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50年代由于大規(guī)模建設工程的需要,建筑工程部于1954年頒布了規(guī)結-4—54《鋼結構設計規(guī)范試行草案》。該草案以前蘇聯(lián)1946年的規(guī)范為編制依據(jù), 后因前蘇聯(lián)于1955年頒布了新 的鋼結構設計規(guī)范НйТУ12155,國家基本建設委員會決定采用以該規(guī)范代替規(guī)結-4—54,使該草案終未正式使用。

60年代,我國為編制鋼結構設計規(guī)范, 建筑工程部組織北京工業(yè)建筑設計院、清華大學、同濟大學、哈爾濱建筑工程學院、天津大學、冶金部、第三機械工業(yè)部、鐵道部等有關設計院等單位著手制訂鋼結構設計規(guī)范, 并于1964年完成討論稿(第五稿) ,但后來遭到文革的沖擊,未能獲準頒布。

70年代初,國家基本建設委員會下決心編制自己的國家標準規(guī)范體系。由冶金工業(yè)部組織北京鋼鐵設計院會同清華大學、西安冶金建筑學院、 浙江大學、天津大學、哈爾濱建筑工程學院、重慶建筑工程學院、冶金建筑科學研究院、建筑工程部北京建筑設計院等10余個單位抽調(diào)人員完全脫產(chǎn), 進行規(guī)范課題研究和編制工作。于1974年12月由國家基本建設委員會、冶金工業(yè)部批準和頒布了 TJ 17— 74《鋼結構設計規(guī)范 》( 試行)，這是我國鋼結構發(fā)展史上的一個重要的里程碑。

1988年10月由建設部批準和頒布了 GBJ 17—88《鋼結構設計規(guī)范》。74版規(guī)范頒布后, 由北京鋼鐵設計院組織全國幾十個單位對規(guī)范中存在的問題進行了理論和試驗研究。經(jīng)過10余年的努力,獲得了100多項有關規(guī)范的研究成果,并在此基礎上完成了對74版規(guī)范的全面修訂。

2003年4月建設部批準并頒布了 GB50017—2003《鋼結構設計規(guī)范》。自20世紀90年代以來,隨著我國鋼產(chǎn)量的不斷增加,建筑鋼結構有了飛速的發(fā)展,對GBJ 17—88版規(guī)范提出了多方面的修改要求, 1997年建設部發(fā)文要求北京鋼鐵設計研究總院會同國內(nèi)15家單位成立規(guī)范修訂組,負責對GBJ 17—88版規(guī)范作全面修改。

2017年12月12日由住房城鄉(xiāng)建設部第1771號公告批準發(fā)布，國家標準《鋼結構設計標準》（GB50017-2017），自2018年7月1日起實施。這是以中冶京誠工程技術有限公司為主編單位會同34個參編單位和6個參加單位經(jīng)14年編寫而成。2003年到2017年是我國鋼產(chǎn)量名列世界第一、鋼結構行業(yè)得到高速發(fā)展、科研成果不斷增加、設計和制作安裝積累了豐富經(jīng)驗的十余年。2017版鋼結構標準的實施必將推動我國鋼結構行業(yè)健康發(fā)展和技術進步。

從各版本規(guī)范可看出，鋼結構設計規(guī)范遵從原蘇聯(lián)和歐洲體系，從許用應力法，到極限狀態(tài)法，到性能設計法也增加了很多我國自己的創(chuàng)新技術和科研成果，并與抗震設計規(guī)范、組合結構設計規(guī)范相協(xié)調(diào)，給設計人員使用帶來方便。

要按照國家對標準體制改革的要求并結合本標準編制的經(jīng)驗和教訓準備下一版設計標準修改工作，明確鋼結構設計標準的定位與目標以及與相關標準的分工協(xié)調(diào)等;  

應由國家有關部門選擇適合承擔編制工作的設計單位作為主編單位，要有配備專門人才的工作班子和充分的工作條件; 

對各單位完成的鋼結構科研成果由規(guī)范標準編制組進行審查，決定是否在標準中采用，科研成果可實行有償購買，設計標準不能成為成果匯編，既要有先進性科學性，更要突出實用性可操作性; 

要研究解決編制組的費用來源和使用有關辦法，包括國家撥款，協(xié)會、企業(yè)、個人出資等。

我國的鋼結構設計規(guī)范是隨著建筑鋼結構的應用逐步發(fā)展和完善的，經(jīng)歷了74鋼規(guī)（TJ 17—74 《鋼結構設計規(guī)范》）、 88鋼規(guī)（ GBJ 17—88《鋼結構設計規(guī)范》）和03鋼規(guī)（ GB 50017—2003 《鋼結構設計規(guī)范》）以及最新修訂并于2018年7月1日實施的新版鋼規(guī)GB 50017-2017《鋼結構設計標準》（簡稱“17鋼標”）。

17鋼標的修訂，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：

形成設計規(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)定鋼材強度和構件驗算，缺乏對結構體系層面的設計規(guī)定和結構抗震設計內(nèi)容，不能直接成為用于設計的結構規(guī)范。

本次修訂加入結構體系和抗震設計內(nèi)容，使17鋼標能夠直接用于常用鋼結構體系的設計。

引入用于鋼結構穩(wěn)定設計的直接分析法，并與歐標、美標、中國香港鋼規(guī)的直接分析法保持同步，使鋼結構的穩(wěn)定設計更安全、更經(jīng)濟。

?? 1.1 第 1 章：總則

17 鋼標適用于工業(yè)與民用建筑和一般構筑物的鋼結構設計。經(jīng)過歷屆編制人的努力，鋼規(guī)已成為鋼結構業(yè)內(nèi)專業(yè)最權威、應用最廣泛的規(guī)范。因此本次鋼標的修訂也力求在房屋之外的其他領域，如鐵路、公路、港口、水利等方面解決技術層面的共性問題，以促進鋼結構行業(yè)的發(fā)展。

?? 1.2 第 2 章：術語和符號

明確了無支撐框架、強支撐框架的定義，規(guī)范了支撐結構、框架－ 支撐結構體系，增加了用于抗震設計的構件塑性耗能區(qū)的定義。

?? 1.3 第 3 章：基本設計規(guī)定

給出了鋼結構兩種地震工況的驗算方法，即 GB 50010—2010《建筑抗震設計規(guī)范》（簡稱“抗規(guī)”）的多遇地震設計法和17鋼標的設防烈度地震設計法，后者具體驗算方法見第17章。這就指明了鋼結構的抗震設計既可以按抗規(guī)的方法，也可以按第17 章的抗震性能化設計方法。

截面板件寬厚比是為第 17 章抗震設計準備的基本資料，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—S4 截面，17鋼標將壓彎和受彎構件的截面分成 S1—S5 五類截面。17鋼標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。

?? 1.4 第4章：材料

17 鋼標將材料獨立成章，為今后新材料的應用做準備。本次雖僅增加了 Q460 和 Q345GJ 兩種鋼材，但做了大量工作。以可靠性指標為基礎，通過大量構件的幾何不定性、材料不定性和計算模式不定性的試驗分析和現(xiàn)場構件數(shù)據(jù)統(tǒng)計工作，并結合以往鋼規(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)。

應當看到，經(jīng)過十幾年鋼結構產(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， Q345—Q420 由 1.111 增大到1.125～1.180（不同板厚）， 新增 Q460 鋼的抗力分項系數(shù)為1.125 ～ 1.180（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)的確定過程，方便引入新鋼種。

?? 1.5 第5章：結構分析與穩(wěn)定性設計

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構穩(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出來的。實際上，構件的計算長度與結構體系、荷載情況、約束條件均有關系，并不是一個定值。直接分析法準確考慮結構計算的諸多因素，并引入結構和構件的初始缺陷和殘余應力，將穩(wěn)定計算統(tǒng)一到原本的強度計算上來。

從試設計及歐美相關的研究來看，P－Δ－Δ０二階分析從工程角度看效果會更好一些。在此基礎上，以計算長度系數(shù)為 1.0 進行構件的穩(wěn)定性計算，避免了計算長度系數(shù)確定的諸多難題，可以得到滿意的結果。P－Δ－δ（含Δ０、δ０ ）直接分析法由于具體操作時δ０ 的取法不便，使得此方法在實際應用上會遇到一定的困難。

應當看到，二階效應法和直接分析法因為要直接考慮二階效應，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用前景。目前，香港地區(qū)的 Nida 軟件在這方面居領先地位，很好地解決了這個問題。

直接分析法還可以應用于地震工況的計算，這時應采用時程法進行考慮幾何非線性的結構動力彈性或彈塑性分析。

?? 1.6 第 6～8 章：構件的受彎、軸心受力和壓彎拉彎

構件的受彎、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件的設計和計算方法，本次修訂沒有做大的調(diào)整。

將有支撐框架分為強支撐結構和弱支撐結構，是 03鋼規(guī)的一個創(chuàng)新?？紤]到實際應用情況很少設計成弱支撐框架，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構穩(wěn)定設計， 這時計算長度系數(shù)取 1.0。

?? 1.7 第 9 章：加勁鋼板剪力墻

純鋼板剪力墻作為一種性能良好的水平受力構件，與支撐相比有其獨特的適用性?？紤]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)應用鋼板墻的典型工程是320 m 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用。

?? 1.8 第 10 章：塑性及彎矩調(diào)幅設計

塑性設計屬求結構極限承載力問題，具有理論依據(jù)，但作為設計方法缺少可靠度方面的論證。17 鋼標采用彎矩調(diào)幅設計方法，具有塑性設計含義，且從概念上易為設計者所接受。

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。

?? 1.9 第 11 章：連接

將連接獨立成章，對各種鋼結構連接進行梳理，并為今后該章內(nèi)容的發(fā)展打下基礎。

17 鋼標連接的計算式沿用 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)，我國有些強度指標如高強螺栓的預緊力、抗剪承載力等較國外標準低不少。這方面屬于基本性能的研究?？紤]到 03 鋼規(guī)的指標很多是來源于 88 鋼規(guī)乃至 74 鋼規(guī)的數(shù)據(jù)，而當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的基礎上，對這些公式進行梳理和修訂。

?? 1.10 第 12 章：節(jié)點

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。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構插入式柱腳，可以為其他行業(yè)的應用所借鑒。

?? 1.11 第 13 章：鋼管連接節(jié)點

鋼管結構的廣泛應用使得需要對其相貫節(jié)點的設計進行全面研究，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，難于像鋼結構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上，17 鋼標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，是以試驗為依據(jù)的，為管桁架強節(jié)點弱桿件的設計提供了保證。

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，可以采用設置加勁肋的方法處理。

?? 1.12 第 14 章：鋼與混凝土組合梁

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)量能完全承擔混凝土與鋼梁界面的剪力傳遞?；诖耍茖С鐾耆M合梁和部分組合梁的正彎矩區(qū)和負彎矩區(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。

可以看到，組合梁的計算基于塑性理論，是一個完整體系。在應用時要特別注意適用條件，合理應用。

?? 1.13 第 15 章：鋼管混凝土柱及節(jié)點

考慮造價等原因，用鋼管混凝土柱代替鋼柱已成為一種常規(guī)做法。因此 17 鋼標將鋼管混凝土柱作為一種常規(guī)構件列入。這種構件的承載力計算及相關構造要求見其他有關規(guī)范、規(guī)程、標準。

?? 1.14 第 16 章：疲勞計算及防脆斷設計

疲勞計算適用于應力循環(huán)次數(shù)超過 5 萬次的情況。17 鋼標采用 S-N 曲線以應力幅考慮疲勞問題，分兩個步驟判斷構件的疲勞。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，按應力循環(huán)次數(shù)分段驗算；對變幅疲勞，按折算幅進行 200 萬次容許應力幅驗算。

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構事故。17 鋼標要求低溫情況下（一般為－20 ℃以下）應進行防脆斷設計，并從構造上給出了具體要求。對于具體的防脆斷計算方法，如斷裂力學和損傷力學方法，需要在下一步的工作中加以引入和完善。

?? 1.15 第 17 章：鋼結構抗震性能化設計

鋼結構抗震性能好，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、高承載力的結構，是鋼結構抗震設計的關鍵。

17 鋼標采用以抗震設防烈度為基礎的鋼結構抗震設計方法，采用性能系數(shù)考慮結構的承載力與延性關系，以截面板件寬厚比等級考慮構件的延性。對鋼框架結構、支撐結構、框架－支撐結構的抗震設計做出了全面系統(tǒng)的規(guī)定，使以性能系數(shù)和構件延性為基礎的設防烈度抗震設計方法走向應用。

采用基于性能的鋼結構設防烈度抗震設計方法進行抗震設計，對于高烈度區(qū)的高層結構，采用低承載力高延性的設計方法，以結構和構件的延性耗能抵抗強震作用，使結構設計更安全。對于低烈度區(qū)的低層結構，采用高承載力低延性的設計方法，利用地震作用小、不為控制設計工況的特點，降低構件的延性要求，使結構設計更合理。

?? 1.16 第 18 章：鋼結構防護

鋼結構防護含抗火設計、防腐、隔熱。

鋼結構的抗火設計，與 GB 51249—2017 《建筑鋼結構防火技術規(guī)范》相聯(lián)系，后者采用抗火性能化設計，使防火設計更趨于合理。

鋼結構防腐蝕設計，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。

鋼結構的隔熱設計，要將高溫環(huán)境作為一種持久工況，對高溫下鋼結構進行隔熱保護或考慮高溫下材料性能的降低進行結構設計。

     綜上，17 鋼標的推出，使鋼結構的設計更加趨于先進、實用、合理，更加國際化，不僅會繼續(xù)為我國的鋼結構事業(yè)保駕護航，還會在我國一帶一路的走出去戰(zhàn)略中發(fā)揮更大的作用。

GB50017-2017的第11章“連接”詳細規(guī)定了焊縫和螺栓連接的構造要求和強度計算內(nèi)容；第12章“節(jié)點”規(guī)定了框架鋼結構、桁架鋼結構和空間鋼結構的典型節(jié)點的構造要求和部分計算內(nèi)容；第13章“鋼管連接節(jié)點”規(guī)定了直接相貫焊接的圓管、方（矩）管節(jié)點的構造要求和承載力計算方法。這些設計規(guī)定以非抗震設計要求為主，同時考慮了動荷載和疲勞荷載的影響。

與GB50017-2003相比，新版標準GB50017-2017在進一步完善連接和節(jié)點設計要求方面充分吸收了過去十幾年我國在鋼結構領域的研究、設計和工程應用的新成果和新技術，借鑒了國際通行鋼結構設計標準的先進經(jīng)驗和做法，更加強調(diào)了標準條文的系統(tǒng)性和適用性，便于工程師在進行鋼結構設計時準確理解、掌握和合理運用。

GB50017-2017的第11章“連接”共有7節(jié)42條，在編制過程中特別強調(diào)了連接設計構造要求的重要性，在繼承GB50017-2003主要連接設計條文的基礎上，新增和補充了較多的構造要求條款。11.1節(jié)“一般規(guī)定”細化了焊縫和螺栓連接的應用范圍、焊縫的質(zhì)量等級要求，特別理清了部分工程師在確定對接焊縫質(zhì)量等級要求時的模糊認識；11.3節(jié)和11.5節(jié)分別給出了焊縫和螺栓連接的各項構造要求。

GB50017-2017新增加的11.6節(jié)“銷軸連接”和11.7節(jié)“鋼管法蘭連接構造”也是以構造規(guī)定為主。這些構造要求的規(guī)定主動引導了工程師在進行連接設計時要在優(yōu)先滿足構造要求的基礎上再進行連接的強度驗算。

GB50017-2017的第11章“連接”中新規(guī)定了采用大圓孔或長槽孔的高強度螺栓摩擦型連接的構造要求和計算方法，這些新的孔型要求有助于調(diào)整鋼結構螺栓連接施工偏差的不利影響，對于擴大高強度螺栓連接和裝配式鋼結構的應用范圍具有重要的促進作用。第11章“連接”還進一步規(guī)范了“塞焊縫”、“槽焊縫”和“斷續(xù)焊縫”的構造要求和計算方法，可有助于發(fā)揮焊縫連接的優(yōu)勢，進一步減少焊縫連接的不利影響，工程師應積極借鑒和合理運用。

GB50017-2017對連接和節(jié)點設計規(guī)定充分考慮了我國鋼結構工程應用和實踐的要求，體現(xiàn)了標準的先進性和適用性，為工程師更加安全合理、經(jīng)濟適用地設計鋼結構提供了更加完整和可靠的科學依據(jù)。

03版鋼規(guī)中材料是基本設計規(guī)定中的一節(jié)，17鋼標將材料單獨成第4章，內(nèi)容共4節(jié)：鋼材牌號及標準；連接材料型號及標準；材料選用；設計指標和設計參數(shù)。鋼結構的材料包括鋼材和連接材料，鋼材涵蓋了碳素結構鋼、低合金高強度結構鋼和GJ鋼，以及耐候鋼、鑄鋼和其他鋼材。連接材料包括焊縫和螺栓。

17版新鋼標對材料的主要修訂：

1. 新增2個鋼材牌號Q460和Q345GJ鋼；

2. 對鋼材的性能進行大規(guī)模的調(diào)研和試驗研究，按照設計可靠度方法統(tǒng)計得出新的設計指標；

3. 增加了埋弧焊接材料及螺栓球網(wǎng)架用高強度螺栓；

4. 新增結構無縫鋼管的強度指標、焊接結構用鑄鋼件的強度設計值；

5. 對于焊接連接中，板件厚度大于等于40mm時新增了對Z向性能規(guī)定；

6. 工作溫度不高于-20℃的受拉構件及承重構件的受拉板材新增了防止脆斷破壞的選材要求。
   

從2003年到2017年的14年間，我國成功建造了眾多大型場館、超高層鋼結構等復雜的高難度大型鋼結構。鋼材的生產(chǎn)技術、鋼結構的制作、安裝施工技術取得巨大進步。鋼結構的造價中，鋼材成本占60%~70%。選用過高標準鋼材不僅造成浪費，而且訂貨困難、交貨時間長，另一方面，使用達不到質(zhì)量標準的鋼材會出現(xiàn)工程質(zhì)量事故，危及生命和財產(chǎn)安全。因此，鋼結構設計標準中真實地體現(xiàn)國產(chǎn)鋼材的性能、合理選材意義重大。

根據(jù)中國鋼結構協(xié)會的統(tǒng)計，目前鋼結構中采用鋼材以Q345、Q235為主，其中Q345約占60%，Q235約占30%，其他鋼材（Q390級別以上）約占10%。03版鋼規(guī)的鋼材統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫是1988年版規(guī)范時建立的基礎數(shù)據(jù)，對Q235、Q345鋼的試驗調(diào)研已經(jīng)相隔20年沒有進行；Q390、Q420、Q460鋼材性能的試驗研究，之前未進行過；Q345GJ是2004年之后才有的新鋼種。本次《鋼結構設計規(guī)范》的修訂，對鋼材的力學性能和化學成分進行了大量的材性試驗和實際工程調(diào)研，對影響材性不定性的試驗因素進行了系統(tǒng)的測試分析、幾何尺寸偏差測定及統(tǒng)計分析。得出了Q235、Q345、Q390、Q420、Q460、Q345GJ鋼的抗力分項系數(shù)及設計強度指標。

17版鋼標對于標準中未列入的鋼種如何使用也給出了處理辦法，即按照現(xiàn)行國家標準GB 50068《建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準》進行統(tǒng)計分析，研究確定其設計指標及適用范圍。

結構鋼材的選用應遵循技術可靠、經(jīng)濟合理的原則，綜合考慮結構的重要性、荷載特征、結構形式、應力狀態(tài)、連接方法、工作環(huán)境、鋼材厚度和價格等因素，選用合適的鋼材牌號和材性保證項目。承重結構所用的鋼材應具有屈服強度、抗拉強度、斷后伸長率和硫、磷含量的合格保證，對焊接結構尚應具有碳當量的合格保證。焊接承重結構以及重要的非焊接承重結構采用的鋼材應具有冷彎試驗的合格保證；對直接承受動力荷載或需驗算疲勞的構件所用鋼材尚應具有沖擊韌性的合格保證。在鋼結構設計文件中，應明確、完整地標明鋼材牌號、質(zhì)量等級及附加要求，連接材料的型號及對應的產(chǎn)品標準。要合理經(jīng)濟地選用鋼材，鋼結構工程中采用的鋼材品種數(shù)應統(tǒng)籌考慮適當歸并。在由剛度或疲勞控制的情況下，一般只采用Q235、Q345級的鋼材。好鋼用在刀刃上，好鋼用在節(jié)點上。對于抗震鋼材，現(xiàn)行的高鋼規(guī)沒有列入Q460級別，采用時要附加伸長率等要求。

11.6節(jié) 銷軸連接是本次修訂新增內(nèi)容，本節(jié)規(guī)定了銷軸連接的適用范圍、銷軸和耳板的材料選用、加工質(zhì)量要求、構造要求和承載力計算等。耳板考慮四種承載力極限狀態(tài)，分別為耳板凈截面受拉、耳板端部劈開、耳板端部受剪和 耳板面外失穩(wěn)。編寫耳板計算公式時借鑒了歐美鋼結構設計標準和我國行標JTJ025-86《公路橋涵鋼結構及木結構設計規(guī)范》的經(jīng)驗。 

銷軸連接中耳板可能進入四種承載力極限狀態(tài)（圖1）。

▲  圖 1 銷軸連接中耳板四種承載力極限狀態(tài)

1 耳板凈截面受拉。

美國標準ANSI/AISC 360-05Specification for Structural Steel Building 、歐洲標準EN 1993-1-8：2005和我國行業(yè)標準JTJ 025-86計算耳板凈截面的受拉承載力可分別表達如下：

若用美國標準構造要求假定銷軸連接的幾何尺寸然后分別按美國標準和歐洲標準計算耳板凈截面的受拉承載力，發(fā)現(xiàn)兩者相差很大，前者約為后者的1.2倍~4倍。根據(jù)我國鋼結構構件彈性設計極限狀態(tài)的含義（起草時， “鋼標”受拉構件凈截面斷裂驗算尚未按“17鋼標”（7.1.1-2）式計算，而是用“03鋼標”（5.1.1-1）式計算）并考慮耳板凈截面處應力分布不均勻性，我們參考歐洲標準并同時參考美國標準最大有效計算寬度提出“17鋼標”的計算公式。與我國行業(yè)標準《公路橋涵鋼結構及木結構設計規(guī)范》JTJ025-86比較，“17鋼標”計算公式對應于

2 耳板端部劈開強度計算。

美國標準ANSI/AISC 360-05沒有耳板端部劈開強度計算公式。但通過構造要求可有：

1) 參考ASME 2006 定義的公式可表達成：

2) 參考歐洲標準EN 1993-1-8：2005計算耳板端部尺寸a的公式，可表達成：

3) 參考《公路橋涵鋼結構及木結構設計規(guī)范》 JTJ 025-86可表達成：

我們用式(5)、式(6)試算，結果若滿足式(6)則一般均能滿足式(5)。 “17鋼標”采納式(6),與我國行業(yè)標準JTJ025-86比較，對應于

3 耳板端部受剪承載力計算。

美國標準ANSI/AISC 360-05：

“17鋼標”根據(jù)兩個受剪面實際尺寸，則：

4 耳板面外失穩(wěn)。

在凈截面抗拉強度計算中規(guī)定了有效寬度

銷軸是按圖2荷載模型計算剪力和彎矩。銷軸承壓、受剪和受彎承載力驗算公式同螺栓。詳見“17鋼標”公式（11.6.4-1~5）

▲  圖 2 銷軸受彎、受剪計算簡圖

對沒有錯層的無支撐框架和沒有錯層且從上到下連續(xù)布置有中心支撐的框架-支撐結構，采用一階彈性分析方法并用柱計算長度系數(shù)法進行穩(wěn)定性設計是比較完美的解決方案，可分別按照有側移、無側移框架確定柱計算長度系數(shù)和柱計算長度，并按“17鋼標”8.2節(jié)的有關規(guī)定進行柱穩(wěn)定性設計。對無支撐框架還可按照“17鋼標”新增公式（8.3.1-3）進行優(yōu)化設計，更充分利用同層所有柱子的軸壓穩(wěn)定承載力。該式體現(xiàn)出軸力大的柱將受到軸力小的柱在側移剛度上的支援。

我們注意到，用“17鋼標”式（8.3.1-3）優(yōu)化設計計算長細比，對某些軸壓力很小的柱子，因為它為其他柱子提供了側向支撐剛度，故自身計算長度系數(shù)很大。長細比可能超出規(guī)范限值，這種情況是否允許，“17鋼標”中沒有明示。同理，軸力為零或為拉力時，采用式（8.3.1-3）計算出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，鋼框架設計軟件開發(fā)者在進行“自動計算柱計算長度系數(shù)”算法設計時應注意上述情況，避免提供異常的計算結果給工程師作為工程設計依據(jù)。此外，上述公式中的框架層側移剛度K沒有一個公認的解釋解計算式，可采用在水平荷載如風荷載作用下的層剪力和層側移之比求得，也可參考文獻[4-5]利用無支撐框架柱臨界力與側移剛度的內(nèi)在關系，用該層所有柱臨界力求得。

中心支撐（人字撐、剪刀撐）的層側移剛度Sb可按文獻[1]的公式計算，并應滿足“17鋼標”式（8.3.1-6）強支撐框架層側移剛度的要求。雖然“17鋼標”強支撐框架判別式與“03鋼規(guī)”相比系數(shù)有了調(diào)整，但根據(jù)以往工程實例，長細比符合規(guī)范要求的中心支撐，層側移剛度一般能滿足“17鋼標”式（8.3.1-6）的要求。 我們注意到，“17鋼標”強支撐框架判別式，即式（8.3.1-6）與“高鋼規(guī)”強支撐框架判別式（7.3.2-10）不一致。

“17鋼標”和“03鋼規(guī)”的強支撐框架判別式均基于文獻[2]中有側移框架失穩(wěn)模式中柱子“臨界荷載的提高部分可以偏安全地正比于支撐的抗側剛度”的原理。“高鋼規(guī)” 則同時考慮支撐結構滿足框架柱穩(wěn)定支撐的層側移剛度需要和承擔水平力的承載力需要，在推導過程中對層側移剛度項進行了簡化，結果其判別式成為了支撐結構應力比限值由框架-支撐結構的二階效應系數(shù)確定的公式，物理含義和“17鋼標”判別式含義不同。希望兩本設計標準在下次修訂時可以將強支撐框架判別式統(tǒng)一起來。

隨著抗震性能化設計方法的推廣，相信在開敞式鋼框架中會更多地采用偏心支撐。上述框架-支撐結構的中心支撐換成偏心支撐后，框架是否仍然可采用柱計算長度系數(shù)法進行穩(wěn)定性設計？如果可以，那它是按有側移框架還是按無側移框架確定柱計算長度系數(shù)？

在結構力學中，無側移框架是指：在節(jié)點處的水平力作用下框架沒有水平位移（忽略桿件軸向變形）；受這個概念影響，有些工程師誤以為有側移的框架均應按有側移框架失穩(wěn)模式確定柱計算長度系數(shù)。在“88鋼規(guī)”中，無側移框架是指框架中設有支撐結構且支撐結構的抗側移剛度大于等于框架本身抗側移剛度的5倍。通俗講，框架承受的水平力小于等于總剪力的20%，則這個框架在“88鋼規(guī)”中叫無側移框架。顯然，“88鋼規(guī)”中的無側移框架與結構力學中的無側移框架不是一個概念，這20%的水平力要產(chǎn)生一定的水平位移。為了消除誤解，“03鋼規(guī)”改稱強支撐框架，并給出了與“88鋼規(guī)”不同的層側移剛度需求判別式，概念更清晰。所以，依據(jù)“03鋼規(guī)”或“17鋼標”，若偏心支撐的層側移剛度滿足強支撐框架的要求，偏心支撐框架應當按無側移框架確定柱的計算長度系數(shù)。與偏心支撐、帶消能梁段的框架梁組成偏心支撐架的柱子因受偏心支撐、消能梁段影響，其計算長度系數(shù)需要以結構穩(wěn)定理論為基礎進行分析確定。當然，偏心支撐的層側移剛度的計算要比中心支撐復雜。

開敞式鋼框架區(qū)別于民用建筑，是沒有圍護結構且用于支承各種立式設備、臥式設備、空冷器及管道的多高層鋼框架，沒有剛性樓板，多為鋼格板平臺。因生產(chǎn)工藝條件限制，框架立面布置可能存在多處錯層或豎向支撐從上到下不連續(xù)等不規(guī)則。部分柱子的失穩(wěn)模式不能簡單歸為有側移框架或無側移框架失穩(wěn)，這些柱子得到的側向支撐剛度不易定量確定，所以也不是“03鋼規(guī)”中弱支撐框架能解決的。相同幾何長度的柱子按有側移、無側移框架兩種失穩(wěn)模式確定的柱計算長度系數(shù)及以此計算的軸壓穩(wěn)定系數(shù)可能相差幾倍，所以，立面布置不規(guī)則的開敞式鋼框架，計算長度取值的不確定性極大影響到結構的經(jīng)濟性和安全性。不規(guī)則的開敞式鋼框架最好是采用二階P-Δ彈性分析或直接分析。 如果用一階彈性分析，對于豎向支撐局部某層不連續(xù)的情況，按照“17鋼標”5.3.2條的規(guī)定，應當依據(jù)結構穩(wěn)定理論確定柱計算長度。鑒于柱計算長度系數(shù)的明確含義，不難分析豎向支撐不連續(xù)層及其上下層的柱計算長度系數(shù)；對于有連續(xù)豎向支撐，局部因錯層，柱段與支撐層間在高度上錯開，建議借鑒搖擺柱的設計方法確定其計算長度系數(shù)。

      圖1  不規(guī)則鋼框架實例

1）如果能夠做到加強后柱表面處的梁截面塑性鉸彎矩等于

2）由于蓋板加強型節(jié)點具有“蓋板與梁翼緣采用同一條坡口與柱翼緣進行全熔透焊接”的特點，因此此處焊縫尺寸較大，焊接殘余應力分布較為復雜，“17鋼標”的17.3.9節(jié)指出“采用蓋板加強型節(jié)點時，蓋板的計算長度應以離開柱子表面50mm處為起點?！?/p>

3）采用翼緣板加強型節(jié)點時，翼緣的形狀突變會產(chǎn)生應力集中現(xiàn)象，為減少應力集中的影響，“17鋼標”規(guī)定應將寬板由截面改變位置以不小于等于1:2.5的斜角向彎矩較小側過渡，即翼緣邊的斜角不應大于1：2.5；加寬的起點和柱翼緣間的距離較長時，塑性鉸外移的距離增加，柱中的彎矩變大，節(jié)點域周邊平衡柱中彎矩的剪力增大，對節(jié)點域的要求提高；加寬的起點和柱翼緣間的距離較短時，塑性鉸外移效果不充分，各方面力學性能與非抗震節(jié)點類似，因此，“17鋼標”規(guī)定，加寬的起點和柱翼緣間的距離宜為（0.3~0.4）hb，其中hb為梁截面高度。

4）當梁柱節(jié)點采用梁端加強的方法來達到塑性鉸外移的目的時，加強后的梁翼緣自由外伸寬度或厚度發(fā)生變化，此時若考慮截面部分發(fā)展塑性，為保證梁翼緣不喪失局部穩(wěn)定，“17鋼標”翼緣加寬后的寬厚比不應超過

5）當柱子為箱形截面時，由于柱翼緣對梁的約束能力增強，宜考慮鋼梁腹板內(nèi)力重分布，增加翼緣厚度。