《钢结构设计标准》（GB50017-2017），也就是“钢标”，已经发布了，并且各种宣讲也有很多。我不想再全面地把“钢标”的条文梳理一遍，而是想着针对“钢标”所涉及的一些技术要点，或者说是比较难以理解的专题进行讲解，希望能够顺带把它们的过去和现在讲清楚。
“钢标”于第 3.5 节中，全新引入了截面板件宽厚比等级（截面等级）这一概念。对于截面等级的涵义是什么、该如何理解以及怎样应用等方面，存在着较多的疑问。“钢标”解读的首个专题，便是来讲讲截面等级。
一、截面等级究竟是个啥意思？
从表面上看，钢构件是由板件构成的。截面等级指的是截面板件的宽厚比等级。
截面板件宽厚比，依据“钢标”的条文说明，即截面板件平直段的宽度与厚度的比，同时受弯或压弯构件腹板平直段的高度与腹板厚度的比也可称作板件高厚比。需要留意的是钢结构稳定设计，以往规范里的“宽厚比”和“高厚比”这两个名词，如今实际上已统一称为“宽厚比”了。
截面板件宽厚比，是对截面厚实程度进行度量的一个指标。本质上，它能够直接对钢构件的承载力以及受弯和压弯构件的塑性转动变形能力（延性耗能能力）起到决定作用。也就是说，截面等级可以用来表征截面的承载力和塑性转动能力。从承载力角度来看，截面等级能够衡量板件容易发生屈曲的程度以及截面塑性的发展程度；从塑性设计和抗震设计的角度来讲，它是截面塑性转动的等级以及延性耗能能力的等级。
“钢标”依据截面承载力和塑性转动能力，参照国际标准，把截面分成了五个等级。实际上，这比国际上通常分为四个等级的做法多出了一个等级。原因在于老的“钢规”中，受弯构件一直都考虑了塑性发展系数（即可以部分发展塑性的截面），基于这个历史缘故，截面增加了一个等级 S3。
各级截面所对应的性能，“钢标”实际上已经依据截面受弯的力学性能给出了十分明确的描述。 各级截面对应的性能，“钢标”从截面受弯的力学性能角度已经给出了清晰的描述。 各级截面的性能，“钢标”按照截面受弯的力学性能已经给出了明确的阐述。 各级截面的性能，“钢标”依据截面受弯的力学性能已经给出了确切的描述。 各级截面所对应的性能，“钢标”根据截面受弯的力学性能已经给出了明显的描述。
其中尤其要注意的是，S4 级截面，其界限是边缘纤维刚好达到屈服的状态。S1 级截面到 S3 级截面能够发展截面塑性。S5 级截面，在边缘屈服未达到时，板件就已经发生局部屈曲，此时只能考虑有效截面来进行计算。
二、“钢标”中的截面等级咋确定的？
“钢标”把对应欧洲规范 EC3 的 S1 到 S4 截面的压弯和受弯构件的截面分成五个截面等级，分别是 S1、S2、S3、S4、S5。S1 和 S2 是塑性截面，S4 是弹性截面，S3 是中国规范特有的考虑一定塑性发展的弹塑性截面，S5 是薄柔截面。
“钢标”确定截面等级时，主要是以板的弹性稳定理论为依据。并且，还参考了国外的规范以及一些经验值。
边缘屈服按照 S4 级截面进行描述，同时板件刚好发生局部屈曲，处于这个临界状态时，能够依据弹性稳定的公式来推导板件宽厚比限值（屈服宽厚比）。
对于工字形截面的翼缘，将其按照三边简支一边自由的板件来进行计算。当临界应力达到屈服应力 235MPa 时，板件的宽厚比为 18.6。将屈服宽厚比分别乘以 0.5、0.6、0.7、0.8 和 1.1 并适当取整，以此作为五个截面分级的宽厚比限值，并且给出了一个表格用于对比说明。
需要说明的是，0.5、0.6、0.7、0.8 以及 1.1 这些系数实际上具有经验性。对于 S4 级截面按 0.8 这一情况，是因为考虑了残余应力和几何缺陷等所产生的影响。S5 级截面原本是允许板件弹性屈曲并按照有效截面进行计算的，然而，考虑到自由边板件局部屈曲之后可能会导致截面刚度中心发生变化，进而改变构件的受力情况，所以也给出了一个限值。
腹板的宽厚比（过去常称为高厚比），依据梁腹板局部屈曲公式推导得出的屈服宽厚比，以及该屈服宽厚比分别乘以 0.5、0.6、0.7、0.8 倍后的值，与“钢标”实际所取的限值进行对比，情况如图所示。
很明显，屈服宽厚比的 0.5 倍、0.6 倍、0.7 倍、0.8 倍，与“钢标”实际最终确定的限值存在差异。依据条文说明的解释，由于不同宽厚比等级的用途各异，所以并未严格依照屈服高厚比的倍数来确定限值，即限值大的有所放宽，限值小的则更为严格。
查看下表“钢标”最终确定的截面等级及宽厚比限值。部分限值的确定，实际上是以欧洲标准 EC3 为参考（见下表）。还有“钢规”塑性设计的腹板高厚比限值（下文会提及）等。同时要留意，压弯构件腹板的宽厚比限值参考了 EC3，并且与截面应力分布相关。
另外，注 5 提供了一个条件：当 S5 级截面的应力较小时，它有可能被当作 S4 级截面来使用。
三、以往规范中有截面等级吗？
“钢标”首次明确提出了截面等级的概念，并且在第 3 章就统一给出了限值。然而，实际上在以往的规范当中，还是存在一些关于截面等级的迹象。
《钢结构设计规范》（GB50017-2003），通常被称为“钢规”。
“钢规”对于截面等级（板件宽厚比）的规定，在受弯构件的计算章节中有体现，在压弯构件的计算章节中也有体现，并且在塑性设计的各章节中同样存在。
比如，对于受弯构件的强度计算，规定如下：
不考虑截面塑性发展系数时，翼缘宽厚比限值为 15（针对 Q235）。考虑塑性发展系数后，限值为 13（针对 Q235）。实际上这就定义了上述的两种截面等级，即 S4 和 S3。
梁的腹板局部稳定计算，实际上给出了弹性截面的宽厚比限值。例如，对于梁的受弯，其通用高厚比被定义为
这个 130（Q235）是弹性截面的腹板宽厚比限值。
塑性设计时，要求如下：
这是通过构造要求给出的宽厚比限值，你看着眼熟吗？它和“钢标”塑性截面的某些宽厚比限值很接近。
《建筑抗震设计规范》（GB50011 - 2010），通常被称为“抗规”。
“抗规”的第 8 章，属于抗震构造措施。此章对框架梁的板件宽厚比有相关要求。同时，对框架柱的板件宽厚比也有相应要求。
虽然未明确提及截面等级，然而实际上它指的就是截面延性的要求或者等级，其本质与“钢标”截面等级是相同的，主要是为了表达塑性铰的塑性转动耗能能力。
上述要求是依据抗震等级提出的。要求钢结构框架必须延性耗能，并且要有延性构造，还要控制板件宽厚比。烈度大地震作用大时要求就更严一些，这与“钢标”的抗震设计概念不同（后续的专题会专门进行讨论）。
“抗规”的第 9 章规定，在单层钢结构厂房以及多层钢结构厂房中，单层部分以及不超过 40 米的部分，有如下规定：
并在条文说明中给出了三类截面等级A、B、C：
腹板宽厚比限值 72（Q235），实际上沿用了塑性设计的数值；腹板宽厚比限值 130（Q235），实际上沿用了梁腹板弹性屈曲的数值。
“抗规”的第 9.2 节规定，实际上就是“钢标”第 3 章的截面等级以及第 17 章“钢结构抗震性能化设计”的前身与影子。
四、设计中如何应用截面等级？
截面等级与构件承载力以及抗震设计存在密切关联。从“钢标”稍作翻阅便可得知，截面等级在构件强度计算的各章节以及第 17 章“钢结构抗震性能化设计”中均有出现，并且能够将各章节串联起来。这便是第一个专题要提及它的原因。设计中该如何使用，很难用简短的一两句话讲明白。在后续的专题里，特别是在抗震设计方面，会详细阐述截面等级的使用方法。
五、后续专题（暂定）
初步拟定了一些专题，过程中可能会有调整，有空继续：
《钢结构设计标准》解说专题（2）——新术语解释
《钢结构设计标准》解说专题中的第 3 部分，主要讲解门规、抗规、钢标之间的逻辑关系。
《钢结构设计标准》解说专题（4）——抗震设计
《钢结构设计标准》解说专题（5）——梁的整体稳定
《钢结构设计标准》解说专题（6）——梁的局部稳定
《钢结构设计标准》解说专题（7）——节点域设计
《钢结构设计标准》解说专题（8）——柱脚设计
《钢结构设计标准》解说专题（9）——疲劳设计
《钢结构设计标准》解说专题的第 10 部分钢结构稳定设计，主要是关于屈服承载力以及塑性承载力的内容。这部分内容聚焦于屈服承载力和塑性承载力这两个重要方面，对它们进行了详细的解说和阐述。通过这一专题，能够更深入地理解钢结构设计中屈服承载力和塑性承载力的相关知识和要点。
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