钢结构规范讲座

5.3构件的计算长度和容许长细比5.3.2条有关交叉腹杆在桁架平面外的计算长度lo（所计算杆内力为N，另一杆内力为No，均为绝对值）oN（1）压杆1）相交另一杆受压，两杆截面相同，并在交点处均不中断2）相交另一杆受压，且另一杆在交点处中断，以节点板搭接NNlloo121NNllo2o1213）相交另一杆受拉，两杆截面相同，并在交点处均不中断4）相交另一杆受拉，且拉杆在交点处中断，以节点板搭接5）相交另一杆受拉，且在交点处拉杆连续，压杆中断，以节点板搭接，若NolNNll5.043121oooNlNNll5.0431oo5.3.3条确定框架柱在框架平面内的计算长度时，原规范分为有侧移框架（1）和无侧移框架（1）新规范确定框架柱在框架平面内的计算长度时分为（1）无支撑纯框架①按一阶弹性分析计算内力时，计算长度系数1.0，按有侧移框架柱的表查得②采用二阶弹性分析方法计算内力时，取=1.0(每层柱顶附加假想水平力Hni)。siyninQH12.0250（2）有支撑框架①强支撑框架——支撑结构（支撑桁架、剪力墙等）的侧移刚度满足式中Sb——产生单位侧倾角的水平力；——第i层间所有柱分别用无侧移框架柱和有侧移框架柱计算长度系数算得的轴压杆稳定承载力之和。)2.1(3oibibNNSoibiNN,按无侧移框架柱的表查得②弱支撑框架——Sb不满足上式时，柱的稳定系数为式中、——分别按无侧移和有侧移框架柱计算长度算得的稳定系数。)2.1(3)(1oibibooNNS1o5.3.6条为新增条文（1）附有摇摆柱的无支撑和弱支撑框架柱的计算长度系数应乘以增大系数h：)/(ffHN11/HN各框架柱轴心压力设计值与柱子高度比值之和各摇摆柱轴心压力设计值与柱子高度比值之和摇摆柱的计算长度系数=1.0)/(/1ff11HNHNh（2）当与计算柱同层的其它柱或与计算柱连续的上下层柱的稳定承载力有潜力时，可利用这些柱的支持作用，对计算柱的计算长度系数进行折减，提供支持作用的柱的计算长度系数应相应增大。（3）梁与柱半刚性连接，确定柱的计算长度时，应考虑节点特性。5.3.8条、5.3.9条增加对跨度等于和大于60m桁架杆件的容许长细比的规定，这是根据近年大跨度桁架的实践经验作的补充规定：（1）受压弦杆和端压杆的容许长细比值宜取100，其它受压腹杆可取150（静力或间接动力）或120（直接动力）。（2）受拉弦杆和腹杆的容许长细比值宜取300（静力或间接动力）或250（直接动力）。建筑抗震设计规范（GB50011-2001）容许长细比：(1)12层以下框架柱6~8度9度(2)12层以上框架柱：6度：7度：8，9度：y/235120fy/235100fy/235120fy/23560fy/23580f(3)12层以上支撑6，7度：8度：9度：(4)12层以下支撑6，7度：压杆拉杆8，9度：压杆拉杆y/235120fy/23560fy/23590fy/235200fy/235150fy/235120fy/235150f所有地区均在6度或以上，GB50017规定已被替代５.4受压构件的局部稳定5.4.1条轴心受压构件中翼缘板外伸宽度b与厚度t之比(不变)yftb/235)1.010(/5.4.4条轴心受压T形截面腹板原规范宽厚比，对剖分T型钢太严，限制改为：①轴心受压构件和弯矩使自由边受拉的压弯构件热轧T型钢，焊接T型钢，yfth/235)2.015(/woyfth/235)17.013(/wo②弯矩使腹板自由边受压的压弯构件(不变)当o≤1.0时当o1.0时yfth/23515/woyfth/23518/womaxminmaxo建筑抗震设计规范（GB50011-2001）容许宽厚比：所有地区均在6度或以上，GB50017规定已被替代第6章疲劳计算6.1.1条应力变化循环次数等于或大于5×104次时应进行疲劳计算附录E（原附录五）的疲劳分类表中项次5“梁翼缘焊缝”原规定为二级，但根据“施工验收规范”，角焊缝因内部探伤不准确，不能达到二级。吊车梁受拉翼缘常用角焊缝，这就产生了矛盾。现增加规定了“角焊缝，但外观质量符合二级”的疲劳类别。第7章连接计算7.1焊缝连接对接焊缝角接焊缝对接与角接组合焊缝7.1.1条有关焊缝质量等级的选用，是设计规范的新增条文。焊缝质量等级是原《钢结构工程施工及验收规范》GBJ205-83首先提到的，不过它只提到一、二、三级焊缝的质量标准，并未提到何种情况需要采用何级焊缝，而GBJ17-88也没有明确规定，导致一些设计人员对焊缝质量等级提出不恰当要求，影响工程质量或者给施工单位造成不必要的困难。焊缝质量等级的规定，大部份在设计规范有关条文或表格中已有反映，但不全面不集中，现集中为一条较为直观明确。（1）在需要计算疲劳结构中的对接焊缝（包括T形对接与角接组合焊缝），横向焊缝受拉的应为一级，受压的应为二级，纵向对接焊缝应为二级，新规范附表E-1，项次2、3、4已有反映。（2）在不需要计算疲劳的构件中，凡要求与母材等强的对接焊缝应焊透，受拉时不应低于二级，受压时宜为二级。因一级或二级对接焊缝的抗拉强度正好与母材的相等，而三级焊缝只有母材强度的85%。（3）重级工作制和Q50t的中级工作制吊车梁腹板与上翼缘之间以及吊车桁架上弦杆与节点板之间的T形接头应予焊透，质量等级不低于二级。本来上述焊缝处于构件的弯曲受压区，主要承受剪应力和轮压产生的局部压应力，没有受到明确的拉应力作用，按理不会产生疲劳破坏，但由于承担轨道偏心等带来的不利影响，国内外均发现连接及附近经常开裂。所以我国74规（TJ17-74）规定此种焊缝“应予焊透”即不允许采用角焊缝；而88年规范（GBJ17-88）又补充规定“不低于二级质量标准”。对新规范来说，此内容已放在7.1.1条，故将“构造要求”一章的这部份规定取消。（4）角焊缝以及不焊透的对接与角接组合焊缝，由于内部探伤困难，不能要求其质量等级为一级或二级。因此对需要验算疲劳结构的此种焊缝只能规定其外观质量标准应符合二级，此内容在设计规范GB50017疲劳计算分类表（表E-1）项次5中已有反映。（5）关于本条提到的“需要验算疲劳结构中的横向对接焊缝受压时应为二级”、“不需要计算疲劳结构中与母材等强的受压对接焊缝宜为二级”。在设计规范的其它条文中没有提到，这是根据过去工程实践和参考国外标准规定的，例如美国《钢结构焊接规范》AWS中，对要求熔透的与母材等强的对接焊缝，不论承受动力荷载或静力载，亦不论受拉或受压，均要求无损探伤，而我国的三级焊缝是不进行无损探伤的。由于对接焊缝中存在很大残余拉应力，外压力往往不能完全抵消此拉应力，在某些情况（例如吊车梁上翼缘中的对接焊缝）常有偶然偏心力作用（例如吊车轨道的偏移），使名义上为受压的焊缝受力复杂，常难免有拉应力存在。7.1.3条和7.1.3条原规范规定角焊缝和不加引弧板的对接焊缝，每条焊缝的计算长度均采用实际长度减去10mm。经讨论，此种不分焊缝大小取为定值的办法不合理，新规范改为：对接焊缝减去2t；角焊缝减去2hf。7.1.4条斜角角焊缝的计算两焊脚边夹角不等于900的角焊缝称为斜角角焊缝，这种焊缝一般用于T形接头中。αααα与原规范一样，斜角角焊缝计算时不考虑应力方向，任何情况都取f或（f）=1.0。这是因为以前对角焊缝的试验研究一般都是针对直角角焊缝进行的，对斜角角焊缝研究很少。而且，我国采用的计算公式也是根据直角角焊缝简化而得，不能用于斜角角焊缝。新规范参考美国《钢结构焊接规范》（AWS）并与我国《建筑钢结构焊接技术规程》进行协调，作了下列修改：（1）规定锐角角焊缝两焊脚边夹角≥600，而钝角角焊缝≤1350。这表示焊脚边夹角小于600或大于1350的焊缝不推荐用作受力焊缝。（2）原规范规定的锐角角焊缝计算厚度取he=0.7hf，比实际的喉部尺寸小，这是考虑到当角较小时，焊缝根部不易焊满以及在熔合线的强度较低这两个因素。现规定600已无此问题。因此，不论锐角和钝角的计算厚度均统一取为喉部尺寸he=hfcos/2。但当根部间隙（b、b1或b2）1.5mm，则应考虑间隙影响，取。2/cossin)(21bbbhhfe、或αααα（3）新规范规定任何情况根部间隙（b、b1或b2）不得大于5mm，主要是图a中的b1可能大于5mm。如果是这样，可将板端切成图b的形状并使b5mm。对于斜T形接头的角焊缝，在设计图中应绘制大样，详细标明两侧斜角角焊缝的焊脚尺寸。αααα7.2紧固件（螺栓、铆钉等）连接7.2.2条（1）新规范名称变化：高强度螺栓摩擦型连接、承压型连接。原规范：摩擦型高强度螺栓、承压型高强度螺栓（2）表7.2.2-1中的抗滑移系数值作了一些修正，原规范喷砂（丸）和喷砂后生赤锈时Q345、Q390和Q420钢的=0.55，实际上达不到此要求，降为0.50。（3）高强度螺栓的预拉力P，原规范取为式中考虑螺栓材质的不定性系数0.9；施工时的超张拉0.9；拧紧螺帽时螺杆所受扭转剪应力影响系数1.2。由此得出的8.8级螺栓的P，使抗剪承载力有时（当μ0.4时）比同直径的粗制螺栓还低，不合理，且与薄钢规范的规定不协调，新规范改为由于高强度螺栓材料无明显的屈服点，用抗拉强度fu代替fy再补充一个系数0.9是适宜的。yefAP2.19.09.0uefAP2.19.09.09.010.9级没变，8.8级提高（70，110，135，155，205，250）（4）将同时受剪和拉力的高强度螺栓摩擦型连接的计算新规范改用相关公式表达实质与原规范未变，由Nvb=0.9nfμP和Ntb=0.8P，代入后即得原规范计算式Nv=0.9nfμ(P-1.25Nt)。1bttbvvNNNN7.2.3条（1）在杆轴方向受拉的连接中，承压型连接高强度螺栓的承载力设计值的计算方法与普通螺栓相同。原规范为0.8Ptbe2tb4fdN（2）取消原规范“承压型高强度螺栓连接的抗剪承载力不得大于按摩擦型连接计算的1.3倍”的规定。理由为，原规范的此规定是鉴于当时使用经验不足，控制一下，使承压型在正常情况下（即荷载标准值作用下）不滑移。但国外标准并没有此规定，而承压型不一定施加与摩擦型相同的预拉力，因此矛盾较多，况且现在已有使用经验。7.3组合工字梁翼缘连接7.3.1条组合梁翼缘焊缝连接。新规范规定的计算式（7.3.1）与原规范相同，式中根号内第二项指垂直于焊缝长度方向的应力。引入系数f,对直接承受动力荷载的梁f=1.0;对承受静力载或间接承受动力载的梁f=1.22。其实对后者来说，受有固定集中力处规定应设置支承加劲肋，此时取F=0。对前者又取f=1.0。所以公式中的f基本上无实际价值。7.3.2条原规范规定的计算式（7.3.2）在右侧漏掉了在计算截面处紧固件数目n1，新规范已加上。另外，规范条文提出计算“翼缘与腹板连接铆钉或摩擦型连接高强度螺栓”，表示普通粗制螺栓和承压型连接高强度螺栓不得用于此种连接，至于A、B级螺栓，由于制造费工、装配困难，也不推荐采用。实际上，公式（7.3.2）还应包括翼缘板与翼缘角钢之间的承载力计算，此时取F=0，S1为翼缘板截面对梁中和轴的面积矩。7.4梁与柱的刚性连接在框架结构中，梁与柱的刚性连接是很重要的节点。原规范没有本节内容，现参考国外标准和我国实践经验，增加了本节。7.4.1条规定了不设置横向加劲肋时，对柱腹板和柱翼缘厚度的要求。①在梁的受压翼缘处，柱腹板受有梁翼缘经过柱翼缘传给柱腹板的压力，柱腹板应满足强度要求和局部稳定要求。柱腹板的强度应与梁受压翼缘等强，即式中be—柱腹板计算宽度边缘处压应力的假定分布长度。参照梁的局部压应力计算式，取be=a+5hy，a为集中压力在柱外边缘分布长度，等于梁翼缘板厚度；