钢结构设计常用的知识点与设计规范_山东三维钢结构设计院

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钢结构设计常用的知识点与设计规范
浏览: 发布日期:2019-05-25
  1、在钢结构设计中,设计总说明未注明钢材牌号、连接材料型号(或钢号)及钢材的力学性能、化学成分等。此外还应注明所要求的焊缝、焊缝质量等级及对施工的要求。
  
  这些事项都是与保证工程质量密切相关,钢材的牌号应与钢材的现行国家标准或其他技术标准相符;对钢材的性能要求,凡我国钢材标准中各牌号能保证的项目可不再列出,只提附加保证和协议要求的的项目,而当采用其他未形成技术标准的钢材或国外钢材时,必须列出有关钢材性能的各项要求,以便按此检验。焊缝的质量等级应根据构件重要性和受力情况按《钢结构规范》7.1.1条规定选用。对结构的防护和隔热措施等其他要求应在设计文件中以说明。
  钢结构设计院
  《钢结构设计规范》GB50017-2003中1.0.5条。
  
  2、抗震设计承重钢结构,未对钢材材质提出材料性能补充要求,仅在设计文件中注明采用Q235钢或Q345钢;焊接承重结构错用Q235-A级钢。
  
  《抗震规范》对抗震钢结构钢材提出特别最低要求,即实测强曲比、伸长率、冲击韧性、屈服台阶及可焊性,并在设计文件中注明。A级钢不保证冲击韧性且Q235钢含碳量不作为交货条件,故不能用于抗震设防钢结构和焊接承重结构。
  
  《建筑抗震设计规范》GB50011-2010中第3.9.1条、第3.9.2条。
  
  《钢结构设计规范》GB50017-2003第3.3.3条。
  
  3、钢结构设计中,未注明柱脚在地面以下部分应采用强度等级较低的砼包裹。
  
  调查发现:凡埋入土中的钢柱,其埋入部分混凝土保护层未伸出地面者或柱脚地面与地面标高相同时,皆因柱身(或柱脚)与地面(或土壤)接触部分的四周易积聚水分和尘土等杂物,致使该部分锈蚀严重。有的化工厂埋入土中的钢柱,虽有包裹混凝土,但因电离子极化作用,锈蚀很严重,故在土壤中有侵蚀介质作用条件下,柱脚不宜埋入地下。
  
  《钢结构设计规范》GB50017-2003中8.9.3条。
  
  4、未注明钢结构的抗震等级。
  
  2001版《抗震规范》没有规定钢结构的抗震等级,2010版《抗震规范》将2001抗震规范对不同烈度、不同层数、不同抗震设防分类所规定的“作用效应调整”和“抗震构造措施”调整、归纳、整理为四个不同的要求,称之为抗震等级。
  
  《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第8.1.3条。
  
  5、未注明钢结构的耐火等级和耐火极限。
  
  钢结构对温度比较敏感,没有采取任何保护的钢结构耐火极限仅为0.25h。《钢结构设计规范》GB50017-2003第8.9.4条规定:钢结构的防火应符合《建筑设计防火规范》GB50016和《高层民用建筑设计防火规范》GB50045的要求,结构构件的防火保护层应根据建筑的防火等级对各不同的构件所要求的耐火极限进行设计。防火涂料的性能、涂层厚度及质量要求应符合现行国家标准《钢结构防火涂料》GB14907和《钢结构防火涂料应用技术规范》CECS24的规定。 当防锈底漆与防火涂料同时使用时,应注意两者必须匹配。 需作防火涂层的钢材表面,可除锈后只作底漆涂层。
  
  《建筑设计防火规范》GB50016-2006第5.1.1条、第5.1.7条。
  
  《高层民用建筑设计防火规范》GB50045第3.0.2条。
  
  6、在钢结构构件计算中,t=16,t=20钢板设计强度值取值不同,未予以注意,造成错误。
  
  钢材强度设计值应根据钢材板厚或直径按《钢结构规范》表3.4.1-1采用。厚度是指计算点的钢材厚度,对轴心受拉和轴心受压构件是指截面中较厚板件厚度。
  
  《钢结构设计规范》GB50017-2003第3.4.1条。
  
  7、在计算单面连接的轴心受压单角钢和无垫板的单面施焊对接焊缝强度时,其强度设计值未乘以折减系数。
  
  单面连接的受压单角钢实际上是双向压弯构件,应采用折减系数考虑双向压弯影响。
  
  单面施焊不加垫板,焊缝不能保证满焊焊件的全厚度,强度设计值须折减。
  
  《钢结构设计规范》GB50017-2003第3.4.2条。
  
  8、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的措施,或采用打乱丝扣等损伤性措施。
  
  在设计中不能将普通螺栓受拉连接承受动力和承受静荷载相混淆,在使用中由于螺栓受拉并承受动荷载,因此螺帽容易松动,甚至滑落,给结构安全留下隐患,应按钢结构规范对螺帽采取防松动措施,如采用双螺帽、弹簧垫圈或将螺帽和螺杆焊死等。
  
  《钢结构设计规范》GB50017-2003第8.3.6条
  
  9、冷弯薄壁型钢结构中,设计屋架时,未考虑屋面风吸力作用导致引起构件内力变化的不利影响。
  
  屋架计算一般以竖向荷载为主,计算各杆件的受压、受拉内力,选定截面,但应考虑各种不利荷载组合。对轻屋面冷弯薄壁型钢结构,由于风吸力的体形系数很大,常引起杆件内力数值和方向发生变化,如数值增大或由拉杆变为压杆,均应按最不利组合设计杆件。
  
  此外,设计刚架、檩条和墙梁时,也应考虑屋面风吸力作用的不利影响。此时永久荷载分项系数应取为1.0。
  
  《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002第4.1.7条。
  
  10、屋盖未设完整支撑体系,屋盖水平支撑采用圆钢时,没有张紧 装置。在房屋的温度区段内,未设置能独立构成空间稳定结构的支撑体系。
  
  为了保证屋盖结构的空间工作,提高其整体刚度,承担或传递水平力,避免压杆的侧向失稳,以及保证屋盖在安装和使用时的稳定,应分别根据屋架跨度及其载荷的不同情况设置横向水平支撑、纵向水平支撑、垂直支撑及系杆等可靠的支撑体系。支撑构件宜自成体系,若将檩条兼做支撑系杆,应按压弯构件设计。
  
  由于圆钢不受长细比控制,外形小,由自重产生的挠度值较大,易下垂松弛,不能有效地起受拉作用,必须具有拉紧装置,可采用两端螺栓张拉或中部花篮螺栓张拉。
  
  《钢结构设计规范》GB50017-2003第8.1.4条。
  
  《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002第9.2.2条,第10.2.3条 。
  
  11、刚架梁、柱高强度螺栓连接的端板,不满足最小厚度16mm的要求。
  
  刚架梁、柱通常假定按刚性连接节点设计,要保证连接节点与计算模型相符合,传力可靠,除满足计算要求外,必须严格控制端板厚度不小于16mm,以保证端板有足够的刚度。工程习惯上,端板的厚度也不宜小于节点所用高强螺栓直径d。
  
  《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102-2002第7.2.9条。
  
  12、未复核有柱间支撑的柱脚锚栓在风荷载作用下的上拔力。
  
  门式刚架端墙(山墙)上的风荷载经由抗风柱、屋面横向水平支撑等结构构件传至柱间支撑,柱间支撑的最大竖向分力是与其相连的柱脚锚栓产生上拔力。
  
  根据《门式刚架规程》第7.2.19条,计算有柱间支撑的柱脚锚栓在风荷载作用下的上拔力时。应计入柱间支撑产生的最大竖向分力, 且不考虑活荷载(或雪荷载)、积灰荷载和附加荷载的影响,恒荷载分项系戮应取1.0 。
  钢结构设计图纸
  计算柱脚锚栓的受拉承载力时,对Q235钢锚栓,其抗拉强度设计值fat=140N/m㎡,对Q345钢锚栓,其抗拉强度设计值fat=180N/m㎡,锚栓的面积取螺纹处有效截面面积。
  
  《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102-2002第7.2.19条。
  
  13、抗震钢结构框架柱的长细比误按普通钢结构规范控制。
  
  构件允许长细比的规定,主要是避免构件柔度过大,在本身自重力作用下产生过大的挠度和运输、安装过程中造成构件弯曲及在大震时竖向地震作用下防止屈曲。
  
  由《钢结构规范》第5.3.8条及第5.3.9条可知刚度不足产生的不利影响拉杆远比压杆严重。对比《抗震规范》第8.3.1条和《钢结构规范》第5.3.8条可知抗震框架柱长细比限值要比普通钢结构严格。
  
  框架柱的长细比关系到钢结构的整体稳定。研究表明,钢结构高度加大,轴力加大,竖向地震对框架柱影响很大,抗震等级越高,框架柱长细比限值越严。此外,框架柱长细比限值还与钢材牌号(屈服强度)有关,Q235钢框架柱长细比限值要比Q345钢长细比限值大,要求松。
  
  《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第8.3.1条。
  
  14、抗震设防的框架,中心支撑长细比、板件宽厚比不符合规范规定。 框架的中心支撑主要作用是减小层间位移和保证结构整体稳定,在地震作用下框架支撑体系的恢复力特性,主要取决于支撑杆件的受压行为,支撑的长细比大者,滞回圈较小,吸收能量的能力较弱。支撑杆件的长细比应根据抗震等级按抗震规范设计。
  
  限制中心支撑板件宽厚比主要是为了防止发生板件局部失稳。中心支撑斜杆宜采用双轴对称截面,如果采用单轴对称截面时,应当采取防止绕对称轴屈曲的有效构造措施。如下图在人字形斜杆支撑上增加再分杆等措施。
  
  《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第8.4.1条。
  
  15、偏心支撑消能梁段及同一跨的非消能梁段翼缘板件宽厚比超过规范规定限值。
  
  限值消能梁段翼缘宽厚比主要是为了保证消能梁段有良好的延性和耗能能力,故要比普通梁严格些。此外,消能梁段钢材应采用Q235、Q345、Q345GJ。当梁上翼缘与楼板固定但不能表明其下翼缘 侧向固定时,仍需设置侧向支撑。
  
  《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第8.5.1条。
  
  16、粱与柱刚性连接时,柱在梁翼缘上下各500mm的范围内,柱翼缘与腹板间或箱形柱壁板间的连接焊缝未按规范采用全融透的坡口焊缝。
  
  罕遇地震作用下,框架节点将进入塑性区,为了保证结构在塑性区的整体性,因此采取将柱在梁翼缘上下各500mm的范围内,柱翼缘与腹板间或箱形柱壁板间的连接焊缝采用全融透的坡口焊缝。
  
  《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第8.3.6条。
  
  17、高层钢结构框架柱的柱脚未采用刚接柱脚。
  
  外露式柱脚一般为铰接柱脚,通常用于轴心受压柱。对于高层钢结构框架柱与基础的连接,一般采用刚接柱脚。刚性柱脚又分为埋入式柱脚和外包式柱脚。刚性柱脚一般存在着M、N、V作用力。日本阪神地震表明,外露式柱脚破坏严重,高层钢结构宜采用埋入式柱脚。
  
  《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99-98第8.6.2条。
  
  18、楼板的耐火极限确定为1.5h,压型钢板未采取保护措施,压型钢板板肋顶部以上混凝土仍取50mm不满足规程规定的防火要求。 结构的防火设计首先应确定建筑物耐火等级,然后根据耐火等级确定耐火极限,而后采取保护措施。当压型钢板作为承重结构时,应重视防火设计。
  
  《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99-98第7.4.6条。

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