2017版钢结构设计标准重大变化1

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1、17钢标的修订,除对03钢规的条文进行必要的修订、增补之外,主要完成了下 面两项工作： 1形成设计标准.03钢规及以前的钢规,根本上属于母规性质,即主要用于规定钢材强度和构件验算,缺乏对结构体系层面的设计规定和结构抗震设计内容,不能直接成为用于设计的结构标准.本次修订参加结构体系和抗震设计内容,使 17钢标能够直接用于常用钢结构体 系的设计.2引入用于钢结构稳定设计的直接分析法, 并与欧标、美标、中国香港钢规的直接 分析法保持同步,使钢结构的稳定设计更平安、更经济.1 各章主要内容17钢标适用于工业与民用建筑和一般构筑物的钢结构设计.经过历届编制人的 努力,钢规已成为钢结构业内专业最权威、 应

2、用最广泛的标准.因此本次钢标的 修订也力求在房屋之外的其他领域,如铁路、公路、港口、水利等方面解决技术 层面的共性问题,以促进钢结构行业的开展.明确了无支撑框架、强支撑框架的定义,标准了支撑结构、框架-支撑结构体系,增加了用于抗震设计的构件塑性耗能区的定义.给出了钢结构两种地震工况的验算方法,即GB 50010 2021?建筑抗震设计标准?简称 抗规的多遇地震设计法和17钢标的设防烈度地震设计法,后 者具体验算方法见第17章.这就指明了钢结构的抗震设计既可以按抗规的方法, 也可以按第17章的抗震性能化设计方法.截面板件宽厚比是为第17章抗震设计准备的根本资料,可以说这是中国标准第 一次系统地梳

3、理了板件宽厚比.对于欧规的S1 S4截面,17钢标将压弯和受弯构件的截面分成 S1 S5五类 截面.17钢标S1、S2为塑性截面,S4为弹性截面,S3为中国标准特有的 考虑一定塑性开展的弹塑性截面,S5为薄柔截面.17钢标将材料独立成章,为今后新材料的应用做准备.本次虽仅增加了Q460和Q345GJ两种钢材,但做了大量工作.以可靠性指标为根底,通过大量构件 的几何不定性、材料不定性和计算模式不定性的试验分析和现场构件数据统计工 作,并结合以往钢规的计算模式不定性成果, 得到了本次用于修订的抗力分项系 数.应当看到,经过十几年钢结构产业的开展,我国的建筑用钢质量水平有了很大提 高.但从抗力分项系

4、数的角度讲,并不尽如人意.由于材料不定性中屈服强度的 变异系数的增大,使得本次修订得到的抗力分项系数有所增大：Q235由1.087增大到1.090,Q345 Q420由1.111增大到1.1251.180不同板厚,新 增Q460钢的抗力分项系数为1.1251.180 不同板厚.对于目前的抗力分项系数计算方法,有两点值得注意.一是求解麻烦,需要做大量的试验和检测工作,这也限制了作为标准引进新钢种的速度. 二是抗力分项系 数的统计方法使其极大依赖钢材屈服强度的离散程度,每次统计值都不稳定.考 虑到抗力分项系数在1.1左右,因此可以参照欧美的做法,比方规定抗力分项 系数为1.1,然后反推对钢材强度的

5、离散性要求.如采用这种方法可大大简化抗 力分项系数确实定过程,方便引入新钢种.本章为直接分析法.作为一阶弹性分析与计算长度法的一个替代方法,直接分析法已纳入欧美、中国香港标准,并有取代前者成为钢结构稳定计算方法的趋势.一阶分析方法依赖于计算长度,03钢规的计算长度系数是在特定条件下推导出 来的.实际上,构件的计算长度与结构体系、荷载情况、约束条件均有关系,并 不是一个定值.直接分析法准确考虑结构计算的诸多因素,并引入结构和构件的初始缺陷和剩余应力,将稳定计算统一到原本的强度计算上来.从试设计及欧美相关的研究来看,P - 40二阶分析从工程角度看效果会更好 一些.在此根底上,以计算长度系数为 1

6、.0进行构件的稳定性计算,防止了计 算长度系数确定的诸多难题,可以得到满意的结果. P S 含40、30 直接分析法由于具体操作时 30的取法不便,使得此方法在实际应用上会遇到一 定的困难.应当看到,二阶效应法和直接分析法由于要直接考虑二阶效应,因而不能用传统的线性分析方法进行,需采用迭代方法进行几何非线性求解.而对于直接分析法, 如何编制一个高效的非线性计算软件直接决定了这种方法的应用前景.目前,香港地区的Nida软件在这方面居领先地位,很好地解决了这个问题.直接分析法还可以应用于地震工况的计算,这时应采用时程法进行考虑几何非线 性的结构动力弹性或弹塑性分析.构件的受弯、轴心受力和压弯拉弯是

7、传统章节.03钢规已很好完成了这三类构件的设计和计算方法,本次修订没有做大的调整.将有支撑框架分为强支撑结构和弱支撑结构,是 03钢规的一个创新.考虑到实 际应用情况很少设计成弱支撑框架, 因此这次取消了该类框架.另外,强支撑框 架的判别式过于理论化,争议较多,这次做了系数的调整但仍加以保存. 随着二 阶分析计算方法的普及,建议今后采用二阶分析法或直接分析法进行钢结构稳定 设计,这时计算长度系数取1.0 o纯钢板剪力墙作为一种性能良好的水平受力构件,与支撑相比有其独特的适用 性.考虑到钢板的稳定问题,这次仅引入带加劲肋的钢板墙.目前国内应用钢板 墙的典型工程是320 m高的天津津塔,但其对施工

8、安装要求较高,目前钢板墙 并未得到大量应用.塑性设计属求结构极限承载力问题, 具有理论依据,但作为设计方法缺少可靠度 方面的论证.17钢标采用弯矩调幅设计方法,具有塑性设计含义,且从概念上 易为设计者所接受.对超静定梁可以进行调幅,包括框架梁和连续梁.对于地震工况,只允许对重力 荷载进行调幅.将连接独立成章,对各种钢结构连接进行梳理,并为今后该章内容的开展打下基 础.17钢标连接的计算式沿用03钢规,没有做大的调整.近年来在海外工程的工 程实践中发现,我国有些强度指标如高强螺栓的预紧力、抗剪承载力等较国外标 准低不少.这方面属于根本性能的研究.考虑到03钢规的指标很多是来源于 88 钢规乃至7

9、4钢规的数据,而当时情况下钢材的强度、施工水平等与现在不能同 日而语.因此今后有必要在吸收国外先进技术的根底上,对这些公式进行梳理和修订.节点独立成章,也是为以后对节点的全面、系统、深入的研究打根底.在柱脚一 节,将外露式、外包式、埋入式和插入式柱脚进行了系统梳理,便于设计人员选 用.特别是着重介绍了已广泛用于冶金厂房的钢结构插入式柱脚,可以为其他行业的应用所借鉴.钢管结构的广泛应用使得需要对其相贯节点的设计进行全面研究,包括圆钢管和矩形钢管.相贯节点因其受力机理的特殊性,难于像钢结构的其他强度验算一样,由一个理 论公式考虑各种因素推出实用公式,而是根本基于试验得到.在全面进行相贯节点理论分析

10、和试验研究的根底上, 17钢标提出了一整套非加 劲的节点承载力计算式.承载力公式综合考虑了节点屈曲、 屈服、支杆强度等因 素,是以试验为依据的,为管桁架强节点弱杆件的设计提供了保证.对于交错搭接节点中被搭接支杆不易施焊的情况,17钢标也做了详尽分析,给出了诸如低烈度抗震区可不施焊的建议.对于不满足节点承载力要求的非加劲相贯节点,可以采用设置加劲肋的方法处 理.考虑混凝土与钢梁的组合作用能节省用钢量.本章的组合梁强度计算按塑性理 论,挠度和连续梁端部裂缝计算按弹性理论.前者考虑混凝土开裂的刚度折减, 后者考虑弯矩调幅作用.组合梁按栓钉的抗剪水平分为完全抗剪组合和局部抗剪组合.前者的栓钉数量能 完

11、全承当混凝土与钢梁界面的剪力传递. 基于此,推导出完全组合梁和局部组合 梁的正弯矩区和负弯矩区的承载力计算式.从正弯矩区的位置可以看出,这套塑 性计算式适用于非地震区,因此更加适用于次梁包括简支梁和连续梁.另外, 第6节给出了按完全抗剪连接得到的混凝土梁纵向传递栓钉抗剪力的计算式.可以看到,组合梁的计算基于塑性理论,是一个完整体系.在应用时要特别注意 适用条件,合理应用.考虑造价等原因,用钢管混凝土柱代替钢柱已成为一种常规做法.因此17钢标将钢管混凝土柱作为一种常规构件列入.这种构件的承载力计算及相关构造要求 见其他有关标准、规程、标准.疲劳计算适用于应力循环次数超过 5万次的情况.17钢标采

12、用S-N曲线以应 力幅考虑疲劳问题,分两个步骤判断构件的疲劳.第一步进行初步判断,以1 亿次的疲劳截止限值进行验算.如果不满足,对常幅疲劳,按应力循环次数分段 验算；对变幅疲劳,按折算幅进行 200万次容许应力幅验算.低温冷脆是钢材的特征之一.在中国严寒地区近年来也曾发生了多起因钢材低温 脆断的结构事故.17钢标要求低温情况下一般为20 C以下应进行防脆断 设计,并从构造上给出了具体要求.对于具体的防脆断计算方法,如断裂力学和 损伤力学方法,需要在下一步的工作中加以引入和完善.钢结构抗震性能好,不仅仅表现在材料延性好,还在于它的地震作用小.因此, 如何将钢材的强度和延性合理地进行组合搭配,即采

13、用高延性、低承载力或低延 性、高承载力的结构,是钢结构抗震设计的关键.17钢标采用以抗震设防烈度为根底的钢结构抗震设计方法,采用性能系数考虑 结构的承载力与延性关系,以截面板件宽厚比等级考虑构件的延性. 对钢框架结 构、支撑结构、框架-支撑结构的抗震设计做出了全面系统的规定,使以性能系数和构件延性为根底的设防烈度抗震设计方法走向应用.采用基于性能的钢结构设防烈度抗震设计方法进行抗震设计,对于高烈度区的高 层结构,采用低承载力高延性的设计方法,以结构和构件的延性耗能反抗强震作 用,使结构设计更平安.对于低烈度区的低层结构,采用高承载力低延性的设计 方法,利用地震作用小、不为限制设计工况的特点,降

14、低构件的延性要求,使结 构设计更合理.钢结构防护含抗火设计、防腐、隔热.钢结构的抗火设计,与GB 51249 2021?建筑钢结构防火技术标准? 相联系, 后者采用抗火性能化设计,使防火设计更趋于合理.钢结构防腐蚀设计,要根据使用环境和维护条件等因素,采用可行的防腐蚀方法, 包括涂料、耐候钢、阴极保护、镀锌铝等.钢结构的隔热设计,要将高温环境作为一种持久工况,对高温下钢结构进行隔热 保护或考虑高温下材料性能的降低进行结构设计.2021最新版?钢结构设计标准?主要修订内容如下:1“术语和符号第2章删除了原标准中关于强度的术语,增加了本次规 范新增内容的术语.2“根本设计规定第3章增加了“结构体系

15、和“截面板件宽厚比等级,“材料选用及“设计指标内容移入新章节“材料第 4章,关于 结构计算内容移入新章节“结构分析及稳定性设计第5章,“构造要求原 第8章中制作、运输及安装的原那么性规定并入本章.3 “受弯构件的计算原第4章改为“受弯构件第6章,增加了 腹板开孔的内容,“构造要求中与梁设计相关的内容移入本章.4“轴心受力构件和拉弯、压弯构件的计算原第 5章改为“轴心受力 构件第7章及“拉弯、压弯构件第8章两章,“构造要求原第8 章中与柱设计相关的内容移入第 7章.5“疲劳计算原第6章改为“疲劳计算及防脆断设计第 16章增加了简便快速验算疲劳强度的方法,“构造要求原第8章中“提升严寒地区结构抗脆断水平的要求移入本章,并增加了抗脆断设计的补充规定.6“连接计算原第7章改为“连接第11章及“节点第12章 两章,“构造要求原第8章中有关焊接及螺栓连接的内容并入 11章、柱 脚内容并入12章.7“构造要求原第8章中的条文根据其内容,分别并入相关各章.8“塑性设计原第9章改为“塑性及弯矩调幅设计第 10章, 改变了塑性设计思路,采用内力重分配的思路进行设计.9“钢管结构原第10章改为“钢管连接节点第13