GB50017钢结构设计规范修订内容概述(powerpoint141页).pptx
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1、钢结构设计规范 GB50017修订内容介绍沈沈 祖祖 炎炎同同 济济 大大 学学1第一页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。一.章节目录1总则2术语和符号2.1术语2.2符号3基本设计规定3.1设计原则3.2荷载和荷载效应计算3.3材料选用3.4设计指标3.5结构或构件变形的规定4受弯构件的计算4.1强度4.2整体稳定4.3局部稳定4.4组合梁腹板考虑屈曲后强度的计算5轴心受力构件和拉弯、压弯构件的计算5.1轴心受力构件5.2拉弯构件和压弯构件5.3构件的计算长度和容许长细比5.4受压构件的局部稳定6疲劳计算6.1一般规定6.2疲劳计算7连接计算7.1焊缝连接7.2紧固件(螺栓、铆钉等)连接7
2、.3组合工字梁翼缘连接7.4梁与柱的刚性连接7.5连接节点处板件的计算7.6支座注:带下划线的节为新增,红色的节为修改较多2第二页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。一.章节目录(续)8构造要求8.1一般规定8.2焊缝连接8.3螺栓连接和铆钉连接8.4结构构件8.5对吊车梁和吊车桁架(或类似结构)的要求8.6大跨度屋盖结构8.7提高寒冷地区结构抗脆断能力的要求8.8制作、运输和安装8.9防护和隔热9塑性设计9.1一般规定9.2构件的计算9.3容许长细比和构造要求10钢管结构10.1一般规定10.2构造要求10.3杆件和节点承载力11钢与混凝土组合梁11.1一般规定11.2组合梁设计11.3抗剪
3、连接件的计算11.4挠度计算11.5构造要求附录A结构或构件的变形容许值附录B梁的整体稳定系数附录C轴心受压构件的稳定系数附录D柱的计算长度系数附录E疲劳计算的构件和连接分类附录F桁架节点板在斜腹杆压力作用下的稳定计算本规范用词说明附:修改条文说明注:带下划线的节为新增3第三页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。二.增加的一些新概念增加的一些新概念2.1 一阶分析与二阶分析 (1)一阶分析为不考虑结构变形对内力产生的影响,根据未变形的结构平衡条件分析结构内力及位移。(见右上)(2)二阶分析为考虑结构变形对内力产生的影响,根据变形的结构平衡条件分析结构内力及位移,也称考虑P效应的分析。(见右下)
4、lPM=HlHPM=Hl+PH4第四页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。二.增加的一些新概念增加的一些新概念(续)2.2 屈曲与屈曲后强度 (1)屈曲 整个结构或构件在外荷载作用下由原有平衡状态时的变形突然变为另一平衡状态的另一性质的变形,出现这种状态称为整个结构或构件出现屈曲。(见右上)(2)屈曲强度与屈曲后强度 结构或构件出现屈曲后其承载能力根据结构或构件的具体情况有两种可能。一种为出现屈曲时结构或构件已达到最大承载力,屈曲出现即标志结构或构件破坏。另一种为出现屈曲时,结构或构件并未达到最大承载力,仍有后继承载能力,即屈曲后强度。(见右下)PPcrPPPcrPPuPPcrP5第五页,编辑
5、于星期日:二十二点 五十一分。二.增加的一些新概念增加的一些新概念(续)(1)无支撑框架 在框架平面内无支撑,当框架整体失稳在框架平面内发生位移时,其侧移不受约束。(见右上)(2)强支撑框架 在框架平面内有刚度很强的支撑,当框架整体失稳时,在框架平面内的侧移将受到刚度很强的支撑的约束,不能发生或侧移很小可以略去侧移对结构受力的影响。(见右中)(3)弱支撑框架 在框架平面内虽有支撑但其刚度较弱,当框架整体失稳时,在框架平面内的侧移虽会受到约束,但仍能发生一定的侧移,并对结构的受力有影响。(见右下)2.3 无支撑框架、强支撑框架、弱支撑框架6第六页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。二.增加的一些
6、新概念增加的一些新概念(续)2.4 刚性连接、铰接、半刚性连接(1)梁与柱刚性连接 受力过程中梁柱间交角不变,同时连接应具有充分的强度。(2)梁与柱铰接 连接应有充分的转动能力,且能有效地传递横向剪力与 轴心力。(3)梁与柱的半刚性连接 只具有有限的转动刚度,承受弯矩时会产生交角变化;内力分析时,必须预先确定连接的弯矩转角特性曲线。视同刚接M7第七页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。2.5 弯曲失稳、扭转失稳、弯扭失稳(1)弯曲失稳 构件整体失稳时只发生弯曲变形,双轴对称截面轴心受压构件的失稳 属于这种情况。(2)扭转失稳 构件整体失稳时只发生扭转变形,十字形截面轴心受压构件的失稳 属于这种
7、情况。(3)弯扭失稳 构件整体失稳时既发生弯曲变形又发生扭转变形,单轴对称截面 轴心受压构件绕对称轴失稳以及无对称轴截面轴心受压构件的失稳 属于这种情况。二.增加的一些新概念增加的一些新概念(续)8第八页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。二.增加的一些新概念增加的一些新概念(续)弯曲失稳扭转失稳弯扭失稳构件失稳时截面位移投影图9第九页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。三.关于基本设计规定关于基本设计规定3.1 设计原则 3.1.1 设计方法 设计方法与旧规范相同,但可靠度指标 有变化旧规范的设计目标安全度量是按可靠性指标校准值的平均值上下浮动0.25进行总体控制。现规范的设计目标安全度是按
8、可靠性指标不得低于校准值的平均值进行总体控制。10第十页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。三.关于基本设计规定关于基本设计规定(续)3.1.2 安全等级 按建筑结构可靠度设计统一标准GB50068的规定见下表对一般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,安全等级应为二级。对跨度等于或大于60m的大跨度结构如大会堂、体育馆、飞机库等的安全等级宜取一级。安全等级破坏后果建筑物类型一级很严重重要的房屋二级严重一般的房屋三级不严重次要的房屋11第十一页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。3.1.3 吊车梁等的疲劳和挠度计算 按作用在跨间内荷载效应最大的一台吊车的荷载标准值不
9、乘动力系数确定。三.关于基本设计规定关于基本设计规定(续)12第十二页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。三.关于基本设计规定关于基本设计规定(续)3.2 荷载和荷载效应计算 3.2.1 设计工作寿命规范规定的设计工作寿命为50年。对设计使用年限为25年的结构构件,o不应小于0.95。o为结构重要性系数。13第十三页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。三.关于基本设计规定关于基本设计规定(续)3.2.2 吊车摆动水平力 计算重级工作制吊车梁(桁架)及其制动结构的强度、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。起重机设计规范GB/T3811规定的吊车工作级别为A1A8级。建筑结构荷
10、载规范中的吊车荷载状态一般为轻级工作制相当于A1A3级,中级工作制相当于A4、A5,重级工作制相当于A6A8,其中A8为特重级。但设计人员必要时可根据吊车的具体操作情况作适当调整。如检修吊车可按轻级工作制设计等等。14第十四页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。式中 吊车最大轮压标准值;系数 一般软钩吊车 抓斗或磁盘吊车 硬钩吊车 摆动横向水平力可以双向作用,且不与荷载规范规定的制动水平力同时作用。三.关于基本设计规定关于基本设计规定(续)在每个轮压处的水平力标准值为15第十五页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。3.2.3 悬挂吊车的计算 同一跨间每条运行线上的台数:梁式吊车 不宜多于2台电
11、动葫芦不宜多于1台三.关于基本设计规定关于基本设计规定(续)16第十六页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。1.框架结构可采用一阶弹性分析2.框架结构当 时,宜采用二阶弹性分析 为层间侧移容许值为所计算楼层各柱轴压力设计值之和为所计算楼层以上各层的水平力之和 h 为所计算楼层的高度三.关于基本设计规定关于基本设计规定(续)3.2.4 框架分析的规定17第十七页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。三.关于基本设计规定关于基本设计规定(续)3.二阶弹性分析的近似计算方法如下 (1)每层柱顶附加一假想水平力Hni Qi 为第i楼层的总重力荷载设计值 ns 为框架总层数 y 为钢材强度影响系数,对Q2
12、35,y=1.0Q345,y=1.1Q390,y=1.2Q420,y=1.2518第十八页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。三.关于基本设计规定关于基本设计规定(续)(2)各杆件杆端的弯矩为M1b 为框架无侧移时按一阶弹性分析的杆端弯矩M1s 为框架有侧移时按一阶弹性分析的杆端弯矩 2i 为考虑二阶效应第i层杆端侧移弯矩增大系u 为按一阶弹性分析求得的第i层的层间侧移19第十九页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。三.关于基本设计规定关于基本设计规定(续)H3H2H1H3H2H1H3+Hn3H2+Hn2H1+Hn1H3H2H1u3u2u1MM1bM1s20第二十页,编辑于星期日:二十二点 五
13、十一分。三.关于基本设计规定关于基本设计规定(续)(3)当2i1.33时,宜增大框架结构的刚度4.山形门式刚架的分析不能采用上述规定 21第二十一页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。三.关于基本设计规定关于基本设计规定(续)3.3 材料选用 3.3.1 承重结构宜采用的钢材 宜采用Q235、Q345、Q390和Q420钢。1.钢材牌号的表示方法 Q-.脱氧方法:F沸腾钢 b半镇静钢 质量等级:Q235分A、B、C、DQ345分A、B、C、D、E 屈服点数值22第二十二页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。三.关于基本设计规定关于基本设计规定(续)2.钢材性能(1)Q235化学成分与质量等级有
14、关A级含碳0.140.22B级0.120.20C级0.18D级0.17A级的C、Si、Mn含量不作为交货条件。力学性能屈服点、抗拉强度、冷弯与质量等级无关,但与钢材厚度有关。伸长率、冲击韧性与质量等级有关。A不提供B20C时27JC0C时27JD-20C时27JA级钢冷弯试验为附加交货条件B级沸腾钢轧制钢材厚度一般不大于25mm。23第二十三页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。三.关于基本设计规定关于基本设计规定(续)化学成分与质量等级有关 力学性能:(2)Q345、Q390、Q420 屈服点、抗拉强度、冷弯与质量等级无关,但与钢材厚度有关。伸长率、冲击韧性与质量等级有关。Q 345A、B级
15、伸长率(5%)21C、D、E级22 Q390A、B级19C、D、E级20 Q420A、B级18C、D、E级19冲击韧性 Q345A不提供B20C时34JQ 390C0C时34JD-20C时34J Q 420E-40C时27JA级钢冷弯试验为附加交货条件 24第二十四页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。三.关于基本设计规定关于基本设计规定(续)3.3.2 材料选用(1)应根据结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度、工作环境等因素综合考虑。(2)选用要求承重结构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含碳量的合格保证(即不得使用Q23
16、5A);主要焊接结构不能使用Q235A级钢,因为Q235A级钢的碳含量不作为交货条件,即不作为保证,即使生产厂提供碳含量,也只能视为参考,不能排除离散性大,质量不稳定等,因此如发生事故,生产厂在法律上不负任何责任;焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构,还应具有冷弯试验的合格保证;需要验算疲劳的结构,钢材应具有冲击韧性的合格保证。25第二十五页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。三.关于基本设计规定关于基本设计规定(续)焊接结构工作温度应有常温冲击韧性合格保证Q235、Q345应有0oC冲击韧性合格保证Q390、Q420应有-20oC冲击韧性合格保证Q235、Q345应有-20oC冲击韧性合格保
17、证Q390、Q420应有-40oC冲击韧性合格保证非焊接结构工作温度应有常温冲击韧性合格保证Q235、Q345应有0oC冲击韧性合格保证Q390、Q420应有-20oC冲击韧性合格保证(2)选用要求(续)26第二十六页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。(2)选用要求(续)吊车起重量50t的中级工作制吊车梁,对冲击韧性的要求与需验算疲劳构件相同;重要的受拉或受弯的焊接结构,厚度较大的钢材应有常温冲击韧性合格保证;当焊接承重结构采用Z向钢时应符号厚度方向性能钢板GB/T5313的规定;有人认为将硫、磷含量控制在不大于0.01就可以防止层状撕裂问题,也有人提出在上述要求下,再辅以对厚钢板作全面超声
18、波探伤,排除内部缺陷,就可以代替Z向钢的要求,这是不正确的。三.关于基本设计规定关于基本设计规定(续)27第二十七页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。三.关于基本设计规定关于基本设计规定(续)(2)选用要求(续)以下情况不应采用Q235沸腾钢 焊接结构:1)需要验算疲劳2)工作温度-20oC的直接受动力荷载3)工作温度-20oC的受弯及受拉 4)工作温度-30oC 非焊接结构:工作温度-20oC的需要验算疲劳28第二十八页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。3.4 设计指标查规范有关表格3.5 结构或构件变形的规定1.变形的限值查规范附录A当有实践经验或有特殊要求时,可进行适当调整。2.起拱
19、规定 当有实践经验或有特殊要求时,可根据不影响正常使用和观感的原则对变形容许值进行适当调整。可对横向受力构件进行起拱起拱大小:一般为恒载标准值加活载标准值产生的挠度起拱后挠度计算应为恒载和活载标准值产生的挠度减去起拱值。三.关于基本设计规定关于基本设计规定(续)29第二十九页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。四.受弯构件的计算 4.1强度与原规范相同4.2整体稳定与原规范相同4.3局部稳定4.3.1局部稳定分析规定1.承受静力荷载和间接承受动力荷载的组合梁宜考虑腹板屈曲后强度2.直接承受动力荷载的吊车梁及类似构件及不考虑屈曲后强度的组合梁 应按规定配置加劲肋并计算腹板的局部稳定性。30第三十
20、页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。4.3.2梁腹板的局部稳定计算1.配置横向加劲肋的腹板四.受弯构件的计算(续)atwhohchRFhy31第三十一页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。四.受弯构件的计算(续)其中(1)cr 计算受压翼缘扭转受约束受压翼缘扭转未受约束32第三十二页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。(2)cr 计算 四.受弯构件的计算(续)其中33第三十三页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。(3)cr,c计算 四.受弯构件的计算(续)其中34第三十四页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。2.配置横向加劲肋和纵向加劲肋的腹板 四.受弯构件的计算(续)aIIIh1h2ho
21、区格I 区格II 公式中的cr1等的计算公式从略,可查阅新规范。35第三十五页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。四.受弯构件的计算(续)3.新、旧规范的差别(1)相关公式不一样(2)临界应力计算公式不一样(3)取消确定加劲肋间距的计算公式(4)对轻、中级工作制吊车梁,吊车轮压设计值可乘以折减系数0.936第三十六页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。4.4组合梁腹板考虑屈曲后强度的计算1.适用范围(1)工字形截面组合梁(2)(3)承受静力荷载四.受弯构件的计算(续)37第三十七页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。四.受弯构件的计算(续)2.屈曲后强度的基本原理(1)具有大宽厚比腹板梁的抗剪
22、强度 (i)工形截面腹板抗剪屈曲后的张力场理论 张力场理论说明实腹钢梁的腹板失 稳后、腹板的受拉方向形成斜向张力场,使钢梁转化成桁架方式的受力,能继续 承担荷载,直到梁的受压翼缘失稳破坏。由上图可以看出,加劲肋会受到轴心压力。38第三十八页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。(ii)考虑屈曲后强度的梁的抗剪强度 根据张力场理论,规范采用的公式为 当 时,当 时,当 时,四.受弯构件的计算(续)39第三十九页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。(2)具有大宽厚比腹板梁的抗弯强度(i)I形截面腹板抗弯屈曲后的有效截面理论 四.受弯构件的计算(续)40第四十页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。为腹
23、板受压区有效高度系数,规范采用的公式为当时,当时,当时,四.受弯构件的计算(续)41第四十一页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。(ii)考虑屈曲后强度的梁的抗弯强度为截面塑性发展系数为梁截面模量考虑腹板有效高度的折减系数 为梁截面全部有效时的惯性矩 为梁截面全部有效时算得的腹板受压区高度四.受弯构件的计算(续)42第四十二页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。(3)具有大宽厚比腹板梁在弯矩和剪力同时作用下的强度 规范采用相关公式四.受弯构件的计算(续)43第四十三页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。3.计算公式四.受弯构件的计算(续)M、V 为计算区格内梁的平均弯矩和平均剪力设计值,当 时
24、,取 当 时,取Mf 为梁翼缘所能承担的弯矩设计值Af1、h1 为较大翼缘的截面积及其形心到梁中和轴的距离Af2、h2 为较小翼缘的截面积及其形心到梁中和轴的距离Meu、Vu 为梁抗弯和抗剪承载力设计值 44第四十四页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。(1)计算四.受弯构件的计算(续)当时时时45第四十五页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。四.受弯构件的计算(续)(2)计算当时时时46第四十六页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。四.受弯构件的计算(续)4.当利用屈曲后强度时,加劲肋受力增加,应按规范另行计算 当仅配置支承加劲肋不能满足本条2的计算公式时,应在两侧成对配置中间横向加劲肋。(
25、腹板仍需按本条2的公式验算抗弯和抗剪承载力)中间横向加劲肋的截面尺寸除应满足构造规定外,尚需按轴心受力计算在腹板平面 外的稳定性,轴心压力Ns为 F为作用于中间支承加劲肋上端的集中压力。支座加劲肋应按压弯构件计算强度和腹板平面外的稳定。支座加劲肋的受力如图所示 a为加劲肋间距;不设中间加劲肋时,a取支座到跨内剪力为零处的距离47第四十七页,编辑于星期日:二十二点 五十一分。五五.轴心受力构件和拉弯、压弯构件的计算轴心受力构件和拉弯、压弯构件的计算 5.1轴心受力构件5.1.1强度与原规范相同5.1.2稳定增加:(1)板厚t 40mm时的截面分类及的d曲线(2)增加和修改单轴对称截面弯扭失稳计算
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