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              鋼結構設計常用的知識點與設計規范
              瀏覽: 發布日期:2019-05-25
                1、在鋼結構設計中,設計總說明未注明鋼材牌號、連接材料型號(或鋼號)及鋼材的力學性能、化學成分等。此外還應注明所要求的焊縫、焊縫質量等級及對施工的要求。
                
                這些事項都是與保證工程質量密切相關,鋼材的牌號應與鋼材的現行國家標準或其他技術標準相符;對鋼材的性能要求,凡我國鋼材標準中各牌號能保證的項目可不再列出,只提附加保證和協議要求的的項目,而當采用其他未形成技術標準的鋼材或國外鋼材時,必須列出有關鋼材性能的各項要求,以便按此檢驗。焊縫的質量等級應根據構件重要性和受力情況按《鋼結構規范》7.1.1條規定選用。對結構的防護和隔熱措施等其他要求應在設計文件中以說明。
                鋼結構設計院
                《鋼結構設計規范》GB50017-2003中1.0.5條。
                
                2、抗震設計承重鋼結構,未對鋼材材質提出材料性能補充要求,僅在設計文件中注明采用Q235鋼或Q345鋼;焊接承重結構錯用Q235-A級鋼。
                
                《抗震規范》對抗震鋼結構鋼材提出特別最低要求,即實測強曲比、伸長率、沖擊韌性、屈服臺階及可焊性,并在設計文件中注明。A級鋼不保證沖擊韌性且Q235鋼含碳量不作為交貨條件,故不能用于抗震設防鋼結構和焊接承重結構。
                
                《建筑抗震設計規范》GB50011-2010中第3.9.1條、第3.9.2條。
                
                《鋼結構設計規范》GB50017-2003第3.3.3條。
                
                3、鋼結構設計中,未注明柱腳在地面以下部分應采用強度等級較低的砼包裹。
                
                調查發現:凡埋入土中的鋼柱,其埋入部分混凝土保護層未伸出地面者或柱腳地面與地面標高相同時,皆因柱身(或柱腳)與地面(或土壤)接觸部分的四周易積聚水分和塵土等雜物,致使該部分銹蝕嚴重。有的化工廠埋入土中的鋼柱,雖有包裹混凝土,但因電離子極化作用,銹蝕很嚴重,故在土壤中有侵蝕介質作用條件下,柱腳不宜埋入地下。
                
                《鋼結構設計規范》GB50017-2003中8.9.3條。
                
                4、未注明鋼結構的抗震等級。
                
                2001版《抗震規范》沒有規定鋼結構的抗震等級,2010版《抗震規范》將2001抗震規范對不同烈度、不同層數、不同抗震設防分類所規定的“作用效應調整”和“抗震構造措施”調整、歸納、整理為四個不同的要求,稱之為抗震等級。
                
                《建筑抗震設計規范》GB50011-2010第8.1.3條。
                
                5、未注明鋼結構的耐火等級和耐火極限。
                
                鋼結構對溫度比較敏感,沒有采取任何保護的鋼結構耐火極限僅為0.25h?!朵摻Y構設計規范》GB50017-2003第8.9.4條規定:鋼結構的防火應符合《建筑設計防火規范》GB50016和《高層民用建筑設計防火規范》GB50045的要求,結構構件的防火保護層應根據建筑的防火等級對各不同的構件所要求的耐火極限進行設計。防火涂料的性能、涂層厚度及質量要求應符合現行國家標準《鋼結構防火涂料》GB14907和《鋼結構防火涂料應用技術規范》CECS24的規定。 當防銹底漆與防火涂料同時使用時,應注意兩者必須匹配。 需作防火涂層的鋼材表面,可除銹后只作底漆涂層。
                
                《建筑設計防火規范》GB50016-2006第5.1.1條、第5.1.7條。
                
                《高層民用建筑設計防火規范》GB50045第3.0.2條。
                
                6、在鋼結構構件計算中,t=16,t=20鋼板設計強度值取值不同,未予以注意,造成錯誤。
                
                鋼材強度設計值應根據鋼材板厚或直徑按《鋼結構規范》表3.4.1-1采用。厚度是指計算點的鋼材厚度,對軸心受拉和軸心受壓構件是指截面中較厚板件厚度。
                
                《鋼結構設計規范》GB50017-2003第3.4.1條。
                
                7、在計算單面連接的軸心受壓單角鋼和無墊板的單面施焊對接焊縫強度時,其強度設計值未乘以折減系數。
                
                單面連接的受壓單角鋼實際上是雙向壓彎構件,應采用折減系數考慮雙向壓彎影響。
                
                單面施焊不加墊板,焊縫不能保證滿焊焊件的全厚度,強度設計值須折減。
                
                《鋼結構設計規范》GB50017-2003第3.4.2條。
                
                8、直接承受動力荷載的普通螺栓受拉連接未采取防止螺帽松動的措施,或采用打亂絲扣等損傷性措施。
                
                在設計中不能將普通螺栓受拉連接承受動力和承受靜荷載相混淆,在使用中由于螺栓受拉并承受動荷載,因此螺帽容易松動,甚至滑落,給結構安全留下隱患,應按鋼結構規范對螺帽采取防松動措施,如采用雙螺帽、彈簧墊圈或將螺帽和螺桿焊死等。
                
                《鋼結構設計規范》GB50017-2003第8.3.6條
                
                9、冷彎薄壁型鋼結構中,設計屋架時,未考慮屋面風吸力作用導致引起構件內力變化的不利影響。
                
                屋架計算一般以豎向荷載為主,計算各桿件的受壓、受拉內力,選定截面,但應考慮各種不利荷載組合。對輕屋面冷彎薄壁型鋼結構,由于風吸力的體形系數很大,常引起桿件內力數值和方向發生變化,如數值增大或由拉桿變為壓桿,均應按最不利組合設計桿件。
                
                此外,設計剛架、檁條和墻梁時,也應考慮屋面風吸力作用的不利影響。此時永久荷載分項系數應取為1.0。
                
                《冷彎薄壁型鋼結構技術規范》GB50018-2002第4.1.7條。
                
                10、屋蓋未設完整支撐體系,屋蓋水平支撐采用圓鋼時,沒有張緊 裝置。在房屋的溫度區段內,未設置能獨立構成空間穩定結構的支撐體系。
                
                為了保證屋蓋結構的空間工作,提高其整體剛度,承擔或傳遞水平力,避免壓桿的側向失穩,以及保證屋蓋在安裝和使用時的穩定,應分別根據屋架跨度及其載荷的不同情況設置橫向水平支撐、縱向水平支撐、垂直支撐及系桿等可靠的支撐體系。支撐構件宜自成體系,若將檁條兼做支撐系桿,應按壓彎構件設計。
                
                由于圓鋼不受長細比控制,外形小,由自重產生的撓度值較大,易下垂松弛,不能有效地起受拉作用,必須具有拉緊裝置,可采用兩端螺栓張拉或中部花籃螺栓張拉。
                
                《鋼結構設計規范》GB50017-2003第8.1.4條。
                
                《冷彎薄壁型鋼結構技術規范》GB50018-2002第9.2.2條,第10.2.3條 。
                
                11、剛架梁、柱高強度螺栓連接的端板,不滿足最小厚度16mm的要求。
                
                剛架梁、柱通常假定按剛性連接節點設計,要保證連接節點與計算模型相符合,傳力可靠,除滿足計算要求外,必須嚴格控制端板厚度不小于16mm,以保證端板有足夠的剛度。工程習慣上,端板的厚度也不宜小于節點所用高強螺栓直徑d。
                
                《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》CECS102-2002第7.2.9條。
                
                12、未復核有柱間支撐的柱腳錨栓在風荷載作用下的上拔力。
                
                門式剛架端墻(山墻)上的風荷載經由抗風柱、屋面橫向水平支撐等結構構件傳至柱間支撐,柱間支撐的最大豎向分力是與其相連的柱腳錨栓產生上拔力。
                
                根據《門式剛架規程》第7.2.19條,計算有柱間支撐的柱腳錨栓在風荷載作用下的上拔力時。應計入柱間支撐產生的最大豎向分力, 且不考慮活荷載(或雪荷載)、積灰荷載和附加荷載的影響,恒荷載分項系戮應取1.0 。
                鋼結構設計圖紙
                計算柱腳錨栓的受拉承載力時,對Q235鋼錨栓,其抗拉強度設計值fat=140N/m㎡,對Q345鋼錨栓,其抗拉強度設計值fat=180N/m㎡,錨栓的面積取螺紋處有效截面面積。
                
                《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》CECS102-2002第7.2.19條。
                
                13、抗震鋼結構框架柱的長細比誤按普通鋼結構規范控制。
                
                構件允許長細比的規定,主要是避免構件柔度過大,在本身自重力作用下產生過大的撓度和運輸、安裝過程中造成構件彎曲及在大震時豎向地震作用下防止屈曲。
                
                由《鋼結構規范》第5.3.8條及第5.3.9條可知剛度不足產生的不利影響拉桿遠比壓桿嚴重。對比《抗震規范》第8.3.1條和《鋼結構規范》第5.3.8條可知抗震框架柱長細比限值要比普通鋼結構嚴格。
                
                框架柱的長細比關系到鋼結構的整體穩定。研究表明,鋼結構高度加大,軸力加大,豎向地震對框架柱影響很大,抗震等級越高,框架柱長細比限值越嚴。此外,框架柱長細比限值還與鋼材牌號(屈服強度)有關,Q235鋼框架柱長細比限值要比Q345鋼長細比限值大,要求松。
                
                《建筑抗震設計規范》GB50011-2010第8.3.1條。
                
                14、抗震設防的框架,中心支撐長細比、板件寬厚比不符合規范規定。 框架的中心支撐主要作用是減小層間位移和保證結構整體穩定,在地震作用下框架支撐體系的恢復力特性,主要取決于支撐桿件的受壓行為,支撐的長細比大者,滯回圈較小,吸收能量的能力較弱。支撐桿件的長細比應根據抗震等級按抗震規范設計。
                
                限制中心支撐板件寬厚比主要是為了防止發生板件局部失穩。中心支撐斜桿宜采用雙軸對稱截面,如果采用單軸對稱截面時,應當采取防止繞對稱軸屈曲的有效構造措施。如下圖在人字形斜桿支撐上增加再分桿等措施。
                
                《建筑抗震設計規范》GB50011-2010第8.4.1條。
                
                15、偏心支撐消能梁段及同一跨的非消能梁段翼緣板件寬厚比超過規范規定限值。
                
                限值消能梁段翼緣寬厚比主要是為了保證消能梁段有良好的延性和耗能能力,故要比普通梁嚴格些。此外,消能梁段鋼材應采用Q235、Q345、Q345GJ。當梁上翼緣與樓板固定但不能表明其下翼緣 側向固定時,仍需設置側向支撐。
                
                《建筑抗震設計規范》GB50011-2010第8.5.1條。
                
                16、粱與柱剛性連接時,柱在梁翼緣上下各500mm的范圍內,柱翼緣與腹板間或箱形柱壁板間的連接焊縫未按規范采用全融透的坡口焊縫。
                
                罕遇地震作用下,框架節點將進入塑性區,為了保證結構在塑性區的整體性,因此采取將柱在梁翼緣上下各500mm的范圍內,柱翼緣與腹板間或箱形柱壁板間的連接焊縫采用全融透的坡口焊縫。
                
                《建筑抗震設計規范》GB50011-2010第8.3.6條。
                
                17、高層鋼結構框架柱的柱腳未采用剛接柱腳。
                
                外露式柱腳一般為鉸接柱腳,通常用于軸心受壓柱。對于高層鋼結構框架柱與基礎的連接,一般采用剛接柱腳。剛性柱腳又分為埋入式柱腳和外包式柱腳。剛性柱腳一般存在著M、N、V作用力。日本阪神地震表明,外露式柱腳破壞嚴重,高層鋼結構宜采用埋入式柱腳。
                
                《高層民用建筑鋼結構技術規程》JGJ99-98第8.6.2條。
                
                18、樓板的耐火極限確定為1.5h,壓型鋼板未采取保護措施,壓型鋼板板肋頂部以上混凝土仍取50mm不滿足規程規定的防火要求。 結構的防火設計首先應確定建筑物耐火等級,然后根據耐火等級確定耐火極限,而后采取保護措施。當壓型鋼板作為承重結構時,應重視防火設計。
                
                《高層民用建筑鋼結構技術規程》JGJ99-98第7.4.6條。

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