钢结构的设计规范分析

钢结构的设计规范分析提要：第三连接计算焊缝计算长度要减去2倍焊脚尺寸；普通螺栓不可仅仅按照受剪承载力来确定螺栓数量

　　钢结构的设计规范分析

　　钢结构工程一般民用项目设计院的做得相对较少，而工业院和大型的设计院做得较多，如果仔细分析一下钢结构的设计规范：只讲了四点，一是基本的设计规定，二是构件计算，三是连接计算，四是构造要求。

　　第一设计规定

　　记住一定注明钢材的强度等级、连接材料的型号，焊缝形式及焊缝的质量等级及对施工的要求。A级钢不保证冲击韧性，含碳量不作为交货条件，故不能用于抗震设防和焊接结构（此说法不太准确，但设计人可以接受，其实可焊还是不可焊，是碳当量决定的，而非含碳量）；在实际工程中，除了大跨度重级工作制吊车梁的下翼缘对接，以及大跨度钢桥的受拉构件的对接这种对质量要求很高的焊缝要求一级焊缝以外，其他场合很少用到一级。一般都要求二级。对于角焊缝，除了在要求熔透的情况（如对于轮压较大的吊车梁的上翼缘和腹板连接的角焊缝），其质量等级要求二级外，其他场合一般都用三级。

　　一些设计人员在设计说明中往往写道：“高强度螺栓采用承压型高强度螺栓10.9S”，这是一种不正确的说法。对于设计者只要给出高强度螺栓的性能等级和连接材料摩擦面的抗滑移系数即可，不必规定制造商采用何种螺栓。

　　“红丹两度打底，调和漆两度罩面”这种说明使得涂料的品牌不清（红丹有多种），漆膜层厚度不明（涂料应注明各层厚度），而且标准也太低，这是以前60年代的标准，至今仍有人这么用，说明对防腐的不重视。

　　第二构件计算

　　集中荷载较大处，需设置横向加劲肋或进行局部承压计算；钢梁受压翼缘自由长度l1与其宽度b1的比值超过规范限值时，需进行整体稳定验算；箱型梁虽抗扭特性较好，但截面尺寸不满足也需进行整体稳定验算；支座反力较大的梁端支承加劲肋需按照轴压计算其在梁平面外的稳定性，且对连接焊缝进行计算；构件宽厚比和高厚比的要求，特别是当设计中考虑截面塑性发展与塑性设计时的要求更严（注意区分受压构件和受弯构件宽厚比的不同）；单角钢受压构件长细比，需采用角钢的最小回转半径，而非角钢平行轴的回转半径；轴心受压构件需按规范规定计算剪力；设计桁架时的桁架腹杆平面内、外的计算长度不可想当然取其几何长度，规范有其考虑和规定；交叉腹杆的平面外计算长度要注意；

　　第三连接计算

　　焊缝计算长度要减去2倍焊脚尺寸；普通螺栓不可仅仅按照受剪承载力来确定螺栓数量；高钢中规定，抗震设计时采用摩擦型的高强螺栓，但连接的极限承载力计算按螺杆与孔壁接触考虑；直接承受动力荷载的结构不可采用承压型高强螺栓；摩擦型的拼接时，螺栓沿受力方向的连接长度超过15D0，螺栓承载力需折减，大于60d0时，折减系数为0.7；柱梁的刚性连接，需进行柱腹板在梁翼缘范围内的节点域计算；连接节点板在拉力和剪力下，需进行强度验算；在压力下不可忽略稳定性验算；桁架节点板自由边长与其厚度有要求，否则要采取措施；梁端支座底板厚度也需进行计算；轴心受压柱底与柱底板角焊缝也需计算；

　　第四构造要求

　　非采暖地区的房屋钢柱与屋面钢梁刚接，横向温度区段大于120米。又未计算温度应力或变形影响；构件板件的现场拼接对接焊缝，设计文件中只注明采用剖口焊，未给出剖口形式；对接焊缝拼接处，焊件的厚度在一侧相差4mm以上，在厚度方向应做斜角；侧角焊缝连接计算中，按焊缝全长计算，未考虑只能按60hf有效长度计算，连接设计不安全；角焊缝的焊脚尺寸hf小于l.5（t）1/2；直接承受动力荷载的结构，对角焊缝的表面形状未提出要求；板件端部采用两条侧面角焊缝连接时，两条侧面角焊缝之间的距离过大；角钢与节点板采用三面围焊，但对围焊未提出施焊要求；在摩擦型连接高强度螺栓连接范围内，构件接触面的处理方法未在图中说明；高强度螺栓连接的构件，螺栓中心至构件边缘距离不满足最小容许距离；直接承受动力荷载的普通螺栓受拉连接未采取防止螺帽松动措施，或采用打乱丝扣等损伤性措施；工字形实腹柱腹板计算高度h0与其厚度tw之比大于80（235/fy）1/2，未设置横向加劲肋；较高的格构式柱末设置横隔；桁架弦杆采用H型钢，H型钢的高度与其在平面内的几何长度之比大于l/10，未考虑次弯矩影响；桁架节点板厚度f=5mm，不满足规定；焊接工字形梁横向加劲肋与翼缘板相接处未切角；梁突缘支座突缘加劲板的伸出长度大于其2倍的厚度；柱脚锚栓按同时承受拉力和柱脚底部剪力设计，违反了有关规定；双肢格构柱插入杯口最小深度仅按1.5倍柱截面宽度取值（此值比0.5倍柱截面高度小）；在设计文件中未注明钢材除锈等级和所用的涂料名称及涂层厚度；地面以下的钢柱脚未要求用混凝土包裹；采用直接焊接的钢管桁架节点承受动力荷载；按现行设计规范设计的钢管桁架采用Q390等屈服强度fy大于345mpa的钢材；钢管结构主管与支管之间的夹角应不小于300.

　　钢结构综述：

　　钢结构通常有框架、框架-支撑，框撑筒体，巨型桁架，平面（桁）架、网架（壳）、索膜、轻钢、塔桅等结构型式。其理论与技术大都成熟，亦有部分难题没有解决，或没有简单实用的设计方法，比如网壳的稳定（参见网壳规范）等。

　　结构选型时，应考虑它们不同的特点。钢结构整体布置应考虑结构的使用，荷载尽量均匀传递，支撑等耗能构件及连接的布置，结构的美学价值等。