(PKPM)钢结构设计规范理解与应用经典ppt课件

1、了解与运用屈服点屈服点抗拉强度抗拉强度 钢构造设计规范对构造或构件承载才干的计算普钢构造设计规范对构造或构件承载才干的计算普通采用应力表达式。根据通采用应力表达式。根据，当按，当按承载才干极限形状设计钢构造时，对于根本组合，内承载才干极限形状设计钢构造时，对于根本组合，内力设计值应从由可变荷载效应控制的组合和由永久荷力设计值应从由可变荷载效应控制的组合和由永久荷载效应控制的组合中取最不利值思索。钢构造自重较载效应控制的组合中取最不利值思索。钢构造自重较小，普通是由可变荷载效应控制设计，只需当采用钢小，普通是由可变荷载效应控制设计，只需当采用钢筋混凝土楼面或屋面板或有积灰的屋盖构造以及筋混凝土楼

2、面或屋面板或有积灰的屋盖构造以及特殊情况才有能够由永久荷载控制设计。对荷载效应特殊情况才有能够由永久荷载控制设计。对荷载效应的偶尔组合，本规范参照一致规范只作出了原那么性的偶尔组合，本规范参照一致规范只作出了原那么性的规定，详细的设计表达式及各项系数应符合专门规的规定，详细的设计表达式及各项系数应符合专门规范的规定。范的规定。的大跨度构造那么宜取为一级。的大跨度构造那么宜取为一级。 由于本规范定位为不抗震设计，故一切条文由于本规范定位为不抗震设计，故一切条文均是针对不思索抗震的情况而制定。当按抗震要求均是针对不思索抗震的情况而制定。当按抗震要求设计时，不再分平安等级，而应按现行国家规范设计时，

3、不再分平安等级，而应按现行国家规范GB50223的规定来确定建的规定来确定建筑物的抗震设防类别。筑物的抗震设防类别。 3. 构造的重要性系数构造的重要性系数0 7.0.3条注条注“对设对设计任务寿命为计任务寿命为25年的构造构件，各构造规范可根年的构造构件，各构造规范可根据各自情况确定据各自情况确定0值。钢构造设计规范根据值。钢构造设计规范根据任务寿命任务寿命50年时取年时取01.0，任务寿命，任务寿命5年时取年时取00.9，故规定任务寿命，故规定任务寿命25年时取年时取00.95。l 新修订的钢构造设计规范强调了对设计新修订的钢构造设计规范强调了对设计原那么的指点。突出设计原那么是目前各原那

4、么的指点。突出设计原那么是目前各国规范的共同特点，早期的规范条文以实国规范的共同特点，早期的规范条文以实验或实际阅历为主，故条文简单详细。随验或实际阅历为主，故条文简单详细。随着构造方式越来越复杂，规范的义务不再着构造方式越来越复杂，规范的义务不再仅限于提供计算公式和详细数据，而是应仅限于提供计算公式和详细数据，而是应给予设计原那么的指点。因此，规范补充给予设计原那么的指点。因此，规范补充了有关设计原那么的有关条文。了有关设计原那么的有关条文。 根据根据 GB3811-83GB3811-83，按吊，按吊车利用等级即循环次数，分为车利用等级即循环次数，分为U0-U9U0-U9等等1010级和级和

5、载荷形状载荷谱系数载荷形状载荷谱系数KpKp有轻、中、重、特重等有轻、中、重、特重等4 4级综合划分吊车任务级别为级综合划分吊车任务级别为A1A1A8A8级。本规范普级。本规范普通所指轻级任务制即通所指轻级任务制即A1A1A3A3级；中级为级；中级为A4A4A5A5级；级；重级为重级为A6A6A8A8级其中级其中A8A8为特重级。但对吊车任为特重级。但对吊车任务制的界定不能死搬硬套吊车任务制与吊车任务级务制的界定不能死搬硬套吊车任务制与吊车任务级别的普通对应关系，而应根据吊车的详细操作情况别的普通对应关系，而应根据吊车的详细操作情况确定。确定。lHMPHlMhHuNhusiyninQH12 .

6、 0250hHuNai1121M1HH2H31Q=Q2Q31bM1HH21QH3Q2Q31H1H+H2H2HH33U1U23U M1s 1. 钢材的强度设计值钢材的强度设计值 1钢材抗拉、压、弯时的强度设计值为钢材抗拉、压、弯时的强度设计值为fy /R。R为抗力分项系数，新规范对为抗力分项系数，新规范对Q235钢取钢取R =1.087；对；对Q345、Q390和和Q420钢，钢，R1.111。这。这样对样对Q345钢来说，比原规范的钢来说，比原规范的16MnR1.087强度设计值有所降低。缘由：强度设计值有所降低。缘由： Q345钢包括旧规范的钢包括旧规范的5种钢材，统计资料缺乏；种钢材，统计

7、资料缺乏； 近年来发现近年来发现16Mn钢质量不理想，稍厚当钢质量不理想，稍厚当t 20mm就容易分层。就容易分层。fffv58. 03/ 1. 受弯构件的挠度受弯构件的挠度 受弯构件的挠度允许值改为思索两种情况：受弯构件的挠度允许值改为思索两种情况： vT恒载活荷载作用下的挠度允许值，恒载活荷载作用下的挠度允许值， 主要是观感要求；主要是观感要求； vQ活荷载作用下的挠度允许值，主要是活荷载作用下的挠度允许值，主要是 运用要求。运用要求。 1当有实际阅历或有特殊要求时可作适当调当有实际阅历或有特殊要求时可作适当调整。整。 2留意变形叠加景象。留意变形叠加景象。 2. 框架构造在风荷载作用下的

8、程度位移框架构造在风荷载作用下的程度位移 1新规范添加了对单层及多层框架柱柱顶位新规范添加了对单层及多层框架柱柱顶位移的限制值，但阅历积累缺乏，主要参考国外及相移的限制值，但阅历积累缺乏，主要参考国外及相近规范。留意纯框架构造程度侧移的计算应思索二近规范。留意纯框架构造程度侧移的计算应思索二阶效应。阶效应。 2控制厂房柱在吊车梁处的程度变形是为了控制厂房柱在吊车梁处的程度变形是为了保证桥式吊车的正常运转。有些单位以为保证桥式吊车的正常运转。有些单位以为88规范的规范的规定偏严，因研讨任务量大，新规范仅减少为验算规定偏严，因研讨任务量大，新规范仅减少为验算范围至冶金厂房和类似车间中有范围至冶金厂

9、房和类似车间中有A7、A8级吊车的级吊车的跨间。跨间。yy,yy,nyyynxxxWMWMwItVSfffv58. 03/fffv58. 03/Ryzhhal25zwltF 4. 复杂应力作用下的强度：复杂应力作用下的强度：适用范围：组合梁腹板的计算高度适用范围：组合梁腹板的计算高度h0处同时受有较大处同时受有较大 或或 时，应验算折算应力。时，应验算折算应力。计算公式：计算公式： h0边缘同一点处应力，边缘同一点处应力， 以拉为正，以拉为正， 压为负。压为负。 计算折算应力的强度设计算折算应力的强度设 计值增大系数。计值增大系数。 异号时，异号时， 同号或同号或 ，c 、 、f12c2c23

10、 c 、c 、c 、0 c 2 . 11 1 . 11 c 、1 fWMxbxxycrycrbWfMf Mcr为临界弯矩：为临界弯矩： 影响影响Mcr的要素：的要素： EIy 梁的侧向抗弯刚度梁的侧向抗弯刚度 GIt 梁的自在改动刚度梁的自在改动刚度 l1 梁受压翼缘的自在长度，受压翼缘梁受压翼缘的自在长度，受压翼缘侧向侧向 支承点之间的间隔支承点之间的间隔 与荷载方式、梁端支承方式、横向荷与荷载方式、梁端支承方式、横向荷载载 作用位置等有关作用位置等有关 其他：初始缺陷、资料性能、截面塑性开展其他：初始缺陷、资料性能、截面塑性开展情况。情况。1ytcrEI GIMl 2. 整体稳定系数的非弹

11、性修正整体稳定系数的非弹性修正 当当 时，梁已进入非弹性任务时，梁已进入非弹性任务阶段，阶段，cr明显降低，在梁整体稳定计算中，明显降低，在梁整体稳定计算中，此时应对整体稳定系数进此时应对整体稳定系数进 行弹塑性修正，行弹塑性修正， 即：即：6 . 0bbb282. 007. 1 3.加强梁整体稳定的措施 提高梁整体稳定承载力的关键是加强梁的抗侧移及改动刚度，当满足一定条件时，就可以保证在梁强度破坏之前不会发生梁的整体失稳。 1密铺刚性铺板，并与梁受压翼缘连牢 a. 现浇钢筋混凝土板； b. 预制钢筋混凝土板，需有四角预埋件与钢梁焊接； c. 压型钢板有一定数量的抗剪件； d. 钢板应采用延续

12、焊缝或栓钉焊于钢梁翼缘。 2设置梁的侧向支撑 侧向支撑作用是为梁提供侧向支点，减小梁受压翼缘的自在长度l1，减小侧向计算长度，故要求侧向支撑应可靠，能有效地接受梁侧弯产生的侧向力实践为弯曲剪力。 3夹支支座 梁为侧向弯曲改动失稳，所以支座处应采取措施限制梁的改动。 1. 受压翼缘板的部分稳定受压翼缘板的部分稳定 可视为单向均匀受压板可视为单向均匀受压板 2022)1 (12htEkwcr 采用限制宽厚比的方法等强原那么采用限制宽厚比的方法等强原那么 1受压翼缘板的悬伸部分：受压翼缘板的悬伸部分：23513ybtf 按弹性设计时可放宽，此时按弹性设计时可放宽，此时x=1.023515ybtf 2

13、箱形梁翼缘板在两腹板之间的箱形梁翼缘板在两腹板之间的部分：部分：023540ybtf 2. 梁腹板部分稳定的设计计算梁腹板部分稳定的设计计算 新规范规定，对接受静力荷载和间接接受动力荷新规范规定，对接受静力荷载和间接接受动力荷载的组合梁宜思索腹板屈曲后强度，计算腹板的抗载的组合梁宜思索腹板屈曲后强度，计算腹板的抗弯和抗剪承载力。对直接接受动力荷载的吊车梁及弯和抗剪承载力。对直接接受动力荷载的吊车梁及类似构件或其它不思索屈曲后强度的组合梁腹板的类似构件或其它不思索屈曲后强度的组合梁腹板的部分稳定，那么通常采用设置加劲肋的方法来保证。部分稳定，那么通常采用设置加劲肋的方法来保证。 88规范以薄板弹

14、性稳规范以薄板弹性稳定临界力为根底，推出了定临界力为根底，推出了梁加劲肋间距的近似计算梁加劲肋间距的近似计算 公式。公式。2022)1 (12htEkwcr 例如计算腹板抗剪临界应力例如计算腹板抗剪临界应力 crcr为为4.3.3-3a4.3.3-3a、b b、c c三个公式，公式采用了国际通行的表达方式，采三个公式，公式采用了国际通行的表达方式，采用通用高厚比用通用高厚比 作为参数，即作为参数，即当当 (a)(a)当当 (b)(b)当当 弹性范围弹性范围 ， 为钢材抗剪为钢材抗剪屈服强度，等于屈服强度，等于 ，用设计值表达：，用设计值表达： (c)(c)crvysf/vcrsf,8 . 0

15、时vscrsf)8 . 0(59. 01 ,2 . 18 . 0时,2 . 1 时svyf3/yf2/svycrf2/1 . 1svcrfcrs235)/(34. 5441/2yowosfahth235)/(434. 541/2yowosfahth 2 2各种应力共同作用下的计算式，新旧规范有较大各种应力共同作用下的计算式，新旧规范有较大区别，例如仅设有横向加劲肋时：区别，例如仅设有横向加劲肋时： 旧规范旧规范0 . 122,crcrcccr0 . 12,2crcrcccr0 . 115 . 02feufuMMMMVVwcxcwcxxethIhthII32)1 (21)2()1 (2xwcxx

16、exxeeIthIIWW2)1 (13fWMxexeu 有效高度系数有效高度系数，与计算部分稳定中临界应力，与计算部分稳定中临界应力一样以通用高厚比一样以通用高厚比 作为参数，也分为作为参数，也分为三个阶段，分界点也与计算三个阶段，分界点也与计算 一样，即一样，即当当 时，时， (a)当当 (b)当当 (c)crcrybf/cr85. 0b0 . 1)85. 0(82. 01,25. 185. 0bb时bbb/ )/2 . 01 (,25. 1时)8 . 0(svcrf即 1. 轴心受力构件的强度轴心受力构件的强度 以截面的平均应力到达钢材的屈服应力为以截面的平均应力到达钢材的屈服应力为极限极

17、限 fANn 2. 轴心压杆的整体稳定轴心压杆的整体稳定 实腹式轴心受压构件的稳定性应按下式计算实腹式轴心受压构件的稳定性应按下式计算: f 式中式中 为整体稳定系数，本质是临界应力与为整体稳定系数，本质是临界应力与屈服点的比值。柱的临界应力与截面外形、力作屈服点的比值。柱的临界应力与截面外形、力作用方向等有关，原规范分为用方向等有关，原规范分为3条曲线，即条曲线，即a、b、c，将将t 40mm的轴压构件稳定归入的轴压构件稳定归入c曲线，没有思索曲线，没有思索厚度方向剩余应力的影响。厚度方向剩余应力的影响。AN2/122202022222/1421zyzyzyyzie22202/7 .25/w

18、wtzlIIAi0i222020yxiiei)475. 0224tlboytb)6 .184220btly缀条柱的剪切变形缀条柱的剪切变形缀板柱的剪切变形缀板柱的剪切变形23585=yfAfV6.6.减小受压构件自在长度的支撑力减小受压构件自在长度的支撑力 减小受压构件自在长度的支撑力原减小受压构件自在长度的支撑力原8888规范取用压规范取用压杆的偶尔剪力，现改为：杆的偶尔剪力，现改为：1 1单根柱单根柱柱高中点有一道支撑柱高中点有一道支撑 Fb1=N/60Fb1=N/60支撑不在柱中央距柱端支撑不在柱中央距柱端 l l 有有m m道支撑道支撑 )1 (2401NFb) 1(30mNFbm)4

19、 . 06 . 0(60nNFibnfWMWMANnyyynxxxn况用等效弯矩系数m进展修正。fNNWMANExxxxmxx)8 . 01 (1fWMANxbxtxy14 . 1byyyz202lEIPcr0l 反对称失稳。反对称失稳。1)2 . 1 ( 3oibibNNSoibiNN,)2 . 1 ( 3)(1oibibooNNS1o高度比值之和。高度比值之和。摇摆柱的计算长度取为其几何长度。摇摆柱的计算长度取为其几何长度。)/()/(1ffllhNhN)/(ffhN)/(llhN轴心受压构件发生部分失稳轴心受压构件发生部分失稳腹板失稳时的情况翼缘失稳时的情况 规范采用限制翼缘及腹板宽厚比

20、高厚比的方规范采用限制翼缘及腹板宽厚比高厚比的方法以保证组成板件不会丧失部分稳定。法以保证组成板件不会丧失部分稳定。 轴心受压轴心受压T形截面腹板的部分稳定原形截面腹板的部分稳定原88规范规定规范规定同工字形截面翼缘的宽厚比同工字形截面翼缘的宽厚比 ，对剖分对剖分T 型钢来说太严，经实验研讨，对型钢来说太严，经实验研讨，对T 型钢腹板型钢腹板的宽厚比限制改为：的宽厚比限制改为： 轴心受压构件和弯矩使自在边受拉的压弯构件轴心受压构件和弯矩使自在边受拉的压弯构件热轧热轧T型钢，型钢， 焊接焊接T型钢，型钢， yf/235)1 . 010(yf/235)2 . 015(yf/235)17. 013(

21、yof/23518,0 . 1 时yof/23515,0 . 1 时6.1 最大应力法 最大应力法以为影响疲劳寿命的主要要素有最大最小应力、应力比= min / max 及应力循环次数等。 疲劳设计采用允许应力法： maxp p根据实验得出，普通定两点，得到max与min的关系曲线。 TJ17-74规范采用。疲劳允许应力疲劳允许应力6.2 常幅疲劳的应力幅法/NC1允许应力幅允许应力幅实验值实验值6.3 变幅疲劳的等效应力幅 实践构造反复作用的荷载是变幅循环，如吊车梁的荷载即是随机荷载。 常用方法预测构造运用期间的设计变幅应力谱。 设另一等效的常幅疲劳应力幅为e，循环 ni次后也产生破坏，并近

22、似以为变幅疲劳与同类常幅疲劳在对数坐标中有一样的直线关系，那么变幅疲劳每一级应力幅程度均有： )(iiCN1)(iiienn6102f6.5 有关疲劳计算的讨论1附录F原附录五的疲劳分类表中“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，不能到达二级。吊车梁受拉翼缘常用角焊缝，这就产生了矛盾。现添加规定了“三级焊缝，但外观检查符合二级的疲劳类别。2. 直接接受动力荷载反复作用的钢构造构件及其衔接，原规定应力循环次数n等于或大于2105次时应进展疲劳计算，现修正为“当应力循环次数n等于或大于5104次时，应进展疲劳计算。140max10min10max140min 1.

23、焊缝的质量等级焊缝的质量等级 有关焊缝质量等级的选用，是设计规范的新增条文。有关焊缝质量等级的选用，是设计规范的新增条文。焊缝质量等级是原焊缝质量等级是原GBJ205-83首先提到的，但它只提到一、二、三级焊缝的质量规范，首先提到的，但它只提到一、二、三级焊缝的质量规范，并未提到何种情况需求采用何级焊缝。原设计规范并未提到何种情况需求采用何级焊缝。原设计规范GBJ17-88也没有明确规定，导致一些设计人员对焊缝质量等级提也没有明确规定，导致一些设计人员对焊缝质量等级提出不恰当要求，影响工程质量或者给施工单位呵斥不用要出不恰当要求，影响工程质量或者给施工单位呵斥不用要的困难。的困难。）（或wcw

24、twfftlNffehhh7 . 022wfffff22 斜角角焊缝计算时不思索应力方向，任何情况都斜角角焊缝计算时不思索应力方向，任何情况都取取f =1.0。这是由于以前对角焊缝的实验研讨普通。这是由于以前对角焊缝的实验研讨普通都是针对直角角焊缝进展的，对斜角角焊缝研讨很少都是针对直角角焊缝进展的，对斜角角焊缝研讨很少。我国采用的计算公式也是根据直角角焊缝简化而得。我国采用的计算公式也是根据直角角焊缝简化而得。 新规范规定锐角角焊缝两焊脚边夹角新规范规定锐角角焊缝两焊脚边夹角 600，而，而钝角角焊缝两焊脚边夹角钝角角焊缝两焊脚边夹角 0。这表示焊脚边夹角。这表示焊脚边夹角小于小于600或大

25、于或大于0的焊缝不引荐用作受力焊缝。的焊缝不引荐用作受力焊缝。bvvbvfdnN42 2高强度螺栓的预拉力高强度螺栓的预拉力P，原规范取为，原规范取为 式中思索螺栓材质的不定性系数式中思索螺栓材质的不定性系数0.9；施工时的超；施工时的超张拉张拉0.9；拧紧螺帽时螺杆所受改动剪应力影响系数；拧紧螺帽时螺杆所受改动剪应力影响系数1.2。此式得出的。此式得出的8.8级螺栓的抗剪承载力有时当级螺栓的抗剪承载力有时当0.4时比同直径的普通螺栓还低，不合理，且时比同直径的普通螺栓还低，不合理，且与薄钢规范的规定不协调，现改为与薄钢规范的规定不协调，现改为 由于高强度螺栓资料无明显的屈服点，用抗拉强由于高

26、强度螺栓资料无明显的屈服点，用抗拉强度度fu替代替代fy再补充一个系数再补充一个系数0.9是适宜的。是适宜的。 yefAP2 . 19 . 09 . 0uefAP2 . 19 . 09 . 09 . 01bttbvvNNNN 原规范没有本节内容，现参考国外规范和我国实际原规范没有本节内容，现参考国外规范和我国实际阅历，添加了本节。阅历，添加了本节。 1. 1. 不设置横向加劲肋时，对柱腹板和柱翼缘厚不设置横向加劲肋时，对柱腹板和柱翼缘厚度的要求度的要求 1 1在梁的受压翼缘处，柱腹板受有梁翼缘经过柱翼在梁的受压翼缘处，柱腹板受有梁翼缘经过柱翼缘传给柱腹板的压力，柱腹板应满足强度要求和部分稳缘传

27、给柱腹板的压力，柱腹板应满足强度要求和部分稳定要求。定要求。 柱腹板的强度应与梁受压翼缘等强，即柱腹板的强度应与梁受压翼缘等强，即 be tw fc be tw fc Afc fb Afc fb式中式中 be be柱腹板计算宽度边缘处压应力的假定分布柱腹板计算宽度边缘处压应力的假定分布 长度。同梁的部分压应力计算式，取长度。同梁的部分压应力计算式，取 be=a+5hy be=a+5hy； 按此公式计算腹板强度时，忽按此公式计算腹板强度时，忽略了柱腹板所受竖向压力的影略了柱腹板所受竖向压力的影响。这是由于在框架内竖向压响。这是由于在框架内竖向压力主要由柱翼缘传送，腹板内力主要由柱翼缘传送，腹板内

28、所受竖向压应力普通较小。所受竖向压应力普通较小。 为保证柱腹板在梁受压翼缘压力作用下的部为保证柱腹板在梁受压翼缘压力作用下的部分稳定，应控制柱腹板的宽厚比，规范参考国外分稳定，应控制柱腹板的宽厚比，规范参考国外规定，偏平安地规定柱腹板的宽厚比应满足下式规定，偏平安地规定柱腹板的宽厚比应满足下式规定：规定：式中式中 hc hc柱腹板的计算宽度；柱腹板的计算宽度； fyc fyc柱腹板钢材屈服点。柱腹板钢材屈服点。ycwcfth23530 2 2在梁的受拉翼缘处，计算柱的翼缘和腹板在梁的受拉翼缘处，计算柱的翼缘和腹板仍用等强度准那么，柱翼缘板所受拉力为：仍用等强度准那么，柱翼缘板所受拉力为： T=

29、Aft fb T=Aft fb 式中式中 Aft Aft梁受拉翼缘梁受拉翼缘 截面积；截面积； fb fb梁钢材抗拉梁钢材抗拉 强度设计值。强度设计值。 拉力拉力T T由柱翼缘板三个部份共同承当，中间部份分布长由柱翼缘板三个部份共同承当，中间部份分布长度度m m直接传给柱腹板的力为直接传给柱腹板的力为fctbmfctbmtbtb为梁翼缘厚度，余为梁翼缘厚度，余下部份由两侧各下部份由两侧各ABCDABCD的板件承当。的板件承当。 柱 翼 缘 板 受 拉 时 的 总 承 载 力 为柱 翼 缘 板 受 拉 时 的 总 承 载 力 为2 2 3.5fctc2+fctbm3.5fctc2+fctbm。思

30、索到柱翼缘板中间和两侧部。思索到柱翼缘板中间和两侧部份刚度不同，难以充分发扬共同任务，可乘以份刚度不同，难以充分发扬共同任务，可乘以0.80.8的的折减系数后再与拉力折减系数后再与拉力T T 相平衡，即相平衡，即 即即 bftbcccfAmtftf)5 . 32(8 . 02)25. 1 (7bftbccbftcfAmtfffAt 按统计分析，按统计分析， 的最小值为的最小值为0.150.15，以此代入，以此代入，即得即得 当梁柱刚性衔接处不满足上述公式的要求时，应设当梁柱刚性衔接处不满足上述公式的要求时，应设置柱腹板的横向加劲肋。置柱腹板的横向加劲肋。 JGJ99-98JGJ99-98规定：规定：“框架梁与柱刚性衔接时，应在梁翼缘的对应位置设框架梁与柱刚性衔接时，应在梁翼缘的对应位置设置柱的程度加劲肋或隔板。这是由于高层钢构造的置柱的程度加劲肋或隔板。这是由于高层钢构造的梁、柱普通受力较大，设计阅历以为，没有不需求设梁、柱普通受力较大，设计阅历以为，没有不需求设置柱横向加劲肋的情况。置柱横向加劲肋的情况。bftbcfAmtfcbftcffAt4 . 022121ccbbbQQhMMVvwcccwcbbbfthQ