(民用建筑工程设计常见问题分析及图示)05SG109-4钢结构与空间网格结构.pdf
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1、 - 1 - 民用建筑工程设计常见问题分析及图示民用建筑工程设计常见问题分析及图示 ( (钢结构和空间网格结构钢结构和空间网格结构) ) 批准部门:中华人民共和国建设部 批准文号:建质200514 号 主编单位:中冶京诚工程技术有限公司 中国建筑标准设计研究院 统一编号:BT791 实行日期:二 00 五年三月一日 图集号:05SGl094 目目 录录 编制说明编制说明 钢结构钢结构 1 钢结构设计规定 1.1 基本设计规定 1.2 构件计算 1.3 连接计算 1.4 构造要求 2 冷弯薄壁型钢结构 2.1 基本设计规定 2.2 构件计算 2.3 构造要求 3 门式刚架轻型房屋钢结构 3.1
2、基本设计规定 3.2 支撑体系 3.3 设计计算 3.4 构造要求 4 高层民用建筑钢结构 4.1 基本设计规定 4.2 构件设计 4.3 节点设计 4.4 组合楼板设计 空间网格结构空间网格结构 5 空间网格结构 5.1 材料选用 5.2 结构选型 5.3 设计计算 5.4 杆件 5.5 节点设计 编编 制制 说说 明明 1主要编制依据: 建设部建质200446 号文”关于印发二 00 四年国家建筑标准设计编制工作计划的 通知” 建筑结构可靠度设计统一标准GB 50068-2001(简称可靠度标准) 建筑工程抗震设防分类标准GB 50223-2004(简称设防分类标准) - 2 - 建筑结构
3、荷载规范GB 50009-2001(简称荷载规范) 建筑抗震设计规范GB 50011-2001(简称抗震规范) 钢结构设计规范GB 50017-2003(简称钢结构规范) 高层民用建筑钢结构技术规程JGJ99-98(简称高钢规程) 型钢混凝土组合结构技术规程JGJl38-2001(简称组合结构规程) 钢骨混凝土结构设计规程YB9082-97(简称钢骨混凝土规程) 冷弯薄壁型钢结构技术规范GB 50018-2002(简称薄壁型钢规范) 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS 102:2002(简称门式刚架规程) 网架结构设计与施工规程JGJ7-91(简称网架规程) 网壳结构技术规程JGJ6l-2
4、003(简称网壳规程) 网架结构设计与施工规程应用指南(简称网架设计指南) 建筑钢结构焊接技术规程JGJ81-2002(简称钢结构焊接规程) 钢网架螺栓球节点用高强度螺栓GB/T16939-199(简称钢架高强度螺栓) 钢结构工程施工质量验收规程GB50205-2001(简称钢结构施工规范) 建筑工程设计文件编制深度规定建质200384 号(简称设计文件深度) 施工设计文件审查要点20032 号(简称审查要点) 2,编制目的: 根据现行的国家有关规范、 规程, 对民用建筑工程设计中由于设计人员的考虑不周和对 规范、规程的理解不够全面,造成的一些不当做法和错误,以及在施工图设计文件审查中常 出现
5、的问题,进行汇总、整理、分析,并提出改进措施及依据,从而加强设计人员对规范及 规程全面、准确的理解,避免类似错误的发生,合理和优化设计,提高设计质量。 3,主要内容: 本图集共分四册。第一册为工程设计管理、荷载与地震作用、地基与基础,第二册为砌 体结构,第三册为混凝土结构,第四册为钢结构和空间网格结构。采用图文并茂及对照编排 方式给出设计中工程技术人员容易混淆、容易忽视的问题及相关规定和改进措施示例。 本分册主要内容包括:普通钢结构、冷弯薄壁型钢结构、门式刚架轻型房屋钢结构、高 层民用建筑钢结构和空间网格结构的基本设计规定、构件计算及构造要求等。 4,适用范围: 本图集适用于民用建筑或一般工业
6、建筑工程设计,可供设计、审图、监理、施工和管理 等部门的技术人员使用。 5,使用说明 5.1 本图集所列常见问题是指不符合现行国家规范、规程或不够合理、不够完善的做法, 改进措施是指根据规范,规程的规定应采取的做法。 5.2 鉴于工程的具体情况,解决问题的措施不是唯一的,设计时应根据工程实际情况,注 意避免本图集提出的”常见问题” ,采取合理的解决措施,不宜拘泥于本图集提供的改进方 案。 5.3 使用本图集应严格执行国家现行标准、规范和规程的规定,如涉及地方规定的,还应 协调考虑。 1 钢结构 1.1 基本设计规定 1.1.1 在钢结构设计文件说明中未注明结构钢材的强度等级、 连接材料的型号,
7、 焊缝型式, 焊缝质量等级及对施工的要求。 原因分析:原因分析:对于钢结构设计,在设计文件中说明设计所采用的钢材牌号、连接材料的型号、 - 3 - 焊缝型式和焊缝质量等级等是必不可少的,应对钢结构制作、安装和验收起到指导作用,因 此钢结构规范GB50017 将它列为强制性条文。设计人员往往在设计文件中忽视了注明要 求的必要性。 改进措施:改进措施:应按钢结构规范CB50011 第 1.0.5 条(强制性条文)要求,在钢结构设计文件 中,注明钢材牌号、连接材料的型号(或钢号)和对钢材所要求的力学性能、化学成份及其他 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
8、 对施工的要求。 1.1.2 计算重级工作制吊车梁及其制动结构的强度、稳定性以及连接的强度时,未采 用由吊车摆动引起的横向水平力。 原因分析:原因分析: 钢结构规范GB50017 对于此处有所变化,原钢结构设计规范GBJl7-88 此 处计算的吊车横向水平力考虑增大系数,而现行钢结构规范规定,吊车横向水平力标准 值按公式 HK Pk,max计算。 改进措施:改进措施:应按钢结构规范第 3.2.2 条规定进行设计,并与荷载规范GB50009 规定 的横向水平荷载对比,按较大值采用。计算吊车梁及其制动结构的强度、稳定以及连接强度 时,按公式 HK Pk,max计算。 1.1.3 再选用钢材时未注明
9、应要求的钢材质量等级(A、B、C、D 等级) ,材质性能无相应 保证。 原因分析:原因分析:设计中容易忽视钢材的质量等级及其含义、重要性与通用条件。 改进措施:改进措施:应按钢结构规范GB50017 第 3.3.1 和第 3.3.2 条选材要求与全国民用建筑 工程设计技术措施结构第 17.1.1 条在设计文件中注明质量等级要求。 1.1.4 对由抗震设计控制截面选用的承重钢结构,未对钢材材质提出材料性能补充要求, 仅在设计文件中注明采用 Q235 钢或 Q345 钢。 原因分析:原因分析: 抗震规范GB50011 第 3.9.1、3.9.2 条对钢材提出特别最低要求,应在设计文 件中说明。 改
10、进措施:改进措施: 抗震规范第 3.9.1,3.9.2 条对抗震钢结构钢材提出特别最低要求,即实测强 屈比、伸长率、冲击韧性和屈服台阶及可焊性,并在设计文件中注明。A 级钢不保证冲击韧 性,且 Q235A 含碳量不作交货条件,故不能用于抗震设防钢结构和焊接结构。 1.1.5 焊接钢结构选用 Q235-A 级钢,可焊性无可靠保证。 原因分析:原因分析:设计人员容易忽视 Q235-A 级钢是不保证含碳量(亦可不保证焊接性能)的性能条 件,又未注意钢结构规范GB50017 相关条文规定。 改进措改进措施:施:按钢结构规范第 3.3.3 条(强制性条文)与全国民用建筑工程设计技术措施 一结构第 17.
11、2.2 条在设计文件中正确、合理选用钢材等级。 1.1.6 对于直接承受动力荷载且需验算疲劳的结构,在设计文件中对其手工焊焊条未注明 要求采用低氢型焊条,即 E4315、E4316 或 E5015、E5016 型焊条。 原因分析:原因分析: 手工焊接时焊条型号中关于药皮类型的确定, 应按结构的受力情况和重要性区别 对待,对于承受动力荷载且需验算疲劳的结构,为减少焊缝金属中的含氢量,防止冷裂纹出 现,并使焊缝金属脱硫减小裂纹的倾向,应采用低氢碱性焊条。设计人员未注意查用规范有 关受直接动力荷载构件对焊条选材的专门要求。 改进措施:改进措施:应按钢结构规范GB50017 第 3.3.8 条款要求选
12、用焊条。对直接承受动力荷载 - 4 - 且需验疲劳的结构,应选取低氢型焊条并配以相应焊剂,即对 Q235 钢应选 E4315、E4316, 对 Q345 钢应选 E5015、E5016 焊条。 1.1.7 在钢结构构件计算中对 t18mm,t20mm,Q235 钢板强度设计值取值不同。未予以 注意,造成错误。 原因分析:原因分析: 钢结构规范GB50017 第 3.4.1 条(强制性条文)规定 t1640mm 钢板抗拉、 抗压、和抗弯强度设计值 f205Nmm 2,而原钢结构设计规范GBJl7-88 规定 t20mm 钢板抗拉、抗压和抗弯强度设计值 f215Nmm 2。 改进措施:改进措施:
13、对于钢材的强度设计值, 经过多年的设计和生产经验, 在大量的调查研究基础上, 钢结构规范第 3.4.l 条(强制性条文)将 t18mm 和 t20mm 的 Q235 钢板的强度设计值 调整为 f205Nmm 2,应按此执行。 1.1.8 在计算单面连接轴心受压单角钢和无垫板的单面施焊的对接焊缝强度时,其强度设 计值未乘以折减系数。 原因分析:原因分析:(1)由于平面连接的受压单角钢实际上是双向压弯构件,只是为计算简便将其作 为轴心受压构件计算,应采用折减系数以考虑双向压弯的影响。 (2)经调查统计许多单面施焊不加垫板时,焊缝不能保证焊满焊件的全厚度,因此其强 度设计值应乘以折减系数。 改进措施
14、:改进措施:应按钢结构规范GB50017 第 3.4.2 条(强制性条文),将强度设计值乘以折减 系数 0.85(稳定性计算另有规定)。如图 1.1.8-1、2 所示: 1.2 构件计算 1.2.1 钢梁上翼缘或支座受有较大集中荷载处,未设置横向加劲肋,或未进行该处腹板 局部承压强度计算。 原因分析:原因分析:当梁上翼缘或支座受有较大集中荷载时,宜在该处按置构造设支承加劲肋,并应 进行该处局部承压验算,否则梁会因为局部承压强度不够而发生破坏。 改进措施:改进措施:应按钢结构规范GB50017 第 4.l.3、4.3.2、4.3.6、4.3.7 条要求进行局部 承压强度验算,同时注意此处施焊受剪
15、。 1.2.2 钢梁受压翼缘自由长度 l1:与其宽度 b1之比超过有关规定,未对钢梁进行整体稳 定计算。 原因分析:原因分析:对钢结构的受弯构件不仅要进行强度计算,还应进行整体稳定计算,因稳定计算 常起控制作用。 改进措施:改进措施:应按钢结构规范GB50017 第 4.2.1 条的有关规定,对钢梁进行整体稳定计算。 计算整体稳定系数b时,应遵照附录 B 的有关规定。 1.2.3 简支箱形梁截面尺寸不满足h/b06和l1/b095(235fy)未对梁的整体稳定进行计 算。 原因分析:原因分析:箱形梁与工字形梁相比具有较好的抗扭特性,但其截面尺寸不宜超过限值。 改进措施:改进措施: 由于箱形截面
16、梁的抗侧向弯曲和抗扭转刚度远远大于工字形梁, 其整体稳定性很 - 5 - 强,设计时应尽量避免计算其整体稳定性, 钢结构规范GB50017 也未给出整体稳定系数 的计算方法,因此, 钢结构规范第 4.2.4 条规定,箱形截面只要满足 h/b06 和 l1/b0 95(235fy)时可不计算其整体稳定性,当不满足时应进行整体稳定计算。 1.2.4 支座反力比较大的梁端支承加劲肋未按轴心受压构件计算其在梁平面外的稳定性, 且对加劲肋与梁腹板的连接焊缝也末进行计算。 原因分析:原因分析: 梁端的反力设计假定由加劲肋和部分腹板承受, 加劲肋和部分腹板组成的截面按 轴心受压构件计算,加劲肋与上翼缘接触面
17、可以要求刨平顶紧后再焊接。 改进措施:改进措施:应按钢结构规范GB50017 第 4.3.7 条,对支承加劲肋处进行计算。计算时应 注意此处按轴心受压构件考虑的截面为加劲肋和加劲肋每侧15tw(235/fy) 1/2范围内组成的十 字形截面,计算长度取梁腹板高度 h0,如图 1.2.4 所示: 1.2.5 工字形截面梁受压翼缘外伸宽度 b 与其厚度 t 之比不符合有关规定。 原因分析:原因分析: 钢结构构件因局部稳定而对板件宽厚比是有限值要求的, 尤其是当设计中考虑截 面塑性发展与塑性设计时,其限值更严。 改进措施:改进措施:应按钢结构规范GB50017 第 4.3.8 条和第 9.1.4 条
18、规定,限制工字形截面梁 受压翼缘的宽厚比。 1.2.6 计算单角钢受压构件长细比时,未采用角钢最小回转半径,而采用了与角钢平行轴 的回转半径。 原因分析:原因分析: 单角钢受压构件的长细比计算一般取最小回转半径, 但计算在交叉点相互连接时 杆件平面外长细比时则另有规定。 改进措施:改进措施:应按钢结构规范GB50017 第 5.3.8 条注 2 规定取回转半径。 1.2.7 轴心受压构件未按 VAf85(fy235) 1/2式计算剪力。 原因分析:原因分析:对于轴心受压构件,由于在制作、安装过程中构件存在着初始偏心,在外荷载作 用下不是理想的中心受压,故应考虑随着构件的弯曲伴有剪力产生,根据理
19、论计算钢结构 规范GB50017 给出剪力计算公式 VAf85(fy235) 1/2。 改进措施:改进措施:应按钢结构规范第 5.1.6 条计算轴心受压构件的剪力,此剪力值可假定沿构 件全长不变,对于实腹式构件由构件截面承受,对于格构式构件由缀材承受。 1.2.8 用作减小轴心受压柱自由长度的支撑,仅按构造计算其长细比,未根据支撑力计算 - 6 - 其断面。 原因分析:原因分析:有时支撑根据结构分析受力很小,常常根据长细比来确定支撑的断面,而忽略了 用支撑力来验算支撑断面,这样给支撑结构带来了不安全的因素。 改进措施:改进措施:应根据钢结构规范GB50017 第 5.1.7 条的有关规定,按支
20、撑力验算支撑断面, 同时满足长细比要求。 计算时应注意当支撑同时承担结构上其他作用的效应时, 其相应的轴 力可不与支撑力相叠加。 1.2.9 设计桁架时桁架腹杆平面内、外的计算长度 l0均取腹杆的几何长度 l。 原因分析:原因分析: 对桁架腹杆平面内的计算长度取值规范是有规定的, 人为放大了腹杆平面内的计 算长度,将造成浪费。 改进措施:改进措施: 桁架腹杆的计算长度应考虑弦杆连接约束影响, 按 钢结构规范 GB50017 第 5.3.1 条有关规定取值, 并注意该条适用于有节点板连接的条件。 因为桁架腹杆用节点板与刚度大 的弦杆连接,在桁架平面内转动受到约束,所以,计算长度应予折减;而支座斜
21、杆和竖杆由 于端部约束少,故不予折减。 1.2.10 确定交叉点相互连接的桁架交叉腹杆的平面外计算长度时, 取值有误 (如取节点中 心到交叉点的距离) 。 原因分析:原因分析:桁架交叉腹杆平面外计算长度取值,受另一杆影响,有各种不同取值方法。 改进措施:改进措施:应按钢结构规范GB50017 第 5.3.2 条的有关规定进行计算。 1.2.11 多层有支撑的等截面框架柱在平面内的计算长度系数 计算取值有误(如按纯框架 取值)。 原因分析:原因分析: 框架结构分为无支撑的纯框架和有支撑框架。 其中有支撑框架根据抗侧移刚度的 大小,分为强支撑框架和弱支撑框架,因此,框架柱平面内的稳定计算也不同。
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