钢结构设计规范(GB50017【通用多篇】

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钢结构设计规范 篇一

关键词：高层钢结构设计

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

前言

钢结构是现代建筑工程中较普通的结构形式之一，从钢结构的使用范围上看，钢结构在各项工程建设中的应用极为广泛，尤其是在高层建筑中发挥着、重要的作用。对高层建筑而言，以钢材制作为主的结构是高层建筑的重要组成部分。伴随着人们生活水平的提高，高层钢结构越来越广泛的出现在城市建筑群中，人们对高层建筑钢结构的要求也随之提高。如何进行高层钢结构设计是当前高层钢结构设计关注的焦点。因此，研究优化高层钢结构设计的策略具有十分重要的现实意义。鉴于此，笔者对高层钢结构设计进行了相关思考。

一、钢结构在建筑应用中的优点

在高层建筑中，钢结构设计作为其中的一个关键环节，是保证工程质量的重要因素。钢结构在建筑应用中具有诸多优点，下文将从钢结构自重较轻和钢结构可靠性高两个方面进行阐述。

1.钢结构自重较轻

自重较轻是钢结构的优点之一。在高层建筑工程的应用中，钢结构自重较轻，可以减轻建筑物约30%的重量，在现代建筑工程中钢结构被广泛使用。对高层建筑而言，在地质承载力低的地方和地震烈度较高的地方，钢结构利用其自重较轻的优势所产生的综合效益，往往优于一般住宅建筑体系。另外，钢结构由于自重较轻的特点，还可以准确快速地装配，便于施工和安装，在工程中，容易做成密封结构。

钢结构可靠性高

钢结构在建筑应用中的优点还表现在钢结构的可靠性较高方面。具体说来，在建筑工程中运用钢结构布置灵活，可使房型多样；可以工厂化生产，施工周期大大缩短；与此同时，还具有隔声和保温的效果。在布置灵活方面，钢结构开间大，具有充分的灵活性、可改性和安全性，有利于满足现代人的居住需要，适应现代住宅的市场需求。在可以工厂化生产方面，更易实现工业化、定型化、批量化生产，提高劳动生产率。在缩短施工周期方面，钢结构建筑施工周期比混凝土建筑施工周期可缩短一半。在隔声方面，轻钢结构在内外墙及楼盖搁栅间填充玻璃棉，有效阻止了传播的音频部分。在保温方面，在建筑物的外墙和屋面中使用的保温隔热材料能长期使用并能保温隔热。因此，不难看出，钢结构的可靠性较高。

二、高层钢结构设计的要点分析

高层钢结构设计，要重点把握好四个关键点，即结构布置、构件设计、节点设计和图纸编制。其具体内容如下：

1.结构布置

高层钢结构一般是指六层以上(或30m以上) 的结构体系，结构布置是高层钢结构设计的关键。在整个钢结构设计中，采用型钢、钢板连接或焊接成构件，再经连接、焊接，完成整个高层钢结构体系建设，如果没有结构的造型与设计，难以作出理性和精确的分析。在高层钢结构设计中，结构布置的设计应根据整体结构体系与分体系之间的力学关系和机理，综合分析结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度和工作环境等因素，最终获得合理的设计思想。另外，在进行结构选型时，要均匀控制好柱间的支撑力，对结构的扭转力进行分析，形心要靠近侧向力，同时，设置多道防线，如对于有支撑框架的结构来讲，可以通过对荷载传递方向的调整，合理布置平面次梁。

构件设计

构件设计也是高层钢结构设计的重要环节。高层钢结构在构件设计时，一定要注意材料的选择。钢结构的材料选用，最为主要的一点就是保证承重结构的承载能力，防止在一定条件下出现脆性（失稳）破坏。通常比较常用的材料有Q235B、Q345等。在进行构件连接时，要保证轴心受拉构件的刚度。具体方法就是构件的截面要尽量展开，使其在两个主轴方向具有较大的回转半径，以减少高层钢结构建设的工作量，提高构件设计的精度。

节点设计

节点设计在高层钢结构设计中也至关重要。在高层钢结构工程建设中，节点非常复杂，甚至图纸都无法表达清楚，为此，就必须要结合有限元计算对节点做法进行验算复核。由于构造间隙及制造误差会导致连接后连接板有微小转动，进而导致次梁顶标高比设计标高下降一定数值，致使主次梁顶标高不在一个平面上，为了避免这一情况的出现，还需要在节点螺栓尚需承受时，采用双排螺栓所产生的一对力偶引起的弯矩，最终控制旋转中心和制造精度。

图纸编制

图纸编制在高层钢结构设计中的作用也不容忽视。在高层钢结构设计中，对于图纸的编制，一定要采用合理的钢结构制作技术，并立足于实际情况，结合工程需求，以施工图为参照标准，进行图纸深化，要做好细部设计工作，其中，对于细部设计中，主要要控制好桁架的整体稳定性。另外，还要利用PKPM设计软化，规范设计流程，确定钢结构的跨度、柱距、建模，并且要以根据荷载规范加载、计算，最终绘制出施工图。

三、优化高层钢结构设计的策略

随着高层钢结构近年来在我国越来越广泛的重视和开发，传统建筑格局被 钢结构 建筑取代已经成为主流， 优化高层钢结构设计的策略，可以从以下几个方面入手，下文将逐一进行分析。

1.合理控制设计参数

合理控制设计参数是优化高层钢结构设计的有效途径之一。在高层钢结构设计中，合理控制设计参数，也就是说一定要控制好强度、平面内、外的稳定性，与此同时，高层钢结构设计的参数还包括墙檩条、屋檩条、水平支撑、柱间支撑等等，一定要按照设计规范，进行全面的分析和计算。

把握结构设计重点

把握结构设计的重点也是高层钢结构的重要环节。在高层钢结构设计中，把握钢结构设计的重点，可以从两个方面入手，一方面是结构的稳定性，包括结构整体稳定，构件整体稳定和局部稳定，主要是支撑的设置和构造的设计；另一方面是连接的做法，主要是焊缝、螺栓的选择和节点构造措施。

熟练掌握相关规范

熟练掌握相关规范也有利于优化高层钢结构设计。在高层钢结构设计中，设计人员要对相关规范熟练掌握，如钢结构设计规范、高层民用钢结构设计规范、门式刚架轻型钢结构设计规范等等，在实际工作中，则要加强高层钢结构设计的相关规范运用。另外，还要加强对一些高层钢结构节点构造图集和门刚图集的了解，保证施工设计图的可行性和科学性。

结语

总之，高层钢结构设计是一项综合的系统工程，具有长期性和复杂性。在高层钢结构设计的过程中，应了解钢结构在建筑应用中的优点，把握高层钢结构设计的要点，合理控制参数设计、把握结构设计重点，熟练掌握相关规范，不断探索优化高层钢结构设计的策略，只有这样，才能不断提高高层钢结构设计的水平，促进高层钢结构在建筑应用中更好地发展。

参考文献：

[1]王培成。高层建筑钢结构施工技术与管理[J].科技资讯。2011(09)

[2]王小娜。浅谈钢结构建筑的特点及设计[J].中国科技财富。2011(03)

[3]吴雄平。某高层建筑钢结构施工技术[J].现代装饰(理论).2011(03)

[4]赵孟强。浅析高层钢结构建筑的施工技术[J].科技创新导报。2011(23)

[5]李家民。浅谈高层建筑钢结构的施工[J].中国城市经济。2011(15)

钢结构设计规范 篇二

关键词：预应力，外包钢，组合梁，抗弯承载力

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

引言

预应力外包U型钢混凝土组合梁结构体系是通过薄钢板直接冷弯或用冷弯薄壁型钢焊接成U型截面，然后截面内部填充混凝土作为T行梁的肋部，翼缘为现浇混凝土板，使用后张法施工在受拉区施加预应力，使构件起拱以满足控制裂缝宽度和满足更大跨度的要求。外包钢与内部混凝土变形协调，共同受力。这种结构克服了钢筋混凝土抗拉强度低的弱点，提高了钢材的屈曲承载力，改善了结构的延性，使其整体稳定性优于钢结构和型钢混凝土组合结构；另外U型钢部件可以作为组合梁的永久性模板，施工方便。目前，针对预应力外包钢混凝土组合梁的研究已经得到国内外工程界的广泛关注，本文在此情形下建立了预应力外包U型钢混凝土组合梁正截面受弯承载力的计算公式，具有现实意义。

计算的基本假定

根据《钢结构设计规范》和《混凝土结构设计规范》的有关规定，现对预应力外包U型钢混凝土组合梁正截面抗弯承载力计算假定如下：

（一）、平截面假定。弯曲过程中梁的截面仍保持为平面并且与变形后的梁轴垂直。横向剪应变为0，横向纤维无挤压，梁轴无水平方向伸缩。

（二）、计算中的混凝土压应力取等效矩形应力，并且不考虑混凝土抗拉强度。

（三）、在混凝土翼缘板的有效宽度范围内，外包U型钢与混凝土之间有可靠的抗滑移措施，在这一宽度内，认为混凝土与外包钢可以形成组合截面共同工作。

（四）、组合梁在弯矩作用下由于外包钢内填充了混凝土而不易发生钢梁的局部破坏和侧向屈曲。

三、极限抗弯承载力的计算

基于以上假定，根据构件截面中和轴位置的不同，讨论组合梁正截面受弯承载力。

（一）、塑性中和轴在混凝土翼缘板内

图1 弯矩作用下组合梁正截面应力形式（1）

此时满足条件：

其中：——受压钢筋屈服强度

——预应力钢筋抗拉强度设计值

——分别为翼缘与腹板钢材的屈服强度，底版钢材的屈服强度

——混凝土轴心抗压强度

——混凝土等效矩形应力系数。当混凝土强度等级不超过C50时，分别取1.0和0.8。

——受压钢筋面积

——预应力钢筋面积

——分别为外包钢腹板、底板、翼缘板的面积

由力的平衡条件：

此时，混凝土受压区高度为：

对中和轴取矩得到预应力组合梁的极限受弯承载力：

其中：——组合梁极限受弯承载力

——外包U型钢底板厚度

（二）、塑性中和轴在外包U型钢腹板内

图2 弯矩作用下组合梁正截面应力形式（2）

此时满足条件：

由力的平衡条件：

此时，混凝土受压区高度为：

对中和轴取矩得到预应力组合梁的极限受弯承载力：

其中：——受拉区预应力钢筋至受拉边缘的距离

结论

根据以往对梁的实验和理论分析来看，梁的破坏形态有三种：正截面受弯破坏；斜截面受剪破坏；组合梁混凝土翼缘板与钢腹板交界处纵向滑移破坏。在满足抗剪滑移的前提下，本文根据钢结构设计规范和混凝土结构设计规范的要求推导出的公式是合理的。

参考文献

GB50010-2002 混凝土结构设计规范【S】.北京：中国建筑工业出版社，2002

GB20017-2002 钢结构设计规范【S】.北京：中国建筑工业出版社，2003

王晓晔，周学军，董颖杰。外包U型钢与混凝土组合梁在负弯矩作用下的抗弯承载力计算【J】.第九届全国现代结构工程学术研讨会，2009

刘闯，王旭东。预应力外包刚混凝土矩形梁抗弯承载力计算公式【J】.辽宁省交通高等专科学校学报，2007

钢结构设计规范 篇三

关键词：钢结构；厂房设计；刚架计算

中图分类号：TU391文献标识码： A

一、钢结构体系

该工程所在地为非采暖地区，按照《钢结构设计规范》表 8.1.5，厂房纵向温度区段长度控制值为220 m,横向温度区段长度控制值为 120 m(柱顶为刚接)。厂房纵向长度为 300 m，需在中部设一道温度缝，横向宽度为180 m，其中低跨部分 120 m,高跨部分 60 m。 考虑到高低跨对温度应力的释放作用，且低跨 120 m 未超长，故仅构造上加强，不设温度缝。加强做法如下：（1）对边柱的应力进行适当控制，使其上阶柱(型钢柱)应力比不大于 0.9；（2）梁节点设计时，轴拉力设计值增大 10%，以加强屋面梁连接节点。厂房屋盖在两端及 1/3 温度区段处布置横向水平支撑及柱间支撑，纵向则隔跨布置纵向水平支撑，高跨和低跨按各自的标高与横向水平支撑组成相对独立的封闭支撑体系。

二、钢管混凝土格构柱的选用

2.1 钢管混凝土柱的特点

由于钢管对其内部混凝土的约束作用，在轴压力作用下，钢管混凝土柱内部混凝土处于三向受压状态， 不但提高了钢管混凝土柱的抗压承载力，具有较好的塑性变形能力，而且在承受冲击荷载和振动荷载时，也具有很好的韧性。与普通钢柱相比，钢管柱柱脚零件少，焊缝短，可以直接插入混凝土基础的预留杯口中，免去了复杂的柱脚构造，但是钢管内部特别是节点处混凝土的密实性比较难以控制。从观感上看，钢管混凝土格构柱比型钢格构柱更美观。

2.2 经济性比较

该工程初设时，对钢管混凝土格构柱和型钢格构柱的经济性作了比较，在不同柱距下的材料用量详见表 1 从不同柱距的结果来看，当柱距增大时，主体用钢量先降低再增长，而吊车梁用钢量保持上升趋势，且幅度较大，导致总用钢量先缓慢降低再迅速增长，管桩的用量则由于柱子数量的显著减少而降低；从不同材料来看，钢管混凝土柱的抗压性能比较好，随着柱距增大，其性能优势渐渐得到发挥，其经济性也逐渐得到体现。

注：此用钢量仅为估算

由于该工程低跨部分吊车吨位较小，从整体考虑，钢管混凝土柱的经济性优势并不显著，但考虑到美观及施工等原因，结合上部用钢量和基础造价进行比较，最终选用柱距为 9 m 的钢管混凝土格构柱。

三、刚架构造要求及依据

3.1 型钢柱、梁板件宽厚比控制

抗规 9.2.14.2 条规定：轻屋盖厂房，塑性耗能区板件宽厚比限值可根据其承载力的高低按性能目标确定。 塑性耗能区外的板件宽厚比限制，可采用现行《钢结构设计规范》弹性设计阶段的板件宽厚比限值（注：腹板的宽厚比可通过设置纵向加劲肋减小）。抗规 9.2.14.2 条文说明规定：C 类定义：当构件的强度和稳定的承载力均满足高承载力（2 倍多遇地震作用下的要求）时，可采用现行《钢结构设计规范》弹性设计阶段的板件宽厚比限值，即 C 类。C 类宽厚比要求：C 类是指现行《钢结构设计规范》GB 50017 按弹性准则设计时腹板不发生局部屈曲的情况。从以上条文可知，该工程可以按照 C 类截面要求进行性能化设计， 其中耗能区段可以参照抗规9.2.11 条文说明对刚架梁端最大应力区的规定，取距梁端 1/10 梁净跨和 1.5 倍梁高中的较大值。

3.2 钢管混凝土格构柱设计

目前，有关钢管混凝土格构柱设计的主要参考规范为：①《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）、②《 钢 管 混 凝 土 结 构 设 计 与 施 工 规 程 》 （CECS 28:2012）、③ 《 钢―混凝土组合结 构设计规程 》 （DL/T5085-1999），其中《钢结构设计规范》仅对钢管结构的构造与钢管杆件的计算提出了要求（格构柱缀件构造与计算）。

（1）材料要求

该工程采用的是螺旋焊接管， 螺旋焊接管常用规格如下：D219×6~8，D273×6~8，D325×6~8，D377×6 ~10，D426 ×6 ~10，D478 ×6 ~10，D529 ×6 ~10，D630×6~10,D720×6~12 等。在材料上规范③的 6.2.4 条明确提出，钢管内混凝土的强度等级不宜低于 C30，可参照下列材料组合：Q235 钢 配 C30 或 C40 级 混 凝 土 ；Q345 钢 配C40、C50 或 C60 级 混凝土 ；Q390 配 C50 或 C60 级以上的混凝土。 同时，构件截面的套箍系数标准值不宜小于 0.5。

（2）钢管构造

1）在外径与壁厚之比 d/t 及壁厚等构造上，各本规范有不同的规定： 规范①规定 d/t 不应超过 100（235/fy）；规范②规定 d/t 限制在（20~135）235/fy 之间，且外径不宜小于 200 mm，壁厚不宜小于 4 mm；规范③规定 d/t 限制在 20~100（注意无强度调整，即含钢率控制在 0.2~0.04）之间，且外径不宜小于 100mm，壁厚不宜小于 4 mm。 该工程设计时结合三者，控制 d/t 不应超过 100（235/fy），且主管(带混凝土)壁厚不小于 4 mm。2）规范③6.4.10 条规定了格构式柱腹杆的形式及构造，本工程所采用的是斜腹杆格构式柱，主要要求如下：①斜腹杆与柱肢轴线间夹角宜为 40~60 度；②杆件轴线宜交于节点中心；腹杆轴线交点与柱肢轴线距离不宜大于 d/4,当大于 d/4 时，应考虑其偏心影响；③腹杆端部净距不小于 50 mm。

3.3 其他构造要求

（1）分离式柱子

当吊车吨位在75t及75t以上时，不适合采用牛腿来支承吊车梁，宜在下层吊车梁下设单独的吊车肢。

（2） 钢吊车梁的材质要求

《钢结构设计规范》3.3.4 条规定吊车起重量不小于50t的中级工作制吊车梁，对钢材冲击韧性的要求应与需要验算疲劳的构件相同。

3.4 工程采用的刚架及部分节点大样

（1）考虑到荷载较小，该工程采用双肢格构柱，钢管柱材质为 Q345B,钢管柱缀条采用 Q235B,钢管柱柱肢内均浇灌微膨胀 C40 混凝土

（2）施工方法采用泵送顶升浇灌法，在钢管接近地面的适当位置设灌注孔，钢管内混凝土必须一次性连续浇灌完毕，一定要保证密实，待混凝土强度达到设计要求后，再将灌注孔、排气孔等补强补焊。

（3）考虑到结构经济性及施工便利性，钢管柱采用插入式柱脚与杯口基础连接。

四、刚架计算

（1）柱顶位移要求《钢结构设计规范 》附录 A.2.1“在 风荷载标准值作用下，框架柱顶水平位移和层间位移不宜超过下列数值： 有桥式吊车的单层框架的柱顶位移≤H/400”。

（2）行车水平荷载作用下的侧向位移

《钢结构设计规范》 没有关于中级工作制行车钢结构厂房的在行车水平荷载作用下侧向位移的限值要求，根据经验，在满足行车正常运行的前提下，按平面结构图形计算，吊车梁顶面标高处，由一台最大吊车水平荷载（按荷载规范）所产生的计算变形值，不宜超过下述容许值：100 t 行车 1/850150 t 及以上 1/1 250

（3）挠度要求屋面梁挠度限值取 1/250， 主要考虑重型吊车的原因，对屋面的刚度做适当加强。

（4）长细比要求构件长细比按照《钢结构设计规范》表 5.3.8 及表 5.3.9 要求，其中重型吊车以下柱间支撑的长细比按拉杆计算，且不考虑压杆的卸载作用。

（5）该工程刚架计算

采用 PKPM 软件进行刚架计算时，需注意图中所示的应力比为构件考虑长细比影响的整体承载力折减系数，及偏心影响的整体承载力折减系数后，其作用轴力与整体承载力的比值。 在此比值满足要求的同时，尚应确认单管作用力与承载力的比值满足要求，易出现整体计算满足要求而单管轴压比超出的情况。

参考文献：

[1] GB 50017-2003,钢结构设计规范

[2] GB 50011-2010,建筑抗震设计规范

钢结构设计规范 篇四

【关键词】公路 铁路 房建行业 钢结构设计

我国建筑行业的快速发展，对建设施工标准提出了更高的要求。在我国的建筑领域，关于钢结构设计和钢材料的规范设计方面有许多规定，明确指出了钢材料型号、尺寸、计算、施工技术及检验标准等要求。为了使建筑施工及管理人员更好的掌握钢结构的设计原则与标准，本文主要对公路、铁路与房建行业的钢结构设计规范进行了比较分析，希望对相关研究领域提供帮助。

1 建筑施工中钢材型号选择

根据公路建设施工条件要求，公路钢桥主体结构通常采用Q345钢，无论哪种型号的钢材，都要满足公路桥梁设计施工标准。由于普通碳素结构钢也比较适用于桥梁结构设计，因而也可以在建设施工中采用该型号的钢材；《铁桥钢规》中明确指出，铁路钢桥的主体结构中应该使用质量等级是D、E级的Q345q、Q370q、Q420q 钢，在铁路桥梁的辅助结构或者是在桥梁的连接处，则需要使用Q235―B或Q（z）345c钢；而房建行业对于钢材型号的选择则具有不同要求，在房屋建设中使用刚才的型号通常为Q235、Q390、Q420 等，房屋建设中钢结构的质量标准要根据《低合钢》、《碳钢》中的要求来确定。从我国当前建筑行业的运行与发展情况来看，公路桥梁和铁路钢桥基本都是按照100年使用期限来进行设计与施工，而大部分的房屋建设则是按照50年的使用标准来设计，桥梁承受的重量多为动力载荷或者是冲击载荷。由此可以看出，公路和铁路设计施工中，钢材的性能要明显高于房屋建设中使用的钢材性能，其主体结构需要应用高强度的钢材。

2 钢结构设计方法

目前，容许应力法与极限状态法是工程建设领域中经常使用的结构设计方法。容许应力法从使用初期一直沿用至今，该方法主要是把建设材料看成是一种理想状态的弹性体，构件中任何部位的应力都不能超出材料本身的容许应力。在20世纪50年代，我国公路桥梁设计施工中，主要借鉴国外先进的施工经验，在施工中主要采用容许应力法。而且直到现在，我国铁路建设施工中，还依然采用容许应力法进行设计。

发展到80年代以后，我国在建筑施工中开始逐渐使用极限状态法，并且在钢结构房屋建设中得到了广泛应用，该计算方法把结构可靠度理论和概率理论作为了基础，而且设计标准进行了多次修改，逐步得到完善。尽管容许应力法具有操作简便、实用性较高等特点，但是也存在一定缺陷，该方法不能正确反映出材料的特性、构件抗力变异以及载荷效应，不能对材料的继续承载力进行准确分析，因而导致结构设计过于保守。而极限状态法则能够有效弥补容许应力法的缺陷，通过对可靠度指标的详细分析，使构件可靠度相互协调，并依托塑性理论，使材料的最大性能得到了发挥。当前，极限状态法已经成为了国际钢结构设计的主要方式，更好的满足了现代化大规模钢桥建设与发展的需要。

3 载荷设计

公路桥梁、铁路桥梁设计中的荷载要选用荷载的标准值，而在房屋钢结构的设计中，往往使用极限状态法，在应用该方法时，设计荷载是由荷载标准值与荷载分项系数、结构重要性系数以及可变荷载组合系数的一个组合值。在房屋钢结设计中，设计使用年限主要是由γ0（结构重要性系数）来反映，如果设计使用年限超过100年，或者安全等级是1级的钢结构构件，通常γ0值都会≥1.1，而其他结构构件的γ0值可以小于1.1。一般情况下，公路、铁路建设的使用设计年限都不小于100年，而房屋钢结构设计的安全等级也都为1级，因而γ0值都不能小于1.1。表1主要对房屋、公路和铁路钢结构设计中的强度和稳定性计算方法进行对比。

通过对房屋、公路和铁路钢结构强度、整体稳定性计算方法进行分析，可以发现，房屋建设设计规范虽然与公路、铁路设计之间存在差异，但是差异较小，计算公式基本相同。在房屋建设设计中，需要应用极限状态的计算方法，因而对主平面内的受弯正应力强度进行计算时，需要认真分析塑性的发展系数γx与γy。而在公路和铁路桥梁设计中，会使用容许应力法来进行设计，在对构件内力进行计算时，仅仅需要对材料弹性受力阶段的性质进行分析，并可以发现，在计算公式中并没有能够反映出材料塑性的相关参数。在《钢规》中，需要利用净截面面积和毛截面面积分别对结构强度和稳定性进行验算。《钢规》把钢结构的稳定性分成了整体稳定性与局部稳定性两种类型，整体稳定系数φ都小于1.0，并通过其来对整体结构的承载能力进行判断，通过对构件的高（宽） 厚比进行验算，并设置加劲肋，从而避免局部出现不稳定的现象。而《公桥钢规》《铁桥钢规》钢构件的稳定性主要凭借容许应力折减系数的方法来进行控制，在计算局部稳定性时，采用的方法与《钢规》中规定的方法相近，但是高（宽） 厚比却存在一定差异。

4 结语

本文主要对公路、铁路与房建行业的钢结构设计规范进行了比较分析，明确公路、铁路和房屋钢结构之间存在的差异，从而使建设施工人员能够更好的掌握钢结构的设计标准，同时为相关部门的管理者提供参考依据，从而提高工程项目的施工质量，促进我国建筑行业的发展。

参考文献：

[1]原华，吴卫华，李临庆。公路、铁路与房建行业钢结构设计规范比较研究[J].高等建筑教育，2014，08（15）：12-13.

[2]高策，薛吉岗。铁路桥梁结构设计规范由容许应力法转为极限状态法的思[J].铁路标准设计，2012，（04）：41-45.

[3]康玉强。美桥梁结构规范比较研究[J].重庆交通大学，2012，04（01）：21-22.

钢结构设计规范 篇五

关键词：门式刚架轻型钢结构厂房设计

引言

伴随着我国轻重工业的快速发展，钢结构房屋特别是门式刚架轻型钢结构厂房以其自重轻、抗震性能好、施工进度快在轻重工业厂区应用最为广泛。

门式刚架轻型钢结构厂房依据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS 102:2002(以下简称《门规》)主要是指单跨或多跨，具有轻质屋盖、轻质外墙或砖砌外墙，无桥式吊车或起重量小于等于20t的A1~A5工作级别的桥式吊车、不大于3t悬挂式起重机的单层钢结构厂房。

门式刚架轻型钢结构厂房设计过程

依据笔者设计经验，门式刚架轻型钢结构厂房设计过程如下：

依据工艺等专业提资条件和天车条件确定厂房跨度，跨度尺寸尽量符合建筑模数，有时由于场地等因素的限制，不能按照以上模数取值，轻钢厂房也是完全可以做到的；柱距尺寸尽量符合建筑模数，有时因其它因素也可以灵活布置；按有无天车条件及厂房内部净空的要求来确定厂房的檐口高度；按照当地的降雨情况等因素确定厂房屋面的坡度，一般取值1/8~1/20；还有根据地域或工艺等专业要求确定屋面、墙面的维护材料。

设计荷载的取值：

（1）、屋面荷载依据维护材料、当地的气候条件、屋面的积灰情况等确定屋面恒活荷载的取值。一般彩钢板维护时取恒荷载标准值为：0.3kN/m2，活荷载标准值按《门规》可取0.5kN/m2，当受荷水平投影面积大于60m2时，屋面均布活荷载标准值可取为0.3 kN/m2；当厂房是多跨或高低跨计算雪荷载时，应按《建筑结构荷载规范》6.2章节选取积雪分布系数；当积灰荷载、屋面活荷载、雪荷载同时存在时应按照《建筑结构荷载规范》4.4.3条和《门规》3.2.5条合理取值；

（2）、吊车荷载，对有吊车的轻钢厂房应计算作用在排架牛腿上的竖向荷载和横向水平荷载，此荷载可按照《建筑结构荷载规范》第5章节计算。

（3）、风荷载，主要是风荷载标准值、风荷载体型系数、风压高度变化系数的取值。此荷载可按照《建筑结构荷载规范》和《门规》相关章节进行取值。

（4）其它荷载，依据笔者的设计经验主要有屋面梁悬挂吊车荷载，屋面梁通风天窗荷载、柱侧管道支架荷载等荷载。屋面梁悬挂吊车荷载可分恒、活荷载加载在悬挂吊车作用屋面梁处；屋面梁通风天窗荷载可分恒、活、凤荷载作用于天窗与屋面梁节点处；柱侧管道支架荷载可分恒、活荷载作用在柱侧支架与柱节点处。

3、刚架构件的设计：

（1）依据《门规》4.1.4条厂房柱脚可设计为铰接或刚接。柱脚铰接时柱依据结构的受力情况可设计为变截面柱，变截面柱使柱外侧平齐，柱的定位轴线可按柱下端（较小端）中心；柱脚刚接时应将柱做成等截面柱，柱的定位轴线应根据上柱的高度、吊车边缘到上柱内边缘的距离确定，此时轴线会不在柱截面中心线处。

（2）构件材料的选择。，经常选择的是Q235和Q345.。当稳定控制时，宜使用Q235；强度起控制作用时，可选择Q345。依据《钢结构设计规范》3.3章节，对选用Q235钢，有些部位不能应用沸腾钢，对于需要验算疲劳的焊接构件应依据当地的气候条件适当选取B、C、D类钢材。

（3）柱截面按长细比估算。 通常按50＜λ＜150, 一般取值在80左右。柱与梁设计为刚接，梁的截面可依据受力包罗图分段设计，当为单跨且中间无柱时，一般依据跨度按0.25~0.50~0.25来对称划分截面，将两端0.25部分取变截面，中间0.50部分取等截面，这样设计可以充分发挥梁截面的受力性能，减少钢材用量，降低工程造价；梁截面高度一般在跨度的1/20~1/50之间选择，翼缘宽度根据梁间侧向支撑的间距按l/b限值确定时，可避免钢梁的整体稳定的复杂计算，这种设计方法较简单，确定了截面高度和翼缘宽度后，其板件厚度可按规范中局部稳定的构造规定估算；梁截面选取时尽量做到“高腹薄壁”；有时为加快工程进度也可选取成型钢材。

（4）梁柱截面的验算包括强度、稳定性、刚度三方面。对钢柱一般均为压弯剪构件，钢梁起控制作用的为弯剪力，相关验算按照《门规》和《钢结构设计规范》等规范相关章节计算。这里需要注意的是柱的平面外计算长度可依据《钢结构设计规范》5.3.7条取值，梁的平面外计算长度可依据隅撑的间距取值。

当验算截面不能满足时，加大截面应该分两种情况： (1) 强度不满足时，通常加大截面的板件厚度，抗弯不满足加大翼缘厚度，抗剪不满足加大腹板厚度（腹板抗剪，翼缘抗弯）。(2) 变形超限，通常加大截面的高度，因为截面特性与截面高度是n次方的关系，加大截面厚度会很不经济。

（5）刚架节点连接，主要有梁柱节点、梁梁节点、牛腿节点、柱脚节点设计。梁柱节点、梁梁节点连接中通常采取摩擦型高强度螺栓连接，相关计算参见《门规》和《钢结构设计规范》等规范相关章节；牛腿节点主要受弯剪力，设计时应利用腹板抗剪，翼缘抗弯，通常牛腿上下翼缘与柱采用焊透的V形对接焊缝，也可以采用角焊缝，此时角焊缝的大小应根据牛腿翼缘传来的水平力F=M/H计算，腹板采用的角焊缝大小由剪力V确定；柱脚节点应依据刚接和铰接形式进行设计，相关设计参见《门规》和《钢结构设计规范》等相关章节，此时因钢结构自重较轻，依据《钢结构设计规范》8.4.13条，一般情况下均需设置抗剪键。

参考文献：

[1] 《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS 102:2002中国计划出版社

[2] 《钢结构设计规范》GB50017-2003中国计划出版社

[3] 《建筑结构荷载规范》GB5009-2001(2006年版) 中国建筑工业出版社[作者简介：

王彬 ，出生年月：1980.01，性别：男，民族：汉，籍贯（省市县）：河南省郑州市，学历：本科，职称：助理工程师，研究方向：工民建结构设计，从事的工作：工民建结构设计。

轩兴华，出生年月：1980.11，性别：女，民族：汉，籍贯（省市县）：江苏省无锡市，学历：本科，职称：无，研究方向：工民建结构设计，从事的工作：工民建结构设计。

作者简介：

王彬 ，出生年月：1980.01，性别：男，民族：汉，籍贯（省市县）：河南省郑州市，学历：本科，职称：助理工程师，研究方向：工民建结构设计，从事的工作：工民建结构设计。

钢结构设计规范 篇六

关键词： 建筑钢结构设计问题发展前景

中图分类号：S611文献标识码： A 文章编号：

近年来我国建筑钢结构发展迅猛，一些项目的建设使我国钢结构的设计水平得到很大提高。其中不少项目的建筑设计方案新颖，结构受力合理，节省钢材，符合我国国情的好作品。但值得注意的是我们的设计体制、设计理念、设计水平、设计质量、设计人员素质还远远不能适应，还有许多有待解决的问题。尤其是当前的执行的《钢结构设计规范》中一些标准滞后于形势的发展和市场的需要，致使设计与钢材新产品间的矛盾日益突出。

一、当前建筑钢结构设计存在的问题

1、市场不规范，导致项目设计质量下降

当前各大设计院的设计任务相当繁重，所承揽的工艺及综合专业部分设计收费较高，而钢结构部分却是费工费力收费低，不愿意承接钢结构设计任务，或者缺乏钢结构的设计经验，故往往将钢结构部分分包给另一单位。层层转包的另一表现为借用“资质”或者叫“买图标”，一些无资质的单位，拿到工程后，用买来的图标搞设计，使设计质量存在重大隐患。如不规范市场，严格资质管理，会造成严重后果。

2、设计深度不够，存在严重的质量隐患

一些设计单位将自己的设计任务转驾给加工企业，造成质量下降。而且不少设计单位，钢结构的设计水平比较低，承担工程的设计者多为刚毕业不久的学生，缺乏实践经验，更缺乏钢结构的设计知识，盲目照搬规范，套程序，对关键技术不进行研究，对关键的节点设计不分具体情况一律采用全焊接节点或“全铸钢节点，至于这种节点是否安全、构造是否合理、是否能做出来心中一概无底，将应该设计的节点构造、支座详图和施工安装等都交给加工企业，设计院只做到了方案设计或初步设计的深度，将施工图交给加工厂，加工厂缺乏计算软件，又将施工图任务转包出去，存在严重的质量隐患。有的加工厂为了节约钢材，降低造价，盲目进行钢材优化，结果造成工程质量事故，给国家程造成重大损失。“施工图设计”由设计单位完成，这是建设部早有规定的，也是设计院义不容辞的责任。

3、盲目追求高标准，造成设计过于保守

过于保守或过于‘先进’，不恰当的任意提高设计标准或降低设计安全等级一些设计人员对复杂工程缺乏经验，心中无底，盲目追求高标准，造成设计过于保守，任意加大安全等级，对结构构件不分主次，重要性系数取值任意加大，杆件“应力比”取值太低；焊缝等级不分区别一律取一级全熔透焊缝；钢材等级不分使用条件和部位也一律取c级或d级；钢材强度级别不管是否必要随意采用高强度420Mpa、490Mpa钢材；在不了解“焊接残余应力”分布规律的情况下，错误的提出消除“焊接残余应力”。一些设计人员互相攀比，层层加马。由于上述原因往往造成结构构件过大，投资大量增加，这都是设计方案不合理造成的。这种设计体制不适应市场经济的状况必另外，也要特别注意的另外一种倾向是：在某些工程的招标过程中，为中标压价，承包方尽量减少钢材用量，致使构件安全系数太低，受压构件的长细比太大，沿海地区钢管壁厚太小，致使构件在安装过程中造成杆件弯曲，由于安装误差太大造成大量杆件超过设计应力，最后不得采取现场加固措施。

4、现行的《钢结构设计规范》滞后，不能满足设计需要

随着我国钢结构应用的迅速发展，钢铁行业已研制开发出优质中厚钢板，目前可大量供应工程应用，这种牌号的Q235GJ、Q345GJ优质厚钢板有着良好的综合性能，如低厚板效应、良好的延性和冲击韧性、焊接性能和抗撕裂性能，能满足抗震设计钢结构用厚板的各种需要，其性能已优于日本SN50钢、美国A572-50级钢。新的国标《GB/T19879-2005》新增加了390MPa、420MPa、460MPa三个强度级别，当前的《钢结构设计规范》都一直未对上述钢材新标准变化做出积极的反应，也未为提出任何修改补充条文。致使设计与钢材新产品间的矛盾日益突出，许多设计人员不敢采用新品种钢材，为此建议着手修订补充有关规范以满足设计急需。

二、随着规范的修订完善，钢结构设计市场前景广阔

当前，我国钢结构发展的形势很好。我国加快对《钢结构设计规范》修订工作，并积极组织高等院校、学术团体等举办钢结构技术讲座、规范设计研讨等，同时重视加强和提高各级设计人员的设计水平，努力实现理论与实践相结合，与日俱进，以促进我国钢结构市场的蓬勃发展。

目前，我国使用的《钢结构设计规范(GB50017-2003)》是由北京钢铁设计研究总院会同有关设计、教学和科研单位组成修订编制小组，对《钢结构设计规范》GBl7—88进行全面修订由建设部以公告第147号文颁布，自2003年12月1日实施。该规范共11章和6个附录。其主要内容包括总则、术语和符号、基本设计规定、受弯构件的计算、轴心受力构件和拉弯、压弯构件的计算、疲劳计算、连接计算、构造要求、塑性设计、钢管结构、钢与混凝土组合梁。本次修订在对原规范条文进行修改、调整和删除的同时，新增了许多内容，如荷载和荷载效应计算，单轴对称截面轴压构件考虑绕对称轴弯扭屈曲的计算方法、带有摇摆柱的无支撑纯框架柱和弱支撑框架柱的计算长度确定方法、梁与柱的刚性连接，连接节点处板件的计算、插入式柱脚、埋入式柱脚及外包式柱脚的设计和构造规定，大跨度屋盖结构的设计和构造要求的规定、提高寒冷地区结构抗脆断能力的要求的规定、空间圆管节点强度计算公式等。

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