钢结构设计标准 [附条文说明] GB50017-2017

2  术语和符号

2．1  术    语

2．1．1  脆断  brittle fracture

    结构或构件在拉应力状态下没有出现警示性的塑性变形而突然发生的断裂。

2．1．2  一阶弹性分析  first-order elastic analysis

    不考虑几何非线性对结构内力和变形产生的影响，根据未变形的结构建立平衡条件，按弹性阶段分析结构内力及位移。

2．1．3  二阶P-△弹性分析  second-order P-△  elastic analysis

    仅考虑结构整体初始缺陷及几何非线性对结构内力和变形产生的影响，根据位移后的结构建立平衡条件，按弹性阶段分析结构内力及位移。

2．1．4  直接分析设计法  direct analysis method of design

    直接考虑对结构稳定性和强度性能有显著影响的初始几何缺陷、残余应力、材料非线性、节点连接刚度等因素，以整个结构体系为对象进行二阶非线性分析的设计方法。

2．1．5  屈曲  buckling

    结构、构件或板件达到受力临界状态时在其刚度较弱方向产生另一种较大变形的状态。

2．1．6  板件屈曲后强度  post-buckling strength of steel plate

    板件屈曲后尚能继续保持承受更大荷载的能力。

2．1．7  正则化长细比或正则化宽厚比  normalized slenderness ratio

    参数，其值等于钢材受弯、受剪或受压屈服强度与相应的构件或板件抗弯、抗剪或抗承压弹性屈曲应力之商的平方根。

2．1．8  整体稳定  overall stability

    构件或结构在荷载作用下能整体保持稳定的能力。

2．1．9  有效宽度  effective width

    计算板件屈曲后极限强度时，将承受非均匀分布极限应力的板件宽度用均匀分布的屈服应力等效，所得的折减宽度。

2．1．10  有效宽度系数  effective width factor

    板件有效宽度与板件实际宽度的比值。

2．1．11  计算长度系数  effective length ratio

    与构件屈曲模式及两端转动约束条件相关的系数。

2．1．12  计算长度  effective length

    计算稳定性时所用的长度，其值等于构件在其有效约束点间的几何长度与计算长度系数的乘积。

2．1．13  长细比  slenderness ratio

    构件计算长度与构件截面回转半径的比值。

2．1．14  换算长细比  equivalent slenderness ratio

    在轴心受压构件的整体稳定计算中，按临界力相等的原则，将格构式构件换算为实腹式构件进行计算，或将弯扭与扭转失稳换算为弯曲失稳计算时，所对应的长细比。

2．1．15  支撑力  nodal bracing force

    在为减少受压构件(或构件的受压翼缘)自由长度所设置的侧向支撑处，沿被支撑构件(或构件受压翼缘)的屈曲方向，作用于支撑的侧向力。

2．1．16  无支撑框架  unbraced frame

    利用节点和构件的抗弯能力抵抗荷载的结构。

2．1．17  支撑结构  bracing structure

    在梁柱构件所在的平面内，沿斜向设置支撑构件，以支撑轴向刚度抵抗侧向荷载的结构。

2．1．18  框架-支撑结构  frame-bracing structure

    由框架及支撑共同组成抗侧力体系的结构。

2．1．19  强支撑框架  frame braced with strong bracing system

    在框架-支撑结构中，支撑结构(支撑桁架、剪力墙、筒体等)的抗侧移刚度较大，可将该框架视为无侧移的框架。

2．1．20  摇摆柱  leaning column

    设计为只承受轴向力而不考虑侧向刚度的柱子。

2．1．21  节点域  panel zone

    框架梁柱的刚接节点处及柱腹板在梁高度范围内上下边设有加劲肋或隔板的区域。

2．1．22  球形钢支座  spherical steel bearing

    钢球面作为支承面使结构在支座处可以沿任意方向转动的铰接支座或可移动支座。

2．1．23  钢板剪力墙  steel-plate shear wall

    设置在框架梁柱间的钢板，用以承受框架中的水平剪力。

2．1．24  主管  chord member

    钢管结构构件中，在节点处连续贯通的管件，如桁架中的弦杆。

2．1．25  支管  brace member

    钢管结构中，在节点处断开并与主管相连的管件，如桁架中与主管相连的腹杆。

2．1．26  间隙节点  gap joint

    两支管的趾部离开一定距离的管节点。

2．1．27  搭接节点 overlap joint

    在钢管节点处，两支管相互搭接的节点。

2．1．28  平面管节点  uniplanar joint

    支管与主管在同一平面内相互连接的节点。

2．1．29  空间管节点  multiplanar joint

    在不同平面内的多根支管与主管相接而形成的管节点。

2．1．30  焊接截面  welded section

    由板件(或型钢)焊接而成的截面。

2．1．31  钢与混凝土组合梁  composite steel and concrete beam

    由混凝土翼板与钢梁通过抗剪连接件组合而成的可整体受力的梁。

2．1．32  支撑系统  bracing system

    由支撑及传递其内力的梁(包括基础梁)、柱组成的抗侧力系统。

2．1．33  消能梁段  link

    在偏心支撑框架结构中，位于两斜支撑端头之间的梁段或位于一斜支撑端头与柱之间的梁段。

2．1．34  中心支撑框架  concentrically braced frame

    斜支撑与框架梁柱汇交于一点的框架。

2．1．35  偏心支撑框架  eccentrically braced frame

    斜支撑至少有一端在梁柱节点外与横梁连接的框架。

2．1．36  屈曲约束支撑  buckling-restrained brace

    由核心钢支撑、外约束单元和两者之间的无粘结构造层组成不会发生屈曲的支撑。

2．1．37  弯矩调幅设计  moment redistribution design

    利用钢结构的塑性性能进行弯矩重分布的设计方法。

2．1．38  畸变屈曲  distorsional buckling

    截面形状发生变化，且板件与板件的交线至少有一条会产生位移的屈曲形式。

2．1．39  塑性耗能区  plastic energy dissipative zone

    在强烈地震作用下，结构构件首先进入塑性变形并消耗能量的区域。

2．1．40  弹性区  elastic region

    在强烈地震作用下，结构构件仍处于弹性工作状态的区域。

2．2  符    号

2．2．1  作用和作用效应设计值

    F——集中荷载；

    G——重力荷载；

    H——水平力；

    M——弯矩；

    N——轴心力；

    P——高强度螺栓的预拉力；

    R——支座反力；

    V——剪力。

2．2．2  计算指标

    E——钢材的弹性模量；

    Ec——混凝土的弹性模量；

    f——钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值；

    fv——钢材的抗剪强度设计值；

    fce——钢材的端面承压强度设计值；

    fy——钢材的屈服强度；

    fu——钢材的抗拉强度最小值；

    fat——锚栓的抗拉强度设计值；

    fbt、fbv、fbc——螺栓的抗拉、抗剪和承压强度设计值；

    frt、frv、frc——铆钉的抗拉、抗剪和承压强度设计值；

    fwt、fwv、fwc——对接焊缝的抗拉、抗剪和抗压强度设计值；

    fwf——角焊缝的抗拉、抗剪和抗压强度设计值；

    fc——混凝土的抗压强度设计值；

    G——钢材的剪变模量；

    Nat——一个锚栓的受拉承载力设计值；

    Nbt、Nbv、Nbc——一个螺栓的受拉、受剪和承压承载力设计值；

    Nrt、Nrv、Nrc——一个铆钉的受拉、受剪和承压承载力设计值；

    Ncv——组合结构中一个抗剪连接件的受剪承载力设计值；

    Sb——支撑结构的层侧移刚度，即施加于结构上的水平力与其产生的层间位移角的比值；

    △u——楼层的层间位移；

    [vQ]——仅考虑可变荷载标准值产生的挠度的容许值；

    [vT]——同时考虑永久和可变荷载标准值产生的挠度的容许值；

    σ——正应力；

    σc——局部压应力；

    σf——垂直于角焊缝长度方向，按焊缝有效截面计算的应力；

    △σ——疲劳计算的应力幅或折算应力幅；

    △σe——变幅疲劳的等效应力幅；

    [△σ]——疲劳容许应力幅；

    σcr、σc,cr、τcr——分别为板件的弯曲应力、局部压应力和剪应力的临界值；

    r——剪应力；

    τf——角焊缝的剪应力。

2．2．3  几何参数

    A——毛截面面积；

    An——净截面面积；

    b——翼缘板的外伸宽度；

    b0——箱形截面翼缘板在腹板之间的无支承宽度；混凝土板托顶部的宽度；

    bs——加劲肋的外伸宽度；

    be——板件的有效宽度；

    d——直径；

    de——有效直径；

    do——孔径；

    e——偏心距；

    H——柱的高度；

    H1、H2、H3——阶形柱上段、中段(或单阶柱下段)、下段的高度；

    h——截面全高；

    he——焊缝的计算厚度；

    hf——角焊缝的焊脚尺寸；

    hw——腹板的高度；

    h0——腹板的计算高度；

    I——毛截面惯性矩；

    It——自由扭转常数；

    Iw——毛截面扇性惯性矩；

    In——净截面惯性矩；

    i——截面回转半径；

    l——长度或跨度；

    l1——梁受压翼缘侧向支承间距离；螺栓(或铆钉)受力方向的连接长度；

    lw——焊缝的计算长度；

    lz——集中荷载在腹板计算高度边缘上的假定分布长度；

    S——毛截面面积矩；

    t——板的厚度；

    ts——加劲肋的厚度；

    tw——腹板的厚度；

    W——毛截面模量；

    Wn——净截面模量；

    Wp——塑性毛截面模量；

    Wnp——塑性净截面模量。

2．2．4  计算系数及其他

    K1、K2——构件线刚度之比；

    nf——高强度螺栓的传力摩擦面数目；

    nv——螺栓或铆钉的剪切面数目；

    αE——钢材与混凝土弹性模量之比；

    αe——梁截面模量考虑腹板有效宽度的折减系数；

    αf——疲劳计算的欠载效应等效系数；

    αⅡi——考虑二阶效应框架第i层杆件的侧移弯矩增大系数；

    βE——非塑性耗能区内力调整系数；

    βf——正面角焊缝的强度设计值增大系数；

    βm——压弯构件稳定的等效弯矩系数；

    γ0——结构的重要性系数；

    γx、γy——对主轴x、y的截面塑性发展系数；

    εk——钢号修正系数，其值为235与钢材牌号中屈服点数值的比值的平方根；

    η——调整系数；

    η1、η2——用于计算阶形柱计算长度的参数；

    ηov——管节点的支管搭接率；

    λ——长细比；

    λn,b、λn,s、λn,c、λn——正则化宽厚比或正则化长细比；

    μ——高强度螺栓摩擦面的抗滑移系数；柱的计算长度系数；

    μ1、μ2、μ3——阶形柱上段、中段(或单阶柱下段)、下段的计算长度系数；

    ρi——各板件有效截面系数；

    φ——轴心受压构件的稳定系数；

    φb——梁的整体稳定系数；

    ψ——集中荷载的增大系数；

    ψn、ψa、ψd——用于计算直接焊接钢管节点承载力的参数；

    Ω——抗震性能系数。

3  基本设计规定

3．1  一般规定

3．1．1  钢结构设计应包括下列内容：

    1  结构方案设计，包括结构选型、构件布置；

    2  材料选用及截面选择；

    3  作用及作用效应分析；

    4  结构的极限状态验算；

    5  结构、构件及连接的构造；

    6  制作、运输、安装、防腐和防火等要求；

    7  满足特殊要求结构的专门性能设计。

3．1．2  本标准除疲劳计算和抗震设计外，应采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项系数设计表达式进行计算。

3．1．3  除疲劳设计应采用容许应力法外，钢结构应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计：

    1  承载能力极限状态应包括：构件或连接的强度破坏、脆性断裂，因过度变形而不适用于继续承载，结构或构件丧失稳定，结构转变为机动体系和结构倾覆；

    2  正常使用极限状态应包括：影响结构、构件、非结构构件正常使用或外观的变形，影响正常使用的振动，影响正常使用或耐久性能的局部损坏。

3．1．4  钢结构的安全等级和设计使用年限应符合现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068和《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153的规定。一般工业与民用建筑钢结构的安全等级应取为二级，其他特殊建筑钢结构的安全等级应根据具体情况另行确定。建筑物中各类结构构件的安全等级，宜与整个结构的安全等级相同。对其中部分结构构件的安全等级可进行调整，但不得低于三级。

3．1．5  按承载能力极限状态设计钢结构时，应考虑荷载效应的基本组合，必要时尚应考虑荷载效应的偶然组合。按正常使用极限状态设计钢结构时，应考虑荷载效应的标准组合。

3．1．6  计算结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度时，应采用荷载设计值；计算疲劳时，应采用荷载标准值。

3．1．7  对于直接承受动力荷载的结构：计算强度和稳定性时，动力荷载设计值应乘以动力系数；计算疲劳和变形时，动力荷载标准值不乘动力系数。计算吊车梁或吊车桁架及其制动结构的疲劳和挠度时，起重机荷载应按作用在跨间内荷载效应最大的一台起重机确定。

3．1．8  预应力钢结构的设计应包括预应力施工阶段和使用阶段的各种工况。预应力索膜结构设计应包括找形分析、荷载分析及裁剪分析三个相互制约的过程，并宜进行施工过程分析。

3．1．9  结构构件、连接及节点应采用下列承载能力极限状态设计表达式：

    式中：γ0——结构的重要性系数：对安全等级为一级的结构构件不应小于1．1，对安全等级为二级的结构构件不应小于1．0，对安全等级为三级的结构构件不应小于0．9；

          S——承载能力极限状况下作用组合的效应设计值：对持久或短暂设计状况应按作用的基本组合计算；对地震设计状况应按作用的地震组合计算；

          R——结构构件的承载力设计值；

          Rk——结构构件的承载力标准值；

          γRE——承载力抗震调整系数，应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定取值。

3．1．10  对安全等级为一级或可能遭受爆炸、冲击等偶然作用的结构，宜进行防连续倒塌控制设计，保证部分梁或柱失效时结构有一条竖向荷载重分布的途径，保证部分梁或楼板失效时结构的稳定性，保证部分构件失效后节点仍可有效传递荷载。

3．1．11  钢结构设计时，应合理选择材料、结构方案和构造措施，满足结构构件在运输、安装和使用过程中的强度、稳定性和刚度要求并应符合防火、防腐蚀要求。宜采用通用和标准化构件，当考虑结构部分构件替换可能性时应提出相应的要求。钢结构的构造应便于制作、运输、安装、维护并使结构受力简单明确，减少应力集中，避免材料三向受拉。

3．1．12  钢结构设计文件应注明所采用的规范或标准、建筑结构设计使用年限、抗震设防烈度、钢材牌号、连接材料的型号(或钢号)和设计所需的附加保证项目。

3．1．13  钢结构设计文件应注明螺栓防松构造要求、端面刨平顶紧部位、钢结构最低防腐蚀设计年限和防护要求及措施、对施工的要求。对焊接连接，应注明焊缝质量等级及承受动荷载的特殊构造要求；对高强度螺栓连接，应注明预拉力、摩擦面处理和抗滑移系数；对抗震设防的钢结构，应注明焊缝及钢材的特殊要求。

3．1．14  抗震设防的钢结构构件和节点可按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011或《构筑物抗震设计规范》GB 50191的规定设计，也可按本标准第17章的规定进行抗震性能化设计。

3．2  结构体系

3．2．1  钢结构体系的选用应符合下列原则：

    1  在满足建筑及工艺需求前提下，应综合考虑结构合理性、环境条件、节约投资和资源、材料供应、制作安装便利性等因素；

    2  常用建筑结构体系的设计宜符合本标准附录A的规定。

3．2．2  钢结构的布置应符合下列规定：

    1  应具备竖向和水平荷载传递途径；

    2  应具有刚度和承载力、结构整体稳定性和构件稳定性；

    3  应具有冗余度，避免因部分结构或构件破坏导致整个结构体系丧失承载能力；

    4  隔墙、外围护等宜采用轻质材料。

3．2．3  施工过程对主体结构的受力和变形有较大影响时，应进行施工阶段验算。

3．3  作    用

3．3．1  钢结构设计时，荷载的标准值、荷载分项系数、荷载组合值系数、动力荷载的动力系数等应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定采用；地震作用应根据现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011确定。对支承轻屋面的构件或结构，当仅有一个可变荷载且受荷水平投影面积超过60m2时，屋面均布活荷载标准值可取为0．3kN/m2。门式刚架轻型房屋的风荷载和雪荷载应符合现行国家标准《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》GB 51022的规定。

3．3．2  计算重级工作制吊车梁或吊车桁架及其制动结构的强度、稳定性以及连接的强度时，应考虑由起重机摆动引起的横向水平力，此水平力不宜与荷载规范规定的横向水平荷载同时考虑。作用于每个轮压处的横向水平力标准值可按下式计算：

    式中：Pk，max——起重机最大轮压标准值(N)；

          α——系数，对软钩起重机，取0．1；对抓斗或磁盘起重机，取0．15；对硬钩起重机，取0．2。

3．3．3  屋盖结构考虑悬挂起重机和电动葫芦的荷载时，在同一跨间每条运动线路上的台数：对梁式起重机不宜多于2台，对电动葫芦不宜多于1台。

3．3．4  计算冶炼车间或其他类似车间的工作平台结构时，由检修材料所产生的荷载对主梁可乘以0．85，柱及基础可乘以0．75。

3．3．5  在结构的设计过程中，当考虑温度变化的影响时，温度的变化范围可根据地点、环境、结构类型及使用功能等实际情况确定。当单层房屋和露天结构的温度区段长度不超过表3．3．5的数值时，一般情况下可不考虑温度应力和温度变形的影响。单层房屋和露天结构伸缩缝设置宜符合下列规定：

    1  围护结构可根据具体情况参照有关规范单独设置伸缩缝；

    2  无桥式起重机房屋的柱间支撑和有桥式起重机房屋吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑，宜对称布置于温度区段中部，当不对称布置时，上述柱间支撑的中点(两道柱间支撑时为两柱间支撑的中点)至温度区段端部的距离不宜大于表3．3．5纵向温度区段长度的60％；

    3  当横向为多跨高低屋面时，表3．3．5中横向温度区段长度值可适当增加；

    4  当有充分依据或可靠措施时，表3．3．5中数字可予以增减。

表3．3．5  温度区段长度值(m)

3．4  结构或构件变形及舒适度的规定

3．4．1  结构或构件变形的容许值宜符合本标准附录B的规定。当有实践经验或有特殊要求时，可根据不影响正常使用和观感的原则对本标准附录B中的构件变形容许值进行调整。

3．4．2  计算结构或构件的变形时，可不考虑螺栓或铆钉孔引起的截面削弱。

3．4．3  横向受力构件可预先起拱，起拱大小应视实际需要而定，可取恒载标准值加1/2活载标准值所产生的挠度值。当仅为改善外观条件时，构件挠度应取在恒荷载和活荷载标准值作用下的挠度计算值减去起拱值。

3．4．4  竖向和水平荷载引起的构件和结构的振动，应满足正常使用或舒适度要求。

3．4．5  高层民用建筑钢结构舒适度验算应符合现行行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99的规定。

3．5  截面板件宽厚比等级

3．5．1  进行受弯和压弯构件计算时，截面板件宽厚比等级及限值应符合表3．5．1的规定，其中参数α0应按下式计算：

    式中：σmax——腹板计算边缘的最大压应力(N/mm2)；

          σmin——腹板计算高度另一边缘相应的应力(N/mm2)，压应力取正值，拉应力取负值。

表3．5．1  压弯和受弯构件的截面板件宽厚比等级及限值

3．5．2  当按本标准第17章进行抗震性能化设计时，支撑截面板件宽厚比等级及限值应符合表3．5．2的规定。

表3．5．2  支撑截面板件宽厚比等级及限值

    注：w为角钢平直段长度。

4  材    料

4．1  钢材牌号及标准

4．1．1  钢材宜采用Q235、Q345、Q390、Q420、Q460和Q345GJ钢，其质量应分别符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T 700、《低合金高强度结构钢》GB/T 1591和《建筑结构用钢板》GB/T 19879的规定。结构用钢板、热轧工字钢、槽钢、角钢、H型钢和钢管等型材产品的规格、外形、重量及允许偏差应符合国家现行相关标准的规定。

4．1．2  焊接承重结构为防止钢材的层状撕裂而采用Z向钢时，其质量应符合现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB/T 5313的规定。

4．1．3  处于外露环境，且对耐腐蚀有特殊要求或处于侵蚀性介质环境中的承重结构，可采用Q235NH、Q355NH和Q415NH牌号的耐候结构钢，其质量应符合现行国家标准《耐候结构钢》GB/T 4171的规定。

4．1．4  非焊接结构用铸钢件的质量应符合现行国家标准《一般工程用铸造碳钢件》GB/T 11352的规定，焊接结构用铸钢件的质量应符合现行国家标准《焊接结构用铸钢件》GB/T 7659的规定。

4．1．5  当采用本标准未列出的其他牌号钢材时，宜按照现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068进行统计分析，研究确定其设计指标及适用范围。

4．2  连接材料型号及标准

4．2．1  钢结构用焊接材料应符合下列规定：

    1  手工焊接所用的焊条应符合现行国家标准《非合金钢及细晶粒钢焊条》GB/T 5117的规定，所选用的焊条型号应与主体金属力学性能相适应；

    2  自动焊或半自动焊用焊丝应符合现行国家标准《熔化焊用钢丝》GB/T 14957、《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》GB/T 8110、《碳钢药芯焊丝》GB/T 10045、《低合金钢药芯焊丝》GB/T 17493的规定；

    3  埋弧焊用焊丝和焊剂应符合现行国家标准《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》GB/T 5293、《埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂》GB/T 12470的规定。

4．2．2  钢结构用紧固件材料应符合下列规定：

    1  钢结构连接用4．6级与4．8级普通螺栓(C级螺栓)及5．6级与8．8级普通螺栓(A级或B级螺栓)，其质量应符合现行国家标准《紧固件机械性能  螺栓、螺钉和螺柱》GB/T 3098．1和《紧固件公差  螺栓、螺钉、螺柱和螺母》GB/T 3103．1的规定；C级螺栓与A级、B级螺栓的规格和尺寸应分别符合现行国家标准《六角头螺栓C级》GB/T 5780与《六角头螺栓》GB/T 5782的规定；

    2  圆柱头焊(栓)钉连接件的质量应符合现行国家标准《电弧螺柱焊用圆柱头焊钉》GB/T 10433的规定；

    3  钢结构用大六角高强度螺栓的质量应符合现行国家标准《钢结构用高强度大六角头螺栓》GB/T 1228、《钢结构用高强度大六角螺母》GB/T 1229、《钢结构用高强度垫圈》GB/T 1230、《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》GB/T 1231的规定。扭剪型高强度螺栓的质量应符合现行国家标准《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副》GB/T 3632的规定；

    4  螺栓球节点用高强度螺栓的质量应符合现行国家标准《钢网架螺栓球节点用高强度螺栓》GB/T 16939的规定；

    5  连接用铆钉应采用BL2或BL3号钢制成，其质量应符合行业标准《标准件用碳素钢热轧圆钢及盘条》YB/T 4155-2006的规定。

4．3  材料选用

4．3．1  结构钢材的选用应遵循技术可靠、经济合理的原则，综合考虑结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、工作环境、钢材厚度和价格等因素，选用合适的钢材牌号和材性保证项目。

4．3．2  承重结构所用的钢材应具有屈服强度、抗拉强度、断后伸长率和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳当量的合格保证。焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构采用的钢材应具有冷弯试验的合格保证；对直接承受动力荷载或需验算疲劳的构件所用钢材尚应具有冲击韧性的合格保证。

4．3．3  钢材质量等级的选用应符合下列规定：

    1  A级钢仅可用于结构工作温度高于0℃的不需要验算疲劳的结构，且Q235A钢不宜用于焊接结构。

    2  需验算疲劳的焊接结构用钢材应符合下列规定：

        1)当工作温度高于0℃时其质量等级不应低于B级；

        2)当工作温度不高于0℃但高于—20℃时，Q235、Q345钢不应低于C级，Q390、Q420及Q460钢不应低于D级；

        3)当工作温度不高于—20℃时，Q235钢和Q345钢不应低于D级，Q390钢、Q420钢、Q460钢应选用E级。

    3  需验算疲劳的非焊接结构，其钢材质量等级要求可较上述焊接结构降低一级但不应低于B级。吊车起重量不小于50t的中级工作制吊车梁，其质量等级要求应与需要验算疲劳的构件相同。

4．3．4  工作温度不高于—20℃的受拉构件及承重构件的受拉板材应符合下列规定：

    1  所用钢材厚度或直径不宜大于40mm，质量等级不宜低于C级；

    2  当钢材厚度或直径不小于40mm时，其质量等级不宜低于D级；

    3  重要承重结构的受拉板材宜满足现行国家标准《建筑结构用钢板》GB/T 19879的要求。

4．3．5  在T形、十字形和角形焊接的连接节点中，当其板件厚度不小于40mm且沿板厚方向有较高撕裂拉力作用，包括较高约束拉应力作用时，该部位板件钢材宜具有厚度方向抗撕裂性能即Z向性能的合格保证，其沿板厚方向断面收缩率不小于按现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB/T 5313规定的Z15级允许限值。钢板厚度方向承载性能等级应根据节点形式、板厚、熔深或焊缝尺寸、焊接时节点拘束度以及预热、后热情况等综合确定。

4．3．6  采用塑性设计的结构及进行弯矩调幅的构件，所采用的钢材应符合下列规定：

    1  屈强比不应大于0．85；

    2  钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率不应小于20％。

4．3．7  钢管结构中的无加劲直接焊接相贯节点，其管材的屈强比不宜大于0．8；与受拉构件焊接连接的钢管，当管壁厚度大于25mm且沿厚度方向承受较大拉应力时，应采取措施防止层状撕裂。

4．3．8  连接材料的选用应符合下列规定：

    1  焊条或焊丝的型号和性能应与相应母材的性能相适应，其熔敷金属的力学性能应符合设计规定，且不应低于相应母材标准的下限值；

    2  对直接承受动力荷载或需要验算疲劳的结构，以及低温环境下工作的厚板结构，宜采用低氢型焊条；

    3  连接薄钢板采用的自攻螺钉、钢拉铆钉(环槽铆钉)、射钉等应符合有关标准的规定。

4．3．9  锚栓可选用Q235、Q345、Q390或强度更高的钢材，其质量等级不宜低于B级。工作温度不高于—20℃时，锚栓尚应满足本标准第4．3．4条的要求。

4．4  设计指标和设计参数

4．4．1  钢材的设计用强度指标，应根据钢材牌号、厚度或直径按表4．4．1采用。

表4．4．1  钢材的设计用强度指标(N/mm2)

    注：1 表中直径指实芯棒材直径，厚度系指计算点的钢材或钢管壁厚度，对轴心受拉和轴心受压构件系指截面中较厚板件的厚度；

        2  冷弯型材和冷弯钢管，其强度设计值应按国家现行有关标准的规定采用。

4．4．2  建筑结构用钢板的设计用强度指标，可根据钢材牌号、厚度或直径按表4．4．2采用。

表4．4．2  建筑结构用钢板的设计用强度指标(N/mm2)

4．4．3  结构用无缝钢管的强度指标应按表4．4．3采用。

表4．4．3  结构用无缝钢管的强度指标(N/mm2)

4．4．4  铸钢件的强度设计值应按表4．4．4采用。

表4．4．4  铸钢件的强度设计值(N/mm2)

    注：表中强度设计值仅适用于本表规定的厚度。

4．4．5  焊缝的强度指标应按表4．4．5采用并应符合下列规定：

    1  手工焊用焊条、自动焊和半自动焊所采用的焊丝和焊剂，应保证其熔敷金属的力学性能不低于母材的性能。

    2  焊缝质量等级应符合现行国家标准《钢结构焊接规范》GB 50661的规定，其检验方法应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205的规定。其中厚度小于6mm钢材的对接焊缝，不应采用超声波探伤确定焊缝质量等级。

    3  对接焊缝在受压区的抗弯强度设计值取fwc，在受拉区的抗弯强度设计值取fwt。

    4  计算下列情况的连接时，表4．4．5规定的强度设计值应乘以相应的折减系数；几种情况同时存在时，其折减系数应连乘：

        1)施工条件较差的高空安装焊缝应乘以系数0．9；

        2)进行无垫板的单面施焊对接焊缝的连接计算应乘折减系数0．85。

表4．4．5  焊缝的强度指标(N/mm2)

    注：表中厚度系指计算点的钢材厚度，对轴心受拉和轴心受压构件系指截面中较厚板件的厚度。

4．4．6  螺栓连接的强度指标应按表4．4．6采用。

表4．4．6  螺栓连接的强度指标(N/mm2)

    注：1 A级螺栓用于d≤24mm和L≤10d或L≤150mm(按较小值)的螺栓；B级螺栓用于d＞24mm和L＞10d或L＞150mm(按较小值)的螺栓；d为公称直径，L为螺栓公称长度；

        2 A级、B级螺栓孔的精度和孔壁表面粗糙度，C级螺栓孔的允许偏差和孔壁表面粗糙度，均应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205的要求；

        3  用于螺栓球节点网架的高强度螺栓，M12～M36为10．9级，M39～M64为9．8级。

4．4．7  铆钉连接的强度设计值应按表4．4．7采用，并应按下列规定乘以相应的折减系数，当下列几种情况同时存在时，其折减系数应连乘：

    1  施工条件较差的铆钉连接应乘以系数0．9；

    2  沉头和半沉头铆钉连接应乘以系数0．8。

表4．4．7  铆钉连接的强度设计值(N/mm2)

    注：1  属于下列情况者为Ⅰ类孔：

        1)在装配好的构件上按设计孔径钻成的孔；

        2)在单个零件和构件上按设计孔径分别用钻模钻成的孔；

        3)在单个零件上先钻成或冲成较小的孔径，然后在装配好的构件上再扩钻至设计孔径的孔。

        2  在单个零件上一次冲成或不用钻模钻成设计孔径的孔属于Ⅱ类孔。

4．4．8  钢材和铸钢件的物理性能指标应按表4．4．8采用。

表4．4．8  钢材和铸钢件的物理性能指标

5  结构分析与稳定性设计

5．1  一般规定

5．1．1  建筑结构的内力和变形可按结构静力学方法进行弹性或弹塑性分析，采用弹性分析结果进行设计时，截面板件宽厚比等级为S1级、S2级、S3级的构件可有塑性变形发展。

5．1．2  结构稳定性设计应在结构分析或构件设计中考虑二阶效应。

5．1．3  结构的计算模型和基本假定应与构件连接的实际性能相符合。

5．1．4  框架结构的梁柱连接宜采用刚接或铰接。梁柱采用半刚性连接时，应计入梁柱交角变化的影响，在内力分析时，应假定连接的弯矩-转角曲线，并在节点设计时，保证节点的构造与假定的弯矩-转角曲线符合。

5．1．5  进行桁架杆件内力计算时应符合下列规定：

    1  计算桁架杆件轴力时可采用节点铰接假定；

    2  采用节点板连接的桁架腹杆及荷载作用于节点的弦杆，其杆件截面为单角钢、双角钢或T形钢时，可不考虑节点刚性引起的弯矩效应；

    3  除无斜腹杆的空腹桁架外，直接相贯连接的钢管结构节点，当符合本标准第13章各类节点的几何参数适用范围且主管节间长度与截面高度或直径之比不小于12、支管杆间长度与截面高度或直径之比不小于24时，可视为铰接节点；

    4  H形或箱形截面杆件的内力计算宜符合本标准第8．5节的规定。

5．1．6  结构内力分析可采用一阶弹性分析、二阶P-△弹性分析或直接分析，应根据下列公式计算的最大二阶效应系数θⅡi,max选用适当的结构分析方法。当θⅡi,max≤0．1时，可采用一阶弹性分析；当0．1＜θⅡi,max≤0．25时，宜采用二阶P-△弹性分析或采用直接分析；当θⅡi,max＞0．25时，应增大结构的侧移刚度或采用直接分析。

    1  规则框架结构的二阶效应系数可按下式计算：

    式中：∑Ni——所计算i楼层各柱轴心压力设计值之和(N)；

          ∑Hki——产生层间侧移△u的计算楼层及以上各层的水平力标准值之和(N)；

          hi——所计算i楼层的层高(mm)；

          △ui——∑Hki作用下按一阶弹性分析求得的计算楼层的层间侧移(mm)。

    2  一般结构的二阶效应系数可按下式计算：

    式中：ηcr——整体结构最低阶弹性临界荷载与荷载设计值的比值。

5．1．7  二阶P-△弹性分析应考虑结构整体初始几何缺陷的影响，直接分析应考虑初始几何缺陷和残余应力的影响。

5．1．8  当对结构进行连续倒塌分析、抗火分析或在其他极端荷载作用下的结构分析时，可采用静力直接分析或动力直接分析。

5．1．9  以整体受压或受拉为主的大跨度钢结构的稳定性分析应采用二阶P-△弹性分析或直接分析。

5．2  初始缺陷

5．2．1  结构整体初始几何缺陷模式可按最低阶整体屈曲模态采用。框架及支撑结构整体初始几何缺陷代表值的最大值△0(图5．2．1-1)可取为H/250，H为结构总高度。框架及支撑结构整体初始几何缺陷代表值也可按式(5．2．1-1)确定(图5．2．1-1)；或可通过在每层柱顶施加假想水平力Hni等效考虑，假想水平力可按式(5．2．1-2)计算，施加方向应考虑荷载的最不利组合(图5．2．1-2)。

图5．2．1-1  框架结构整体初始几何缺陷代表值及等效水平力

5．2．2  构件的初始缺陷代表值可按式(5．2．2-1)计算确定，该缺陷值包括了残余应力的影响[图5．2．2(a)]。构件的初始缺陷也可采用假想均布荷载进行等效简化计算，假想均布荷载可按式(5．2．2-2)确定[图5．2．2(b)]。

图5．2．1-2  框架结构计算模型

h-层高；H-水平力；Hn1-假想水平力；e0-构件中点处的初始变形值

图5．2．2  构件的初始缺陷

    式中：δ0——离构件端部x处的初始变形值(mm)；

          e0——构件中点处的初始变形值(mm)；

          x——离构件端部的距离(mm)；

          l——构件的总长度(mm)；

          q0——等效分布荷载(N/mm)；

          Nk——构件承受的轴力标准值(N)。

    构件初始弯曲缺陷值e0/l，当采用直接分析不考虑材料弹塑性发展时，可按表5．2．2取构件综合缺陷代表值；当按本标准第5．5节采用直接分析考虑材料弹塑性发展时，应按本标准第5．5．8条或第5．5．9条考虑构件初始缺陷。

表5．2．2  构件综合缺陷代表值

5．3  一阶弹性分析与设计

5．3．1  钢结构的内力和位移计算采用一阶弹性分析时，应按本标准第6章～第8章的有关规定进行构件设计，并应按本标准有关规定进行连接和节点设计。

5．3．2  对于形式和受力复杂的结构，当采用一阶弹性分析方法进行结构分析与设计时，应按结构弹性稳定理论确定构件的计算长度系数，并应按本标准第6章～第8章的有关规定进行构件设计。

5．4  二阶P-△弹性分析与设计

5．4．1  采用仅考虑P-△效应的二阶弹性分析时，应按本标准第5．2．1条考虑结构的整体初始缺陷，计算结构在各种荷载或作用设计值下的内力和标准值下的位移，并应按本标准第6章～第8章的有关规定进行各结构构件的设计，同时应按本标准的有关规定进行连接和节点设计。计算构件轴心受压稳定承载力时，构件计算长度系数μ可取1．0或其他认可的值。

5．4．2  二阶P-△效应可按近似的二阶理论对一阶弯矩进行放大来考虑。对无支撑框架结构，杆件杆端的弯矩MⅡ△也可采用下列近似公式进行计算：

    式中：Mq——结构在竖向荷载作用下的一阶弹性弯矩(N·mm)；

          MⅡ△——仅考虑P-△效应的二阶弯矩(N·mm)；

          MH——结构在水平荷载作用下的一阶弹性弯矩(N·mm)；

          θⅡi——二阶效应系数，可按本标准第5．1．6条规定采用；

          αⅡi——第i层杆件的弯矩增大系数，当αⅡi＞1．33时，宜增大结构的侧移刚度。

5．5  直接分析设计法

5．5．1  直接分析设计法应采用考虑二阶P-△和P-δ效应，按本标准第5．2．1条、第5．2．2条、第5．5．8条和第5．5．9条同时考虑结构和构件的初始缺陷、节点连接刚度和其他对结构稳定性有显著影响的因素，允许材料的弹塑性发展和内力重分布，获得各种荷载设计值(作用)下的内力和标准值(作用)下位移，同时在分析的所有阶段，各结构构件的设计均应符合本标准第6章～第8章的有关规定，但不需要按计算长度法进行构件受压稳定承载力验算。

5．5．2  直接分析不考虑材料弹塑性发展时，结构分析应限于第一个塑性铰的形成，对应的荷载水平不应低于荷载设计值，不允许进行内力重分布。

5．5．3  直接分析法按二阶弹塑性分析时宜采用塑性铰法或塑性区法。塑性铰形成的区域，构件和节点应有足够的延性保证以便内力重分布，允许一个或者多个塑性铰产生，构件的极限状态应根据设计目标及构件在整个结构中的作用来确定。

5．5．4  直接分析法按二阶弹塑性分析时，钢材的应力-应变关系可为理想弹塑性，屈服强度可取本标准规定的强度设计值，弹性模量可按本标准第4．4．8条采用。

5．5．5  直接分析法按二阶弹塑性分析时，钢结构构件截面应为双轴对称截面或单轴对称截面，塑性铰处截面板件宽厚比等级应为S1级、S2级，其出现的截面或区域应保证有足够的转动能力。

5．5．6  当结构采用直接分析设计法进行连续倒塌分析时，结构材料的应力-应变关系宜考虑应变率的影响；进行抗火分析时，应考虑结构材料在高温下的应力-应变关系对结构和构件内力产生的影响。

5．5．7  结构和构件采用直接分析设计法进行分析和设计时，计算结果可直接作为承载能力极限状态和正常使用极限状态下的设计依据，应按下列公式进行构件截面承载力验算：

    当截面板件宽厚比等级符合S2级要求时，不考虑材料弹塑性发展时，受弯承载力设计值应按式(5．5．7-3)、式(5．5．7-4)确定，按二阶弹塑性分析时，受弯承载力设计值应按式(5．5．7-5)、式(5．5．7-6)确定：

    式中：MⅡx、MⅡy——分别为绕x轴、y轴的二阶弯矩设计值，可由结构分析直接得到(N·mm)；

          A——构件的毛截面面积(mm2)；

          Mcx、Mcy——分别为绕x轴、y轴的受弯承载力设计值(N·mm)；

          Wx、Wy——当构件板件宽厚比等级为S1级、S2级、S3级或S4级时，为构件绕x轴、y轴的毛截面模量；当构件板件宽厚比等级为S5级时，为构件绕x轴、y轴的有效截面模量(mm3)；

          Wpx、Wpy——构件绕x轴、y轴的塑性毛截面模量(mm3)；

          γx、γy——截面塑性发展系数，应按本标准第6．1．2条的规定采用；

          φb——梁的整体稳定系数，应按本标准附录C确定。

5．5．8  采用塑性铰法进行直接分析设计时，除应按本标准第5．2．1条、第5．2．2条考虑初始缺陷外，当受压构件所受轴力大于0．5Af时，其弯曲刚度还应乘以刚度折减系数0．8。

5．5．9  采用塑性区法进行直接分析设计时，应按不小于1/1000的出厂加工精度考虑构件的初始几何缺陷，并考虑初始残余应力。

5．5．10  大跨度钢结构体系的稳定性分析宜采用直接分析法。结构整体初始几何缺陷模式可按最低阶整体屈曲模态采用，最大缺陷值可取L/300，L为结构跨度。构件的初始缺陷可按本标准第5．2．2条的规定采用。

6  受弯构件

6．1  受弯构件的强度

6．1．1  在主平面内受弯的实腹式构件，其受弯强度应按下式计算：

    式中：Mx、My——同一截面处绕x轴和y轴的弯矩设计值(N·mm)；

          Wnx、Wny——对x轴和y轴的净截面模量，当截面板件宽厚比等级为S1级、S2级、S3级或S4级时，应取全截面模量，当截面板件宽厚比等级为S5级时，应取有效截面模量，均匀受压翼缘有效外伸宽度可取15εk，腹板有效截面可按本标准第8．4．2条的规定采用(mm3)；

          γx、γy——对主轴x、y的截面塑性发展系数，应按本标准第6．1．2条的规定取值；

          f——钢材的抗弯强度设计值(N/mm2)。

6．1．2  截面塑性发展系数应按下列规定取值：

    1  对工字形和箱形截面，当截面板件宽厚比等级为S4或S5级时，截面塑性发展系数应取为1．0，当截面板件宽厚比等级为S1级、S2级及S3级时，截面塑性发展系数应按下列规定取值：

        1)工字形截面(x轴为强轴，y轴为弱轴)：γx＝1．05，γy＝1．20；

        2)箱形截面：γx＝γy＝1．05。

    2  其他截面的塑性发展系数可按本标准表8．1．1采用。

    3  对需要计算疲劳的梁，宜取γx＝γy＝1．0。

6．1．3  在主平面内受弯的实腹式构件，除考虑腹板屈曲后强度者外，其受剪强度应按下式计算：

    式中：V——计算截面沿腹板平面作用的剪力设计值(N)；

          S——计算剪应力处以上(或以下)毛截面对中和轴的面积矩(mm3)；

          I——构件的毛截面惯性矩(mm4)；

          tw——构件的腹板厚度(mm)；

          fv——钢材的抗剪强度设计值(N/mm2)。

6．1．4  当梁受集中荷载且该荷载处又未设置支承加劲肋时，其计算应符合下列规定：

    1  当梁上翼缘受有沿腹板平面作用的集中荷载且该荷载处又未设置支承加劲肋时，腹板计算高度上边缘的局部承压强度应按下列公式计算：

    式中：F——集中荷载设计值，对动力荷载应考虑动力系数(N)；

          ψ——集中荷载的增大系数；对重级工作制吊车梁，ψ＝1．35；对其他梁，ψ＝1．0；

          lz——集中荷载在腹板计算高度上边缘的假定分布长度，宜按式(6．1．4-2)计算，也可采用简化式(6．1．4-3)计算(mm)；

          IR——轨道绕自身形心轴的惯性矩(mm4)；

          If——梁上翼缘绕翼缘中面的惯性矩(mm4)；

          a——集中荷载沿梁跨度方向的支承长度(mm)，对钢轨上的轮压可取50mm；

          hy——自梁顶面至腹板计算高度上边缘的距离；对焊接梁为上翼缘厚度，对轧制工字形截面梁，是梁顶面到腹板过渡完成点的距离(mm)；

          hR——轨道的高度，对梁顶无轨道的梁取值为0(mm)；

          f——钢材的抗压强度设计值(N/mm2)。

    2  在梁的支座处，当不设置支承加劲肋时，也应按式(6．1．4-1)计算腹板计算高度下边缘的局部压应力，但ψ取1．0。支座集中反力的假定分布长度，应根据支座具体尺寸按式(6．1．4-3)计算。

6．1．5  在梁的腹板计算高度边缘处，若同时承受较大的正应力、剪应力和局部压应力，或同时承受较大的正应力和剪应力时，其折算应力应按下列公式计算：

    式中：σ、τ、σc——腹板计算高度边缘同一点上同时产生的正应力、剪应力和局部压应力，τ和σc应按本标准式(6．1．3)和式(6．1．4-1)计算，σ应按式(6．1．5-2)计算，σ和σc以拉应力为正值，压应力为负值(N/mm2)；

          In——梁净截面惯性矩(mm4)；

          y1——所计算点至梁中和轴的距离(mm)；

          β1——强度增大系数；当σ与σc异号时，取β1＝1．2；当σ与σc同号或σc＝0时，取β1＝1．1。

6．2  受弯构件的整体稳定

6．2．1  当铺板密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连，能阻止梁受压翼缘的侧向位移时，可不计算梁的整体稳定性。

6．2．2  除本标准第6．2．1条所规定情况外，在最大刚度主平面内受弯的构件，其整体稳定性应按下式计算：

    式中：Mx——绕强轴作用的最大弯矩设计值(N·mm)；

          Wx——按受压最大纤维确定的梁毛截面模量，当截面板件宽厚比等级为S1级、S2级、S3级或S4级时，应取全截面模量；当截面板件宽厚比等级为S5级时，应取有效截面模量，均匀受压翼缘有效外伸宽度可取15εk，腹板有效截面可按本标准第8．4．2条的规定采用(mm3)；

          φb——梁的整体稳定性系数，应按本标准附录C确定。

6．2．3  除本标准第6．2．1条所指情况外，在两个主平面受弯的H型钢截面或工字形截面构件，其整体稳定性应按下式计算：

    式中：Wy——按受压最大纤维确定的对y轴的毛截面模量(mm3)；

          φb——绕强轴弯曲所确定的梁整体稳定系数，应按本标准附录C计算。

6．2．4  当箱形截面简支梁符合本标准第6．2．1条的要求或其截面尺寸(图6．2．4)满足h/b0≤6，l1/b0≤95ε2k时，可不计算整体稳定性，l1为受压翼缘侧向支承点间的距离(梁的支座处视为有侧向支承)。

图6．2．4  箱形截面

6．2．5  梁的支座处应采取构造措施，以防止梁端截面的扭转。当简支梁仅腹板与相邻构件相连，钢梁稳定性计算时侧向支承点距离应取实际距离的1．2倍。

6．2．6  用作减小梁受压翼缘自由长度的侧向支撑，其支撑力应将梁的受压翼缘视为轴心压杆计算。

6．2．7  支座承担负弯矩且梁顶有混凝土楼板时，框架梁下翼缘的稳定性计算应符合下列规定：

    1  当λn,b≤0．45时，可不计算框架梁下翼缘的稳定性。

    2  当不满足本条第1款时，框架梁下翼缘的稳定性应按下列公式计算：

    式中：b1——受压翼缘的宽度(mm)；

          t1——受压翼缘的厚度(mm)；

          W1x——弯矩作用平面内对受压最大纤维的毛截面模量(mm3)；

          φd——稳定系数，根据换算长细比λe按本标准附录D表D．0．2采用；

          λn,b——正则化长细比；

          σcr——畸变屈曲临界应力(N/mm2)；

          l——当框架主梁支承次梁且次梁高度不小于主梁高度一半时，取次梁到框架柱的净距；除此情况外，取梁净距的一半(mm)。

    3  当不满足本条第1款、第2款时，在侧向未受约束的受压翼缘区段内，应设置隅撑或沿梁长设间距不大于2倍梁高并与梁等宽的横向加劲肋。

6．3  局部稳定

6．3．1  承受静力荷载和间接承受动力荷载的焊接截面梁可考虑腹板屈曲后强度，按本标准第6．4节的规定计算其受弯和受剪承载力。不考虑腹板屈曲后强度时，当h0/tw＞80εk，焊接截面梁应计算腹板的稳定性。h0为腹板的计算高度，tw为腹板的厚度。轻级、中级工作制吊车梁计算腹板的稳定性时，吊车轮压设计值可乘以折减系数0．9。

6．3．2  焊接截面梁腹板配置加劲肋应符合下列规定：

图6．3．2  加劲肋布置

1-横向加劲肋；2-纵向加劲肋；3-短加劲肋

    1  当h0/tw≤80εk时，对有局部压应力的梁，宜按构造配置横向加劲肋；当局部压应力较小时，可不配置加劲肋。

    2  直接承受动力荷载的吊车梁及类似构件，应按下列规定配置加劲肋(图6．3．2)：

        1)当h0/tw＞80εk时，应配置横向加劲肋；

        2)当受压翼缘扭转受到约束且h0/tw＞170εk、受压翼缘扭转未受到约束且h0/tw＞150εk，或按计算需要时，应在弯曲应力较大区格的受压区增加配置纵向加劲肋。局部压应力很大的梁，必要时尚宜在受压区配置短加劲肋；对单轴对称梁，当确定是否要配置纵向加劲肋时，h0应取腹板受压区高度hc的2倍。

    3  不考虑腹板屈曲后强度时，当h0/tw＞80εk时，宜配置横向加劲肋。

    4  h0/tw不宜超过250。

    5  梁的支座处和上翼缘受有较大固定集中荷载处，宜设置支承加劲肋。

    6  腹板的计算高度h0应按下列规定采用：对轧制型钢梁，为腹板与上、下翼缘相接处两内弧起点间的距离；对焊接截面梁，为腹板高度；对高强度螺栓连接(或铆接)梁，为上、下翼缘与腹板连接的高强度螺栓(或铆钉)线间最近距离(图6．3．2)。

6．3．3  仅配置横向加劲肋的腹板[图6．3．2(a)]，其各区格的局部稳定应按下列公式计算：

    式中：σ——计算腹板区格内，由平均弯矩产生的腹板计算高度边缘的弯曲压应力(N/mm2)；

          τ——所计算腹板区格内，由平均剪力产生的腹板平均剪应力(N/mm2)；

          σc——腹板计算高度边缘的局部压应力，应按本标准式(6．1．4-1)计算，但取式中的ψ＝1．0(N/mm2)；

          hw——腹板高度(mm)；

          σcr、τcr、σc,cr——各种应力单独作用下的临界应力(N/mm2)；

          λn,b——梁腹板受弯计算的正则化宽厚比；

          hc——梁腹板弯曲受压区高度，对双轴对称截面2hc＝h0(mm)；

          λn,s——梁腹板受剪计算的正则化宽厚比；

          η——简支梁取1．11，框架梁梁端最大应力区取1；

          λn,c——梁腹板受局部压力计算时的正则化宽厚比。

6．3．4  同时用横向加劲肋和纵向加劲肋加强的腹板[图6．3．2(b)、图6．3．2(c)]，其局部稳定性应按下列公式计算：

    式中：h1——纵向加劲肋至腹板计算高度受压边缘的距离(mm)；

          σ2——所计算区格内由平均弯矩产生的腹板在纵向加劲肋处的弯曲压应力(N/mm2)；

          σc2——腹板在纵向加劲肋处的横向压应力，取0．30σc(N／mm2)。

6．3．5  在受压翼缘与纵向加劲肋之间设有短加劲肋的区格[图6．3．2(d)]，其局部稳定性应按本标准式(6．3．4-1)计算。该式中的σcr1仍按本标准第6．3．4条第1款计算；τcr1按本标准式(6．3．3-8)～式(6．3．3-12)计算，但将h0和a改为h1和a1，a1为短加劲肋间距；σc,cr1按本标准式(6．3．3-3)～式(6．3．3-5)计算，但式中λn,b改用下列λn,cl代替。

6．3．6  加劲肋的设置应符合下列规定：

    1  加劲肋宜在腹板两侧成对配置，也可单侧配置，但支承加劲肋、重级工作制吊车梁的加劲肋不应单侧配置。

    2  横向加劲肋的最小间距应为0．5h0，除无局部压应力的梁，当h0/tw≤100时，最大间距可采用2．5h0外，最大间距应为2h0。纵向加劲肋至腹板计算高度受压边缘的距离应为hc/2．5～hc/2。

    3  在腹板两侧成对配置的钢板横向加劲肋，其截面尺寸应符合下列公式规定：

    4  在腹板一侧配置的横向加劲肋，其外伸宽度应大于按式(6．3．6-1)算得的1．2倍，厚度应符合式(6．3．6-2)的规定。

    5  在同时采用横向加劲肋和纵向加劲肋加强的腹板中，横向加劲肋的截面尺寸除符合本条第1款～第4款规定外，其截面惯性矩Iz尚应符合下式要求：

    6  短加劲肋的最小间距为0．75h1。短加劲肋外伸宽度应取横向加劲肋外伸宽度的0．7倍～1．0倍，厚度不应小于短加劲肋外伸宽度的1/15。

    7  用型钢(H型钢、工字钢、槽钢、肢尖焊于腹板的角钢)做成的加劲肋，其截面惯性矩不得小于相应钢板加劲肋的惯性矩。在腹板两侧成对配置的加劲肋，其截面惯性矩应按梁腹板中心线为轴线进行计算。在腹板一侧配置的加劲肋，其截面惯性矩应按加劲肋相连的腹板边缘为轴线进行计算。

    8  焊接梁的横向加劲肋与翼缘板、腹板相接处应切角，当作为焊接工艺孔时，切角宜采用半径R＝30mm的1/4圆弧。

6．3．7  梁的支承加劲肋应符合下列规定：

    1  应按承受梁支座反力或固定集中荷载的轴心受压构件计算其在腹板平面外的稳定性；此受压构件的截面应包括加劲肋和加劲肋每侧15hwεk范围内的腹板面积，计算长度取h0；

    2  当梁支承加劲肋的端部为刨平顶紧时，应按其所承受的支座反力或固定集中荷载计算其端面承压应力；突缘支座的突缘加劲肋的伸出长度不得大于其厚度的2倍；当端部为焊接时，应按传力情况计算其焊缝应力；

    3  支承加劲肋与腹板的连接焊缝，应按传力需要进行计算。

6．4  焊接截面梁腹板考虑屈曲后强度的计算

6．4．1  腹板仅配置支承加劲肋且较大荷载处尚有中间横向加劲肋，同时考虑屈曲后强度的工字形焊接截面梁[图6．3．2(a)]，应按下列公式验算受弯和受剪承载能力：

    式中：M、V——所计算同一截面上梁的弯矩设计值(N·mm)和剪力设计值(N)；计算时，当V＜0．5Vu，取V＝0．5Vu；当M＜Mf，取M＝Mf；

          Mf——梁两翼缘所能承担的弯矩设计值(N·mm)；

          Af1、hm1——较大翼缘的截面积(mm2)及其形心至梁中和轴的距离(mm)；

          Af2、hm2——较小翼缘的截面积(mm2)及其形心至梁中和轴的距离(mm)；

          αe——梁截面模量考虑腹板有效高度的折减系数；

          Wx——按受拉或受压最大纤维确定的梁毛截面模量(mm3)；

          Ix——按梁截面全部有效算得的绕x轴的惯性矩(mm4)；

          hc——按梁截面全部有效算得的腹板受压区高度(mm)；

          γx——梁截面塑性发展系数；

          ρ——腹板受压区有效高度系数；

          λn,b——用于腹板受弯计算时的正则化宽厚比，按本标准式(6．3．3-6)、式(6．3．3-7)计算；

          λn,s——用于腹板受剪计算时的正则化宽厚比，按本标准式(6．3．3-11)、式(6．3．3-12)计算，当焊接截面梁仅配置支座加劲肋时，取本标准式(6．3．3-12)中的h0/a＝0。

6．4．2  加劲肋的设计应符合下列规定：

    1  当仅配置支座加劲肋不能满足本标准式(6．4．1-1)的要求时，应在两侧成对配置中间横向加劲肋。中间横向加劲肋和上端受有集中压力的中间支承加劲肋，其截面尺寸除应满足本标准式(6．3．6-1)和式(6．3．6-2)的要求外，尚应按轴心受压构件计算其在腹板平面外的稳定性，轴心压力应按下式计算：

    式中：Vu——按本标准式(6．4．1-8)～式(6．4．1-10)计算(N)；

          hw——腹板高度(mm)；

          τcr——按本标准式(6．3．3-8)～式(6．3．3-10)计算(N/mm2)；

          F——作用于中间支承加劲肋上端的集中压力(N)。

    2  当腹板在支座旁的区格λn,s＞0．8时，支座加劲肋除承受梁的支座反力外，尚应承受拉力场的水平分力H，应按压弯构件计算其强度和在腹板平面外的稳定，支座加劲肋截面和计算长度应符合本标准第6．3．6条的规定，H的作用点在距腹板计算高度上边缘h0/4处，其值应按下式计算：

    式中：a——对设中间横向加劲肋的梁，取支座端区格的加劲肋间距；对不设中间加劲肋的腹板，取梁支座至跨内剪力为零点的距离(mm)。

    3  当支座加劲肋采用图6．4．2的构造形式时，可按下述简化方法进行计算：加劲肋1作为承受支座反力R的轴心压杆计算，封头肋板2的截面积不应小于按下式计算的数值：

    4  考虑腹板屈曲后强度的梁，腹板高厚比不应大于250，可按构造需要设置中间横向加劲肋。a＞2．5h0和不设中间横向加劲肋的腹板，当满足本标准式(6．3．3-1)时，可取水平分力H＝0。

图6．4．2 设置封头肋板的梁端构造

1-加劲肋；2-封头肋板

6．5  腹板开孔要求

6．5．1  腹板开孔梁应满足整体稳定及局部稳定要求，并应进行下列计算：

    1  实腹及开孔截面处的受弯承载力验算；

    2  开孔处顶部及底部T形截面受弯剪承载力验算。

6．5．2  腹板开孔梁，当孔型为圆形或矩形时，应符合下列规定：

    1  圆孔孔口直径不宜大于梁高的0．70倍，矩形孔口高度不宜大于梁高的0．50倍，矩形孔口长度不宜大于梁高及3倍孔高。

    2  相邻圆形孔口边缘间的距离不宜小于梁高的0．25倍，矩形孔口与相邻孔口的距离不宜小于梁高及矩形孔口长度。

    3  开孔处梁上下T形截面高度均不宜小于梁高的0．15倍，矩形孔口上下边缘至梁翼缘外皮的距离不宜小于梁高的0．25倍。

    4  开孔长度(或直径)与T形截面高度的比值不宜大于12。

    5  不应在距梁端相当于梁高范围内设孔，抗震设防的结构不应在隅撑与梁柱连接区域范围内设孔。

    6  开孔腹板补强宜符合下列规定：

        1)圆形孔直径小于或等于1/3梁高时，可不予补强。当大于1/3梁高时，可用环形加劲肋加强[图6．5．2(a)]，也可用套管[图6．5．2(b)]或环形补强板[图6．5．2(c)]加强；

        2)圆形孔口加劲肋截面不宜小于100mm×10mm，加劲肋边缘至孔口边缘的距离不宜大于12mm；圆形孔口用套管补强时，其厚度不宜小于梁腹板厚度；用环形板补强时，若在梁腹板两侧设置，环形板的厚度可稍小于腹板厚度，其宽度可取75mm～125mm；

        3)矩形孔口的边缘宜采用纵向和横向加劲肋加强，矩形孔口上下边缘的水平纵向加劲肋端部宜伸至孔口边缘以外单面加劲肋宽度的2倍，当矩形孔口长度大于梁高时，其横向加劲肋应沿梁全高设置；

图6．5．2 钢梁圆形孔口的补强

        4)矩形孔口加劲肋截面总宽度不宜小于翼缘宽度的1/2，厚度不宜小于翼缘厚度；当孔口长度大于500mm时，应在梁腹板两面设置加劲肋。

    7  腹板开孔梁材料的屈服强度不应大于420N/mm2。

6．6  梁的构造要求

6．6．1  当弧曲杆沿弧面受弯时宜设置加劲肋，在强度和稳定计算中应考虑其影响。

6．6．2  焊接梁的翼缘宜采用一层钢板，当采用两层钢板时，外层钢板与内层钢板厚度之比宜为0．5～1．0。不沿梁通长设置的外层钢板，其理论截断点处的外伸长度l1应符合下列规定：

    式中：b——外层翼缘板的宽度(mm)；

          t——外层翼缘板的厚度(mm)；

          hf——侧面角焊缝和正面角焊缝的焊脚尺寸(mm)。

7  轴心受力构件

7．1  截面强度计算

7．1．1  轴心受拉构件，当端部连接及中部拼接处组成截面的各板件都由连接件直接传力时，其截面强度计算应符合下列规定：

    1  除采用高强度螺栓摩擦型连接者外，其截面强度应采用下列公式计算：

    式中：N——所计算截面处的拉力设计值(N)；

          f——钢材的抗拉强度设计值(N/mm2)；

          A——构件的毛截面面积(mm2)；

          An——构件的净截面面积，当构件多个截面有孔时，取最不利的截面(mm2)；

          fu——钢材的抗拉强度最小值(N/mm2)；

          n——在节点或拼接处，构件一端连接的高强度螺栓数目；

          n1——所计算截面(最外列螺栓处)高强度螺栓数目。

7．1．2  轴心受压构件，当端部连接及中部拼接处组成截面的各板件都由连接件直接传力时，截面强度应按本标准式(7．1．1-1)计算。但含有虚孔的构件尚需在孔心所在截面按本标准式(7．1．1-2)计算。

7．1．3  轴心受拉构件和轴心受压构件，当其组成板件在节点或拼接处并非全部直接传力时，应将危险截面的面积乘以有效截面系数η，不同构件截面形式和连接方式的η值应符合表7．1．3的规定。

表7．1．3  轴心受力构件节点或拼接处危险截面有效截面系数

7．2  轴心受压构件的稳定性计算

7．2．1  除可考虑屈服后强度的实腹式构件外，轴心受压构件的稳定性计算应符合下式要求：

    式中：φ——轴心受压构件的稳定系数(取截面两主轴稳定系数中的较小者)，根据构件的长细比(或换算长细比)、钢材屈服强度和表7．2．1-1、表7．2．1-2的截面分类，按本标准附录D采用。

表7．2．1-1  轴心受压构件的截面分类(板厚t＜40mm)

    注：1 a*类含义为Q235钢取b类，Q345、Q390、Q420和Q460钢取a类；b*类含义为Q235钢取c类，Q345、Q390、Q420和Q460钢取b类；

        2  无对称轴且剪心和形心不重合的截面，其截面分类可按有对称轴的类似截面确定，如不等边角钢采用等边角钢的类别；当无类似截面时，可取c类。

表7．2．1-2  轴心受压构件的截面分类(板厚t≥40mm)

7．2．2  实腹式构件的长细比λ应根据其失稳模式，由下列公式确定：

    1  截面形心与剪心重合的构件：

        1)当计算弯曲屈曲时，长细比按下列公式计算：

    式中：l0x、l0y——分别为构件对截面主轴x和y的计算长度，根据本标准第7．4节的规定采用(mm)；

          ix、iy——分别为构件截面对主轴x和y的回转半径(mm)。

        2)当计算扭转屈曲时，长细比应按下式计算，双轴对称十字形截面板件宽厚比不超过15εk者，可不计算扭转屈曲。

    式中：I0、It、Iw——分别为构件毛截面对剪心的极惯性矩(mm4)、自由扭转常数(mm4)和扇性惯性矩(mm6)，对十字形截面可近似取Iw＝0；

          lw——扭转屈曲的计算长度，两端铰支且端截面可自由翘曲者，取几何长度l；两端嵌固且端部截面的翘曲完全受到约束者，取0．5l(mm)。

    2  截面为单轴对称的构件：

        1)计算绕非对称主轴的弯曲屈曲时，长细比应由式(7．2．2-1)、式(7．2．2-2)计算确定。计算绕对称主轴的弯扭屈曲时，长细比应按下式计算确定：

    式中：ys——截面形心至剪心的距离(mm)；

          i0——截面对剪心的极回转半径，单轴对称截面i20＝y2s＋i2x＋i2y(mm)；

          λz——扭转屈曲换算长细比，由式(7．2．2-3)确定。

        2)等边单角钢轴心受压构件当绕两主轴弯曲的计算长度相等时，可不计算弯扭屈曲。塔架单角钢压杆应符合本标准第7．6节的相关规定。

        3)双角钢组合T形截面构件绕对称轴的换算长细比λyz可按下列简化公式确定：

图7．2．2-1  双角钢组合T形截面

b-等边角钢肢宽度；b1-不等边角钢长肢宽度；b2-不等边角钢短肢宽度

    3  截面无对称轴且剪心和形心不重合的构件，应采用下列换算长细比：

    式中：Nxyz——弹性完善杆的弯扭屈曲临界力，由式(7．2．2-15)确定(N)；

          xs、ys——截面剪心的坐标(mm)；

          i0——截面对剪心的极回转半径(mm)；

          Nx、Ny、Nz——分别为绕x轴和y轴的弯曲屈曲临界力和扭转屈曲临界力(N)；

          E、G——分别为钢材弹性模量和剪变模量(N/mm2)。

    4  不等边角钢轴心受压构件的换算长细比可按下列简化公式确定(图7．2．2-2)：

7．2．3  格构式轴心受压构件的稳定性应按本标准式(7．2．1)计算，对实轴的长细比应按本标准式(7．2．2-1)或式(7．2．2-2)计算，对虚轴[图7．2．3(a)]的x轴及图7．2．3(b)、图7．2．3(c)的x轴和y轴应取换算长细比。换算长细比应按下列公式计算：

    1  双肢组合构件[图7．2．3(a)]：

图7．2．2-2  不等边角钢

注：v轴为角钢的弱轴，b1为角钢长肢宽度

图7．2．3  格构式组合构件截面

    式中：λx——整个构件对x轴的长细比；

          λ1——分肢对最小刚度轴1-1的长细比，其计算长度取为：焊接时，为相邻两缀板的净距离；螺栓连接时，为相邻两缀板边缘螺栓的距离；

          A1x——构件截面中垂直于x轴的各斜缀条毛截面面积之和(mm2)。

    2  四肢组合构件[图7．2．3(b)]：

    式中：λy——整个构件对y轴的长细比；

          A1y——构件截面中垂直于y轴的各斜缀条毛截面面积之和(mm2)。

    3  缀件为缀条的三肢组合构件[图7．2．3(c)]：

    式中：A1——构件截面中各斜缀条毛截面面积之和(mm2)；

          θ——构件截面内缀条所在平面与x轴的夹角。

7．2．4  缀件面宽度较大的格构式柱宜采用缀条柱，斜缀条与构件轴线间的夹角应为40°～70°。缀条柱的分肢长细比λ1不应大于构件两方向长细比较大值λmax的0．7倍，对虚轴取换算长细比。格构式柱和大型实腹式柱，在受有较大水平力处和运送单元的端部应设置横隔，横隔的间距不宜大于柱截面长边尺寸的9倍且不宜大于8m。

7．2．5  缀板柱的分肢长细比λ1不应大于40εk，并不应大于λmax的0．5倍，当λmax＜50时，取λmax＝50。缀板柱中同一截面处缀板或型钢横杆的线刚度之和不得小于柱较大分肢线刚度的6倍。

7．2．6  用填板连接而成的双角钢或双槽钢构件，采用普通螺栓连接时应按格构式构件进行计算；除此之外，可按实腹式构件进行计算，但受压构件填板间的距离不应超过40i，受拉构件填板间的距离不应超过80i。i为单肢截面回转半径，应按下列规定采用：

    1  当为图7．2．6(a)、图7．2．6(b)所示的双角钢或双槽钢截面时，取一个角钢或一个槽钢对与填板平行的形心轴的回转半径；

    2  当为图7．2．6(c)所示的十字形截面时，取一个角钢的最小回转半径。

    受压构件的两个侧向支承点之间的填板数不应少于2个。

图7．2．6  计算截面回转半径时的轴线示意图

7．2．7  轴心受压构件剪力V值可认为沿构件全长不变，格构式轴心受压构件的剪力V应由承受该剪力的缀材面(包括用整体板连接的面)分担，其值应按下式计算：

7．2．8  两端铰支的梭形圆管或方管状截面轴心受压构件(图7．2．8)的稳定性应按本标准式(7．2．1)计算。其中A取端截面的截面面积A1，稳定系数φ应根据按下列公式计算的换算长细比λe确定：

    式中：l0——构件计算长度(mm)；

          i1——端截面回转半径(mm)；

          γ——构件楔率；

          D2、b2——分别为跨中截面圆管外径和方管边长(mm)；

          D1、b1——分别为端截面圆管外径和方管边长(mm)。

图7．2．8  梭形管状轴心受压构件

7．2．9  钢管梭形格构柱的跨中截面应设置横隔。横隔可采用水平放置的钢板且与周边缀管焊接，也可采用水平放置的钢管并使跨中截面成为稳定截面。两端铰支的三肢钢管梭形格构柱应按本标准式(7．2．1)计算整体稳定。稳定系数φ应根据下列公式计算的换算长细比λ0确定：

    式中：As——单根分肢的截面面积(mm2)；

          Ncr、Ncr,s、Ncr,a——分别为屈曲临界力、对称屈曲模态与反对称屈曲模态对应的屈曲临界力(N)；

          I0、Im、I1——分别为钢管梭形格构柱柱端、1/4跨处以及跨中截面对应的惯性矩(图7．2．9)(mm4)；

          Kv,s、Kv,a——分别为对称屈曲与反对称屈曲对应的截面抗剪刚度(N)；

          η1、η2——与截面惯性矩有关的计算系数；

          b0、bm、b1——分别为梭形柱柱端、1/4跨处和跨中截面的边长(mm)；

          ls0——梭形柱节间高度(mm)；

          Id、Is——横缀杆和弦杆的惯性矩(mm4)；

          As——单个分肢的截面面积(mm2)；

          E——材料的弹性模量(N/mm2)。

图7．2．9  钢管梭形格构柱

7．3  实腹式轴心受压构件的局部稳定和屈曲后强度

7．3．1  实腹轴心受压构件要求不出现局部失稳者，其板件宽厚比应符合下列规定：

    1  H形截面腹板

    式中：λ——构件的较大长细比；当λ＜30时，取为30；当λ＞100时，取为100；

          h0、tw——分别为腹板计算高度和厚度，按本标准表3．5．1注2取值(mm)。

    2  H形截面翼缘

    式中：b、tf——分别为翼缘板自由外伸宽度和厚度，按本标准表3．5．1注2取值。

    3  箱形截面壁板

    式中：b——壁板的净宽度，当箱形截面设有纵向加劲肋时，为壁板与加劲肋之间的净宽度。

    4  T形截面翼缘宽厚比限值应按式(7．3．1-2)确定。

    T形截面腹板宽厚比限值为：

    对焊接构件，h0取腹板高度hw；对热轧构件，h0取腹板平直段长度，简要计算时，可取h0＝hw—tf，但不小于(hw—20)mm。

    5  等边角钢轴心受压构件的肢件宽厚比限值为：

    式中：w、t——分别为角钢的平板宽度和厚度，简要计算时w可取为b—2t，b为角钢宽度；

          λ——按角钢绕非对称主轴回转半径计算的长细比。

    6  圆管压杆的外径与壁厚之比不应超过100ε2k。

7．3．2  当轴心受压构件的压力小于稳定承载力φAf时，可将其板件宽厚比限值由本标准第7．3．1条相关公式算得后乘以放大系数确定。

7．3．3  板件宽厚比超过本标准第7．3．1条规定的限值时，可采用纵向加劲肋加强；当可考虑屈曲后强度时，轴心受压杆件的强度和稳定性可按下列公式计算：

    式中：Ane、Ae——分别为有效净截面面积和有效毛截面面积(mm2)；

          Ani、Ai——分别为各板件净截面面积和毛截面面积(mm2)；

          φ——稳定系数，可按毛截面计算；

          ρi——各板件有效截面系数，可按本标准第7．3．4条的规定计算。

7．3．4  H形、工字形、箱形和单角钢截面轴心受压构件的有效截面系数ρ可按下列规定计算：

    1  箱形截面的壁板、H形或工字形的腹板：

7．3．5  H形、工字形和箱形截面轴心受压构件的腹板，当用纵向加劲肋加强以满足宽厚比限值时，加劲肋宜在腹板两侧成对配置，其一侧外伸宽度不应小于10tw，厚度不应小于0．75tw。

7．4  轴心受力构件的计算长度和容许长细比

7．4．1  确定桁架弦杆和单系腹杆的长细比时，其计算长度l0应按表7．4．1-1的规定采用；采用相贯焊接连接的钢管桁架，其构件计算长度l0可按表7．4．1-2的规定取值；除钢管结构外，无节点板的腹杆计算长度在任意平面内均应取其等于几何长度。桁架再分式腹杆体系的受压主斜杆及K形腹杆体系的竖杆等，在桁架平面内的计算长度则取节点中心间距离。

表7．4．1-1  桁架弦杆和单系腹杆的计算长度l0

    注：1  l为构件的几何长度(节点中心间距离)，l1为桁架弦杆侧向支承点之间的距离；

        2  斜平面系指与桁架平面斜交的平面，适用于构件截面两主轴均不在桁架平面内的单角钢腹杆和双角钢十字形截面腹杆。

表7．4．1-2  钢管桁架构件计算长度l0

    注：1  l1为平面外无支撑长度，l为杆件的节间长度；

        2  对端部缩头或压扁的圆管腹杆，其计算长度取l；

        3  对于立体桁架，弦杆平面外的计算长度取0．9l，同时尚应以0．9l1按格构式压杆验算其稳定性。

7．4．2  确定在交叉点相互连接的桁架交叉腹杆的长细比时，在桁架平面内的计算长度应取节点中心到交叉点的距离；在桁架平面外的计算长度，当两交叉杆长度相等且在中点相交时，应按下列规定采用：

    式中：l——桁架节点中心间距离(交叉点不作为节点考虑)(mm)；

          N、N0——所计算杆的内力及相交另一杆的内力，均为绝对值；两杆均受压时，取N0≤N，两杆截面应相同(N)。

    2  拉杆，应取l0＝l。当确定交叉腹杆中单角钢杆件斜平面内的长细比时，计算长度应取节点中心至交叉点的距离。当交叉腹杆为单边连接的单角钢时，应按本标准第7．6．2条的规定确定杆件等效长细比。

7．4．3  当桁架弦杆侧向支承点之间的距离为节间长度的2倍(图7．4．3)且两节间的弦杆轴心压力不相同时，该弦杆在桁架平面外的计算长度应按下式确定(但不应小于0．5l1)：

    式中：N1——较大的压力，计算时取正值；

          N2——较小的压力或拉力，计算时压力取正值，拉力取负值。

图7．4．3  弦杆轴心压力在侧向支承点间有变化的桁架简图

1-支撑；2-桁架

7．4．4  塔架的单角钢主杆，应按所在两个侧面的节点分布情况，采用下列长细比确定稳定系数φ：

    1  当两个侧面腹杆体系的节点全部重合时[图7．4．4(a)]：

图7．4．4  不同腹杆体系的塔架

    式中：iy——截面绕非对称主轴的回转半径；

          l、iu——分别为较大的节间长度和绕平行轴的回转半径。

    4  当角钢宽厚比符合本标准第7．3．4条第2款要求时，应按该款规定确定系数φ，并按本标准第7．3．3条的规定计算主杆的承载力。

7．4．5  塔架单角钢人字形或V形主斜杆，当辅助杆多于两道时，宜连接两相邻侧面的主斜杆以减小其计算长度。当连接有不多于两道辅助杆时，其长细比宜乘以1．1的放大系数。

7．4．6  验算容许长细比时，可不考虑扭转效应，计算单角钢受压构件的长细比时，应采用角钢的最小回转半径，但计算在交叉点相互连接的交叉杆件平面外的长细比时，可采用与角钢肢边平行轴的回转半径。轴心受压构件的容许长细比宜符合下列规定：

    1  跨度等于或大于60m的桁架，其受压弦杆、端压杆和直接承受动力荷载的受压腹杆的长细比不宜大于120；

    2  轴心受压构件的长细比不宜超过表7．4．6规定的容许值，但当杆件内力设计值不大于承载能力的50％时，容许长细比值可取200。

表7．4．6  受压构件的长细比容许值

7．4．7  验算容许长细比时，在直接或间接承受动力荷载的结构中，计算单角钢受拉构件的长细比时，应采用角钢的最小回转半径，但计算在交叉点相互连接的交叉杆件平面外的长细比时，可采用与角钢肢边平行轴的回转半径。受拉构件的容许长细比宜符合下列规定：

    1  除对腹杆提供平面外支点的弦杆外，承受静力荷载的结构受拉构件，可仅计算竖向平面内的长细比；

    2  中级、重级工作制吊车桁架下弦杆的长细比不宜超过200；

    3  在设有夹钳或刚性料耙等硬钩起重机的厂房中，支撑的长细比不宜超过300； 

    4  受拉构件在永久荷载与风荷载组合作用下受压时，其长细比不宜超过250；

    5  跨度等于或大于60m的桁架，其受拉弦杆和腹杆的长细比，承受静力荷载或间接承受动力荷载时不宜超过300，直接承受动力荷载时不宜超过250；

    6  受拉构件的长细比不宜超过表7．4．7规定的容许值。柱间支撑按拉杆设计时，竖向荷载作用下柱子的轴力应按无支撑时考虑。

表7．4．7  受拉构件的容许长细比

7．4．8  上端与梁或桁架铰接且不能侧向移动的轴心受压柱，计算长度系数应根据柱脚构造情况采用，对铰轴柱脚应取1．0，对底板厚度不小于柱翼缘厚度2倍的平板支座柱脚可取为0．8。由侧向支撑分为多段的柱，当各段长度相差10％以上时，宜根据相关屈曲的原则确定柱在支撑平面内的计算长度。

7．5  轴心受压构件的支撑

7．5．1  用作减小轴心受压构件自由长度的支撑，应能承受沿被撑构件屈曲方向的支撑力，其值应按下列方法计算：

    式中：N——被撑构件的最大轴心压力(N)；

          n——柱列中被撑柱的根数；

          ∑Ni——被撑柱同时存在的轴心压力设计值之和(N)。

    4  当支撑同时承担结构上其他作用的效应时，应按实际可能发生的情况与支撑力组合。

    5  支撑的构造应使被撑构件在撑点处既不能平移，又不能扭转。

7．5．2  桁架受压弦杆的横向支撑系统中系杆和支承斜杆应能承受下式给出的节点支撑力(图7．5．2)：

    式中：∑N——被撑各桁架受压弦杆最大压力之和(N)；

          m——纵向系杆道数(支撑系统节间数减去1)；

          n——支撑系统所撑桁架数。

7．5．3  塔架主杆与主斜杆之间的辅助杆(图7．5．3)应能承受下列公式给出的节点支撑力：

    式中：N——主杆压力设计值(N)。

7．6  单边连接的单角钢

7．6．1  桁架的单角钢腹杆，当以一个肢连接于节点板时(图7．6．1)，除弦杆亦为单角钢，并位于节点板同侧者外，应符合下列规定：

    1  轴心受力构件的截面强度应按本标准式(7．1．1-1)和式(7．1．1-2)计算，但强度设计值应乘以折减系数0．85。

    2  受压构件的稳定性应按下列公式计算：

    式中：λ——长细比，对中间无联系的单角钢压杆，应按最小回转半径计算，当λ＜20时，取λ＝20；

          η——折减系数，当计算值大于1．0时取为1．0。

    3  当受压斜杆用节点板和桁架弦杆相连接时，节点板厚度不宜小于斜杆肢宽的1/8。

7．6．2  塔架单边连接单角钢交叉斜杆中的压杆，当两杆截面相同并在交叉点均不中断，计算其平面外的稳定性时，稳定系数φ应由下列等效长细比查本标准附录D表格确定：

    式中：αe——系数，应按表7．6．2的规定取值；

          μu——计算长度系数；

          l1——交叉点至节点间的较大距离(图7．6．2)(mm)；

          λe——换算长细比；

          l0——计算长度，当相交另一杆受压，应按本标准式(7．4．2-1)计算；当相交另一杆受拉，应按本标准式(7．4．2-3)计算(mm)。

图7．6．2  在非中点相交的斜杆

表7．6．2  系数αe取值

7．6．3  单边连接的单角钢压杆，当肢件宽厚比w/t大于14εk时，由本标准式(7．2．1)和式(7．6．1-1)确定的稳定承载力应乘以按下式计算的折减系数ρe：

8  拉弯、压弯构件

8．1  截面强度计算

8．1．1  弯矩作用在两个主平面内的拉弯构件和压弯构件，其截面强度应符合下列规定：

    式中：N——同一截面处轴心压力设计值(N)；

          Mx、My——分别为同一截面处对x轴和y轴的弯矩设计值(N·mm)；

          γx、γy——截面塑性发展系数，根据其受压板件的内力分布情况确定其截面板件宽厚比等级，当截面板件宽厚比等级不满足S3级要求时，取1．0，满足S3级要求时，可按本标准表8．1．1采用；需要验算疲劳强度的拉弯、压弯构件，宜取1．0；

          γm——圆形构件的截面塑性发展系数，对于实腹圆形截面取1．2，当圆管截面板件宽厚比等级不满足S3级要求时取1．0，满足S3级要求时取1．15；需要验算疲劳强度的拉弯、压弯构件，宜取1．0；

          An——构件的净截面面积(mm2)；

          Wn——构件的净截面模量(mm3)。

表8．1．1  截面塑性发展系数γx、γy

8．2  构件的稳定性计算

8．2．1  除圆管截面外，弯矩作用在对称轴平面内的实腹式压弯构件，弯矩作用平面内稳定性应按式(8．2．1-1)计算，弯矩作用平面外稳定性应按式(8．2．1-3)计算；对于本标准表8．1．1第3项、第4项中的单轴对称压弯构件，当弯矩作用在对称平面内且翼缘受压时，除应按式(8．2．1-1)计算外，尚应按式(8．2．1-4)计算；当框架内力采用二阶弹性分析时，柱弯矩由无侧移弯矩和放大的侧移弯矩组成，此时可对两部分弯矩分别乘以无侧移柱和有侧移柱的等效弯矩系数。

    式中：N——所计算构件范围内轴心压力设计值(N)；

          N′Ex——参数，按式(8．2．1-2)计算(mm)；

          φx——弯矩作用平面内轴心受压构件稳定系数；

          Mx——所计算构件段范围内的最大弯矩设计值(N·mm)；

          W1x——在弯矩作用平面内对受压最大纤维的毛截面模量(mm3)；

          φy——弯矩作用平面外的轴心受压构件稳定系数，按本标准第7．2．1条确定；

          φb——均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，按本标准附录C计算，其中工字形和T形截面的非悬臂构件，可按本标准附录C第C．0．5条的规定确定；对闭口截面，φb＝1．0；

          η——截面影响系数，闭口截面η＝0．7，其他截面η＝1．0；

          W2x——无翼缘端的毛截面模量(mm3)。

    等效弯矩系数βmx应按下列规定采用：

    1  无侧移框架柱和两端支承的构件：

    式中：Mqx——横向均布荷载产生的弯矩最大值(N·mm)；

          M1——跨中单个横向集中荷载产生的弯矩(N·mm)；

          βm1x——取按本条第1款第1项计算的等效弯矩系数；

          βmqx——取本条第1款第2项计算的等效弯矩系数。

    2  有侧移框架柱和悬臂构件，等效弯矩系数βmx应按下列规定采用：

    式中：m——自由端弯矩与固定端弯矩之比，当弯矩图无反弯点时取正号，有反弯点时取负号。

    等效弯矩系数βtx应按下列规定采用：

    1  在弯矩作用平面外有支承的构件，应根据两相邻支承间构件段内的荷载和内力情况确定：

    2  弯矩作用平面外为悬臂的构件，βtx＝1．0。

8．2．2  弯矩绕虚轴作用的格构式压弯构件整体稳定性计算应符合下列规定：

    1  弯矩作用平面内的整体稳定性应按下列公式计算：

    式中：Ix——对虚轴的毛截面惯性矩(mm4)；

          y0——由虚轴到压力较大分肢的轴线距离或者到压力较大分肢腹板外边缘的距离，二者取较大者(mm)；

          φx、N′Ex——分别为弯矩作用平面内轴心受压构件稳定系数和参数，由换算长细比确定。

    2  弯矩作用平面外的整体稳定性可不计算，但应计算分肢的稳定性，分肢的轴心力应按桁架的弦杆计算。对缀板柱的分肢尚应考虑由剪力引起的局部弯矩。

8．2．3  弯矩绕实轴作用的格构式压弯构件，其弯矩作用平面内和平面外的稳定性计算均与实腹式构件相同。但在计算弯矩作用平面外的整体稳定性时，长细比应取换算长细比，φb应取1．0。

8．2．4  当柱段中没有很大横向力或集中弯矩时，双向压弯圆管的整体稳定按下列公式计算：

    式中：φ——轴心受压构件的整体稳定系数，按构件最大长细比取值；

          M——计算双向压弯圆管构件整体稳定时采用的弯矩值，按式(8．2．4-2)计算(N·mm)；

          MxA、MyA、MxB、MyB——分别为构件A端关于x轴、y轴的弯矩和构件B端关于x轴、y轴的弯矩(N·mm)；

          β——计算双向压弯整体稳定时采用的等效弯矩系数；

          M1x、M2x、M1y、M2y——分别为x轴、y轴端弯矩(N·mm)；构件无反弯点时取同号，构件有反弯点时取异号；|M1x|≥|M2x|，|M1y|≥|M2y|；

          NE——根据构件最大长细比计算的欧拉力，按式(8．2．4-6)计算。

8．2．5  弯矩作用在两个主平面内的双轴对称实腹式工字形和箱形截面的压弯构件，其稳定性应按下列公式计算：

    式中：φx、φy——对强轴x-x和弱轴y-y的轴心受压构件整体稳定系数；

          φbx、φby——均匀弯曲的受弯构件整体稳定性系数，应按本标准附录C计算，其中工字形截面的非悬臂构件的φbx可按本标准附录C第C．0．5条的规定确定，φby可取为1．0；对闭合截面，取φbx＝φby＝1．0；

          Mx、My——所计算构件段范围内对强轴和弱轴的最大弯矩设计值(N·mm)；

          Wx、Wy——对强轴和弱轴的毛截面模量(mm3)；

          βmx、βmy——等效弯矩系数，应按本标准第8．2．1条弯矩作用平面内的稳定计算有关规定采用；

          βtx、βty——等效弯矩系数，应按本标准第8．2．1条弯矩作用平面外的稳定计算有关规定采用。

8．2．6  弯矩作用在两个主平面内的双肢格构式压弯构件，其稳定性应按下列规定计算：

   式中：W1y——在My作用下，对较大受压纤维的毛截面模量(mm3)。

    2  按分肢计算：

    在N和Mx作用下，将分肢作为桁架弦杆计算其轴心力，My按式(8．2．6-2)和式(8．2．6-3)分配给两分肢(图8．2．6)，然后按本标准第8．2．1条的规定计算分肢稳定性。

    式中：I1、I2——分肢1、分肢2对y轴的惯性矩(mm4)；

          y1、y2——My作用的主轴平面至分肢1、分肢2的轴线距离(mm)。

8．2．7  计算格构式缀件时，应取构件的实际剪力和按本标准式(7．2．7)计算的剪力两者中的较大值进行计算。

图8．2．6  格构式构件截面

1-分肢1；2-分肢2

8．2．8  用作减小压弯构件弯矩作用平面外计算长度的支撑，对实腹式构件应将压弯构件的受压翼缘，对格构式构件应将压弯构件的受压分肢视为轴心受压构件，并按本标准第7．5节的规定计算各自的支撑力。

8．3  框架柱的计算长度

8．3．1  等截面柱，在框架平面内的计算长度应等于该层柱的高度乘以计算长度系数μ。框架应分为无支撑框架和有支撑框架。当采用二阶弹性分析方法计算内力且在每层柱顶附加考虑假想水平力Hni时，框架柱的计算长度系数可取1．0或其他认可的值。当采用一阶弹性分析方法计算内力时，框架柱的计算长度系数μ应按下列规定确定：

    1  无支撑框架：

        1)框架柱的计算长度系数μ应按本标准附录E表E．0．2有侧移框架柱的计算长度系数确定，也可按下列简化公式计算：

    式中：K1、K2——分别为相交于柱上端、柱下端的横梁线刚度之和与柱线刚度之和的比值，K1、K2的修正应按本标准附录E表E．0．2注确定。

        2)设有摇摆柱时，摇摆柱自身的计算长度系数应取1．0，框架柱的计算长度系数应乘以放大系数η，η应按下式计算：

    式中：∑(Nf/hf)——本层各框架柱轴心压力设计值与柱子高度比值之和；

          ∑(N1/h1)——本层各摇摆柱轴心压力设计值与柱子高度比值之和。

        3)当有侧移框架同层各柱的N/I不相同时，柱计算长度系数宜按式(8．3．1-3)计算；当框架附有摇摆柱时，框架柱的计算长度系数宜按式(8．3．1-5)确定；当根据式(8．3．1-3)或式(8．3．1-5)计算而得的μi小于1．0时，应取μi＝1。

    式中：Ni——第i根柱轴心压力设计值(N)；

          NEi——第i根柱的欧拉临界力(N)；

          hi——第i根柱高度(mm)；

          K——框架层侧移刚度，即产生层间单位侧移所需的力(N/mm)；

          N1j——第j根摇摆柱轴心压力设计值(N)；

          hj——第j根摇摆柱的高度(mm)。

        4)计算单层框架和多层框架底层的计算长度系数时，K值宜按柱脚的实际约束情况进行计算，也可按理想情况(铰接或刚接)确定K值，并对算得的系数μ进行修正。

        5)当多层单跨框架的顶层采用轻型屋面，或多跨多层框架的顶层抽柱形成较大跨度时，顶层框架柱的计算长度系数应忽略屋面梁对柱子的转动约束。

    2  有支撑框架：

    当支撑结构(支撑桁架、剪力墙等)满足式(8．3．1-6)要求时，为强支撑框架，框架柱的计算长度系数μ可按本标准附录E表E．0．1无侧移框架柱的计算长度系数确定，也可按式(8．3．1-7)计算。

    式中：∑Nbi、∑N0i——分别为第i层层间所有框架柱用无侧移框架和有侧移框架柱计算长度系数算得的轴压杆稳定承载力之和(N)；

          Sb——支撑结构层侧移刚度，即施加于结构上的水平力与其产生的层间位移角的比值(N)；

          K1、K2——分别为相交于柱上端、柱下端的横梁线刚度之和与柱线刚度之和的比值。K1、K2的修正见本标准附录E表E．0．1注。

8．3．2  单层厂房框架下端刚性固定的带牛腿等截面柱在框架平面内的计算长度应按下列公式确定：

    式中：H1、H——分别为柱在牛腿表面以上的高度和柱总高度(图8．3．2)(m)；

          Kb——与柱连接的横梁线刚度之和与柱线刚度之比；

          αK——和比值Kb有关的系数；

          αN——考虑压力变化的系数；

          γ——柱上、下段压力比；

          N1、N2——分别为上、下段柱的轴心压力设计值(N)；

          Ibi、li——分别为第i根梁的截面惯性矩(mm4)和跨度(mm)；

          Ic——为柱截面惯性矩(mm4)。

图8．3．2  单层厂房框架示意

8．3．3  单层厂房框架下端刚性固定的阶形柱，在框架平面内的计算长度应按下列规定确定：

    1  单阶柱：

        1)下段柱的计算长度系数μ2：当柱上端与横梁铰接时，应按本标准附录E表E．0．3的数值乘以表8．3．3的折减系数；当柱上端与桁架型横梁刚接时，应按本标准附录E表E．0．4的数值乘以表8．3．3的折减系数。

        2)当柱上端与实腹梁刚接时，下段柱的计算长度系数μ2，应按下列公式计算的系数μ12乘以表8．3．3的折减系数，系数μ12不应大于按柱上端与横梁铰接计算时得到的μ2值，且不小于按柱上端与桁架型横梁刚接计算时得到的μ2值。

    式中：I1、H1——阶形柱上段柱的惯性矩(mm4)和柱高(mm)； 

          I2、H2——阶形柱下段柱的惯性矩(mm4)和柱高(mm)；

          Kc——阶形柱上段柱线刚度与下段柱线刚度的比值；

          η1——参数，根据式(8．3．3-3)计算。

表8．3．3  单层厂房阶形柱计算长度的折减系数

        3)上段柱的计算长度系数μ1应按下式计算：

    2  双阶柱：

        1)下段柱的计算长度系数μ3：当柱上端与横梁铰接时，应取本标准附录E表E．0．5的数值乘以表8．3．3的折减系数；当柱上端与横梁刚接时，应取本标准附录E表E．0．6的数值乘以表8．3．3的折减系数。

        2)上段柱和中段柱的计算长度系数μ1和μ2，应按下列公式计算：

    式中：η1、η2——参数，可根据本标准式(8．3．3-3)计算；计算η1时，H1、N1、I1分别为上柱的柱高(m)、轴力压力设计值(N)和惯性矩(mm4)，H2、N2、I2分别为下柱的柱高(m)、轴力压力设计值(N)和惯性矩(mm4)；计算η2时，H1、N1、I1分别为中柱的柱高(m)、轴力压力设计值(N)和惯性矩(mm4)，H2、N2、I2分别为下柱的柱高(m)、轴力压力设计值(N)和惯性矩(mm4)。

8．3．4  当计算框架的格构式柱和桁架式横梁的惯性矩时，应考虑柱或横梁截面高度变化和缀件(或腹杆)变形的影响。

8．3．5  框架柱在框架平面外的计算长度可取面外支撑点之间距离。

8．4  压弯构件的局部稳定和屈曲后强度

8．4．1  实腹压弯构件要求不出现局部失稳者，其腹板高厚比、翼缘宽厚比应符合本标准表3．5．1规定的压弯构件S4级截面要求。

8．4．2  工字形和箱形截面压弯构件的腹板高厚比超过本标准表3．5．1规定的S4级截面要求时，其构件设计应符合下列规定：

    1  应以有效截面代替实际截面按本条第2款计算杆件的承载力。

        1)工字形截面腹板受压区的有效宽度应取为：

    式中：hc、he——分别为腹板受压区宽度和有效宽度，当腹板全部受压时，hc＝hw(mm)；

          ρ——有效宽度系数，按式(8．4．2-2)计算；

          α0——参数，应按式(3．5．1)计算。

        2)工字形截面腹板有效宽度he应按下列公式计算：

        3)箱形截面压弯构件翼缘宽厚比超限时也应按式(8．4．2-1)计算其有效宽度，计算时取ko＝4．0。有效宽度在两侧均等分布。

图8．4．2  有效宽度的分布

    2  应采用下列公式计算其承载力：

    式中：Ane、Ae——分别为有效净截面面积和有效毛截面面积(mm2)；

          Wnex——有效截面的净截面模量(mm3)；

          We1x——有效截面对较大受压纤维的毛截面模量(mm3)；

          e——有效截面形心至原截面形心的距离(mm)。

8．4．3  压弯构件的板件当用纵向加劲肋加强以满足宽厚比限值时，加劲肋宜在板件两侧成对配置，其一侧外伸宽度不应小于板件厚度t的10倍，厚度不宜小于0．75t。

8．5  承受次弯矩的桁架杆件

8．5．1  除本标准第5．1．5条第3款规定的结构外，杆件截面为H形或箱形的桁架，应计算节点刚性引起的弯矩。在轴力和弯矩共同作用下，杆件端部截面的强度计算可考虑塑性应力重分布，按本标准第8．5．2条计算，杆件的稳定计算应按本标准第8．2节压弯构件的规定进行。

8．5．2  只承受节点荷载的杆件截面为H形或箱形的桁架，当节点具有刚性连接的特征时，应按刚接桁架计算杆件次弯矩，拉杆和板件宽厚比满足本标准表3．5．1压弯构件S2级要求的压杆，截面强度宜按下列公式计算：

    式中：W、Wp——分别为弹性截面模量和塑性截面模量(mm3)；

          M——为杆件在节点处的次弯矩(N·mm)；

          α、β——系数，应按表8．5．2的规定采用。

表8．5．2  系数α和β

9  加劲钢板剪力墙

9．1  一般规定

9．1．1  钢板剪力墙可采用纯钢板剪力墙、防屈曲钢板剪力墙及组合剪力墙，纯钢板剪力墙可采用无加劲钢板剪力墙和加劲钢板剪力墙。

9．1．2  宜采取减少恒荷载传递至剪力墙的措施。竖向加劲肋宜双面或交替双面设置，水平加劲肋可单面、双面或交替双面设置。

9．2  加劲钢板剪力墙的计算

9．2．1  本节适用于不考虑屈曲后强度的钢板剪力墙。

9．2．2  宜采取减少重力荷载传递至竖向加劲肋的构造措施。

9．2．3  同时设置水平和竖向加劲肋的钢板剪力墙，纵横加劲肋划分的剪力墙板区格的宽高比宜接近1，剪力墙板区格的宽厚比宜符合下列规定：

    式中：a1——剪力墙板区格宽度(mm)；

          h1——剪力墙板区格高度(mm)；

          εk——钢号调整系数；

          tw——钢板剪力墙的厚度(mm)。

9．2．4  同时设置水平和竖向加劲肋的钢板剪力墙，加劲肋的刚度参数宜符合下列公式的要求。

    式中：ηx、ηy——分别为水平、竖向加劲肋的刚度参数；

          E——钢材的弹性模量(N/mm2)；

          Isx、Isy——分别为水平、竖向加劲肋的惯性矩(mm4)，可考虑加劲肋与钢板剪力墙有效宽度组合截面，单侧钢板加劲剪力墙的有效宽度取15倍的钢板厚度；

          D——单位宽度的弯曲刚度(N·mm)；

          v——钢材的泊松比。

9．2．5  设置加劲肋的钢板剪力墙，应根据下列规定计算其稳定性：

    1  正则化宽厚比λn,s、λn,σ、λn,b应根据下列公式计算：

    式中：fyv——钢材的屈服抗剪强度(N/mm2)，取钢材屈服强度的58％；

          fy——钢材屈服强度(N/mm2)；

          τcr——弹性剪切屈曲临界应力(N/mm2)，按本标准附录F的规定计算；

          σcr——竖向受压弹性屈曲临界应力(N/mm2)，按本标准附录F的规定计算；

          σbcr——竖向受弯弹性屈曲临界应力(N/mm2)，按本标准附录F的规定计算。

    式中：σb——由弯矩产生的弯曲压应力设计值(N/mm2)；

          τ——钢板剪力墙的剪应力设计值(N/mm2)；

          σG——竖向重力荷载产生的应力设计值(N/mm2)；

          fv——钢板剪力墙的抗剪强度设计值(N/mm2)；

          f——钢板剪力墙的抗压和抗弯强度设计值(N/mm2)；

          σσ——钢板剪力墙承受的竖向应力设计值。

9．3  构造要求

9．3．1  加劲钢板墙可采用横向加劲、竖向加劲、井字加劲等形式。加劲肋宜采用型钢且与钢板墙焊接。为运输方便，当设置水平加劲肋时，可采用横向加劲肋贯通、钢板剪力墙水平切断等形式。

9．3．2  加劲钢板剪力墙与边缘构件的连接应符合下列规定：

    1  钢板剪力墙与钢柱连接可采用角焊缝，焊缝强度应满足等强连接要求； 

    2  钢板剪力墙跨的钢梁，腹板厚度不应小于钢板剪力墙厚度，翼缘可采用加劲肋代替，其截面不应小于所需要的钢梁截面。

9．3．3  加劲钢板剪力墙在有洞口时应符合下列规定：

    1  计算钢板剪力墙的水平受剪承载力时，不应计算洞口水平投影部分。

    2  钢板剪力墙上开设门洞时，门洞口边的加劲肋应符合下列规定：

        1)加劲肋的刚度参数ηx、ηy不应小于150；

        2)竖向边加劲肋应延伸至整个楼层高度，门洞上边的边缘加劲肋延伸的长度不宜小于600mm。

10  塑性及弯矩调幅设计

10．1  一般规定

10．1．1  本章规定宜用于不直接承受动力荷载的下列结构或构件：

    1  超静定梁；

    2  由实腹式构件组成的单层框架结构；

    3  2层～6层框架结构其层侧移不大于容许侧移的50％。

    4  满足下列条件之一的框架-支撑(剪力墙、核心筒等)结构中的框架部分：

        1)结构下部1/3楼层的框架部分承担的水平力不大于该层总水平力的20％；

        2)支撑(剪力墙)系统能够承担所有水平力。

10．1．2  塑性及弯矩调幅设计时，容许形成塑性铰的构件应为单向弯曲的构件。

10．1．3  结构或构件采用塑性或弯矩调幅设计时应符合下列规定：

    1  按正常使用极限状态设计时，应采用荷载的标准值，并应按弹性理论进行计算；

    2  按承载能力极限状态设计时，应采用荷载的设计值，用简单塑性理论进行内力分析；

    3  柱端弯矩及水平荷载产生的弯矩不得进行调幅。

10．1．4  采用塑性设计的结构及进行弯矩调幅的构件，钢材性能应符合本标准第4．3．6条的规定。

10．1．5  采用塑性及弯矩调幅设计的结构构件，其截面板件宽厚比等级应符合下列规定：

    1  形成塑性铰并发生塑性转动的截面，其截面板件宽厚比等级应采用S1级；

    2  最后形成塑性铰的截面，其截面板件宽厚比等级不应低于S2级截面要求；

    3  其他截面板件宽厚比等级不应低于S3级截面要求。

10．1．6  构成抗侧力支撑系统的梁、柱构件，不得进行弯矩调幅设计。

10．1．7  采用塑性设计，或采用弯矩调幅设计且结构为有侧移失稳时，框架柱的计算长度系数应乘以1．1的放大系数。

10．2  弯矩调幅设计要点

10．2．1  当采用一阶弹性分析的框架-支撑结构进行弯矩调幅设计时，框架柱计算长度系数可取为1．0，支撑系统应满足本标准式(8．3．1-6)的要求。

10．2．2  当采用一阶弹性分析时，对于连续梁、框架梁和钢梁及钢-混凝土组合梁的调幅幅度限值及挠度和侧移增大系数应按表10．2．2-1及表10．2．2-2的规定采用。

表10．2．2-1  钢梁调幅幅度限值及侧移增大系数

表10．2．2-2  钢-混凝土组合梁调幅幅度限值及挠度和侧移增大系数

10．3  构件的计算

10．3．1  除塑性铰部位的强度计算外，受弯构件的强度和稳定性计算应符合本标准第6章的规定。

10．3．2  受弯构件的剪切强度应符合下式要求：

    式中：hw、tw——腹板高度和厚度(mm)；

          V——构件的剪力设计值(N)；

          fv——钢材抗剪强度设计值(N/mm2)。

10．3．3  除塑性铰部位的强度计算外，压弯构件的强度和稳定性计算应符合本标准第8章的规定。

10．3．4  塑性铰部位的强度计算应符合下列规定：

    1  采用塑性设计和弯矩调幅设计时，塑性铰部位的强度计算应符合下列公式的规定：

    2  当V＞0．5hwtwfv时，验算受弯承载力所用的腹板强度设计值f可折减为(1—ρ)f，折减系数ρ应按下式计算：

    式中：N——构件的压力设计值(N)；

          Mx——构件的弯矩设计值(N·mm)；

          An——净截面面积(mm2)；

          Wnpx——对x轴的塑性净截面模量(mm3)；

          f——钢材的抗弯强度设计值(N/mm2)。

10．4  容许长细比和构造要求

10．4．1  受压构件的长细比不宜大于130εk。

10．4．2  当钢梁的上翼缘没有通长的刚性铺板或防止侧向弯扭屈曲的构件时，在构件出现塑性铰的截面处应设置侧向支承。该支承点与其相邻支承点间构件的长细比λy应符合下列规定：

    式中：λy——弯矩作用平面外的长细比；

          l1——侧向支承点间距离(mm)；对不出现塑性较的构件区段，其侧向支承点间距应由本标准第6章和第8章内有关弯矩作用平面外的整体稳定计算确定；

          iy——截面绕弱轴的回转半径(mm)；

          M1——与塑性铰距离为l1的侧向支承点处的弯矩(N·mm)；当长度l1内为同向曲率时，M1/(γ′xWxf)为正；当为反向曲率时，M1/(γxWxf)为负。

10．4．3  当工字钢梁受拉的上翼缘有楼板或刚性铺板与钢梁可靠连接时，形成塑性铰的截面应满足下列要求之一：

    1  根据本标准公式(6．2．7-3)计算的正则化长细比不大于0．3；

    2  布置间距不大于2倍梁高的加劲肋；

    3  受压下翼缘设置侧向支撑。

10．4．4  用作减少构件弯矩作用平面外计算长度的侧向支撑，其轴心力应按本标准第7．5．1条确定。

10．4．5  所有节点及其连接应有足够的刚度，应保证在出现塑性铰前节点处各构件间的夹角保持不变。构件拼接和构件间的连接应能传递该处最大弯矩设计值的1．1倍，且不得低于0．5γxWxf。

10．4．6  当构件采用手工气割或剪切机割时，应将出现塑性铰部位的边缘刨平。当螺栓孔位于构件塑性铰部位的受拉板件上时，应采用钻成孔或先冲后扩钻孔。

11  连    接

11．1  一般规定

11．1．1  钢结构构件的连接应根据施工环境条件和作用力的性质选择其连接方法。

11．1．2  同一连接部位中不得采用普通螺栓或承压型高强度螺栓与焊接共用的连接；在改、扩建工程中作为加固补强措施，可采用摩擦型高强度螺栓与焊接承受同一作用力的栓焊并用连接，其计算与构造宜符合行业标准《钢结构高强度螺栓连接技术规程》JGJ 82-2011第5．5节的规定。

11．1．3  C级螺栓宜用于沿其杆轴方向受拉的连接，在下列情况下可用于抗剪连接：

    1  承受静力荷载或间接承受动力荷载结构中的次要连接；

    2  承受静力荷载的可拆卸结构的连接；

    3  临时固定构件用的安装连接。

11．1．4  沉头和半沉头铆钉不得用于其杆轴方向受拉的连接。

11．1．5  钢结构焊接连接构造设计应符合下列规定：

    1  尽量减少焊缝的数量和尺寸；

    2  焊缝的布置宜对称于构件截面的形心轴；

    3  节点区留有足够空间，便于焊接操作和焊后检测；

    4  应避免焊缝密集和双向、三向相交；

    5  焊缝位置宜避开最大应力区；

    6  焊缝连接宜选择等强匹配；当不同强度的钢材连接时，可采用与低强度钢材相匹配的焊接材料。

11．1．6  焊缝的质量等级应根据结构的重要性、荷载特性、焊缝形式、工作环境以及应力状态等情况，按下列原则选用：

    1  在承受动荷载且需要进行疲劳验算的构件中，凡要求与母材等强连接的焊缝应焊透，其质量等级应符合下列规定：

        1)作用力垂直于焊缝长度方向的横向对接焊缝或T形对接与角接组合焊缝，受拉时应为一级，受压时不应低于二级；

        2)作用力平行于焊缝长度方向的纵向对接焊缝不应低于二级；

        3)重级工作制(A6～A8)和起重量Q≥50t的中级工作制(A4、A5)吊车梁的腹板与上翼缘之间以及吊车桁架上弦杆与节点板之间的T形连接部位焊缝应焊透，焊缝形式宜为对接与角接的组合焊缝，其质量等级不应低于二级。

    2  在工作温度等于或低于—20℃的地区，构件对接焊缝的质量不得低于二级。

    3  不需要疲劳验算的构件中，凡要求与母材等强的对接焊缝宜焊透，其质量等级受拉时不应低于二级，受压时不宜低于二级。

    4  部分焊透的对接焊缝、采用角焊缝或部分焊透的对接与角接组合焊缝的T形连接部位，以及搭接连接角焊缝，其质量等级应符合下列规定：

        1)直接承受动荷载且需要疲劳验算的结构和吊车起重量等于或大于50t的中级工作制吊车梁以及梁柱、牛腿等重要节点不应低于二级；

        2)其他结构可为三级。

11．1．7  焊接工程中，首次采用的新钢种应进行焊接性试验，合格后应根据现行国家标准《钢结构焊接规范》GB 50661的规定进行焊接工艺评定。

11．1．8  钢结构的安装连接应采用传力可靠、制作方便、连接简单、便于调整的构造形式，并应考虑临时定位措施。

11．2  焊缝连接计算

11．2．1  全熔透对接焊缝或对接与角接组合焊缝应按下列规定进行强度计算：

    1  在对接和T形连接中，垂直于轴心拉力或轴心压力的对接焊接或对接与角接组合焊缝，其强度应按下式计算：

    式中：N——轴心拉力或轴心压力(N)；

          lw——焊缝长度(mm)；

          he——对接焊缝的计算厚度(mm)，在对接连接节点中取连接件的较小厚度，在T形连接节点中取腹板的厚度；

          fwt、fwc——对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值(N/mm2)。

    2  在对接和T形连接中，承受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝或对接与角接组合焊缝，其正应力和剪应力应分别进行计算。但在同时受有较大正应力和剪应力处(如梁腹板横向对接焊缝的端部)应按下式计算折算应力：

11．2．2  直角角焊缝应按下列规定进行强度计算：

    式中：σf——按焊缝有效截面(helw)计算，垂直于焊缝长度方向的应力(N/mm2)；

          τf——按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力(N/mm2)；

          he——直角角焊缝的计算厚度(mm)，当两焊件间隙b≤1．5mm时，he＝0．7hf；1．5mm＜b≤5mm时，he＝0．7(hf—b)，hf为焊脚尺寸(图11．2．2)；

          lw——角焊缝的计算长度(mm)，对每条焊缝取其实际长度减去2hf；

          fwf——角焊缝的强度设计值(N/mm2)；

          βf——正面角焊缝的强度设计值增大系数，对承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构，βf＝1．22；对直接承受动力荷载的结构，βf＝1．0。

图11．2．2  直角角焊缝截面

11．2．3  两焊脚边夹角为60°≤α≤135°的T形连接的斜角角焊缝(图11．2．3-1)，其强度应按本标准式(11．2．2-1)～式(11．2．2-3)计算，但取βf＝1．0，其计算厚度he(图11．2．3-2)的计算应符合下列规定：

    3  当30°≤α≤60°或α＜30°时，斜角角焊缝计算厚度he应按现行国家标准《钢结构焊接规范》GB 50661的有关规定计算取值。

图11．2．3-1 T形连接的斜角角焊缝截面

图11．2．3-2 T形连接的根部间隙和焊缝截面

11．2．4  部分熔透的对接焊缝(图11．2．4)和T形对接与角接组合焊缝[图11．2．4(c)]的强度，应按式(11．2．2-1)～式(11．2．2-3)计算，当熔合线处焊缝截面边长等于或接近于最短距离s时，抗剪强度设计值应按角焊缝的强度设计值乘以0．9。在垂直于焊缝长度方向的压力作用下，取βf＝1．22，其他情况取βf＝1．0，其计算厚度he宜按下列规定取值，其中s为坡口深度，即根部至焊缝表面(不考虑余高)的最短距离(mm)；α为V形、单边V形或K形坡口角度：

    1  V形坡口[图11．2．4(a)]：当α≥60°时，he＝s；当α＜60°时，he＝0．75s；

    2  单边V形和K形坡口[图11．2．4(b)、图11．2．4(c)]：当α＝45°±5°时，he＝s—3；

    3  U形和J形坡口[图11．2．4(d)、图11．2．4(e)]：当α＝45°±5°时，he＝s。

图11．2．4  部分熔透的对接焊缝和T形对接与角接组合焊缝截面

11．2．5  圆形塞焊焊缝和圆孔或槽孔内角焊缝的强度应分别按式(11．2．5-1)和式(11．2．5-2)计算：

    式中：Aw——塞焊圆孔面积；

          lw——圆孔内或槽孔内角焊缝的计算长度。

11．2．6  角焊缝的搭接焊缝连接中，当焊缝计算长度lw超过60hf时，焊缝的承载力设计值应乘以折减系数αf，αf＝1．5—lw/120hf，并不小于0．5。

11．2．7  焊接截面工字形梁翼缘与腹板的焊缝连接强度计算应符合下列规定：

    1  双面角焊缝连接，其强度应按下式计算，当梁上翼缘受有固定集中荷载时，宜在该处设置顶紧上翼缘的支承加劲肋，按式(11．2．7)计算时取F＝0。

    式中：Sf——所计算翼缘毛截面对梁中和轴的面积矩(mm3)；

          I——梁的毛截面惯性矩(mm4)；

          F、ψ、lz——按本标准第6．1．4条采用。

    2  当腹板与翼缘的连接焊缝采用焊透的T形对接与角接组合焊缝时，其焊缝强度可不计算。

11．2．8  圆管与矩形管T、Y、K形相贯节点焊缝的构造与计算厚度取值应符合现行国家标准《钢结构焊接规范》GB 50661的相关规定。

11．3  焊缝连接构造要求

11．3．1  受力和构造焊缝可采用对接焊缝、角接焊缝、对接与角接组合焊缝、塞焊焊缝、槽焊焊缝，重要连接或有等强要求的对接焊缝应为熔透焊缝，较厚板件或无需焊透时可采用部分熔透焊缝。

11．3．2  对接焊缝的坡口形式，宜根据板厚和施工条件按现行国家标准《钢结构焊接规范》GB 50661要求选用。

11．3．3  不同厚度和宽度的材料对接时，应作平缓过渡，其连接处坡度值不宜大于1：2.5(图11．3．3-1和图11．3．3-2)。

图11．3．3-1  不同宽度或厚度钢板的拼接

11．3．4  承受动荷载时，塞焊、槽焊、角焊、对接连接应符合下列规定：

    1  承受动荷载不需要进行疲劳验算的构件，采用塞焊、槽焊时，孔或槽的边缘到构件边缘在垂直于应力方向上的间距不应小于此构件厚度的5倍，且不应小于孔或槽宽度的2倍；构件端部搭接连接的纵向角焊缝长度不应小于两侧焊缝间的垂直间距a，且在无塞焊、槽焊等其他措施时，间距a不应大于较薄件厚度t的16倍(图11．3．4)；

图11．3．3-2  不同宽度或厚度铸钢件的拼接

图11．3．4  承受动载不需进行疲劳验算时构件端部纵向角焊缝长度及间距要求

a-不应大于16t(中间有塞焊焊缝或槽焊焊缝时除外)

    2  不得采用焊脚尺寸小于5mm的角焊缝；

    3  严禁采用断续坡口焊缝和断续角焊缝；

    4  对接与角接组合焊缝和T形连接的全焊透坡口焊缝应采用角焊缝加强，加强焊脚尺寸不应大于连接部位较薄件厚度的1/2，但最大值不得超过10mm；

    5  承受动荷载需经疲劳验算的连接，当拉应力与焊缝轴线垂直时，严禁采用部分焊透对接焊缝；

    6  除横焊位置以外，不宜采用L形和J形坡口；

    7  不同板厚的对接连接承受动载时，应按本标准第11．3．3条的规定做成平缓过渡。

11．3．5  角焊缝的尺寸应符合下列规定：

    1  角焊缝的最小计算长度应为其焊脚尺寸hf的8倍，且不应小于40mm；焊缝计算长度应为扣除引弧、收弧长度后的焊缝长度；

    2  断续角焊缝焊段的最小长度不应小于最小计算长度；

    3  角焊缝最小焊脚尺寸宜按表11．3．5取值，承受动荷载时角焊缝焊脚尺寸不宜小于5mm；

    4  被焊构件中较薄板厚度不小于25mm时，宜采用开局部坡口的角焊缝；

    5  采用角焊缝焊接连接，不宜将厚板焊接到较薄板上。

表11．3．5  角焊缝最小焊脚尺寸(mm)

    注：1  采用不预热的非低氢焊接方法进行焊接时，t等于焊接连接部位中较厚件厚度，宜采用单道焊缝；采用预热的非低氢焊接方法或低氢焊接方法进行焊接时，t等于焊接连接部位中较薄件厚度；

        2  焊缝尺寸hf不要求超过焊接连接部位中较薄件厚度的情况除外。

11．3．6  搭接连接角焊缝的尺寸及布置应符合下列规定：

    1  传递轴向力的部件，其搭接连接最小搭接长度应为较薄件厚度的5倍，且不应小于25mm(图11．3．6-1)，并应施焊纵向或横向双角焊缝；

图11．3．6-1  搭接连接双角焊缝的要求

t—t1和t2中较小者；hf—焊脚尺寸，按设计要求

    2  只采用纵向角焊缝连接型钢杆件端部时，型钢杆件的宽度不应大于200mm，当宽度大于200mm时，应加横向角焊缝或中间塞焊；型钢杆件每一侧纵向角焊缝的长度不应小于型钢杆件的宽度；

    3  型钢杆件搭接连接采用围焊时，在转角处应连续施焊。杆件端部搭接角焊缝作绕焊时，绕焊长度不应小于焊脚尺寸的2倍，并应连续施焊；

    4  搭接焊缝沿母材棱边的最大焊脚尺寸，当板厚不大于6mm时，应为母材厚度，当板厚大于6mm时，应为母材厚度减去1mm～2mm(图11．3．6-2)；

图11．3．6-2  搭接焊缝沿母材棱边的最大焊脚尺寸

    5  用搭接焊缝传递荷载的套管连接可只焊一条角焊缝，其管材搭接长度L不应小于5(t1＋t2)，且不应小于25mm。搭接焊缝焊脚尺寸应符合设计要求(图11．3．6-3)。

图11．3．6-3  管材套管连接的搭接焊缝最小长度

hf—焊脚尺寸，按设计要求

11．3．7  塞焊和槽焊焊缝的尺寸、间距、焊缝高度应符合下列规定：

    1  塞焊和槽焊的有效面积应为贴合面上圆孔或长槽孔的标称面积。

    2  塞焊焊缝的最小中心间隔应为孔径的4倍，槽焊焊缝的纵向最小间距应为槽孔长度的2倍，垂直于槽孔长度方向的两排槽孔的最小间距应为槽孔宽度的4倍。

    3  塞焊孔的最小直径不得小于开孔板厚度加8mm，最大直径应为最小直径加3mm和开孔件厚度的2．25倍两值中较大者。槽孔长度不应超过开孔件厚度的10倍，最小及最大槽宽规定应与塞焊孔的最小及最大孔径规定相同。

    4  塞焊和槽焊的焊缝高度应符合下列规定：

        1)当母材厚度不大于16mm时，应与母材厚度相同；

        2)当母材厚度大于16mm时，不应小于母材厚度的一半和16mm两值中较大者。

    5  塞焊焊缝和槽焊焊缝的尺寸应根据贴合面上承受的剪力计算确定。

11．3．8  在次要构件或次要焊接连接中，可采用断续角焊缝。断续角焊缝焊段的长度不得小于10hf或50mm，其净距不应大于15t(对受压构件)或30t(对受拉构件)，t为较薄焊件厚度。腐蚀环境中不宜采用断续角焊缝。

11．4  紧固件连接计算

11．4．1  普通螺栓、锚栓或铆钉的连接承载力应按下列规定计算：

    1  在普通螺栓或铆钉抗剪连接中，每个螺栓的承载力设计值应取受剪和承压承载力设计值中的较小者。受剪和承压承载力设计值应分别按式(11．4．1-1)、式(11．4．1-2)和式(11．4．1-3)、式(11．4．1-4)计算。

    式中：nv——受剪面数目；

          d——螺杆直径(mm)；

          d0——铆钉孔直径(mm)；

          ∑t——在不同受力方向中一个受力方向承压构件总厚度的较小值(mm)；

          fbv、fbc——螺栓的抗剪和承压强度设计值(N/mm2)；

          frv、frc——铆钉的抗剪和承压强度设计值(N/mm2)。

    2  在普通螺栓、锚栓或铆钉杆轴向方向受拉的连接中，每个普通螺栓、锚栓或铆钉的承载力设计值应按下列公式计算：

    式中：de——螺栓或锚栓在螺纹处的有效直径(mm)；

          fbt、fat、frt——普通螺栓、锚栓和铆钉的抗拉强度设计值(N/mm2)。

    3  同时承受剪力和杆轴方向拉力的普通螺栓和铆钉，其承载力应分别符合下列公式的要求：

    式中：Nv、Nt——分别为某个普通螺栓所承受的剪力和拉力(N)；

          Nbv、Nbt、Nbc——一个普通螺栓的抗剪、抗拉和承压承载力设计值(N)；

          Nrv、Nrt、Nrc——一个铆钉抗剪、抗拉和承压承载力设计值(N)。

11．4．2  高强度螺栓摩擦型连接应按下列规定计算：

    1  在受剪连接中，每个高强度螺栓的承载力设计值按下式计算：

    式中：Nbv——一个高强度螺栓的受剪承载力设计值(N)；

          k——孔型系数，标准孔取1．0；大圆孔取0．85；内力与槽孔长向垂直时取0．7；内力与槽孔长向平行时取0．6；

          nf——传力摩擦面数目；

          μ——摩擦面的抗滑移系数，可按表11．4．2-1取值；

          P——一个高强度螺栓的预拉力设计值(N)，按表11．4．2-2取值。

    式中：Nv、Nt——分别为某个高强度螺栓所承受的剪力和拉力(N)；

          Nbv、Nbt——一个高强度螺栓的受剪、受拉承载力设计值(N)。

表11．4．2-1  钢材摩擦面的抗滑移系数μ

    注：1  钢丝刷除锈方向应与受力方向垂直；

        2  当连接构件采用不同钢材牌号时，μ按相应较低强度者取值；

        3  采用其他方法处理时，其处理工艺及抗滑移系数值均需经试验确定。

表11．4．2-2  一个高强度螺栓的预拉力设计值P(kN)

11．4．3  高强度螺栓承压型连接应按下列规定计算：

    1  承压型连接的高强度螺栓预拉力P的施拧工艺和设计值取值应与摩擦型连接高强度螺栓相同；

    2  承压型连接中每个高强度螺栓的受剪承载力设计值，其计算方法与普通螺栓相同，但当计算剪切面在螺纹处时，其受剪承载力设计值应按螺纹处的有效截面积进行计算；

    3  在杆轴受拉的连接中，每个高强度螺栓的受拉承载力设计值的计算方法与普通螺栓相同；

    4  同时承受剪力和杆轴方向拉力的承压型连接，承载力应符合下列公式的要求：

    式中：Nv、Nt——所计算的某个高强度螺栓所承受的剪力和拉力(N)；

          Nbv、Nbt、Nbc——一个高强度螺栓按普通螺栓计算时的受剪、受拉和承压承载力设计值；

11．4．4  在下列情况的连接中，螺栓或铆钉的数目应予增加：

    1  一个构件借助填板或其他中间板与另一构件连接的螺栓(摩擦型连接的高强度螺栓除外)或铆钉数目，应按计算增加10％；

    2  当采用搭接或拼接板的单面连接传递轴心力，因偏心引起连接部位发生弯曲时，螺栓(摩擦型连接的高强度螺栓除外)数目应按计算增加10％；

    3  在构件的端部连接中，当利用短角钢连接型钢(角钢或槽钢)的外伸肢以缩短连接长度时，在短角钢两肢中的一肢上，所用的螺栓或铆钉数目应按计算增加50％；

    4  当铆钉连接的铆合总厚度超过铆钉孔径的5倍时，总厚度每超过2mm，铆钉数目应按计算增加1％(至少应增加1个铆钉)，但铆合总厚度不得超过铆钉孔径的7倍。

11．4．5  在构件连接节点的一端，当螺栓沿轴向受力方向的连接长度l1大于15d0时(d0为孔径)，应将螺栓的承载力设计值乘以折减系数(1．1—l1/150d0)，当大于60d0时，折减系数取为定值0．7。

11．5  紧固件连接构造要求

11．5．1  螺栓孔的孔径与孔型应符合下列规定：

    1  B级普通螺栓的孔径d0较螺栓公称直径d大0．2mm～0．5mm，C级普通螺栓的孔径d0较螺栓公称直径d大1．0mm～1．5mm；

    2  高强度螺栓承压型连接采用标准圆孔时，其孔径d0可按表11．5．1采用；

    3  高强度螺栓摩擦型连接可采用标准孔、大圆孔和槽孔，孔型尺寸可按表11．5．1采用；采用扩大孔连接时，同一连接面只能在盖板和芯板其中之一的板上采用大圆孔或槽孔，其余仍采用标准孔；

表11．5．1  高强度螺栓连接的孔型尺寸匹配(mm)

    4  高强度螺栓摩擦型连接盖板按大圆孔、槽孔制孔时，应增大垫圈厚度或采用连续型垫板，其孔径与标准垫圈相同，对M24及以下的螺栓，厚度不宜小于8mm；对M24以上的螺栓，厚度不宜小于10mm。

11．5．2  螺栓(铆钉)连接宜采用紧凑布置，其连接中心宜与被连接构件截面的重心相一致。螺栓或铆钉的间距、边距和端距容许值应符合表11．5．2的规定。

表11．5．2  螺栓或铆钉的孔距、边距和端距容许值

    注：1  d0为螺栓或铆钉的孔径，对槽孔为短向尺寸，t为外层较薄板件的厚度；

        2  钢板边缘与刚性构件(如角钢，槽钢等)相连的高强度螺栓的最大间距，可按中间排的数值采用；

        3  计算螺栓孔引起的截面削弱时可取d＋4mm和d0的较大者。

11．5．3  直接承受动力荷载构件的螺栓连接应符合下列规定：

    1  抗剪连接时应采用摩擦型高强度螺栓；

    2  普通螺栓受拉连接应采用双螺帽或其他能防止螺帽松动的有效措施。

11．5．4  高强度螺栓连接设计应符合下列规定：

    1  本章的高强度螺栓连接均应按本标准表11．4．2-2施加预拉力；

    2  采用承压型连接时，连接处构件接触面应清除油污及浮锈，仅承受拉力的高强度螺栓连接，不要求对接触面进行抗滑移处理；

    3  高强度螺栓承压型连接不应用于直接承受动力荷载的结构，抗剪承压型连接在正常使用极限状态下应符合摩擦型连接的设计要求；

    4  当高强度螺栓连接的环境温度为100℃～150℃时，其承载力应降低10％。

11．5．5  当型钢构件拼接采用高强度螺栓连接时，其拼接件宜采用钢板。

11．5．6  螺栓连接设计应符合下列规定：

    1  连接处应有必要的螺栓施拧空间；

    2  螺栓连接或拼接节点中，每一杆件一端的永久性的螺栓数不宜少于2个；对组合构件的缀条，其端部连接可采用1个螺栓；

    3  沿杆轴方向受拉的螺栓连接中的端板(法兰板)，宜设置加劲肋。

11．6  销轴连接

11．6．1  销轴连接适用于铰接柱脚或拱脚以及拉索、拉杆端部的连接，销轴与耳板宜采用Q345、Q390与Q420，也可采用45号钢、35CrMo或40Cr等钢材。当销孔和销轴表面要求机加工时，其质量要求应符合相应的机械零件加工标准的规定。当销轴直径大于120mm时，宜采用锻造加工工艺制作。

11．6．2  销轴连接的构造应符合下列规定(图11．6．2)：

图11．6．2  销轴连接耳板

    1  销轴孔中心应位于耳板的中心线上，其孔径与直径相差不应大于1mm。

    2  耳板两侧宽厚比b／t不宜大于4，几何尺寸应符合下列公式规定：

    式中：b——连接耳板两侧边缘与销轴孔边缘净距(mm)；

          t——耳板厚度(mm)；

          a——顺受力方向，销轴孔边距板边缘最小距离(mm)。

    3  销轴表面与耳板孔周表面宜进行机加工。

11．6．3  连接耳板应按下列公式进行抗拉、抗剪强度的计算：

    式中：N——杆件轴向拉力设计值(N)；

          b1——计算宽度(mm)；

          d0——销轴孔径(mm)；

          f——耳板抗拉强度设计值(N/mm2)。

          Z——耳板端部抗剪截面宽度(图11．6．3)(mm)；

          fv——耳板钢材抗剪强度设计值(N/mm2)。

11．6．4  销轴应按下列公式进行承压、抗剪与抗弯强度的计算：

图11．6．3  销轴连接耳板受剪面示意图

    式中：d——销轴直径(mm)；

          fbc——销轴连接中耳板的承压强度设计值(N/mm2)；

          nv——受剪面数目；

          fbv——销轴的抗剪强度设计值(N/mm2)；

          M——销轴计算截面弯矩设计值(N·mm)；

          fb——销轴的抗弯强度设计值(N/mm2)；

          te——两端耳板厚度(mm)；

          tm——中间耳板厚度(mm)；

          s——端耳板和中间耳板间间距(mm)。

11．7  钢管法兰连接构造

11．7．1  法兰板可采用环状板或整板，并宜设置加劲肋。

11．7．2  法兰板上螺孔应均匀分布，螺栓宜采用较高强度等级。

11．7．3  当钢管内壁不作防腐蚀处理时，管端部法兰应作气密性焊接封闭。当钢管用热浸镀锌作内外防腐蚀处理时，管端不应封闭。

12  节    点

12．1  一般规定

12．1．1  钢结构节点设计应根据结构的重要性、受力特点、荷载情况和工作环境等因素选用节点形式、材料与加工工艺。

12．1．2  节点设计应满足承载力极限状态要求，传力可靠，减少应力集中。

12．1．3  节点构造应符合结构计算假定，当构件在节点偏心相交时，尚应考虑局部弯矩的影响。

12．1．4  构造复杂的重要节点应通过有限元分析确定其承载力，并宜进行试验验证。

12．1．5  节点构造应便于制作、运输、安装、维护，防止积水、积尘，并应采取防腐与防火措施。

12．1．6  拼接节点应保证被连接构件的连续性。

12．2  连接板节点

12．2．1  连接节点处板件在拉、剪作用下的强度应按下列公式计算：

    式中：N——作用于板件的拉力(N)；

          Ai——第i段破坏面的截面积，当为螺栓连接时，应取净截面面积(mm2)；

          t——板件厚度(mm)；

          li——第i破坏段的长度，应取板件中最危险的破坏线长度(图12．2．1)(mm)；

          ηi——第i段的拉剪折算系数；

          αi——第i段破坏线与拉力轴线的夹角。

图12．2．1  板件的拉、剪撕裂

12．2．2  桁架节点板(杆件轧制T形和双板焊接T形截面者除外)的强度除可按本标准第12．2．1条相关公式计算外，也可用有效宽度法按下式计算：

    式中：be——板件的有效宽度(图12．2．2) (mm)；当用螺栓(或铆钉)连接时，应减去孔径，孔径应取比螺栓(或铆钉)标称尺寸大4mm。

12．2．3  桁架节点板在斜腹杆压力作用下的稳定性可用下列方法进行计算：

    1  对有竖腹杆相连的节点板，当c/t≤15εk时，可不计算稳定，否则应按本标准附录G进行稳定计算，在任何情况下，c/t不得大于22εk，c为受压腹杆连接肢端面中点沿腹杆轴线方向至弦杆的净距离；

图12．2．2  板件的有效宽度

    2  对无竖腹杆相连的节点板，当c/t≤10εk时，节点板的稳定承载力可取为0．8betf；当c/t＞10εk时，应按本标准附录G进行稳定计算，但在任何情况下，c/t不得大于17．5εk。

12．2．4  当采用本标准第12．2．1条～第12．2．3条方法计算桁架节点板时，尚应符合下列规定：

    1  节点板边缘与腹杆轴线之间的夹角不应小于15°；

    2  斜腹杆与弦杆的夹角应为30°～60°；

    3  节点板的自由边长度lf与厚度t之比不得大于60εk。

12．2．5  垂直于杆件轴向设置的连接板或梁的翼缘采用焊接方式与工字形、H形或其他截面的未设水平加劲肋的杆件翼缘相连，形成T形接合时，其母材和焊缝均应根据有效宽度进行强度计算。

    1  工字形或H形截面杆件的有效宽度应按下列公式计算[图12．2．5(a)]：

    式中：be——T形接合的有效宽度(mm)；

          fyc——被连接杆件翼缘的钢材屈服强度(N/mm2)；

          fyp——连接板的钢材屈服强度(N/mm2)；

          tw——被连接杆件的腹板厚度(mm)；

          tf——被连接杆件的翼缘厚度(mm)；

          tp——连接板厚度(mm)；

          s——对于被连接杆件，轧制工字形或H形截面杆件取为圆角半径r；焊接工字形或H形截面杆件取为焊脚尺寸hf(mm)。

图12．2．5  未加劲T形连接节点的有效宽度

    式中：fup——连接板的极限强度(N/mm2)；

          bp——连接板宽度(mm)。

    4  当节点板不满足式(12．2．5-4)要求时，被连接杆件的翼缘应设置加劲肋。

    5  连接板与翼缘的焊缝应按能传递连接板的抗力bptpfyp(假定为均布应力)进行设计。

12．2．6  杆件与节点板的连接焊缝(图12．2．6)宜采用两面侧焊，也可以三面围焊，所有围焊的转角处必须连续施焊；弦杆与腹杆、腹杆与腹杆之间的间隙不应小于20mm，相邻角焊缝焊趾间净距不应小于5mm。

图12．2．6  杆件与节点板的焊缝连接

12．2．7  节点板厚度宜根据所连接杆件内力的计算确定，但不得小于6mm。节点板的平面尺寸应考虑制作和装配的误差。

12．3  梁柱连接节点

12．3．1  梁柱连接节点可采用栓焊混合连接、螺栓连接、焊接连接、端板连接、顶底角钢连接等构造。

12．3．2  梁柱采用刚性或半刚性节点时，节点应进行在弯矩和剪力作用下的强度验算。

12．3．3  当梁柱采用刚性连接，对应于梁翼缘的柱腹板部位设置横向加劲肋时，节点域应符合下列规定：

    1  当横向加劲肋厚度不小于梁的翼缘板厚度时，节点域的受剪正则化宽厚比λn,s不应大于0．8；对单层和低层轻型建筑，λn,s不得大于1．2。节点域的受剪正则化宽厚比λn,s应按下式计算：

    式中：Mb1、Mb2——分别为节点域两侧梁端弯矩设计值(N·mm)；

          Vp——节点域的体积(mm3)；

          hc1——柱翼缘中心线之间的宽度和梁腹板高度(mm)；

          hb1——梁翼缘中心线之间的高度(mm)；

          tw——柱腹板节点域的厚度(mm)；

          dc——钢管直径线上管壁中心线之间的距离(mm)；

          tc——节点域钢管壁厚(mm)；

          fps——节点域的抗剪强度(N/mm2)。

    3  节点域的受剪承载力fps应据节点域受剪正则化宽厚比λn,s按下列规定取值：

    4  当节点域厚度不满足式(12．3．3-3)的要求时，对H形截面柱节点域可采用下列补强措施：

        1)加厚节点域的柱腹板，腹板加厚的范围应伸出梁的上下翼缘外不小于150mm；

        2)节点域处焊贴补强板加强，补强板与柱加劲肋和翼缘可采用角焊缝连接，与柱腹板采用塞焊连成整体，塞焊点之间的距离不应大于较薄焊件厚度的21εk倍。

        3)设置节点域斜向加劲肋加强。

12．3．4  梁柱刚性节点中当工字形梁翼缘采用焊透的T形对接焊缝与H形柱的翼缘焊接，同时对应的柱腹板未设置水平加劲肋时，柱翼缘和腹板厚度应符合下列规定：

    式中：Afb——梁受压翼缘的截面积(mm2)；

          fb、fc——分别为梁和柱钢材抗拉、抗压强度设计值(N/mm2)；

          be——在垂直于柱翼缘的集中压力作用下，柱腹板计算高度边缘处压应力的假定分布长度(mm)；

          hy——自柱顶面至腹板计算高度上边缘的距离，对轧制型钢截面取柱翼缘边缘至内弧起点间的距离，对焊接截面取柱翼缘厚度(mm)；

          tf——梁受压翼缘厚度(mm)；

          hc——柱腹板的宽度(mm)；

          εk,c——柱的钢号修正系数；

          Aft——梁受拉翼缘的截面积(mm2)。

12．3．5  采用焊接连接或栓焊混合连接(梁翼缘与柱焊接，腹板与柱高强度螺栓连接)的梁柱刚接节点，其构造应符合下列规定：

    1  H形钢柱腹板对应于梁翼缘部位宜设置横向加劲肋，箱形(钢管)柱对应于梁翼缘的位置宜设置水平隔板。

    2  梁柱节点宜采用柱贯通构造，当柱采用冷成型管截面或壁板厚度小于翼缘厚度较多时，梁柱节点宜采用隔板贯通式构造。

    3  节点采用隔板贯通式构造时，柱与贯通式隔板应采用全熔透坡口焊缝连接。贯通式隔板挑出长度l宜满足25mm≤l≤60mm；隔板宜采用拘束度较小的焊接构造与工艺，其厚度不应小于梁翼缘厚度和柱壁板的厚度。当隔板厚度不小于36mm时，宜选用厚度方向钢板。

    4  梁柱节点区柱腹板加劲肋或隔板应符合下列规定：

        1)横向加劲肋的截面尺寸应经计算确定，其厚度不宜小于梁翼缘厚度；其宽度应符合传力、构造和板件宽厚比限值的要求；

        2)横向加劲肋的上表面宜与梁翼缘的上表面对齐，并以焊透的T形对接焊缝与柱翼缘连接，当梁与H形截面柱弱轴方向连接，即与腹板垂直相连形成刚接时，横向加劲肋与柱腹板的连接宜采用焊透对接焊缝；

        3)箱形柱中的横向隔板与柱翼缘的连接宜采用焊透的T形对接焊缝，对无法进行电弧焊的焊缝且柱壁板厚度不小于16mm的可采用熔化嘴电渣；

        4)当采用斜向加劲肋加强节点域时，加劲肋及其连接应能传递柱腹板所能承担剪力之外的剪力；其截面尺寸应符合传力和板件宽厚比限值的要求。

12．3．6  端板连接的梁柱刚接节点应符合下列规定：

    1  端板宜采用外伸式端板。端板的厚度不宜小于螺栓直径；

    2  节点中端板厚度与螺栓直径应由计算决定，计算时宜计入撬力的影响；

    3  节点区柱腹板对应于梁翼缘部位应设置横向加劲肋，其与柱翼缘围隔成的节点域应按本标准第12．3．3条进行抗剪强度的验算，强度不足时宜设斜加劲肋加强。

12．3．7  采用端板连接的节点，应符合下列规定：

    1  连接应采用高强度螺栓，螺栓间距应满足本标准表11．5．2的规定；

    2  螺栓应成对称布置，并应满足拧紧螺栓的施工要求。

12．4  铸钢节点

12．4．1  铸钢节点应满足结构受力、铸造工艺、连接构造与施工安装的要求，适用于几何形式复杂、杆件汇交密集、受力集中的部位。铸钢节点与相邻构件可采取焊接、螺纹或销轴等连接方式。

12．4．2  铸钢节点应满足承载力极限状态的要求，节点应力应符合下式要求：

    式中：σ1、σ2、σ3——计算点处在相邻构件荷载设计值作用下的第一、第二、第三主应力；

          βf——强度增大系数。当各主应力均为压应力时，βf＝1．2；当各主应力均为拉应力时，βf＝1．0，且最大主应力应满足σ1≤1．1f；其他情况时，βf＝1．1。

12．4．3  铸钢节点可采用有限元法确定其受力状态，并可根据实际情况对其承载力进行试验验证。

12．4．4  焊接结构用铸钢节点材料的碳当量及硫、磷含量应符合现行国家标准《焊接结构用铸钢件》GB/T 7659的规定。

12．4．5  铸钢节点应根据铸件轮廓尺寸、夹角大小与铸造工艺确定最小壁厚、内圆角半径与外圆角半径。铸钢件壁厚不宜大于150mm，应避免壁厚急剧变化，壁厚变化斜率不宜大于1/5。内部肋板厚度不宜大于外侧壁厚。

12．4．6  铸造工艺应保证铸钢节点内部组织致密、均匀，铸钢件宜进行正火或调质热处理，设计文件应注明铸钢件毛皮尺寸的容许偏差。

12．5  预应力索节点

12．5．1  预应力高强拉索的张拉节点应保证节点张拉区有足够的施工空间，便于施工操作，且锚固可靠。预应力索张拉节点与主体结构的连接应考虑超张拉和使用荷载阶段拉索的实际受力大小，确保连接安全。

12．5．2  预应力索锚固节点应采用传力可靠、预应力损失低且施工便利的锚具，应保证锚固区的局部承压强度和刚度。应对锚固节点区域的主要受力杆件、板域进行应力分析和连接计算。节点区应避免焊缝重叠、开孔等。