《钢结构设计规范》修订.ppt
《《钢结构设计规范》修订.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《钢结构设计规范》修订.ppt(112页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、钢结构设计规范修订 情况介绍 重庆大学 魏明钟教授,1 总 则,增加提到有关规范名称,如荷载规范、冷弯薄壁型钢结构技术规范、抗震规范(包括建筑抗震设计规范、构筑物抗震设计规范、中国地震动参数区划图)等。但防火规范是在第8章8.9.4条中提到。 焊缝质量级别如何取用,放7.1.1条。,2 术语和符号,按新规定增加此一章。主要列出建筑结构设计术语和符号标准(GB/T50083-97)中没有的术语(如腹板“通用高厚比”等),但符号列出较全。,3 基本设计规定,新增加了 3.2节 荷载和荷载效应计算 3.2.1条 修订后的荷载规范将屋面均布活荷载标准值统一规定为0.5kN/m2(原规定分0.3、0.5
2、、0.7kN/m2三级),但注明“对不同结构可按有关设计规范作0.2kN/m2的增减”。所以本规范在本条注明了“对支承轻屋面的构件或结构,当仅有一个可变荷载且受荷面积超过60m2时,取0.3kN/m2 ” ;对重屋面由于增加了以永久荷载为主的组合,不再提高屋面活荷载。,3.2 荷载和荷载效应计算,3.2.1条 结构的重要性系数0,统一标准7.0.3条注“对设计工作寿命为25年的结构构件,各结构规范可根据各自情况确定0值”。本规范根据工作寿命50年时01.0,工作寿命5年时00.9,故规定工作寿命25年取00.95。,3.2.2条 原规范对重级工作制吊车梁,将荷载规范规定的横向水平荷载乘以增大系
3、数以考虑吊车的摇摆力。现改为按下式计算: HK= Pkmax 式中Pkmax为吊车轮压标准值;系数0.1(一般软钩),0.15(抓斗、磁盘)和0.2(硬钩)。 根据起重机设计规范(GB3811-83),按吊车利用等级(即循环次数,分为U0-U9等10级)和载荷状态(载荷谱系数Kp有轻、中、重、特重等4级)综合划分吊车工作级别为A1A8级。本规范所指轻级工作制即A1A2级;中级为A4A5级;重级为A6A8级(其中A8为特重级)。,3.2.8条 “对 0.1的框架结构(一般指无支撑纯框架)宜采用二阶弹性分析”。此处N为所计算楼层各柱轴压力之和;H为所计算楼层及以上各层水平力之和;h为所计算楼层的高
4、度;u为所计算楼层按一阶分析的层间侧移,此处可用位移容许值u代替。 a采用二阶分析时,应在每层柱顶附加考虑假想水平力Hni:,式中,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; Q235钢,y =1.0; Q345钢,y =1.1; Q390钢,y =1.2;Q420钢,y =1.25。,b. 采用二阶分析时,框架柱的计算长度系数1.0。 c. 规范提出了采用二阶弹性分析时,杆端弯矩的近似计算方法 M2M1b+2i M1s 式中 2i M1b 、M1s 分别为框架无侧移或有侧移时按一阶弹性 分析求得的杆件端弯矩; 2i 考虑二阶效应第i层杆件的侧移弯矩增大系数。,
5、3.3 材料选用(原规范第二章材料),3.3.1条 增加使用钢材的牌号(原规范有3号钢、16Mn、15MnV)现为: Q235 (相当于作废的旧标准的3号钢) Q345 (相当于作废的旧标准的16Mn、12MnV、14MnNb、16MnRE、18Nb) Q390 (相当于作废的旧标准的15MnV、15MnTi、16MnNb) Q420 (相当于作废的旧标准的15MnVN、14MnVTiRE) 其中,15MnVN曾用于九江长江大桥(栓焊铁路桥)。,3.3.5条 增加Z向钢,厚板容易出现层状撕裂,这对沿厚度方向受拉的接头来说是很不利的,因而需要采用厚度方向性能钢材。 我国建筑抗震设计规范和建筑钢结
6、构焊接技术规程中均规定厚度大于40mm时应采用厚度方向性能钢材。 3.3.6条 增加耐候钢,,3.4 设计指标,钢材强度设计值为fy/R。R为抗力分项系数,对Q235钢,R =1.087;对Q345、Q390和Q420钢,R1.111。这样对Q345钢来说,比原规范的16Mn(R1.087)强度设计值有所降低。原因为: Q345钢包括旧标准的5种钢材,统计资料不足; 近年来发现16Mn钢质量不理想,稍厚(当t20 mm)就容易分层。,钢材厚度增加到100mm(原规范3号钢50mm,16Mn和15MnV钢36mm),这是为了与轴压d曲线相呼应。其实,厚板的统计资料尚不够充分。 普通螺栓的A、B级
7、,根据GB5782-86,其材料不是3号钢,而是8.8级,现改取ftb=400N/mm2, fvb=320N/mm2。 A、B级螺栓都是以前的“精制螺栓”,质量标准要求相同。只是A级螺栓用于d24mm和L(螺栓公称长度)10d或L150mm(按较小值);d或L较大者称为B级螺栓。 铆钉连接在验收规范GB50205中已无条文,在设计中规范中是否保留,意见不一致,现予保留。 3.4.2条 在“强度设计值折减系数”中,增加“无垫板的单面施焊对接焊缝0.85”。,3.5 结构或构件变形的规定,正文为原则规定,具体数值规定在附录A。 受弯构件的挠度容许值考虑两种情况: VT恒载活荷载作用下的挠度容许值,
8、主要 是观感要求 VQ为活荷载作用下的挠度容许值,主要是 使用要求。 将吊车梁挠度改为一台吊车加自重进行计算(相应挠度容许值有所调整)。理由: 符合“正常使用极限状态”的要求; 与多数国外规范相一致。,4 受弯构件的计算,4.1.3条 在梁局部承压强度计算中,将集中力在腹板边缘的分布长度改为(与梁与柱刚性连接节点一致): 式中,a为集中力支承长度;hy为梁外表面至腹板边缘距离;hR为轨道的高度。,4.2 整体稳定,在梁整体稳定计算中,将 时采用的 改为 (与薄钢规范协调)。两者计算结果最大相差3.2%。,4.3 局部稳定,组合梁腹板局部稳定计算有较大变动,主要有: 对原来按无限弹性计算的腹板各
9、项临界应力作了弹塑性修正。如剪应力作用下,临界应力取值如图1所示。 原各种应力共同作用下的临界条件公式来源于完全弹性条件,新的公式(4.3.3-1)等参考了澳大利亚规范等资料,适合于弹塑性修正后的临界应力。 无局部压应力且承受静力荷载的焊接工字形载面梁,规定按新增加的4.4节利用屈曲后强度设计。,4.3.3、4.3.4、4.3.5条 主要修订内容: (1)单项临界应力cr, cr,c,cr各有三个计算公式,例如计算 cr为4.3.3-3a、b、c三个公式。其中a式的临界应力等于强度设计值fv;而c式为完全弹性的临界应力,与88规范的规定相当;b式则为弹性到屈服之间的过渡。公式采用了国际通行的表
10、达方式,采用通用高厚 作为参数(见图),即 当 (a) 当 (b) 当 (c),式中 为用于腹板受剪计算时的通用高厚比, 为钢材抗剪屈服强度,等于 ; 为腹板抗剪临界应力。弹性范围 ,用设计值表达 。 根据弹性稳定求得的临界应力 ,可求得 : 当a/ho1.0时, 当a/ho1.0时,其它,在弯曲正应力作用下的临界应力cr和在局部压应力作用下的临界应力c,cr情况与cr类似。只是在确定cr时,屈曲系数取=23.9,但腹板边缘的嵌固系数取为=1.66(受压翼缘扭转受到约束,如连有刚性铺板、制动板或焊有钢轨时)或1.23(受压翼缘扭转未受到约束时),代替了原规范的单一约束系数1.61。 (2)各种
11、应力共同作用下的计算式,新旧规范有较大区别,例如仅有横向加劲肋时: (旧规范),(新规范) 旧规范计算式中,分母cr、c,cr、cr均可超过屈服强度。假定钢材是无限弹性的,加劲肋的间距由构造要求控制,问题不大。但不适合于弹塑性修正后的临界应力。新规范的计算式较能适应新规定的经弹塑性修正的临界应力。 当有纵向加劲肋时或甚至还有短加劲肋的计算方法,均参考了国外标准的规定。,4.4 组合梁腹板考虑屈曲后强度的计算,4.4.1条 (1)本节条款不适用于吊车梁,因有关资料不充分,多次反复屈曲可能导致腹板边缘出现疲劳裂纹。 (2)梁腹板受剪屈曲后强度计算,利用了张力场概念。使极限剪力大于屈曲剪力。精确确定
12、张力场剪力值需要算出张力场宽度,比较复杂,为简化计算,条文采用了相当于下限的近似公式。 (3)利用腹板屈曲后强度,即使h0/tw很大,一般也不再考虑设置纵向加劲肋。而且只要腹板的抗剪承载力不低于梁的实际最大剪力,可只设支承加劲肋,而不设置中间横向加劲肋。,(4)利用腹板屈曲后强度后,梁的抗弯承载力有所降低,但降低不多,对Q235钢的梁来说,当h0/tw=200(受压翼缘扭转受到约束)或h0/tw=175(受压翼缘扭转未受约束),抗弯承载力只下降5%以内。 (5)规范提出的计算公式(4.4.1-1)与欧洲规范EC3相同,即 基本计算式: (a) 当M/Mf 1.0时, VVU (b) 当V/Vu
13、0.5时, MMeu (c),式中 M、V所计算区格内同一截面处梁的弯矩和剪 力设计值。由于这是强度计算,不能像计 算腹板稳定那样,取为区格内的平均值; Mf梁两翼缘所承担的弯矩设计值,对双轴对 称截面梁Mf=Afh1f(Af为一个翼缘截面积; h1为两翼缘轴线间距离),规范的Mf计算式 是考虑两翼缘截面不等的情况; Vu、Meu梁抗剪和抗弯承载力设计值。 腹板屈曲后的抗剪承载力Vu应为屈曲剪力与张力场剪力之和,根据理论和试验研究,抗剪承载力设计值Vu可用下列公式计算:,当s0.8时 Vu=hotwfv (a) 当0.81.2时 Vu=hotwfv/s1.2 (c) 式中 s用于抗剪计算的腹板
14、通用高厚比。 当a/ho1.0时,=4+5.34(ho/a)2;当a/ho1.0时,5.34+4(ho/a)2。如果只设置支承加劲肋而使a/ho甚大时,则可取5.34。, 腹板屈曲后的抗弯承载力Meu 腹板屈曲后考虑张力场的作用,抗剪承载力有所提高,但由于弯矩作用下腹板受压区屈曲后,使梁的抗弯承载力有所下降我国规范采用有效截面的概念来计算梁的抗弯承载力。 假定腹板受压区有效高度为hc,等分在hc的两端,中部则扣去(1-)hc的高度,梁的中和轴也有下降。现假定腹板受拉区与受压区同样扣去此高度,这样中和轴可不变动,计算较为简便。hc为腹板受压区的高度。,梁截面惯性矩为(忽略孔洞绕本身轴惯性矩):
15、梁截面模量折减系数为: 上式是按双轴对称截面塑性发展系数x=1.0得出的偏安全的近似公式,也可用于x=1.05和单轴对称截面。 梁的抗弯承载力设计值为:,有效高度系数,与计算局部稳定中临界应力 一样以通用高厚比 作为参数,也分为三个阶段,分界点也与计算 相同,即 当 时, (a) 当 (b) 当 (c) 通用高厚比b仍按局部稳定计算中公式计算,即 (受压翼缘扭转受到约束) 或 (梁受压翼缘未受到约束) 任何情况,以上公式中的截面数据Wx、Ix以及hc均按截面全部有效计算。,4.4.2条 考虑腹板屈曲后强度的加劲肋 (1)只设横向加劲肋(支承加劲肋和剪力较大区的中间横向加劲肋),但不允许在腹板单
16、侧设置。 张力场对横向加劲肋的作用有竖向和水平两个分力,对中间横向加劲肋所受轴心压力规定为: s=Vu-hotwcr+F 式中,Vu即腹板屈曲后的抗剪承载力; cr为临界剪应力;F为承受的集中荷载。上式比理论值偏大,以考虑张力场张力的水平分力的不利影响。 (2)梁的支座加劲肋还承受张力场斜拉力水平分力Ht(参见规范公式4.4.2-2)。这样梁端构造有两个方案可供选择:,方案一:为了增加抗弯能力,在梁外端加设封头板(图a)。可采用下列方法之一进行计算:将封头板与支座加劲肋之间视为竖向压弯构件,简支于梁上下翼缘,计算其强度和稳定;将支座加劲肋按承受支座反力R的轴心压杆计算,封头板截面积则不小于Ac
17、=3h0Ht/(16ef),式中e为支座加劲肋与封头板的距离;f为钢材强度设计值。,方案二:缩小支座加劲肋和第一道中间加劲肋的距离a1(图b),使a1范围内的 ,此种情况的支座加劲肋就不会受到Ht的作用。这种对端节间不利用腹板屈曲后强度的办法,为世界少数国家(如美国)所采用。 实际应用发现方案二比方案一优点多,可惜规范条文中只有方案一。方案二可参见陈绍藩钢结构设计原理(第二版)(1998年,科学出版社)一书中的7.4.5段。,第章 轴心受力构件和拉弯、压弯构件的计算,5.1 轴心受力构件 5.1.2条 轴心压杆的整体稳定 (1)原规范将t40mm的轴压构件稳定归入c曲线,不确切。现作了专门规定
18、,参见规范表5.1.2-2。还增加了d类截面的值(d曲线)。实际上t40mm的轴压构件,视截面形式和屈曲方向,有b、c、d三类。,(2)单轴对称截面绕对称轴的失稳是弯扭失稳。原规范视为弯曲失稳归入b曲线,或降低为c曲线。西建科大建议,截面类别的划分只考虑截面形式和残余应力的影响,将弯扭屈曲按弹性方法用换算长细比换算为弯曲屈曲:根据弹性稳定理论,换算长细比为 式中 z扭转屈曲换算长细比;,对剪心的极回转半径; eo剪心至形心距离。 为简化计算,对单角钢和双角钢形截面建议了yz的近似计算式。,5.1.7条 减小受压构件自由长度的支撑力原取用压杆的偶然剪力,现改为: (1)单根柱 柱高中点有一道支撑
19、 Fb1=N/60 支撑不在柱中央(距柱端 l) 有m道支撑,(2)支撑多根柱时 支撑力 各柱压力相同时 式中,n为被撑柱根数。 (3)以前对支撑一般按容许长细比控制截面,不计算承载力。现在,对支持多根柱的支撑应注意计算其承载力。,5.2 拉弯构件和压弯构件,本节作了一些局部修改,如: (1)将取塑性发展系数x=y=1.0的条件由“直接承受动力荷载”缩小范围为“需要计算疲劳”的拉弯、压弯构件。 (2)原规范中N/NEx,N为设计值,NEx为弹性极限值,按理应将NEx除以抗力分项系数R,故将N/NEx改为N/NEx,注明NEx为参数,其值为NEx/RNEx/1.1。 (3)等效弯矩系数,无横向荷
20、载时mx(或tx) =0.65+ 0.35M2/M1,取消“不得小于0.4”的规定。,(4)弯矩作用平面外稳定计算式改为 为调整系数,箱形截面 =0.7,其它截面 =1.0,以避免取箱形截面 的概念不清现象。 规范规定上式中的 “按5.1.2条确定”,即表示弯矩作用于对称轴平面的单轴对称截面, 应按考虑扭转效应的换算长细比 确定,这必然增加不少计算工作量。,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,参考德国规范对压杆列出4种情况(所计算杆内力为N,另一杆内力为N0): 当 时(条文中为 不一定等于 的计算式): No为压力,不中断,lo=l (与原规
21、范相同) No为压力,中断,lo=1.35 l (原规范不允许) No为拉力,不中断, lo=0.5l (与原规范相同) No为拉力,中断,lo=0.5l (原规范为0.7 l),5.3.3条 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 按一阶弹性分析计算内力时,计算长度系数 ,用有侧移框架柱的表查得: 采用二阶弹性分析方法计算内力时,取 。 (2)有支撑框架 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; 层间所有柱用无侧移框架柱和有侧移 框架柱计算长度算得的轴压杆稳定承载力之和。, 弱支撑框架Sb不满足上式时,柱的稳定系数为 式中
22、 、 按无侧移和有侧移框架柱算得的稳 定系数。 经规范管理组组织试算证明:只要框架中有支撑,即使用不粗的钢筋作交叉支撑也能满足强支撑框架的要求。,5.3.6条 为新增条文 (1)考虑有摇摆柱时,框架柱值的增大系数。 (2)提出“考虑同层或其它层柱承载力有富裕时对所计算柱的支持作用”和“梁与柱半刚性连接时,确定 值应考虑连接特征”的原则性条文。 (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。,.4 受压构件的局部稳定,5.4.4条 轴心受压T形截面腹板
23、原规定宽厚比 ,对剖分T型钢来说太严,经西建科大试验研究,对T型钢腹板的宽厚比限制改为: 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,, 弯矩使腹板自由边受压的压弯构件 当 当 后者(腹板自由边受压),由于未作新的研究工作,仍保留原规范的规定。,第6章 疲劳计算,1对附录F(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“三级焊缝,但外观检查符合二级”的疲劳类别。 2问题 (1)不出现拉应力的部位可不计算疲劳。但对出现拉应力的部位,例如 、 和
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 钢结构设计规范 钢结构 设计规范 修订
链接地址:https://www.31doc.com/p-2896244.html