2017版鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)重大變化1

1、17鋼標(biāo)的修訂，除對03鋼規(guī)的條文進行必要的修訂、增補之外，主要完成了下面兩項工作：1形成設(shè)計規(guī)范。03鋼規(guī)及以前的鋼規(guī)，基本上屬于母規(guī)性質(zhì)，即主要用于規(guī)定鋼材強度和構(gòu)件驗算，缺乏對結(jié)構(gòu)體系層面的設(shè)計規(guī)定和結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計內(nèi)容，不能直接成為用于設(shè)計的結(jié)構(gòu)規(guī)范。本次修訂加入結(jié)構(gòu)體系和抗震設(shè)計內(nèi)容，使17鋼標(biāo)能夠直接用于常用鋼結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計。2引入用于鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計的直接分析法，并與歐標(biāo)、美標(biāo)、中國香港鋼規(guī)的直接分析法保持同步，使鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定設(shè)計更安全、更經(jīng)濟。1各章主要內(nèi)容17鋼標(biāo)適用于工業(yè)與民用建筑和一般構(gòu)筑物的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計。經(jīng)過歷屆編制人的努力，鋼規(guī)已成為鋼結(jié)構(gòu)業(yè)內(nèi)專業(yè)最權(quán)威、應(yīng)用最廣泛的規(guī)范。因

2、此本次鋼標(biāo)的修訂也力求在房屋之外的其他領(lǐng)域，如鐵路、公路、港口、水利等方面解決技術(shù)層面的共性問題，以促進鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的發(fā)展。明確了無支撐框架、強支撐框架的定義，規(guī)范了支撐結(jié)構(gòu)、框架-支撐結(jié)構(gòu)體系，增加了用于抗震設(shè)計的構(gòu)件塑性耗能區(qū)的定義。給出了鋼結(jié)構(gòu)兩種地震工況的驗算方法，即GB50010-2010建筑抗震設(shè)計規(guī)范（簡稱抗規(guī)”）的多遇地震設(shè)計法和17鋼標(biāo)的設(shè)防烈度地震設(shè)計法，后者具體驗算方法見第17章。這就指明了鋼結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計既可以按抗規(guī)的方法，也可以按第17章的抗震性能化設(shè)計方法。截面板件寬厚比是為第17章抗震設(shè)計準(zhǔn)備的基本資料，可以說這是中國規(guī)范第一次系統(tǒng)地梳理了板件寬厚比。對于歐規(guī)的S1

3、-S4截面，17鋼標(biāo)將壓彎和受彎構(gòu)件的截面分成S1-S5五類截面。17鋼標(biāo)S1、S2為塑性截面，S4為彈性截面，S3為中國規(guī)范特有的考慮一定塑性發(fā)展的彈塑性截面，S5為薄柔截面。17鋼標(biāo)將材料獨立成章，為今后新材料的應(yīng)用做準(zhǔn)備。本次雖僅增加了Q460和Q345GJ兩種鋼材，但做了大量工作。以可靠性指標(biāo)為基礎(chǔ)，通過大量構(gòu)件的幾何不定性、材料不定性和計算模式不定性的試驗分析和現(xiàn)場構(gòu)件數(shù)據(jù)統(tǒng)計工作，并結(jié)合以往鋼規(guī)的計算模式不定性成果，得到了本次用于修訂的抗力分項系數(shù)。應(yīng)當(dāng)看到，經(jīng)過十幾年鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我國的建筑用鋼質(zhì)量水平有了很大提高。但從抗力分項系數(shù)的角度講，并不盡如人意。由于材料不定性中屈服

4、強度的變異系數(shù)的增大，使得本次修訂得到的抗力分項系數(shù)有所增大：Q235由1.087增大到1.090,Q345Q420由1.111增大到1.1251.180（不同板厚）,新增Q460鋼的抗力分項系數(shù)為1.1251.180（不同板厚）。對于目前的抗力分項系數(shù)計算方法，有兩點值得注意。一是求解麻煩，需要做大量的試驗和檢測工作，這也限制了作為規(guī)范引進新鋼種的速度。二是抗力分項系數(shù)的統(tǒng)計方法使其極大依賴鋼材屈服強度的離散程度，每次統(tǒng)計值都不穩(wěn)定?？紤]到抗力分項系數(shù)在1.1左右，因此可以參照歐美的做法，比如規(guī)定抗力分項系數(shù)為1.1,然后反推對鋼材強度的離散性要求。如采用這種方法可大大簡化抗力分項系數(shù)的確定

5、過程，方便引入新鋼種。本章為直接分析法。作為一階彈性分析與計算長度法的一個替代方法，直接分析法已納入歐美、中國香港規(guī)范，并有取代前者成為鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定計算方法的趨勢。一階分析方法依賴于計算長度，03鋼規(guī)的計算長度系數(shù)是在特定條件下推導(dǎo)出來的。實際上，構(gòu)件的計算長度與結(jié)構(gòu)體系、荷載情況、約束條件均有關(guān)系，并不是一個定值。直接分析法準(zhǔn)確考慮結(jié)構(gòu)計算的諸多因素，并引入結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的初始缺陷和殘余應(yīng)力，將穩(wěn)定計算統(tǒng)一到原本的強度計算上來。從試設(shè)計及歐美相關(guān)的研究來看，P-A-A0二階分析從工程角度看效果會更好一些。在此基礎(chǔ)上，以計算長度系數(shù)為1.0進行構(gòu)件的穩(wěn)定性計算，避免了計算長度系數(shù)確定的諸多難題，可以

6、得到滿意的結(jié)果。PA6（含A0、50）直接分析法由于具體操作時50的取法不便，使得此方法在實際應(yīng)用上會遇到一定的困難。應(yīng)當(dāng)看到，二階效應(yīng)法和直接分析法因為要直接考慮二階效應(yīng)，因而不能用傳統(tǒng)的線性分析方法進行，需采用迭代方法進行幾何非線性求解。而對于直接分析法，如何編制一個高效的非線性計算軟件直接決定了這種方法的應(yīng)用前景。目前，香港地區(qū)的Nida軟件在這方面居領(lǐng)先地位，很好地解決了這個問題。直接分析法還可以應(yīng)用于地震工況的計算，這時應(yīng)采用時程法進行考慮幾何非線性的結(jié)構(gòu)動力彈性或彈塑性分析。構(gòu)件的受彎、軸心受力和壓彎拉彎是傳統(tǒng)章節(jié)。03鋼規(guī)已很好完成了這三類構(gòu)件的設(shè)計和計算方法，本次修訂沒有做大的

7、調(diào)整。將有支撐框架分為強支撐結(jié)構(gòu)和弱支撐結(jié)構(gòu)，是03鋼規(guī)的一個創(chuàng)新?？紤]到實際應(yīng)用情況很少設(shè)計成弱支撐框架，因此這次取消了該類框架。另外，強支撐框架的判別式過于理論化，爭議較多，這次做了系數(shù)的調(diào)整但仍加以保留。隨著二階分析計算方法的普及，建議今后采用二階分析法或直接分析法進行鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計，這時計算長度系數(shù)取1.0。純鋼板剪力墻作為一種性能良好的水平受力構(gòu)件，與支撐相比有其獨特的適用性。考慮到鋼板的穩(wěn)定問題，這次僅引入帶加勁肋的鋼板墻。目前國內(nèi)應(yīng)用鋼板墻的典型工程是320m高的天津津塔，但其對施工安裝要求較高，目前鋼板墻并未得到大量應(yīng)用。塑性設(shè)計屬求結(jié)構(gòu)極限承載力問題，具有理論依據(jù)，但作為設(shè)計

8、方法缺少可靠度方面的論證。17鋼標(biāo)采用彎矩調(diào)幅設(shè)計方法，具有塑性設(shè)計含義，且從概念上易為設(shè)計者所接受。對超靜定梁可以進行調(diào)幅，包括框架梁和連續(xù)梁。對于地震工況，只允許對重力荷載進行調(diào)幅。將連接獨立成章，對各種鋼結(jié)構(gòu)連接進行梳理，并為今后該章內(nèi)容的發(fā)展打下基礎(chǔ)。17鋼標(biāo)連接的計算式沿用03鋼規(guī)，沒有做大的調(diào)整。近年來在海外項目的工程實踐中發(fā)現(xiàn)，我國有些強度指標(biāo)如高強螺栓的預(yù)緊力、抗剪承載力等較國外標(biāo)準(zhǔn)低不少。這方面屬于基本性能的研究?？紤]到03鋼規(guī)的指標(biāo)很多是來源于88鋼規(guī)乃至74鋼規(guī)的數(shù)據(jù)，而當(dāng)時情況下鋼材的強度、施工水平等與現(xiàn)在不能同日而語。因此今后有必要在吸收國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，對這些公

9、式進行梳理和修訂。節(jié)點獨立成章，也是為以后對節(jié)點的全面、系統(tǒng)、深入的研究打基礎(chǔ)。在柱腳一節(jié)，將外露式、外包式、埋入式和插入式柱腳進行了系統(tǒng)梳理，便于設(shè)計人員選用。特別是著重介紹了已廣泛用于冶金廠房的鋼結(jié)構(gòu)插入式柱腳，可以為其他行業(yè)的應(yīng)用所借鑒。鋼管結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用使得需要對其相貫節(jié)點的設(shè)計進行全面研究，包括圓鋼管和矩形鋼管。相貫節(jié)點因其受力機理的特殊性，難于像鋼結(jié)構(gòu)的其他強度驗算一樣，由一個理論公式考慮各種因素推出實用公式，而是基本基于試驗得到。在全面進行相貫節(jié)點理論分析和試驗研究的基礎(chǔ)上，17鋼標(biāo)提出了一整套非加勁的節(jié)點承載力計算式。承載力公式綜合考慮了節(jié)點屈曲、屈服、支桿強度等因素，是以試驗

10、為依據(jù)的，為管桁架強節(jié)點弱桿件的設(shè)計提供了保證。對于交錯搭接節(jié)點中被搭接支桿不易施焊的情況，17鋼標(biāo)也做了詳盡分析，給出了諸如低烈度抗震區(qū)可不施焊的建議。對于不滿足節(jié)點承載力要求的非加勁相貫節(jié)點，可以采用設(shè)置加勁肋的方法處理。考慮混凝土與鋼梁的組合作用能節(jié)省用鋼量。本章的組合梁強度計算按塑性理論，撓度和連續(xù)梁端部裂縫計算按彈性理論。前者考慮混凝土開裂的剛度折減，后者考慮彎矩調(diào)幅作用。組合梁按栓釘?shù)目辜裟芰Ψ譃橥耆辜艚M合和部分抗剪組合。前者的栓釘數(shù)量能完全承擔(dān)混凝土與鋼梁界面的剪力傳遞?；诖耍茖?dǎo)出完全組合梁和部分組合梁的正彎矩區(qū)和負(fù)彎矩區(qū)的承載力計算式。從正彎矩區(qū)的位置可以看出，這套塑性計

11、算式適用于非地震區(qū)，因此更加適用于次梁（包括簡支梁和連續(xù)梁）。另外,第6節(jié)給出了按完全抗剪連接得到的混凝土梁縱向傳遞栓釘抗剪力的計算式?？梢钥吹?，組合梁的計算基于塑性理論，是一個完整體系。在應(yīng)用時要特別注意適用條件，合理應(yīng)用?？紤]造價等原因，用鋼管混凝土柱代替鋼柱已成為一種常規(guī)做法。因此17鋼標(biāo)將鋼管混凝土柱作為一種常規(guī)構(gòu)件列入。這種構(gòu)件的承載力計算及相關(guān)構(gòu)造要求見其他有關(guān)規(guī)范、規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)。疲勞計算適用于應(yīng)力循環(huán)次數(shù)超過5萬次的情況。17鋼標(biāo)采用S-N曲線以應(yīng)力幅考慮疲勞問題，分兩個步驟判斷構(gòu)件的疲勞。第一步進行初步判斷，以1億次的疲勞截止限值進行驗算。如果不滿足，對常幅疲勞，按應(yīng)力循環(huán)次數(shù)分

12、段驗算；對變幅疲勞，按折算幅進行200萬次容許應(yīng)力幅驗算。低溫冷脆是鋼材的特征之一。在中國寒冷地區(qū)近年來也曾發(fā)生了多起因鋼材低溫脆斷的結(jié)構(gòu)事故。17鋼標(biāo)要求低溫情況下（一般為20C以下）應(yīng)進行防脆斷設(shè)計，并從構(gòu)造上給出了具體要求。對于具體的防脆斷計算方法，如斷裂力學(xué)和損傷力學(xué)方法，需要在下一步的工作中加以引入和完善。鋼結(jié)構(gòu)抗震性能好，不僅僅表現(xiàn)在材料延性好，還在于它的地震作用小。因此，如何將鋼材的強度和延性合理地進行組合搭配，即采用高延性、低承載力或低延性、高承載力的結(jié)構(gòu)，是鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的關(guān)鍵。17鋼標(biāo)采用以抗震設(shè)防烈度為基礎(chǔ)的鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法，采用性能系數(shù)考慮結(jié)構(gòu)的承載力與延性關(guān)系，以截

13、面板件寬厚比等級考慮構(gòu)件的延性。對鋼框架結(jié)構(gòu)、支撐結(jié)構(gòu)、框架-支撐結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計做出了全面系統(tǒng)的規(guī)定，使以性能系數(shù)和構(gòu)件延性為基礎(chǔ)的設(shè)防烈度抗震設(shè)計方法走向應(yīng)用。采用基于性能的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)防烈度抗震設(shè)計方法進行抗震設(shè)計，對于高烈度區(qū)的高層結(jié)構(gòu)，采用低承載力高延性的設(shè)計方法，以結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的延性耗能抵抗強震作用，使結(jié)構(gòu)設(shè)計更安全。對于低烈度區(qū)的低層結(jié)構(gòu)，采用高承載力低延性的設(shè)計方法，利用地震作用小、不為控制設(shè)計工況的特點，降低構(gòu)件的延性要求，使結(jié)構(gòu)設(shè)計更合理。鋼結(jié)構(gòu)防護含抗火設(shè)計、防腐、隔熱。鋼結(jié)構(gòu)的抗火設(shè)計，與GB51249-2017建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范相聯(lián)系,后者采用抗火性能化設(shè)計，使防火設(shè)計更

14、趨于合理。鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕設(shè)計，要根據(jù)使用環(huán)境和維護條件等因素，采用可行的防腐蝕方法，包括涂料、耐候鋼、陰極保護、鍍鋅鋁等。鋼結(jié)構(gòu)的隔熱設(shè)計，要將高溫環(huán)境作為一種持久工況，對高溫下鋼結(jié)構(gòu)進行隔熱保護或考慮高溫下材料性能的降低進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。2017最新版鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范主要修訂內(nèi)容如下:（1） “術(shù)語和符號（第2章）”刪除了原規(guī)范中關(guān)于強度的術(shù)語，增加了本次規(guī)范新增內(nèi)容的術(shù)語。（2） “基本設(shè)計規(guī)定（第3章）”增加了“結(jié)構(gòu)體系”和“截面板件寬厚比等級”，“材料選用”及“設(shè)計指標(biāo)”內(nèi)容移入新章節(jié)”材料（第4章）”，關(guān)于結(jié)構(gòu)計算內(nèi)容移入新章節(jié)”結(jié)構(gòu)分析及穩(wěn)定性設(shè)計（第5章）”，“構(gòu)造要求（原第8章）”中制

15、作、運輸及安裝的原則性規(guī)定并入本章。（3） “受彎構(gòu)件的計算（原第4章）”改為“受彎構(gòu)件（第6章）”，增加了腹板開孔的內(nèi)容，“構(gòu)造要求”中與梁設(shè)計相關(guān)的內(nèi)容移入本章。（4） “軸心受力構(gòu)件和拉彎、壓彎構(gòu)件的計算（原第5章）”改為“軸心受力構(gòu)件（第7章）”及“拉彎、壓彎構(gòu)件（第8章）”兩章，“構(gòu)造要求（原第8章）”中與柱設(shè)計相關(guān)的內(nèi)容移入第7章。（5） “疲勞計算（原第6章）”改為“疲勞計算及防脆斷設(shè)計（第16章）”增加了簡便快速驗算疲勞強度的方法，“構(gòu)造要求（原第8章）”中“提高寒冷地區(qū)結(jié)構(gòu)抗脆斷能力的要求”移入本章，并增加了抗脆斷設(shè)計的補充規(guī)定。（6） “連接計算（原第7章）”改為“連接（第

16、11章）”及“節(jié)點（第12章）”兩章，”構(gòu)造要求（原第8章）”中有關(guān)焊接及螺栓連接的內(nèi)容并入11章、柱腳內(nèi)容并入12章。（7） “構(gòu)造要求（原第8章）”中的條文根據(jù)其內(nèi)容，分別并入相關(guān)各章。（8） “塑性設(shè)計（原第9章）”改為“塑性及彎矩調(diào)幅設(shè)計（第10章）”，改變了塑性設(shè)計思路，采用內(nèi)力重分配的思路進行設(shè)計。（9） “鋼管結(jié)構(gòu)（原第10章）”改為“鋼管連接節(jié)點（第13章）”，豐富了計算的節(jié)點連接型式，另外，增加了節(jié)點剛度判定的內(nèi)容。（10） “鋼與混凝土組合梁（原第11章現(xiàn)第14章）”，補充了縱向抗剪設(shè)計內(nèi)容，刪除了與彎筋連接件有關(guān)的內(nèi)容。（11）增加的章節(jié)有：第4章材料、第5章結(jié)構(gòu)分析與穩(wěn)

17、定性設(shè)計、第9章加勁鋼板剪力墻、第15章鋼管混凝土柱及節(jié)點、第17章鋼結(jié)構(gòu)抗震性能化設(shè)計、第18章鋼結(jié)構(gòu)防護。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范11個待解決的問題新版鋼規(guī)對2003版鋼規(guī)做了全面修訂，特別是首次引入的“”直接分析法和基于性能的鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法“，體現(xiàn)了與國際標(biāo)準(zhǔn)的接軌。但因為技術(shù)、實踐等諸多原因，仍有大量問題沒有得到解決。借助于本次鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范學(xué)術(shù)會議，在新版鋼規(guī)即將出版之際，受大會委托，總結(jié)出11個問題并加以解釋講解，作為拋磚引玉，供大家討論。這11問題包括材料、結(jié)構(gòu)計算方法、結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)抗震、抗風(fēng)設(shè)計，具有理論深度和工程價值，簡述如下：1）鋼材的上下屈服點，建議采用上屈服點。2）抗力分項

18、系數(shù)，建議采用固定值。3）鋼材斷裂韌性和Z向性能，建議參考?xì)W標(biāo)。4）吊車梁上翼緣與腹板連接處的疲勞破壞，建議研究此處的疲勞設(shè)計方法。5）考慮雙非線性的直接分析法，建議在抗震設(shè)計中直接采用直接分析法。6）受扭計算，建議引入受扭設(shè)計。7）結(jié)構(gòu)體系與性能系數(shù)，建議引入結(jié)構(gòu)體系與性能系數(shù)。8）小震位移設(shè)計、中震承載力設(shè)計，建議采用小震位移設(shè)計，中、大震承載力設(shè)計。9）既有建筑抗震評估與加固，建議對既有建筑采用定量小、中、大震抗震評估方法，為地震保險提供支持。10）鋼結(jié)構(gòu)抗震、減震、隔震新體系，建議結(jié)合科技進步，大力推出鋼結(jié)構(gòu)新體系。11）超高層鋼結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計，建議加強超高層鋼結(jié)構(gòu)抗風(fēng)的研究。補充規(guī)范延伸大跨度空間結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于體育場館、商場、展覽館、美術(shù)館等，此類結(jié)構(gòu)普遍存在造型復(fù)雜、豎向剛度小、穩(wěn)定性問題突出、施工困難等問題，因而吸引了眾多研究人員和工程師的注意。直接分析法為大跨度空間結(jié)構(gòu)的設(shè)計提供了很好的分析和設(shè)計手段，是一種全新的解決方案，已在歐美和香港得到大力的推廣，也納入了最新的GB5001