《高性能钢结构应用技术规程》

CECSCECSXXX

中国工程建设协会标准

高性能钢结构应用技术规程

Technicalspecificationforapplicationofhighperformance

steelstructures

（征求意见稿）

20XX北京

1总则

1.0.1为了在建筑钢结构的设计与施工中贯彻执行国家的技术经济政策,做到技

术先进、安全适用、性能优异、经济合理，制定本规程。

条文说明：

本条是在建筑钢结构中合理应用高性能钢结构必须遵循的总方针。

1.0.2本规程适用于抗震设防烈度为6度至9度（以下简称6度至9度）以及非

抗震设防的多层及高层建筑钢结构。

条文说明：

高性能钢结构抗震性能好，在地震区应优先采用。高性能钢结构承载力高，用钢

量低，在非地震区，也鼓励采用。

1.0.3高性能钢结构应满足结构体系承载力高、延性好和用钢量低的要求。

条文说明：

本条是高性能钢结构应满足的基本要求。高性能钢结构通过采用高强钢构件和高

延性构件，以及通过合理的结构布置，可以满足这一要求。

1.0.4高性能钢结构设计除应符合本规程外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

1

2术语与符号

2.1术语

2.1.1高性能结构体系(HighPerformanceStructuralSystem)

指通过运用钢材材性的优越性或采用具有高延性及理想耗能性能的构件使结构

具有相比普通结构更加优越的抗震性能的体系。

2.1.2延性框架(DuctileFrame)

侧向力作用下塑性变形能力好的框架。

2.1.3延性支撑(DuctileBrace-Frame)

具有良好塑性变形能力的支撑型构件，如屈曲约束支撑、屈曲约束钢板墙等。

2.1.4屈曲约束支撑(Bucklingrestrainedbrace)

亦称“防屈曲支撑”，是采用约束单元防止核心单元受压屈曲使得其可以充分实

现受压屈服的一种支撑构件，可作为结构体系的水平抗侧力构件和消能减震构件

使用。

2.1.5钢板剪力墙(Steelplateshearwalls)

以钢板为材料填充于框架中承受水平剪力为主的墙体。

2.1.6屈曲约束钢板剪力墙(Buckling-restrainedsteelplateshearwalls)

在内嵌钢板面外设置约束构件以抑制平面外屈曲的钢板剪力墙。

2.1.7延性剪力墙(Ductileshearwalls)

延性剪力墙是指具有良好塑性变形能力的通过合理的结构形式及细部构造，保证

剪力墙结构在抵抗地震作用时，可以通过墙肢或墙肢间的连系构件形成有效的塑

性较区域(弯矩塑性较或剪切塑性钱)进而耗散地震能量的一种结构形式。此时，

结构的刚度发生退化，但又有足够的竖向承载能力而不至于发生倒塌。墙肢间的

连系构件应具有足够的刚度和承载能力以使结构作为一个整体来抵抗侧向荷载。

2.1.8连系构件(Couplingmembers)

连系构件是指相邻延性剪力墙肢间，以承受剪切或弯曲变形为主的协调剪力墙肢

间变形的结构构件。主要包括钢连梁或屈曲约束钢板。

2.1.9等强匹配焊接(Matchingstrengthwelding)

2

焊接材料熔敷金属的力学性能不小于相应母材标准的下限值。

欠强匹配焊接(Undermatchingstrengthwelding)

焊接材料熔敷金属的力学性能满足设计要求，但小于相应母材标准的下限值。

2.2符号

Acc——边缘构件宽度范围内的T型转换件截面积；

A,、A.——屈曲约束支撑等效截面积；

B—钢板墙的宽度；

DC—连肢墙结构的耦连率；

D——面外约束部件的平面外抗弯刚度；

E—钢材弹性模量；

F.——承受屈曲约束支撑轴力的连接作用力设计值；

G——钢材剪切模量；

H—钢板墙的高度；

〃，Ic2——梁的上柱和下柱截面惯性矩；

I叩、儿川和/叩,■—角焊缝有效截面对焊缝形心的极惯性矩、角焊缝有效截面对

其x、y轴的惯性矩；

4、Le、4.钢连梁的净跨度、有效计算跨度、钢连梁嵌入混凝土墙中的长度;

Ma、——梁端极限弯矩、弯矩之和；

叱一组合梁正弯矩承载力；

——组合梁梁端屈服负弯矩；

，Me——梁的上柱和下柱端弯矩；

Md——梁跨中截面最大正弯矩设计值；

Mx——所计算构件段范围内的最大弯矩；

Mu——框架梁柱节点的极限弯矩承载能力；

3

MMU,——剪力墙截面抗震受弯承载力；

N-一所计算构件段范围内的轴心压力；

C——不考虑螺栓孔变形的高强螺栓承压承载力设计值；

N：——考虑螺栓孔变形的高强螺栓承压承载力设计值；

N'EX、N'Ey------参数，二标以/。/度），雅y二标山/。」考）；

Nysc——屈曲约束支撑屈服承载力，由式（622）条确定；

N；、N：、N：——一个高强度螺栓的受剪、受拉和承压承载力设计值;

M、M—某个高强度螺栓所承受的剪力和拉力；

P——个高强度螺栓的预拉力；

Po-上部无屈曲波纹钢板墙对本层被接端柱的竖向力作用；

Q——屈曲约束钢板墙剪力设计值；

Qh——屈曲约束钢板墙的设计承载力；

Qbi——双阶屈服连梁第一阶屈服承载力设计值；

Qu——钢板墙的极限承载力；

R——结构构件承载力设计值。

S——荷载作用组合效应；

Sa——多遇地震作用标准值效应；

s£,——罕遇地震作用标准值效应；

SCk——永久荷载标准值效应；

SG,——楼（屋）面活载标准值效应；

S、业——风载标准值效应；

V!——屈曲约束支撑的设计轴向力在水平方向上分量之和；

4

%—对于框架柱从下到上基本不变的规则结构，取地震作用下的结构底部总剪

力；对于框架柱从下到上有变化的结构，取地震作用下的每变化段最下一层结构

的总剪力。

Z%——延性剪力墙中，连系构件沿结构高度范围内的实际设计截面的抗剪承载

力之和；

X%——延性剪力墙中，连系构件沿结构高度范围内的弹性分析得到的剪力计算

值之和；

用X——在弯矩作用平面内对较大受压纤维的毛截面模量；

do—螺栓或佛钉的孔径；

f——钢材的抗拉、抗压、和抗弯强度设计值，屈服强度设计值；

4,——钢材屈服强度标准值；

fce——钢材断面承压强度设计值；

/;■——角焊缝的抗拉、抗剪和抗压强度设计值；

f：、f：、——螺栓抗拉、抗剪和承压强度设计值；

£“'、f：、f：——对接焊缝抗拉、抗剪和承压强度设计值；

/„——钢材（螺栓）极限抗拉强度最小值；

£、已、frl——为焊缝金属抗拉强度设计值、母材抗拉强度设计值、对接接

头抗拉强度设计值；

fv——钢材抗剪强度设计值；

4——钢材屈服强度；

fye——T型转换件的屈服强度；

阮、&—工字形及H形截面的受压构件中腹板计算高度与其厚度；

hf——角焊缝焊脚尺寸；

k——屈曲约束支撑的轴向刚度；

5

匕,——剪切屈曲系数：

/“，心——梁的上柱和下柱高度。

nf一传力摩擦面数目；

小——螺栓受剪面数目；

q——芯材的强化系数，可取为1%。

t—外层较薄板件的厚度。

a——钢材线膨胀系数；

%——高强螺栓承压承载力计算承压系数；

劭——限制螺栓孔变形系数；

%、pz-------折减系数；

asp——高强螺栓承压承载力计算中考虑不同破坏模式影响的系数;

夕mx、£my、外、网——等效弯矩系数；

n——结构重要性系数；

yEh——水平地震作用分项系数；

yRS——地震作用延性调整系数，

yRE——结构构件承载力的抗震调整系数

yVh——竖向地震作用分项系数；

人——截面塑性发展系数。

〃——钢构件截面影响系数；

人——芯材的超强系数；

夕x、（py---轴心受压构件稳定系数；

夕b、夕bx、<pby---均匀弯曲的受零构件整体稳定系数；

<Pn——节点超强系数；

A一构件长细比；

〃——摩擦面的抗滑移系数；

P——钢材质量密度；

5ns—腹板计算高度边缘的最大压应力；

5市"一腹板计算高度另一边缘相应的应力;

CO一应变强化调整系数；

心——楼（屋）面活载的组合值系数，

Ww——风载的组合值系数；

△,——屈曲约束支撑初始塑性变形。

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3基本规定

3.1一般规定

3.1.1高性能钢结构应采用以概率理论为基础的极限状态设计法，用分项系数

设计表达式进行承载能力极限状态和正常使用极限状态计算。

条文说明：

我国目前各种建筑结构设计均遵循《建筑结构设计统一标准》GB50068,采用以

概率理论为基础的极限状态设计法，具有明确的可靠度意义。为使设计表达式符

合工程习惯，通过简化和优化，采用分项系数设计表达式进行承载能力极限状态

和正常使用极限状态计算。

3.1.2计算结构、构件或连接的承载力时，应采用荷载或作用的设计值（荷载

或作用的标准值乘以荷载或作用的分项系数）；计算结构、构件或连接的疲劳和

变形时，应采用荷载或作用的标准值。

条文说明：

为使结构的承载力设计具有确定的目标可靠度，以及结构的疲劳和变形设计具有

合理的可靠度，《建筑结构设计统一标准》GB50068规定，承载能力极限状态设

计应采用荷载或作用的设计值，正常使用极限状态设计应采用荷载或作用的标准

值。

3.1.3荷载或作用的标准值、分项系数及其组合，应符合《结构结构荷载规范》

GB50009.《建筑抗震设计规范》GB50011等的规定。

条文说明：

《结构结构荷载规范》GB50009,《建筑抗震设计规范》GB50011分别规定了非

抗震设计和抗震设计时荷载或作用的标准值、分项系数及其组合，可符合《建筑

结构设计统一标准》GB50068规定的承载能力极限状态和正常使用极限状态的

可靠度要求。

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3.1.4对于在结构设计使用期内可能产生较大塑性变形的结构钢构件，钢材等

级不宜高于Q345；对于在结构设计使用期内不可能产生较大塑性变形的结构钢

构件，钢材等级不宜低于Q390；对于同时起结构和耗能双重功能的钢构件，宜

采用Q235钢或低屈服点钢。

条文说明：

钢材的延性和塑性变形能力与钢材的强度等级有关,当钢材等级不高于Q345时，

钢材具有很好的延性，伸长率大于20%；但当钢材等级不低于Q390时，钢材延

性变差，伸长率会难以大于20%。

3.2结构体系

3.2.1高性能钢结构可采用下列结构体系：

1延性框架结构；

2延性支撑-框架结构；

3延性剪力墙-框架结构。

条文说明：

“延性好”是高性能钢结构的最重要邀请。为保证结构体系在水平作用力（特别

是地震作用）下的延性，需加强框架的延性，以及加强框架支撑结构的延性。

框架的支撑结构有支撑型和剪力墙型两类，延性支撑型结构可采用屈曲约束支撑、

屈曲约束钢板剪力墙或无屈曲波纹钢板墙，延性剪力墙可采用钢连梁联肢剪力墙

或屈曲约束钢板联肢剪力墙。

3.2.2延性框架结构应设计成强柱弱梁型。

条文说明：

框架结构设计成强柱弱梁型，可以防止框架形成薄弱层，使塑性变形的楼层分布

集中薄弱层，降低框架结构的延性。

3.2.3延性框架结构梁柱连接可采用刚性节点或半刚性节点，节点转动变形能

力不应小于0.03rado

条文说明：

9

节点转动变形能力不小于0.03rad,可以适应结构层间相对位移不小于1/33,使

框架具有较大的变形能力。

3.2.4延性支撑可采用屈曲约束支撑或屈曲约束钢板剪力墙。延性支撑在1/150、

1/100、1/75和1/50结构楼层层间变形往复各三次作用下，应保持滞回曲线稳定，

承载力不降低。

3.2.5延性剪力墙可采用屈曲约束钢板或钢连梁联肢剪力墙。延性剪力墙的联

肢（屈曲约束钢板或钢连梁）在1/150、1/100、1/75和1/50结构楼层层间变形往

复各三次作用下，应保持滞回曲线稳定，承载力不降低。

条文说明：

耗能延性构件（屈曲约束支撑、屈曲约束钢板剪力墙或钢连梁）在地震作用下不

应发生地震疲劳破坏。美国钢结构协会的研究表明，如果结构构件的累积塑性变

形不小于200初始屈服变形，在一次强烈地震下，该构件不会发生低周疲劳破坏。

而同济大学的研究表明，结构构件在1/150、1/100、1/75和1/50结构楼层层间变

形往复各三次作用下，其累积塑性变形一般远超200初始屈服变形。因此，满足

本条要求，可保证一次强烈地震下耗能延性构件不会发生低周疲劳破坏。

3.2.6在水平地震或风作用下，延性支撑-框架结构中的屈曲约束支撑或屈曲约

束钢板剪力墙，应先于框架屈服。延性剪力墙-框架结构中的屈曲约束钢板或钢

连梁，应先于混凝土剪力墙和钢框架屈服。

条文说明：

延性支撑-框架结构中的屈曲约束支撑或屈曲约束钢板剪力墙，以及延性剪力墙-

框架结构中的屈曲约束钢板或钢连梁，均为延性构件，耗能能力大，塑性变形能

力强在水平地震或风作用下，这些延性构件先于框架屈服，可充分发挥这些延性

构件的耗能作用，并提高结构的延性变形能力。

3.2.7延性支撑-框架结构和延性剪力墙-框架结构中的框架，可采用延性框架、

普通刚接框架或较接框架。

3.2.8高性能钢结构建筑的最大适用高度应符合表3.2.8要求。

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表3.2.8高性能钢结构建筑的最大适用高度(m)

地震烈度

结构类型6度、7度7度8度8度9度

(0.10g)(0.15g)(0.2g)(0.3g)(0.40g)

延性刚接框架1301101109070

延性支撑-延性刚接框架260240240200180

延性支撑-普通刚接框架240220200180160

延性支撑-延性半刚接框

220200180150120

架

延性支撑-较接框架11090907050

延性剪力墙-延性刚接框

270250220210190

架

延性剪力墙-普通刚接框

250230210190170

架

延性剪力墙-延性半刚接

230210190160130

框架

延性剪力墙-较接框架1201001008060

条文说明:

各类高性能钢结构建筑结构体系的最大适用高度主要是参考目前我国的《建筑抗

震设计规范》(GB50011-2010)、《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-2015)、

《高层建筑钢-混凝土混合结构设计规程》(CECS230:2008)以及上海市的地方

标准《高层建筑钢结构设计规程》(DG/TJ08-32-2008)制定的。结合高性能钢结

构的特点，对采用了延性较好的延性框架的结构体系，适用高度进行了适当的提

高；对采用半刚接框架的结构体系，适用高度进行了适当的降低，并容许采用较

接框架，通过延性支撑或延性剪力墙抵抗侧向力(特别是地震作用)。

在各类高性能钢结构的结构体系中，延性支撑-延性刚接框架的延性最好，适用

高度最大；其次为延性支撑-普通刚接框架和延性支撑-延性半刚接框架，较接框

架的延性较差，因此延性支撑-较接框架的使用高度较低一些。延性剪力墙的刚

度和承载力一般均较延性支撑高，因此延性剪力墙所对应的高性能钢结构体系的

最大适用高度均较延性支撑对应的高性能钢结构体系高一些。

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如果实际结构采用的高度大于表328的值，如果满足结构抗震超限审查的设计

要求，也是容许的。

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3.3作用效应组合

3.3.1进行高性能钢结构设计时，可分别考虑结构仅受有竖向荷载时的作用效

应组合及同时受有水平荷载和竖向荷载时的作用效应组合。

条文说明：

仅承受竖向荷载及同时承受水平荷载和竖向荷载，是一般建筑结构的两种基本承

载状态。

3.3.2结构仅受有竖向荷载时应考虑下列作用效应组合：

1由可变荷载控制的用于结构承载力验算的组合：

5=1.2Sc,+1.45GJl.(3.3.2-1)

2由永久荷载控制的用于结构承载力验算的组合：

S=1.35SCk+1Ay/QSQk(3.3.2-2)

3用于梁挠度验算的组合：

S=SGk+SQk(33.2-3)

式中S一荷载作用组合效应；

Sa——永久荷载标准值效应；

S俳——楼(屋)面活载标准值效应；

%——楼(屋)面活载的组合值系数，一般情况取为0.7,对于书库、

档案库、储藏室、通风机房、电梯机房等楼面活载，取为0.9。

3.3.3结构同时受有水平和竖向荷载时应考虑下列作用效应组合：

I有风参与的用于结构承载力验算：

S—L2SG*+L4SW*+1.4“2s(3.3.3-1)

或

S=1"2S,Clt+1A\]/wSwk+1(3.3.3-2)

或

S=1.35SGk+1Ay/wSWk+1-^QSQ)，(3.3.3-3)

1有地震参与的用于结构承载力验算：

S—l-2(SGfc+OSSQQ+YEhYRs^Ehk+YvhYRs^vhk+0.28Swk(3.33-4)

3由风控制的用于结构侧移验算：

S—Swk+SGk+y/QSQk(3.3.3-5)

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4由多遇地震控制的用于结构侧移验算：

5=5庚+5〃+0.55点（3.3.3-6）

4用于罕遇地震下结构侧移验算：

S=。（3.33-7）

式中必v——风载的组合值系数，取为0.6；

——风载标准值效应；

SEk——多遇地震作用标准值效应；

SE*——罕遇地震作用标准值效应；

YEh——水平地震作用分项系数，取为1.4；

YVh——竖向地震作用分项系数，取为0.5或0；

XRS——地震作用延性调整系数，对于延性刚接（半刚接）框架结构和延性

支撑（延性剪力墙）延性框架结构，取为0.6；对于延性支撑（延性

剪力墙）-非延性框架结构，取为0.70；对于延性支撑（延性剪力

墙）较接框架结构，取为0.85。

（3.3.3-5）、（3.33-6）中，SGk,S。*分别表示永久荷载和楼（屋）面活载标准

值产生的结构侧移，一般值较小，可近似忽略。

对于标准值大于4kN/n?的工业房屋楼面活荷载，上面作用效应组合中的楼

面活荷载分项系数1.4应改用为1.3；对于藏书库、档案库，上面有地震作用的作

用效应组合中的楼面活荷载组合系数0.5应改用为0.8。

3.3.2,3.3.3条文说明：

根据《结构结构荷载规范》GB50009和《建筑抗震设计规范》GB50011的规定，

给出对于仅承受竖向荷载及同时承受水平荷载和竖向荷载这两种承载状态的作

用效应组合具体要求。

3.4结构验算要求

3.4.1高性能钢结构在规定的荷载效应和荷载效应组合下，应分别满足结构承

载力验算要求和结构变形验算要求。

14

条文说明：

本条是结构承载力极限状态和正常使用极限状态的的设计要求。

3.4.2进行高性能钢结构承载力验算时，应分别考虑无地震作用和有地震作用

情况。

I无地震作用时

非抗震设防的结构，以及抗震设防的结构在不包含地震作用的效应组合

中，结构各构件的承载力应满足下式要求：

"SWR(3.4.2-1)

式中7。——结构重要性系数；

S——荷载效应组合设计值；

R——结构构件承载力设计值。

结构重要性系数为应根据结构构件安全等级或结构设计使用年限确定，可

按表3.3.2采用。

表3.4.2结构重要性系数

结构构件安全等级一级二级三级

结构使用年限100年50年5年

7。1.11.00.9

1有地震作用时

进行多遇地震作用下高性能钢结构的设计验算时，结构各构件的承载力应

满足下式要求：

S&R//RE(3.4.2-2)

式中S——包含地震作用的荷载效应组合设计值；

R——结构构件承载力设计值；

5——结构构件承载力的抗震调整系数，按现行国家标准《建筑抗震设计

规范》GB50011表5.4.2采用。

条文说明：

本条是结构承载力极限状态设计的具体要求。

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3.4.3进行结构变形验算时，应分别验算下列内容：

I重力荷载作用下构件容许挠度：

主梁//400次梁//250

其中/为梁的跨度。

1风载或多遇地震作用下结构的侧移限值：

结构质心处最大层间侧移不宜超过楼层高度的1/250。

罕遇地震作用下结构的侧移限值

结构质心处的最大层间侧移不得超过层高的1/50。

条文说明：

本条是结构正常使用极限状态设计的具体要求。

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4高性能材料

4.1钢材牌号及标准

4.1.1钢结构用钢材应为按国家现行标准所规定的性能、技术与质量要求生产

的钢材。

4.1.2稳定控制的承压构件钢材宜采用Q235钢、Q345钢、Q390钢和Q420钢，

非稳定控制的承压构件和受拉构件宜采用Q420钢、Q460钢、Q550钢、Q690钢

和Q890钢，其质量应分别符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700、《低合金

高强度结构钢》GB/T1591、《高强度结构用调质钢板》GB/T16270和《建筑结构

用钢板》GB/T19879的规定。

结构用钢板的厚度和外形尺寸应符合现行国家标准《热轧钢板和钢带的尺

寸、外形、重量及允许偏差》GB/T709的规定。热轧工字钢、槽钢、角钢、H

型钢和钢管等型材产品的规格、外形、重量和允许偏差应符合相关的现行国家

标准的规定。

4.1.3钢结构中的耗能构件宜采用Q235钢、LY225钢、LY160钢和LY100钢，

需要良好变形能力的节点、端板及连接部位的钢材牌号不易超过Q390,其质量

应分别符合现行国家标准《建筑用低屈服强度钢板》GB/T28905、《碳素结构钢》

GB/T700和《低合金高强度结构钢》GB/T1591的规定。

4.1.4当焊接承重结构为防止钢材的层状撕裂而采用Z向钢时，其材质应符合

现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB/T5313的规定。

4.1.5对处于外露环境，且对耐腐蚀有特殊要求或在腐蚀性气体和固态介质作

用下的承重结构，稳定控制的构件钢材宜采用Q235NH.Q355NH和Q415NH牌

号的耐候结构钢，非稳定控制的构件钢材宜采用Q460NH和Q550NH牌号的耐

候结构钢，其性能和技术条件应符合现行国家标准《耐候结构钢》GB/T4171的

规定。

4.1.6非焊接结构用铸钢件的材质与性能应符合现行国家标准《一般工程用铸

造碳钢件》GB/T11352的规定；焊接结构用铸钢件的材质与性能应符合现行国家

标准《焊接结构用碳素钢铸件》GB/T7659的规定。

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4.1.7当采用本规范未列出的其它牌号钢材或国外钢材时，除应符合相关标准

和设计文件的规定外，生产厂应进行生产过程质量控制认证,提交质量证明文件,

并进行专门的验证试验和统计分析，确定设计强度及其质量等级。

4.2连接材料型号及标准

4.2.1高性能钢结构用焊接材料应符合下列要求：

I手工焊接采用的焊条，应符合现行国家标准《碳钢焊条》GB/T5117或

《热强钢焊条》GB/T5118的规定，选择的焊条型号应与主体金属力学性能相适

应。

2焊丝应符合现行国家标准《熔化焊用钢丝》GB/T14957.《气体保护电弧

焊用碳钢焊丝》GB/T8110,及《碳钢药芯焊丝》GB/T10045.《低合金钢药芯焊

丝》GB/T17493的规定。

彳埋弧焊用焊丝和焊剂应符合现行国家标准《埋弧焊用碳素钢焊丝和焊剂》

GB/T5293、《埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂》GB/T12470的规定。

4气体保护焊使用的氤气应符合现行国家标准《氨》GB/T4842的规定，其

纯度不应低于99.95%o气体保护焊使用的二氧化碳应符合现行国家标准《焊接

用二氧化碳》HG/T2537的规定。

4.2.2高性能钢结构用紧固件材料应符合下列要求：

I高性能钢结构连接宜采用10.9级及12.9级高强度螺栓，其性能和质量应

符合现行国家标准《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB/T3098.1的规定。

2钢结构用大六角高强度螺栓应符合现行国家标准《钢结构用高强度大六

角头螺栓》GB/T1228.《钢结构用高强度大六角螺母》GB/T1229.《钢结构用高

强度垫圈》GB/T1230、《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术

条件》GB/T1231的规定。钢结构用扭剪型高强度螺栓应符合现行国家标准《钢

结构用扭剪型高强度螺栓连接副》GB/T3632的规定。

18

条文说明：对于12.9级钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈及连接

副的检验，因现行国家标准《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈

技术条件》GB/T1231中尚未涉及相关规则，其检验应满足《紧固件机械性能螺

栓、螺钉和螺柱》GB/T3098.1的规定。

4.3材料选用

4.3.1钢结构选材应遵循技术可靠、经济合理的原则，综合考虑结构的重要性、

荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度、价格和工作环境等因素，

选用合适的钢材牌号和材性。

4.3.2承重结构采用的钢材应具有屈服强度、伸长率、抗拉强度、冲击韧性和

硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量（或碳当量）的合格保证。

焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构采用的钢材还应具有冷弯试验的合格

保证。

4.3.3以焊接方法加工钢构件时，焊接材料熔敷金属的力学性能不宜低于相应

母材标准的下限值，焊接材料匹配推荐见表4.3.3。当所采用的焊接材料不满足

上述要求而造成欠强匹配时，应对焊缝进行受力验算以满足设计要求。

条文说明：现有《热强钢焊条》GB/T5118-2012所规定的最大抗拉强度代号为

E62（620MPa）,现有《气体保护电弧焊用碳钢焊丝》GB/T8110-2008、《低合金

钢药芯焊丝》GB/T17493-2008和《埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂》GB/T12470-

2003所规定的最大抗拉强度代号为ER83-X,E83XTX-X和F83XX-X（均为

830MPa）o当上述焊接材料规范更新列入更高强度焊接材料时，宜按照焊接材料

熔敷金属力学性能不低于相应母材标准的下限值这一准则匹配采用。

4.3.4当设计或被焊母材有冲击韧性要求规定时，熔敷金属的冲击韧性应不低

于设计规定或对母材的要求。

4.3.5对直接承受动力荷载或振动荷载且需要验算疲劳的结构，或低温环境下

工作的厚板结构，宜采用低氢型焊条或低氢焊接方法。

19

4.3.6对T形、十字形、角接接头，当其翼缘板厚度等于大于40mm且连接焊

缝熔透高度等于大于25mm或连接角焊缝高度大于35mm时，设计宜采用对厚

度方向性能有要求的抗层状撕裂钢板，其Z向性能等级不应低于Z15（或限制钢

板的含硫量不大于0.01%）；当其翼缘板厚度等于大于40mm且连接焊缝熔透高

度等于大于40mm或连接角焊缝高度大于60mm时，Z向性能等级宜为Z25（或

限制钢板的含硫量不大于0.007%）。钢板厚度方向性能等级或含硫量限制应根据

节点形式、板厚、熔深或焊高、焊接时节点拘束度，以及预热后热情况综合确定。

4.3.7对于采用Q690及更高牌号钢材的构件，其承载力计算不应利用其非弹

性状态承载力。

结构按调幅设计时，塑性较处钢材的力学性能应满足屈强比不大于0.83,

断后伸长率不应小于15%,相应于抗拉强度/„的应变%不小于20倍屈服点应变

4.3.8有抗震设防要求的钢结构，罕遇地震作用下会产生塑性变形的构件或部

位，其钢材性能应符合《建筑抗震设计规范》GB5001中下列规定：

I钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.85；

1钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率不应小于20%；

2钢材应有良好的焊接性和合格的冲击韧性。

4.3.9有抗震设防要求的钢结构，罕遇地震作用下会产生塑性变形的构件或部

位，其钢材性能应符合《建筑抗震设计规范》GB5001中下列规定：

1钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.85；

2钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率不应小于20%；

\钢材应有良好的焊接性和合格的冲击韧性。

4钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率不应小于20%；

4钢材应有良好的焊接性和合格的冲击韧性。

条文说明：

断后伸长率采用《金属材料室温拉伸试验方法》GB/T228-2002中A值。

20

GB/T228—2002GB/T228—1987符号含义

A85试棒的标距等于5倍直径（短标距）

A11.3810试棒的标距等于10倍直径（长标距）

Axmm8xmm试棒的标距为定标距Xmm（定标距）

21

表4.3.3焊接材料选用匹配推荐表

母材焊接材料

GB/T700GB/T4171

匹配类型GB/T19879焊条电弧焊实心焊丝气体保药芯焊丝气体保

GB/T1591GB/T4172埋弧焊SAW

标准钢材SMAW护焊GMAW护焊FCAW

标准钢材标准钢材

GB/T5118:GB/T8110:GB/T17493：GB/T12470:

等强匹配Q460Q460GJQ460NHE5515、16-XER55-XE55XTX-XF55XX-H08MnMoA

E6215、16-XER62-XE62XTX-XF55XX-H08Mn2MoVA

GB/T12470:

GB/T8110:GB/T17493：

等强匹配Q550—Q550NH—F69XX-H08MnMoA

ER69-XE69XTX-X

F69XX-H08Mn2MoVA

GB/T12470:

GB/T8110:GB/T17493：

等强匹配Q690—————F83XX-H08MnMoA

ER83-XE83XTX-X

F83XX-H08Mn2MoVA

GB/T12470:

GB/T8110:GB/T17493：

欠强匹配Q890---F83XX-H08MnMoA

ER83-XE83XTX-X

F83XX-H08Mn2MoVA

注：1表中XX、-X,X为对应焊材标准中的焊材类别。

2当所焊接头的板厚》25mm时，焊条电弧焊应采用低氢焊条。

22

4.4设计指标和设计参数

4.4.11高性能钢材的强度设计指标，应根据钢材牌号、厚度或直径按表4.4.1-

1采用。

表4.4.1-1钢材的强度设计值（N/mn?）

23

端面承压钢材名义极限抗拉强

抗拉、抗抗剪

厚度或直径(刨平顶紧)屈服强度度最小值

牌号压、和抗弯

(mm)4

/心A轰

W16410235460

>16〜40390225440

Q460470550

>40〜63355205420

>63〜100340195400

〈16495285570550

670

>16〜40475275530

Q550>40〜63470270530520620

>63〜80450260510500600

>80-100440255500490590

W16620360655690

770

>16~40605350670

Q690

>40〜63595345640660750

>63〜80575335620640730

W50720415755890940

Q890

>50〜100670390705830880

W16410235460

Q460G>16〜35390225460

470550

J>35〜50380220450

>50〜100370215440

W16415240460

Q460N

>16〜40405235485450570

H

>40〜60395230440

〈16495285550

Q550N

>16〜40485280530540620

H

>40-60475275530

注：1GJ钢的名义屈服强度取上屈服强度，其他均取下屈服强度;

2表中厚度系指计算点的钢材厚度，对轴心受拉和轴心受压构件系指截面中较厚板件的

厚度。

2低屈服点钢的设计强度标准值按照表4.4.1-2取用。

24

表4.4.L2低屈服点钢的屈服强度标准值（N/mm2）

钢材牌号屈服强度标准值力y屈服强度设计值/

LY1008072

LY160140126

LY225205184

条文说明：

调研工作内容（钢厂、材料研究所、检测中心、文献）

钢材力学性能统计分析结果

抗力分项系数取值

高强度结构用调质钢板

高性能钢材抗力分项系数取值

厚度分组（mm）N6〜40>40-100

Q460钢1.1251.180

钢Q460NH1.111

牌1£|11Q550NH1.111

号Q550钢1.111

Q690钢1.111(1.106)

Q890钢1.111/0.9

25

强度设计值的换算关系

材料和连接种类应力种类换算关系

抗拉、抗压和抗弯

钢材抗剪

端面承压（刨平顶紧）4="口75

抗压f'=f

焊缝质量为一级、二级f：=f

焊对接焊缝抗拉

焊缝质量为三级r=o.阿

缝

抗剪

=fv

角焊缝抗拉、抗压和抗剪ff=0.41<

bb

抗拉/t=0.48/u

承压型

b

抗剪=0-30/u

高强度螺栓

承压f'=】.26£

26

4.4.2焊缝的强度设计值按表4.4.2采用。

表4.4.2焊缝的强度设计值(N/mm2)

对接焊缝角焊缝

焊缝质量为下列

抗拉

等级时，抗拉

焊接方法和厚度或直径抗压抗剪抗压

焊条型号(mm)f:抗剪

f:f:

一级、

三级

二级

自动焊、半W16410410350235

自动焊和>16〜40390390330225220(E55)

E55、E62型>40〜63355355300205250(E62)

焊条手工焊>63〜100340340290195

W16495495420285

自动焊、半

>16〜40475475405275

自动焊和280(E69)

>40〜63470470400270

E69、E76型310(E76)

>63〜80450450385260

焊条手工焊

>80-100440440375255

自动焊、半W16620620525360

自动焊和>16〜40605605515350

340(E83)

E83型焊条>40〜63595595505345

手工焊>63〜80575575490335

注：1手工焊用焊条、自动焊和半自动焊所采用的焊丝和焊剂，应保证其熔敷金属的力学性

能不低于母材的性能。

2焊缝质量等级应符合现行国家标准《钢结构焊接规范》GB50661的规定，其检验方

法应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205的规定。其中厚度小于

8mm钢材的对接焊缝，不应采用超声波探伤确定焊缝质量等级。

3对接焊缝在受压区的抗弯强度设计值取「，在受拉区的抗弯强度设计值取I