高层民用建筑钢结构技术规程适用于多高层房屋钢结构设计。6GB50011-2010建筑抗震设计规范8 多层和高层钢结构房屋多层和高层钢结构房屋9.2.1 本节主要适用于钢柱、钢屋架或钢屋面梁承重的单层厂房。单层的轻型钢结构厂房的抗震设计,应符合专门的规定。附录附录 G 钢支撑钢支撑-混凝土框架和钢框架
3、混凝土框架和钢框架-钢筋混凝土核心筒结构房钢筋混凝土核心筒结构房屋抗震设计要求屋抗震设计要求G.1 钢支撑钢支撑-钢筋混凝土框架钢筋混凝土框架G.2 钢框架钢框架-钢筋混凝土核心简结构钢筋混凝土核心简结构附录附录 H.2.1 本节适用于钢结构的框架、支撑框架、框排架等结构体系的多层厂房。本节未作规定时,多层部分可按本规范第8 有关规定执行,其抗震等级的高度分界应比本规范第 8.1 节降低 10m;单层部分可按本规范第 9.2 节的规定执行。7JGJ 7-2010备案号 J1072-2010空间网格结构技术规程网架结构设计与施工规程网架结构设计与施工规程JGJ 7-91和网壳结构技术规程网壳结构
4、技术规程JGJ 61-2003同时作废。1.0.2 本规程适用于主要以钢杆组成的空间网格结构,包括网架、单层或双层网壳及立体桁架等结构的设计与施工8GB 50205- 2001钢结构工程施工质量验收规范规定了有关钢结构工程施工验收的相应要求和质量检验、尺寸及公差标准3要求。9GB50755-2012钢结构工程施工规范钢结构工程应按本规范的规定进行施工,并按建筑工程施工质量验收建筑工程施工质量验收统一标准统一标准GB 50300 和钢结构工程钢结构工程施工质量验收规范施工质量验收规范GB 50205 进行质量验收10GB 50661-2011钢结构焊接规范代替建筑钢结构焊接技术规程JGJ 81-
5、2002钢结构设计规范钢结构设计规范GB 50017 的章节的章节41 总则总则51.0.1 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。1.0.2 本规范适用于工业与民用房屋和本规范适用于工业与民用房屋和一般一般构筑物的钢结构设计构筑物的钢结构设计,其中,由冷弯 成型钢材制作的构件及其连接应符合现行国家标准冷弯薄壁型钢结构技术规 范(GB 500018 的规定。1.0.3 本规范的设计原则是根据现行国家标准建筑结构可靠度设计统一标准 GB 50068 制订的。按本规范设计时,取用的荷载及其组合值应符合现行国家标 准建筑结构荷载规范G
6、B 50009 的规定;在地震区的建筑物和构筑物,尚应 符合现行国家标准建筑抗震设计规范GB 50011、 中国地震动参数区划图 GB 18306 和构筑物抗震设计规范GB 5019l 的规定。1.0.4 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,满足结构构件在运输、安装和使用过程中的强度、稳定性和刚度要求, 并符合防火、防腐蚀要求。宜优先采用通用的和标准化的结构和构件,减少制 作、安装工作量。1.0.5 在钢结构设计文件中,应注明建筑结构的在钢结构设计文件中,应注明建筑结构的设计使用年限设计使用年限、钢材牌号、连接、钢材牌号、连接 材料的型号材料的型号(或钢号或
7、钢号)和对钢材所要求的力学性能、化学成分及其他的附加保证项和对钢材所要求的力学性能、化学成分及其他的附加保证项 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 对施工的要求。对施工的要求。. 设计基准期即为确定可变作用及与时间有关的材料性能等取值而选定的时 间参数。 对于结构使用年限应从两方面考虑:结构的自身耐久性;荷载最大值 出现的概率。 在建筑结构荷载规范 (GB 50009-2001) 、 混凝土结构设计规范 (GB 50010-2002)中对规定了极限状态结构应满足 0SR。01.1 时,结构使用
8、年限为 100 年; 01.0 时,结构使用年限为 50 年; 00.9 时,结构使用年限为 5 年。 在在钢结构设计规范钢结构设计规范 (GB 50017-2003)中规定:)中规定:00.95 时,结构使用年限为时,结构使用年限为 25 年年。 .1.0.6 对有特殊设计要求和在特殊情况下的钢结构设计,尚应符合现行有关国家6标准的要求。3 基本设计规定基本设计规定3.1 设计原则设计原则 3.1.1 本规范除疲劳计算外,采用以概率理论为基础的极限状态设计方法,用分 项系数设计表达式进行计算。 *说明: GB 500682001建筑结构可靠度设计统一标准规定,各种建筑结 构应采用“以概率理论
9、为基础的极限状态设计法” 。为此新规范继续沿用以概率 理论为基础的极限状态设计方法,并以应力形式表达的分项系数设计表达式进 行设计计算。3.1.2 承重结构应按下列承重结构应按下列承载能力极限状态和正常使用极限状态承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计:进行设计:1 承载能力极限状态承载能力极限状态包括:构件和连接的强度破坏、疲劳破坏和因过度变包括:构件和连接的强度破坏、疲劳破坏和因过度变 形而不适于继续承载,结构和构件丧失稳定,结构转变为机动体系和结构倾覆。形而不适于继续承载,结构和构件丧失稳定,结构转变为机动体系和结构倾覆。2 正常使用极限状态正常使用极限状态包括:影响结构、构件和非结
10、构构件正常使用或外观包括:影响结构、构件和非结构构件正常使用或外观 的变形,影响正常使用的振动,影响正常使用或耐久性能的局部损坏的变形,影响正常使用的振动,影响正常使用或耐久性能的局部损坏(包括混凝包括混凝 土裂缝土裂缝)。 * * (1)请注意新规范将该条列为强制性条文。(2)承载能力极限状态可理解为结构或构件发挥允许的最大承载功能的状 态。结构或构件由于塑性变形而使其几何形状发生显著改变,虽未到达最大承 载能力,但已彻底不能使用,也属于达到承载能力极限状态。 (3)正常使用极限状态可理解为结构或构件达到使用功能上允许的某个限 值的状态。例如,某些结构必须控制变形、裂缝才能满足使用要求,因为
11、过大 的变形会造成房屋内部粉刷层剥落,填充墙和隔断墙开裂以及屋面积水等后果, 过大的裂缝会影响结构的耐久性,同时过大的变形或裂缝也会使人们在心理上 产生不安全的感觉。 * 3.1.33.1.3 设计钢结构时,应根据结构破坏可能产生的后果,采用不同的设计钢结构时,应根据结构破坏可能产生的后果,采用不同的安全等级安全等级。一般工业与民用建筑钢结构的安全等级应取为二级,其他一般工业与民用建筑钢结构的安全等级应取为二级,其他特殊建筑钢结构特殊建筑钢结构 的安全等级应根据具体情况另行确定。的安全等级应根据具体情况另行确定。 *7GB 50068-2001建筑结构可靠度设计统一标准中规定: 1.0.8 建
12、筑结构设计时,应根据结构破坏可能产生的后果(危及人的生命、造成建筑结构设计时,应根据结构破坏可能产生的后果(危及人的生命、造成 经济损失、产生社会影响等)的严重性,采用不同的安全等级。建筑结构安全经济损失、产生社会影响等)的严重性,采用不同的安全等级。建筑结构安全 等级的划分应符合下表的要求。等级的划分应符合下表的要求。房屋结构的安全等级房屋结构的安全等级结构重要性系数0安全等级结构破坏后果房屋类别设计年限为 50 年设计年限为 25 年一级很严重重要的房屋1.1二级严重一般房屋1.00.95(GB 50017)三级不严重次要房屋0.9注:注:1 对特殊建筑物,其安全等级应根据具体情况另行确定
13、;对特殊建筑物,其安全等级应根据具体情况另行确定;2 地基基础设计安全等级及按抗震要求设计时建筑结构的安全等级,尚应符合国家现行地基基础设计安全等级及按抗震要求设计时建筑结构的安全等级,尚应符合国家现行有关规范的规定。有关规范的规定。对于工业与民用建筑钢结构,按我国已建成的房屋,用概率设计方法分析 的结果,安全等级多为二级,但对跨度等于或大于 60m 的大跨度结构(如大会 堂、体育馆和飞机库等的屋盖主要承重结构)的安全等级宜取为一级。3.1.4 按承载能力极限状态设计钢结构时。应考虑荷载效应的基基本组合,必要按承载能力极限状态设计钢结构时。应考虑荷载效应的基基本组合,必要 时尚应考虑荷载效应的
14、偶然组合。时尚应考虑荷载效应的偶然组合。 按正常使用极限状态设计钢结构时,应考虑荷载效应的标准组合,对钢与按正常使用极限状态设计钢结构时,应考虑荷载效应的标准组合,对钢与 混凝土组合梁,尚应考虑准永久组合。混凝土组合梁,尚应考虑准永久组合。 * 该条为强制性条文。该条规定的荷载效应的组合原则是根据 GB 50068建 筑结构可靠度设计统一标准的规定,结合钢结构的特点提出来的。对荷载效 应的偶然组合,标准只作出原则性的规定,具体的设计表达式及各种系数应符 合专门规范的有关规定。对于正常使用极限状态,钢结构一般只考虑荷载效应 的标准组合,当有可靠依据和实践经验时,亦可考虑荷载效应的频遇组合。对 钢
15、与混凝土组合梁的荷载组合,新规范作出明确规定,因需要考虑混凝土在长 期荷载作用下的蠕变影响,故除应考虑荷载效应的标准组合外,尚应考虑准永 久组合(相当于原标准 GBJ 681 984 的长期效应组合)。3.1.5 计算结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度时,应采用荷载设计值计算结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度时,应采用荷载设计值(荷荷 载标准值乘以荷载分项系数载标准值乘以荷载分项系数);计算疲劳时,;计算疲劳时,应采用荷载标准值应采用荷载标准值。 * 该条为强制性条文。 8根据 GB 50068建筑结构可靠度设计统一标准 ,结构或构件的变形属于正 常使用极限状态,应采用荷载标准值进行计
16、算;而强度、疲劳和稳定属于承载 能力极限状态,在设计表达式中均考虑了荷载分项系数,采用荷载设计值(荷载 标准值乘以荷载分项系数)进行计算,但其中疲劳的极限状态设计目前还处在研 究阶段,所以仍沿用原规范 GBJ 17-1988 按弹性状态计算的容许应力幅的设计 方法,采用荷载标准值进行计算。钢结构的连接强度采用荷载设计值进行计算。3.1.6 对于直接承受动力荷载的结构:在计算强度和稳定性时,动力荷载设计值 应乘动力系数;在计算疲劳和变形时,动力荷载标准值不乘动力系数。 计算吊车梁或吊车桁架及其制动结构的疲劳和挠度时,吊车荷载应按作用 在跨间内荷载效应最大的一台吊车确定。 * 结构或构件的位移(变
17、形)属于静力计算的范畴,故在计算强度和稳定时不应 乘动力系数;而疲劳计算中采用的计算数据多半是根据实测应力或通过疲劳试 验所得,已包含了荷载的动力影响,故不再乘动力系数。 新旧规范同样规定在吊车梁的疲劳计算中只考虑跨间内起重量最大的一台 吊车的作用,是因为根据大量的实测资料统计,实际运行中吊车梁的最大等效 应力幅常低于设计中按起重量最大的一台吊车满载和处于最不利位置时算得的 最大计算应力幅。 新规范中明确规定:将吊车梁及吊车桁架的挠度计算由过去习惯上考虑两 台吊车改为按起重量最大的一台吊车进行计算。3.2 荷载和荷载效应计算荷载和荷载效应计算3.2.1 设计钢结构时,荷载的标准值、荷载分项系数
18、、荷载组合值系数、动力荷设计钢结构时,荷载的标准值、荷载分项系数、荷载组合值系数、动力荷 载的动力系数等,应按现行国家标准载的动力系数等,应按现行国家标准建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范GB 50009 的规定采的规定采 用用。结构的结构的重要性系数重要性系数靠应按现行国家标准靠应按现行国家标准建筑结构可靠度设计统一标准建筑结构可靠度设计统一标准 GB 50068 的规定采用的规定采用,其中对设计使用年限为其中对设计使用年限为 25 年的结构构件,年的结构构件,0不应小于不应小于 0.95。注:对支承轻屋面的构件或结构(檩条、屋架、框架等)注:对支承轻屋面的构件或结构(檩条、屋架、框架等) ,
19、当,当仅有一个可变荷载且受荷仅有一个可变荷载且受荷水平投影面积超过水平投影面积超过 60m2时,屋面均布活荷载标准值应取为时,屋面均布活荷载标准值应取为 0.3kN/m2。该条为强制性条文。 结构的重要性系数 0。应按现行国家标准 GB 9500092001建筑结构可靠度设计统一标准的规定采用。结构重要性系数 0 应根据结构构件的安全等级、设计使用年限并考虑工程实践经验确定。对设计 使用年限为 25 年的结构(构件),大体上属于易替换性的结构(构件),其可靠度 可适当降低,重要性系数可按经验取为 0.95。该条补充了支承轻屋面的结构(构件)屋面均布活荷载取值的规定。现行国 家标准 GB 500
20、09建筑结构荷载规范第 4.3.1 条规定,(不上人屋面)屋面均布 活荷载标准值规定为 0.5 kN/m2,并注明“对不同结构可按有关设计规范的规定, 将标准值作 0.2kN/m2的增减” 。本规范参考美国荷载规范 ASCE71995 的规定, 对支承轻屋面的构件或结构,当受荷载的水平投影面积超过 60 m2时,屋面均 布活荷载标准值取为 0.3 kN/m2。这个取值仅适用于只有一个可变荷载的情况, 当有两个及以上可变荷载考虑荷载组合值系数参与组合时(如尚有灰荷载)屋面活 荷载仍应取 0.5 kN/m2。* 3.2.2 计算重级工作制吊车梁(或吊车桁架)及其制动结构的强度、稳定性以及连 接(吊
21、车梁或吊车桁架、制动结构、柱相互间的连接)的强度时,应考虑由吊车摆 动引起的横向水平力(此水平力不与荷载规范规定的横向水平荷载同时考虑),作 用于每个轮压处的此水平力标准值可由下式进行计算:Hk=Pk,max (3.2.2) 式中 Hk吊车最大轮压标准值;系数,对一般软钩吊车 =0.1,抓斗或磁盘吊车宜采用 =0.15, 硬钩吊车宜采用 =0.2。注:现行国家标准起重机设计规范(GB/T 38ll)将吊车工作级别划分为 A1A8 级。在一般情况下,本规范中的轻级工作制相当于 A1A3 级:中级工作制相当于 A4、A5 级;重级工作制相当于 A6A8 级,其中 A8 属于特重级。10图图 3-4
22、 吊车轮水平偏斜引起的卡轨力吊车轮水平偏斜引起的卡轨力16每个轮压处因吊车摆动引起的横向水平荷载标准值(kN),应与下列何项数 值最为接近?A16.3 B34.1 C47.0 D65.8解解 依据钢结构设计规范GB 50017-2003 第 3.2.2 条,由于吊车摆动引 起的横向荷载是卡轨力,按照下式计算:Hk=Pk,max=0.1470=47 kN, 故选择 C17在计算吊车梁的强度、稳定性及连接的强度时,应考虑由吊车摆动引起的 横向水平力,试问,作用在每个吊车轮处由吊车摆动引起的横向水平力标准值 Hk(kN),与下列何项数值最为接近?A11.l B13.9 C22.3 D35.5 【解答
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