GB50017《钢结构设计规范》.docx

1、GB50017钢结构设计规范 一、章节目录1总则2术语和符号2.1术语2.2符号3基本设计规定3.1设计原则3.2荷载和荷载效应计算3.3材料选用3.4设计指标3.5结构或构件变形的规定4受弯构件的计算4.1强度4.2整体稳定4.3局部稳定4.4组合梁腹板考虑屈曲后强度的计算5轴心受力构件和拉弯、压弯构件的计算5.1轴心受力构件5.2拉弯构件和压弯构件5.3构件的计算长度和容许长细比5.4受压构件的局部稳定6疲劳计算6.1一般规定6.2疲劳计算7连接计算7.1焊缝连接7.2紧固件（螺栓、铆钉等）连接7.3组合工字梁翼缘连接7.4梁与柱的刚性连接7.5连接节点处板件的计算7.6支座GB50017

2、-2017钢结构设计规范 8构造要求8.1一般规定8.2焊缝连接8.3螺栓连接和铆钉连接8.4结构构件8.5对吊车梁和吊车桁架（或类似结构）的要求8.6大跨度屋盖结构8.7提高寒冷地区结构抗脆断能力的要求8.8制作、运输和安装8.9防护和隔热9塑性设计9.1一般规定9.2构件的计算9.3容许长细比和构造要求10钢管结构10.1一般规定10.2构造要求10.3杆件和节点承载力11钢与混凝土组合梁11.1一般规定11.2组合梁设计11.3抗剪连接件的计算11.4挠度计算11.5构造要求附录 A结构或构件的变形容许值附录 B附录 C附录 D附录 E附录 F梁的整体稳定系数轴心受压构件的稳定系数柱的计

3、算长度系数疲劳计算的构件和连接分类桁架节点板在斜腹杆压力作用下的稳定计算附：本规范用词说明附：修改条文说明其中下面打的节为新增，下面打的节为有较多修改。 二、增加的一些新概念2.1.一阶分析与二阶分析（1）一阶分析为不考虑结构变形对内力产生的影响，根据未变形的结构平衡条件分析结构内力及位移。（2）二阶分析为考虑结构变形对内力产生的影响，根据变形的结构平衡条件分析结构内力及位移，也称考虑 P效应的分析。PPHHlM=Hl+PM=Hl一阶分析二阶分析2.2.屈曲与屈曲后强度（1）屈曲整个结构或构件在外荷载作用下由原有平衡状态时的变形突然变为另一平衡状态的另一性质的变形，出现这种状态称为整个结构或构

4、件出现屈曲。（2）屈曲强度与屈曲后强度结构或构件出现屈曲后其承载能力根据结构或构件的具体情况有两种可能。一种为出现屈曲时结构或构件已达到最大承载力，屈曲出现即标志结构或构件破坏。另一种为出现屈曲时，结构或构件并未达到最大承载力，仍有后继承载能力，即屈曲后强度。PPPu PPPcr Pcr 屈曲破坏屈曲后强度屈曲临界力 Pcr极限承载力 Pu 2.3.无支撑框架、强支撑框架、弱支撑框架（1）无支撑框架无支撑框架在框架平面内无支撑，当框架整体失稳在框架平面内发生位移时，其侧移不受约束。（2）强支撑框架强支撑框架在框架平面内有刚度很强的支撑，当框架整体失稳时，在框架平面内的侧移将受到刚度很强的支撑的

5、约束，不能发生或侧移很小可以略去侧移对结构受力的影响。（3）弱支撑框架弱支撑框架在框架平面内虽有支撑但其刚度较弱，当框架整体失稳时，在框架平面内的侧移虽会受到约束，但仍能发生一定的侧移，并对结构的受力有影响。无支撑框架强支撑框架弱支撑框架2.4.刚性连接、铰接、半刚性连接（1）梁与柱刚性连接受力过程梁柱间交角不变，同时连接应具有充分的强度。（2）梁与柱铰接连接应有充分的转动能力，且能有效地传递横向剪力与轴心力。（3）梁与柱的半刚性连接只具有有限的转动刚度，承受弯矩时会产生交角变化；内力分析时，必须预先确定连接的弯矩转角特性曲线。M视同钢接理想刚性半刚性视同铰接梁柱连接性能 2.5.弯曲失稳、扭

6、转失稳、弯扭失稳（1）弯曲失稳构件整体失稳时只发生弯曲变形，双轴对称截面轴心受压构件的失稳属于这种情况。（2）扭转失稳构件整体失稳时只发生扭转变形，十字形截面轴心受压构件的失稳属于这种情况。（3）弯扭失稳构件整体失稳时既发生弯曲变形又发生扭转变形，单轴对称截面轴心受压构件绕对称轴失稳以及无对称轴截面轴心受压构件的失稳属于这种情况。弯曲失稳扭转失稳弯扭失稳构件失稳时截面位移投影图三、关于基本设计规定3.1设计原则3.1.1设计方法设计方法与旧规范相同，但可靠度指标 有变化。旧规范的设计目标安全度量是按可靠性指标校准值的平均值上下浮动 0.25进行总体控制。现规范的设计目标安全度是按可靠性指标不得

7、低于校准值的平均值进行总体控制。3.1.2安全等级按建筑结构可靠度设计统一标准GB50068的规定见下表安全等级一级破坏后果很严重严重建筑物类型重要的房屋一般的房屋次要的房屋二级三级不严重对一般工业与民用建筑钢结构，按我国已建成的房屋用概率设计方法分析的结果，安全等级应为二级。对跨度等于或大于 60m的大跨度结构如大会堂、体育馆、飞机库等的安全等级宜取一级。3.1.3吊车梁等的疲劳和挠度计算按作用在跨间内荷载效应最大的一台吊车的荷载标准值不乘动力系数确定。 3.2荷载和荷载效应计算3.2.1设计工作寿命规范规定的设计工作寿命为 50年。对设计使用年限为 25年的结构构件，o不应小于 0.95。

8、o为结构重要性系数。3.2.2吊车摆动水平力计算重级工作制吊车梁（桁架）及其制动结构的强度、稳定性及连接的强度时，应考虑由吊车摆动引起的横向水平力。起重机设计规范GB/T 3811规定的吊车工作级别为 A1A8级。建筑结构荷载规范中的吊车荷载状态一般为轻级工作制相当于 A1A3级，中级工作制相当于 A4、A5，重级工作制相当于 A6A8,其中 A8为特重级。但设计人员必要时可根据吊车的具体操作情况作适当调整。如检修吊车可按轻级工作制设计等等。在每个轮压处的横向水平力标准值为Hk = PK ,max式中PK , m a吊车最大轮压标准值；系数，一般软钩吊车 = 0.1 = 0 . 1 = 0.2

9、斗式磁盘吊车硬钩吊车摆动横向水平力可以双向作用，且不与荷载规范规定的制动水平力同时作用。3.2.3悬挂吊车的计算同一跨间每条运行线上的台数：梁式吊车电动葫芦不宜多于 2台不宜多于 1台3.2.4框架分析的规定1.框架结构可采用一阶弹性分析Nu 0.1时，宜采用二阶弹性分析2.多层框架结构当H hu为层间侧移容许值 N为所计算楼层各柱轴压力设计值之和 H为所计算楼层以上各层的水平力之和h为所计算楼层的高度3.二阶弹性分析的近似计算方法如下（1）每层柱顶附加一假想水平力 Hni yQiH ni=0.2+ 1ns250Qi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，对 Q2

10、35， y =1.0Q345， y =1.1Q390， y =1.2Q420， y =1.25（2）各杆件杆端的弯矩为M = M 1b + 2iM 1s1 2i =Nu1- HhM1b为框架无侧移时按一阶弹性分析的杆端弯矩M1s为框架有侧移时按一阶弹性分析的杆端弯矩 2i为考虑二阶效应第 i层杆端侧移弯矩增大系数u为按一阶弹性分析求得的第 i层的层间侧移（3）当 2i 1.33时，宜增大框架结构的刚度H3 H3 H3 H3+Hn3H2 H2 H2 H2+ Hn2u3 H1 H1 H1 H1+ Hn1u2 u1 MM1bM1s 4.山形门式刚架的分析不能采用上述规定3.3材料选用3.3.1承重结

11、构宜采用的钢材宜采用 Q235、Q345、Q390和 Q420钢。1.钢材牌号的表示方法Q -脱氧方法：F沸腾钢b半镇静钢z -镇静钢可以省略Tz-特殊镇静钢质量等级：Q235分 A、B、C、DQ345分 A、B、C、D、E屈服点数值2.钢材性能（1）Q235：化学成分与质量等级有关A级含碳 0.140.22B级C级D级0.120.20 0.18 0.17A级的 C、Si、Mn含量不作为交货条件。力学性能屈服点、抗拉强度、伸长率、冷弯与质量等级无关，但与钢材厚度有关。冲击韧性与质量等级有关。A不提供BCD20C时 27J0C时 27J-20C时 27JA级钢冷弯试验为附加交货条件B级沸腾钢轧制

12、钢材厚度一般 25mm。（2）Q345、Q390、Q420化学成分与质量等级有关力学性能屈服点、抗拉强度、冷弯与质量等级无关，但与钢材厚度有关。 伸长率、冲击韧性与质量等级有关。Q345 A、B级伸长率（5%）21C、D、E级A、B级2219201819Q390Q420C、D、E级A、B级C、D、E级冲击韧性Q345ABCDE不提供Q39020C时 34J0C时 34JQ420-20C时 34J-40C时 27JA级钢冷弯试验为附加交货条件3.2.2材料选用（1）应根据结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度、工作环境等因素综合考虑。（2）选用要求承重结构钢材应具有抗拉强

13、度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有含碳量的合格保证。主要焊接结构不能使用 Q235A级钢，因为 Q235A级钢的碳含量不作为交货条件，即不作为保证，即使生产厂提供碳含量，也只能视为参考，不能排除离散性大，质量不稳定等，因此如发生事故，生产厂在法律上不负任何责任。焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构，还应具有冷弯试验的合格保证。需要验算疲劳的结构，钢材应具有冲击韧性的合格保证。T 0oC应有常温冲击韧性合格保证焊接结构工作温度Q235、Q345应有 0oC冲击韧性合格保证Q390、Q420应有-20oC冲击韧性合格保证Q235、Q345应有-20oC冲击韧性合格保证Q

14、390、Q420应有-40oC冲击韧性合格保证- 20oCT 0 CoT -20oC 非焊接结构T -20T -20ooCC应有常温冲击韧性合格保证工作温度Q235、Q345应有 0oC冲击韧性合格保证Q390、Q420应有-20oC冲击韧性合格保证吊车起重量50t的中级工作制吊车梁，对冲击韧性的要求与需验算疲劳构件相同重要的受拉或受弯的焊接结构，厚度较大的钢材应有冲击韧性合格保证当焊接承重结构采用 Z向钢时应符合厚度方向性能钢板GB/T5313的规定有人认为将硫、磷含量控制在不大于 0.01就可以防止层状撕裂问题，也有人提出在上述要求下，再辅以对厚钢板作全面超声波探伤，排除内部缺陷，就可以代

15、替 Z向钢的要求，这是不正确的。以下情况不应采用 Q235沸腾钢焊接结构：1）需要验算疲劳2）工作温度-20 oC的直接受动力荷载3）工作温度-20 oC的受弯及受拉4）工作温度-30oC非焊接结构：工作温度-20 oC的需要验算疲劳3.43.5设计指标查规范有关表格结构或构件变形的规定1.变形的限值查规范附录 A当有实践经验或有特殊要求时，可进行适当调整。2.起拱规定当有实践经验或有特殊要求时，可根据不影响正常使用和观感的原则对变形容许值进行适当调整。可对横向受力构件进行起拱起拱大小：一般为恒载标准值加 12活载标准值产生的挠度起拱后挠度计算应为恒载和活载标准值产生的挠度减去起拱值。 四、受

16、弯构件的计算4.14.24.3强度与原规范相同整体稳定与原规范相同局部稳定4.3.1局部稳定分析规定1.承受静力荷载和间接承受动力荷载的组合梁宜考虑腹板屈曲后强度2.直接承受动力荷载的吊车梁及类似构件及不考虑屈曲后强度的组合梁应按规定配置加劲肋并计算腹板的局部稳定性。4.3.2梁腹板的局部稳定计算1.配置横向加劲肋的腹板FhR hy hc twho a2 + 2 + c 1crc,crcrMhc = =IVhwtwF c =t wl zlz = a + 5hy + 2hR（1） cr计算b 0.85 cr = f 0.85 1.25 cr = 1- 0.75(b - 0.85)ff cr =1

17、.12b2hc177twf yb =b =受压翼缘扭转受约束2352hc153twf y受压翼缘扭转未受约束235（2） cr计算s 0.8 cr = f v cr = 1- 0.59(s - 0.8)f v0.8 1.2v2sho / twf ya 1.0s =235h41 4+ 5.34(ho / a)22oho /twf ya 1.0hos =23541 5.34 + 4(ho / a)（3） c,cr计算c 0.90.9 1.2 c,cr = f c,cr = 1- 0.79(c - 0.9)ff c,cr=1.12ch0 /twf y0.5 a 1.5c =235h3ao28 10.

18、9 + 13.4 1.83 -hoh0 /twf y1.5 1.2时， Vu = hwtw fv s1.2（2）具有大宽厚比腹板梁的抗弯强度（）I形截面腹板抗弯屈曲后的有效截面理论hc(1- )hc为腹板受压区有效高度系数，规范采用的公式为当b 0.85时， =1.0当0.85 1.25时， = 1 1-0.2bb（）考虑屈曲后强度的梁的抗弯强度Meu = xewx fx为截面塑性发展系数 e为梁截面模量考虑腹板有效高度的折减系数 =1- (1- )hc3twe2IxI x为梁截面全部有效时的惯性矩hc为梁截面全部有效时算得的腹板受压区高度（3）具有大宽厚比腹板梁在弯矩和剪力同时作用下的强度规

19、范采用相关公式2M - M fV-1 + Meu - M f 10.5Vu3.计算公式2M - M f-1V+ Meu - M f 10.5VuM f = h12f 1 h2+ Af 2h Af2M、V为计算区格内梁的平均弯矩和平均剪力设计值，当V 0.5Vu时，取V = 0.5Vu当 M M f时，取 M = M fMf为梁翼缘所能承担的弯矩设计值Af1、h1为较大翼缘的截面积及其形心到梁中和轴的距离Af2、h2为较小翼缘的截面积及其形心到梁中和轴的距离Meu、Vu为梁抗弯和抗剪承载力设计值（1） M eu计算Meu = rxeWx f(1- )hc2I x3tw e =1-当b 0.85时

20、 =1.00.85 1.25时b（2）Vu计算当s 0.8时Vu = hwtw f v0.8 1.2时Vu = hwtw fv1- 0.5(s - 0.8)Vu = hwtw fv / 1s .24.当利用屈曲后强度时，加劲肋受力增加，应按规范另行计算当仅配置支承加劲肋不能满足本条文的计算公式时，应在两侧成对配置中间横向加劲肋。（腹板仍需按本条文的公式验算抗弯和抗剪承载力）中间横向加劲肋的截面尺寸除应满足构造规定外，尚需按轴心受力计算在腹板平面外的稳定性，轴心压力 N S为N S =Vu - crhwtw + FF为作用于中间支承加劲肋上端的集中压力。支座加劲肋应按压弯构件计算强度和腹板平面外

21、的稳定。ho/4Hho R支座加劲肋的受力如图所示2+ a h0 H = (Vu - crhwtw 1 )a为加劲肋间距；不设中间加劲肋时，a取支座到跨内剪力为零处的距离。五、轴心受力构件和拉弯、压弯构件的计算5.1轴心受力构件5.1.1强度与原规范相同 5.1.2稳定计算公式与原规范相同增加：（1）板厚 t 40mm时的截面分类及的 d曲线（2）增加和修改单轴对称截面弯矩失稳计算时的长细比计算方法1.单轴对称截面轴心受力构件绕对称轴失稳的弯扭失稳问题（）弯扭失稳临界力根据弹性稳定理论，弯扭失稳临界方程为e202()()NEy - Nyz Nz - Nyz -Nyz2= 0i0式中 y轴为对称

22、轴NEy为绕 y轴的欧拉临界力NEy = 2EA2yN yz为绕 y轴弯扭失稳临界力Nz为扭转屈曲临界力Nz = GIt + 2EI1i2l20e0为截面剪心在对称轴上的坐标i0为对于剪心的极回转半径i0 = e0 +ix +iy2 2 2iix、 y为绕 x轴和 y轴的回转半径It为截面抗扭惯性矩I为截面扇性惯性矩Nyz为绕 y轴弯扭失稳临界力令 Nyz = 2EA2yzyz为弯扭失稳的长细比由上式可得 121e20(+z2)+ (y2 +z)yz = 2y2- 4 1-2yz2i202 i0It2Az2=I2+25.7 ll为扭转屈曲的计算长度这样即可由yz查得2.单轴对称截面轴心受力构件的弯扭稳定的换算长细比121 24(1- eo2 /io2 )2y2z yz=2y + 2z + (2y + 2z)2 -2z = i02A/It25.7+I2li2o= eo22 2+ ix + iyeo为截面形心至剪心的距离io为截面对剪心的极回转半径l为扭转屈曲的计算长度It为毛截面抗扭惯性矩I为毛截面扇性惯性矩，对于 T形（包括双角钢）、十形、L形截面可取 I03.角钢截面的简化公式为了简化常用截面计算，作如下假设（）T形、十字形和角形截面取