钢结构设计标准更新,2018 年 7 月 1 日起实施,强制性条文必须严格执行

   日期:2024-07-07     来源:网络整理    作者:佚名    浏览:656    
核心提示:17规范增加了直接分析法和钢结构抗震性能化设计内容。直接分析法在钢结构稳定计算方法方面前进了一大步,使钢结构的稳定计算与强度计算统一起来。(9)“钢管结构(原第10章)”改为“钢管连接节点(第13章)”,丰富了计算的节点连接型式,另外,增加了节点刚度判定的内容。

一、引言

今天晚上群里大家开始讨论钢铁法规的更新,从2003年到2018年,15年过去了,钢铁法规终于要更新了。

住房和城乡建设部公告2017年第1771号

《钢结构设计规范》现批准为国家标准,编号为GB50017-2017,自2018年7月1日起实施。其中,第4.3.2、4.4.1、4.4.3、4.4.4、4.4.5、4.4.6、18.3.3条为强制性条文,必须严格执行。原《钢结构设计规范》GB50017-2003同时废止。

2.钢结构设计规范的演变

我国钢结构设计规范随着建筑钢结构的应用逐步发展和完善,经历了74个规范TJl7-74、88个规范GBJl7-88和03个规范GB50017-2003,现在17个规范GB50017-2017已经问世。

2.1 第一代第74章《钢铁法规》:

在74标准之前我们还没有自己的钢结构设计标准,所以74标准是我国第一个正式的钢结构设计标准。

20世纪70年代初,国家决心自行编制规范,以填补设计规范的空白,由于历史原因,原负责编制规范的单位解散,资料丢失,一切从头开始。

这次,调动了设计、科研、高校的人员,拨付了充足的试验经费和必要的钢材指标,集中力量进行标准研究。当时的冶金部北京钢铁设计院牵头编撰钢结构应力比计算公式,期间完成了大量的理论分析和试验研究工作,试验了107个轴心受压构件试件。

早期的1974版钢结构规范采用的是许用应力法,是一种半概率半经验的极限状态方法。对于受弯构件,虽然规范中有些内容与原苏联规范相同,但轴心受压构件和压弯构件的稳定系数与原苏联规范有所不同,反映了其自身的研究成果。规范以重型钢结构厂房为对象,结合当时的情况,增加了圆钢、小角钢轻型结构,以及三肢格构柱受压杆的计算。

74标准不仅解决了有无设计标准的问题,而且为我国钢结构基本力学性能研究、培养人才奠定了良好的基础。

2.2 第88章“钢铁法规”:

88标准采用了《建筑结构设计统一标准》规定的以概率论为基础、用分项系数表示的极限状态设计方法,疲劳计算仍采用许用应力法,但以压力幅准则取代了以前的应力比准则,并增加了塑性设计、钢管结构、混凝土组合梁三章内容。

88标准对74标准做了全面修订,体现了当时国内钢结构领域的发展水平,体现了与国际接轨、吸收新的技术成果。轴心受压柱曲线由一条改为三条,压弯构件稳定计算由单项式改为多项式,增加了多层框架柱的计算长度系数钢结构应力比计算公式,钢材增加了390级15MnV钢,增加了高强螺栓承压连接。

2.3 第三代03《钢铁法规》:

03规范引入了二阶分析、屈曲后强度等先进技术,进一步适应钢结构的应用和扩展。

钢材方面,增加了Q420钢材,在柱曲线中增加了厚壁压杆d型φ曲线,给出了单轴对称弯扭屈曲计算公式;增加了大跨度屋盖结构设计施工要求及寒冷地区抗脆性断裂结构要求,增加了方管桁架。

2.4 第四代17个“钢铁法规”:

纵观上述规范修订的演变历程可以看出,在老一辈钢结构工作者的努力下,我们的钢结构设计规范从74规范、88规范到03规范,逐步形成了具有中国特色的钢结构设计标准,为我国的工程建设事业做出了重大贡献。

然而74规范虽然经过两次修订,但总体上还是偏向局部。经过改革开放30多年,我国钢结构的应用情况已经发生了很大变化。随着钢铁产量由不足转为过剩,钢结构的应用也由原来只用于重工业转变为广泛用于工业与民用建筑的各个领域。因此,迫切需要一部覆盖工业与民用建筑各个领域、适合现状、与市场接轨的钢结构设计规范。

同时,经过多年的改革开放,我们已经由单纯的学习苏联,转变为学习欧美、日本等发达国家的先进钢结构技术,因此这方面也迫切需要与国际接轨。

第十七条规范增加了钢结构直接分析方法和基于抗震性能的设计内容。

在保留计算长度系数法的前提下,增加了钢结构直接分析方法,考虑了P-△和P-δ效应及结构、构件的初始缺陷。

此计算方法已于2005年左右纳入欧洲、美国及香港规范。与03规范中考虑P-△效应的近似二阶分析方法相比,直接分析法在钢结构稳定性计算方法上迈出了一大步,将钢结构的稳定性计算与强度计算统一起来。

新增的基于抗震性能的钢结构设计章节,以中震设计为出发点,以钢结构构件截面分类为基础,体现了高延性低强度和高强度低延性的设计方法,使钢结构设计更加合理、经济、安全。

3、2017年最新版《钢结构设计规范》主要修改内容如下:

(1)“术语和符号(第2章)”删除了原规范中与强度有关的术语,并增加了本规范新增加的术语。

(2) 在“设计基本规定(第3章)”中增加了“结构体系”和“型材宽厚比等级”的内容,将“材料选择”和“设计指标”的内容移至新增章节“材料(第4章)”,将结构计算的内容移至新增章节“结构分析与稳定性设计(第5章)”,将“建造要求(原第8章)”中关于制造、运输和安装的原则性规定并入本章。

(3)“受弯构件计算(原第4章)”修改为“受弯构件(第6章)”,增加了腹板开孔的内容。将“构造要求”中有关梁设计的内容移至本章。

(4) “轴向受力构件、拉弯和压弯构件的计算(原第5章)”修改为“轴向受力构件(第7章)”和“拉弯和压弯构件(第8章)”。“结构要求(原第8章)”中与柱设计相关的内容移至第7章。

(5)将“疲劳计算(原第6章)”修改为“疲劳计算与抗脆性断裂设计(第16章)”,增加了疲劳强度的简易快速验证方法。将“构造要求(原第8章)”中的“提高寒区结构抗脆性断裂能力的要求”移至本章,并增加了抗脆性断裂设计的补充规定。

(6)“连接计算(原第7章)”修改为“连接(第11章)”和“节点(第12章)”。将“构造要求(原第8章)”中有关焊接、螺栓连接的内容并入第11章,有关柱脚的内容并入第12章。

(7)将“建设要求(原第8章)”中的规定按其内容并入相关章节。

(8)“塑性设计(原第9章)”改为“塑性与弯矩调制设计(第10章)”,改变了塑性设计的思路,采用内力重分配的思想进行设计。

(9) “钢管结构(原第10章)”修改为“钢管连接节点(第13章)”,丰富了需要计算的节点连接类型。另外,增加了节点刚度确定的内容。

(10)“钢-混凝土组合梁(原第11章,现第14章)”,补充了纵向剪切设计内容,删除了弯曲钢筋连接件相关内容。

(11) 新增章节为:第4章材料、第5章结构分析与稳定设计、第9章钢筋钢板剪力墙、第15章钢管混凝土柱与节点、第17章钢结构基于性能的抗震设计、第18章钢结构防护。

4.补充扩展:

新版《钢结构规范》对2003版《钢结构规范》进行了全面的修订,特别是首次引入了“直接分析法”和“基于性能的钢结构抗震设计方法”,体现了与国际标准接轨、注重钢结构实际设计需要的原则。

大跨度空间结构广泛应用于体育场馆、商场、展览馆、美术馆等,该类结构一般体型复杂、竖向刚度较小、稳定性问题突出、施工难度大,受到了众多研究者和工程师的关注。

直接分析的优点:

1、直接分析法为大跨度空间结构设计提供了一种很好的分析设计方法,是目前欧美及香港地区大力推广的一种全新的解决方案,也已纳入最新的GB50017中。

2、采用直接分析法,结构在构件和整体两个层面的稳定性都可以在分析过程中体现出来,而不需要像传统线性方法那样在设计阶段进行修正。

3.更为严重的是,基于计算长度法的修正结果并不总是正确的,从而造成安全隐患或导致事故发生。大跨度空间结构的失稳模式一般是整体性的,甚至可能出现跳跃或回弹屈曲。传统的基于构件稳定性的设计方法很难解决此类结构的稳定性问题。

现行《钢结构设计规范》GB50017-2003中Q235、Q345钢材性能基础数据仍是30年前的数据,Q390、Q420的设计指标为估算值,缺乏足够的数据支撑,已在工程中实际应用的Q460、GJ钢材亟待补充,因此对国产钢材性能进行全面调研十分必要。

看来朋友们又得买新规格了。

参考:

【1】王利军.《钢结构设计规范》的回顾与展望[J].工程建设标准化,2015(7):82-83.

【2】沈祖彦.我国《钢结构设计规范》的发展[J].建筑结构学报,2010,31(6):1-6.

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