暗示:
2017年版新钢标准《钢结构设计规范》(GB 50017-2017)代替了2003年版《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)钢结构的计算参数和结构要求。本文根据2017版新钢标准总结了钢结构设计中最常用的计算参数和结构要求。
一、一般规定
钢结构设计应包括以下内容:
(1) 结构方案设计,包括结构选择和构件布置;
(2)材料选择和截面选择;
(3)作用和作用效果分析;
(4) 结构的极限状态校核计算;
(五)结构、部件和连接;
(六)生产、运输、安装、防腐、防火要求;
(7) 结构特殊性能设计,满足特殊要求。
为满足建筑方案的要求,从根本上保证结构安全,设计内容除构件设计外,还应包括整个结构体系的设计。本规范修订补充了钢结构设计的基本要求,包括结构方案、材料选择、内力分析、截面设计、连接结构、耐久性、施工要求和抗震设计。
在设计钢结构时,必须完成本条规定的设计内容。(此句为新钢标第3.1.1条原文)
2.材料选择
为保证承重结构的承载能力,防止在一定条件下发生脆性破坏,应根据结构的重要性、荷载特性、结构形式、受力状态、连接方式、钢材厚度和工作环境。等级和材料特性。
承重结构的钢材应为Q235钢、Q345钢(用Q355钢代替)、Q390钢、Q420钢和Q460钢,其质量应符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T 700和“低合金高钢”分别。强度结构钢《GB/T 1591。使用其他牌号钢材时,仍应符合相应相关标准的规定和要求。Q235钢应使用镇静钢或半镇静钢。
承重结构用钢应具有抗拉强度、延伸率、屈服强度和硫磷含量合格保证钢材强度的标准值,焊接结构也应具有碳含量合格保证。
焊接承重结构和重要非焊接承重结构的钢材还应具有冷弯试验合格保证。
对于需要进行疲劳检查的焊接结构用钢,其室温冲击韧性应有合格保证。当结构工作温度等于或低于0℃但高于-20℃时,Q235钢和Q345钢应有0℃冲击韧性的合格保证;Q390钢和Q420钢应有-20℃冲击韧性的合格保证。当结构工作温度等于或低于-20℃时,Q235钢和Q345钢应有-20℃冲击韧性的合格保证;Q390钢和Q420钢应有-40℃冲击韧性的合格保证。
对于需要进行疲劳检查的非焊接结构钢,还应有室温冲击韧性的合格保证。当结构工作温度等于或低于-20℃时,Q235钢和Q345钢应有0℃冲击韧性的合格保证;Q390钢和Q420钢应有-20℃冲击韧性的合格保证。


焊接承重结构采用Z向钢时钢材强度的标准值,为防止钢材层状撕裂,其材料应符合现行国家标准《全厚性能钢板》GB/T 5313的要求。
3、各种材料或部件的强度指标
钢材的强度设计值(材料强度标准值除以阻力偏系数)。
钢材强度设计值(N/mm2)




注:表中厚度指计算点处钢材的厚度,轴力构件指截面中较厚板的厚度。
铸钢件强度设计值(N/mm2)

焊缝强度设计值(N/mm2)


注:1、自动焊和半自动焊所用焊丝和焊剂应保证熔敷金属的力学性能不低于现行国家标准《碳钢埋弧焊焊剂》GB/T 5293和“用于低合金钢的埋弧焊”。助焊剂《GB/T 12470相关规定;
2、焊缝质量等级应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205。其中,对厚度小于8mm的对接焊缝,不宜采用超声波探伤。检测以确定焊缝的质量水平;
3、对接焊缝受弯受压区强度设计值为fcw,受弯和受拉区强度设计值为ftw。
常用钢材的焊接材料选择及匹配推荐表


螺栓连接强度设计值(N/mm2)

铆接强度设计值(N/mm2)

注:1、属于以下情况者为I类孔:
1)在组装好的部件上按设计直径钻孔;
2)按设计直径在单个零部件上用钻模钻孔;
3) 先在单个零件上钻孔或冲出较小的孔径,然后在装配好的零件上将孔扩孔至设计孔径。
2、在单个零件上冲孔或一次钻至设计直径的孔或不使用夹具的孔为Ⅱ类孔。
在下列情况下计算结构构件或连接时,上述强度设计值应乘以相应的折减系数:
1.单边连接的角钢
1)按轴向力计算强度和连接0.85;
2)根据轴压计算稳定性
等边角钢0.6+0.0015δ,但不大于1.0:
短边相连的不等边角钢为0.5+0.0025δ,但不大于1.0;
长边连接的不等边角钢0.70;
就是细长比。对于中间无连接的单角钢压杆,应按最小回转半径计算。当δ<20时,取δ=20;
2、无垫板单面焊接对接焊缝为0.85;
3、施工条件较差的高空安装焊缝和铆钉连接为0.90;

4.沉头和半沉头铆钉加入0.80。
注:当多种情况同时存在时,减少系数应不断增加。
钢和钢铸件的物理性能

摩擦型高强度螺栓摩擦面的防滑系数见表。高强度螺栓的预紧力如表所示。
摩擦面的防滑系数μ

高强度螺栓的预紧力 P (kN)

4.变形极限
起重机梁、楼板梁、顶梁、工作平台梁和墙框架构件的挠度不应超过表B所列允许值。
受弯构件挠度允许值


框架结构水平位移允许值:在风荷载标准值作用下,框架柱顶部水平位移和层间相对位移不应超过下列值。
1、单层框架柱顶位移H/150不带桥式起重机
2. 单层高架吊车柱顶位移H/400
3、多层框架柱顶位移H/500
4.多层框架层间相对位移h/400

H——基础顶至柱顶的总高度;h 是层高。
注:1、对于室内装修要求较高的民用建筑的多层框架结构,应适当减小楼层间的相对位移。对于无墙的多层框架结构,可适当放宽层间的相对位移。
2、柱顶水平位移和轻框架结构层间位移可适当放宽。
桁架弦杆和单系腹板的计算长度 l0

注:1、l为杆件的几何长度(节点中心之间的距离);l1 为桁架弦杆侧向支撑点之间的距离。
2、斜面是指与桁架平面斜交的平面,适用于构件截面两个主轴线的单角钢腹杆和双角钢截面腹杆不在桁架平面上。
3、腹板不带节点板的计算长度应等于任意平面内的几何长度(钢管结构除外)。
受拉构件允许长细比

注:1、在承受静载荷的结构中,只能计算受拉构件在竖直面的长细比。
2、在直接或间接承受动荷载的结构中,单角受拉构件长细比的计算方法同表10注2。
3、中重型起重机桁架下弦长细比不应超过200。
4、装有夹具或刚性耙等刚性吊钩的车间,支座长细比(表中第2项除外)不应超过300。
5、受拉构件在永久荷载和风荷载的共同作用下受压时,其长细比不应超过250。
6、跨度≥60m的桁架,受拉弦杆与腹杆的长细比不应超过300(静载或间接动载)或250(直接动载)。
受压构件的允许长细比

注:1、对于桁架(包括空间桁架)的受压腹杆,当内力等于或小于承载力的50%时,允许长细比可取200。

2、计算单个角钢受压构件的长细比时,应使用角钢的最小回转半径,但在计算横梁平面外的长细比时,应使用平行轴的回转半径到角钢腿侧可以使用。
3、跨度≥60m的桁架,受压弦杆和端部受压杆的允许长细比取100,其他受压腹杆可取150(静载或间接在动态负载下)或120(直接在压力下)。承受动态载荷)。
单层厂房阶梯柱计算长度折减系数

注:露天有梁结构(如落锤厂房等),折减系数可取0.9。
五、施工要求
高强度螺栓配套孔型(mm)

螺栓或铆钉的最大和最小允许距离


角焊缝最小角焊缝尺寸

屈曲和弯曲构件的截面板纵横比等级和限制

支撑截面板宽厚比的等级及限值

温区长度限制


本文只列出了钢结构的部分计算公式和结构要求。更多信息请参见《钢结构设计规范》(GB 50017-2017)。


