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民用筑工程设计常见问题分析及图示(钢结构和空间网格结构)主编单位负责人指像李衫批准部门中华人民共和国设部批准文号质[2005]14号抗大审定人王场芳主编单位技术负责人lawr主编单位中治京诚工程技术有限公司统一编号GJBT-191中国筑标准设计研究院设计负贵人鹅年利甜有实行日期二00五年三月一日图集号05SG109-4剂分3.3设计计算………………………1-3到-363.4构造要求…………………1-37-39目录编制说明………………………W1一M24高层民用筑钢结构………41-40-75钢结梅碘1钢结构设计规定………11174.2为件设计…………1-41-461.1基本设计规定……………1-一1-24.3节点设计……………1-47-664.4组合楼板设计………………………1一67一751.2构件计算…………………1-3~71.3连接计算.………………………1一8-101.4构造要求………………………1一11一1门空间网格结构5空间网格结构…………………2-1-182冷弯薄壁型钢结构……1-18-275.1材料选用…………………2-1一22.1基本设计规定…………………1-18-205.2结构选型……2-3-52,2构件计算…………………………1一21-245.3设计计算………………………2-6-92.3构造要求………………………1-25-275.4杆件………2-10-123门式刚架轻型房屋钢结构……1一28-395.5节点设计…………………………2-13-183.1基本设计规定…………………1-283.2支撑体系…………………………1-29-33图集号05SG109-4興尚罚素村网Z.ZC.ET审核郁银泉加安对李文扬杰女场设甜汪洪涛事名MI
编制说明2.编制目的根据现行的国家有关规范、规程,对民用筑工程设计中由于设计1.主要编制依据人员的考虑不周和对规范、规程的理解不够全面,造成的一些不当做法设部质[2004]46号文"关于印发《二00四年国家筑标准设计编和错误,以及在施工图设计文件审查中常出现的问题,进行汇总、整理、制工作计划》的通知分析,并提出改进措施及依据,从而加强设计人员对规范及规程全面、《筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001(简称可靠度标准)准确的理解,避免类似错误的发生,合理和优化设计,提高设计质量《筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2004(简称设防分类标准)3.主要内容《筑结构荷载规范》GB50009-2001(简称荷载规范)本图集共分四册.第一册为工程设计管理、荷载与地震作用、地基《筑抗震设计规范》GB50011-2001(简称抗震规范)与基瑞,第二册为砌体结构,第三册为混凝土结构,第四册为钢结构和《钢结构设计规范》GB50017-2003(简称钢结构规范)空间网格结构,采用图文并茂及对照编摇方式给出设计中工程技术人员《高层民用筑钢结构技术规程》JGJ99-98(简称高钢规程)容易混淆、容易忽视的问题及相关规定和改进措施示例。《型钢混凝土组合结构技术规程》JG138-2001(简称组合结构规程)本分册主要内容包括:普通钢结构、冷弯薄壁型钢结构、门式刚架《钢骨混凝土结构设计规程》YB9082,97(简称辐骨混条土规程)轻型房屋钢结构、高层民用筑钢结构和空间网格结构的基本设计规定、《冷弯薄壁型纲结构技术规范》GB50018-202(简称薄壁型钢规范构件计算及构造要求等.。N二《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102:2002(简称门式4.适用范围刚架规程)本图集适用于民用筑或一般工业筑工程设计,可供设计、审图、《网案结构设计与施工规程》JG)7-91(简称网架规程)监理、施工和管理等部门的技术人员使用。《网壳结构技术规程》JG创61-2003(简称网壳规程5.使用说明《网架结构设计与施工规程应用指南》(简称网架设计指南)5.1本图集所列常见问题是指不符合现行国家规范、规程或不够合理、不《筑钢结构焊接技术规程》JG81-2002(简称钢结构焊接规程)够完善的做法,改进措施是指根据规范、规程的规定应采取的做法《钢网架螺栓球节点用高强度蝶栓》GB/T16939-199(简称钢架高强5.2鉴于工程的具体情况,解决问题的措范不是唯一的,设计时应根据工度螺栓程实际情况,注意避免本图集提出的"常见问题",采取合理的解决措施,《钢结构工程施工质量验收规程》GB50205-2001(简称钢结构施工不宜拘泥于本图集提供的改进方案。规范)5.3使用本图集应严格执行国家现行标准、规范和规程的规定,如涉及地《筑工程设计文件编制深度规定》质[2003]84号(简称设计文方规定的,还应协调考虑。件深度《施工设计文件审查要点》[2003]2号(简称审查要点)编制说明图集号05SG109-4興尚運罚素村图Z.ZC.ET审梭都银泉1x吸对李文格本之场设计汪洪涛3M2
序号常见问题改进措施1.1基本设计规定1.1.1在钢结构设计文件说明中未注明结构钢原因分析:对于钢结构设计,在设计文件中说明设计所采用的钢材牌号、连接材料的型号、焊缝型式和焊材的强度等级、连接材料的型号、焊缝缝质量等级等是必不可少的,应对钢结构制作、安装和验收,起到指导作用,因此《钢结构规范》GB50017将型式、焊缝质量等级及对施工的要求。它列为强制性条文,设计人员往往在设计文件中忽视了注明要求的必要性。改进措施:应按《钢结构规范》GB50011第1.0.5条(强制性条文)要求,在钢结构设计文件中,注明钢材牌号、连接材料的型号(或钢号)和对钢材所要求的力学性能、化学成份及其他的附加保证项目。此外,还应注明所要求的焊缝形式、焊缝质量等级、端面创平顶紧部位及对施工的要求。1.1.2计算重级工作制吊车梁及其制动结构的原因分析:《钢结构规范》GB50017对于此处有所变化,原《钢结构设计规范》GBJ17-88此处计算的吊车横强度、稳定性以及连接的强度时,未采向水平力考虑增大系数,而现行《钢结构规范》规定,吊车横向水平力标准值按公式H:=αP:a计算。用由吊车摆动引起的横向水孕九.改进措施:我《钢结构规范》第3,22条规定进行设讯,并与《荷载视范》CB50009规定的横向水平荷载对比,按较大值采用.计算吊车梁及其制动结构的强度、稳定以及连接强度时,按公式Hk=αP,计算。1.1.3在选用钢材时未注明应要求的钢材质量原因分析:设计中容易忽视钢材的质量等级及其含义、重要性与通用条件,等级(A、B、C、D等级),材质性能无改进措施:应按《钢结构规范》GB50017第3.3.1和第3.3.2条选材要求与《全国民用筑工程设计技术措施相应保证/结构》第17.1.1条在设计文件中注明质量等级要求,1.1.4对由抗震设计控制裁面选用的承重钢结原因分析:《抗震规范》CB50011第3.9.1、3.9.2条对钢材提出特别最低要求,应在设计文件中说明。构,未对钢材材质提出材料性能补充要改进措施:《抗震规范》第3.9.1、3.9.2条对抗震钢结构钢材提出特别最低要求,即实测强屈比、伸长率,求,仅在设计文件中注明采用Q235钢或冲击韧性和屈服台阶及可焊性,并在设计文件中注明,A级钢不保证冲击韧性,且Q235-A含碳量不作交货条Q345钢.件,故不能用于抗震设防钢结构和焊接结构。钢结构设计规定基本设计规定图集号05S6109-4興尚罚素村网Z.ZC.ET审模王立军土3手校对的鹤年纯%经设计赵红21-1
序号常见问题改进措施1.1.5焊接钢结构选用Q235-A级钢,可焊性无原因分析:设计人员容易忽视Q235-A级钢是不保证含碳量(亦可不保证焊接性能)的性能条件,又未注意可靠保证。《钢结构规范》CB50017相关条文规定。改进措施:按《钢结构规范》第3,3.3条(强制性条文)与《全国民用筑工程设计技术措施一结构》第17.2.2条在设计文件中正确、合理选用钢材等级。1.1.6对于直接承受动力荷载且需验算疲劳的原因分析:手工焊接时焊条型号中关于药皮类型的确定,应按结构的受力情况和重要性区别对待,对于承受结构,在设计文件中对其手工焊焊条未动力荷载且需验算疲劳的结构,为减少焊缝金属中的含氢量,防止冷裂纹出现,并使焊缝金属脱统减小裂纹注明要求采用低氢型焊条,即E4315、的倾向,应采用低氢碱性焊条。设计人员未注意查用规范有关受直接动力荷载构件对焊条选材的专门要求,E4316或E5015,E5016型捍条。改进措施:应按《钢结构规范》GB50017第3.3.8条款要求选用焊条,对直接承受动力荷载且需验疲劳的结构,应选取低氢型焊条并配以相应焊剂,即对Q235钢应选E4315、E4316,对0345钢应选E5015、E5016焊条。1.1.7在钢结构构件计算中对1=18是2原因分析:琵构规苑》配50017第34幻条(强制件条文)规定!)6一40m钢板抗拉、抗压、和抗弯强Q235钢板强度设计值取值不同.未予以度设计值f=205N/mm2,而原《钢结构设计规范》GBJ17-88规定t<20mm钢板抗拉,抗压和抗弯强度设计值<>注意,造成错误。f=215N/mm2.改进措施:对于钢材的强度设计值,经过多年的设计和生产经验,在大量的调查研究基础上,《钢结构规范》第3.4.1条(强制性条文)将t=18mm和1=20mm的Q235钢板的强度设计值调整为f=205N/mm3,应按此执行.1.1.8在计算单面连接轴心受压单角钢和无垫板原因分析:(①)由于平面连接的受压单角钢实际上是双向压弯构件,只是为计算简便将其作为轴心受压构件的单面施焊的对接焊缝强度时,其强度设计算,应采用折减系数以考虑双向正弯的影响。计值未乘以折减系数,(2)经调查统计许多单面施焊不加垫板时,焊缝不能保证焊满焊件的全厚度,因此其强度设计值应乘以折减系数,钢结构设计规定基本设计规定图集号05SG109-4興尚運罚素村网Z.ZC.ET审梭王立军之胶对鹤年所,股计赵红”1-2
序号常见问题改进措施续页改进措施:应按《钢结构规范》GB50017第3.4.2条(强制性条文),将强度设计值乘以折减系数0.85(稳定性计算另有规定),如图1.1.8-1、2所示:图1.1.8-1焊缝强度设计值应折减图1.1,82焊缝强度设计值不折减1.2构件计算1.2.1钢梁上翼缘或支座受有较大集中荷载处,原因分析:当梁上翼缘或支座受有较大集中荷载时,宜在该处按置构造设支承加劲肋,并应进行该处局未设置横向加劲肋,或未进行该处腹板部承压验算,否则梁会因为局部承压强度不够而发生破坏,局部承压强度计算。改进措施:应按《钢结构规范》GB50017第4.1.3、4.3.2、4.3.6、4.3.7条要求进行局部承压强度验算,同梦注意赕蔬爱1.2.2钢梁受压翼缘自由长度,与其宽度b,之原因分析:对钢结构的受弯构件不仅要进行强度计算,还应进行整体稳定计算,因稳定计算常起控制作用。比超过有关规定,未对钢梁进行整体稳改进措施:应按《钢结构规范》GB50017第4.2.1条的有关规定,对钢梁进行整体稳定计算。计算整体稳定定计算系数只时,应遵照附录B的有关规定1.23简支箱形梁截面尺寸不满足h/b,≤6和原因分析:箱形梁与工字形梁相比具有较好的抗扭特性,但其裁面尺寸不宜超过限值,l/b,<95(235/f)未对梁的整体稳定改进措施:由于箱形哉面梁的抗侧向弯曲和抗扭转刚度远远大于工字形梁,其整体稳定性很强,设计时应进行计算。尽量避免计算其整体稳定性,《钢结构规范》GB50017也未给出整体稳定系数的计算方法,因此,《钢结构规范》第4.2.4条规定,箱形截面只要满足h/b,<6,l/b,<95(235/f,)时可不计算其整体稳定性,当不满足时应进行整体稳定计算。钢结构设计规定构件计算图集号05S0109-4運罚素村网Z.ZC.ET审模王立军之年版对$鹅年印燃股计马天易液万1-3
序号常见问题改进措施1.2.4支座反力比较大的梁端支承加劲励未按原因分析:梁端的反力设计假定由加劲肋和部分腹板承受,加劲肋和部分腹板组成的截面按轴心受压构件轴心受压构件计算其在梁平面外的稳定计算,加劲肋与上翼缘接触面可以要求创平项紧后再焊接。性,且对加劲肋与梁腹板的连接焊缝也改进措施:应按《钢结构规范》GB50017第4.3.7条,对支承加劲肋处进行计算,计算时应注意此处按轴心未进行计算。受压构件考虑的哉面为加劲肋和加劲肋每侧151,√235吓范围内组成的十字形载面,计算长度取梁腹板高度h。,如图1.2.4所示:加劲肋柔腹板151.v235f?SC1.2.5工字形截面梁受压翼缘外伸宽度b与其原因分析:钢结构构件因局部稳定而对板件宽厚比是有限值要求的,尤其是当设计中考虑截面塑性发晨与厚度1之比不符合有关规定,塑性设计时,其限值更严改进措施:应按《钢结构规范》GB50017第4.3.8条和第9.1.4条规定,限制工字形截面梁受压翼缘的宽厚比.1.2.6计算单角钢受压构件长细比时,未采用角原因分析:单角钢受压构件的长细比计算一般取最小回转半径,但计算在交叉点相互连接时杆件平面外长钢最小回转半径,而采用了与角钢平行轴细比时则另有规定。的回转半径。改进措施:应按《钢结构规范》GB50017第5.3.8条注2规定取回转半径,钢结构设计规定构件计算围集号05SG109-4運罚素村网Z.ZC.ET审楼王立军之1校对命鹤年格存股计马天易外万1-4
序号常见问题改进措施1.2.7轴心受压构件未按V=感V露式计算原因分析:对于轴心受压构件,由于在制作、安装过程中构件存在着初始偏心,在外荷载作用下不是理剪力想的中心受压,故应考虑随着构件的弯曲伴有剪力产生,根据理论计算《钢结构规范》GB50017给出剪力计算公式V等V需·改进措施:应按《钢结构规范》第5.1.6条计算轴心受压构件的剪力,此剪力值可假定沿构件全长不变,对于实腹式构件由构件截面承受,对于格构式构件由缀材承受.1.2.8用作减小轴心受压柱自由长度的支撑,仅原因分析:有时支撑根据结构分析受力很小,常常根据长细比来确定支撑的断面,而忽略了用支撑力来验按构造计算其长细比,未根据支撑力计算算支撑断面,这样给支撑结构带来了不安全的因素。其断面。改进措施:应根据《钢结构规范》GB50017第5.1.7条的有关规定,按支撑力验算支撑断面,同时满足长细比要求。计算时应注意当支撑同时承担结构上其他作用的效应时,其相应的轴力可不与支撑力相叠加。1.2.9设计桁架时桁架腹杆平面内、一外的计算原因分析:对桁架度杆平面内的计算长度数值搅范是有规定的,人为放大了腹杆平面内的计算长度,将造长度1,均取腹杆的几何长度1.成浪费。改进措施:桁架腹杆的计算长度应考虑弦杆连接约束影响,按《钢结构规范》G350017第5.3.1条有关规定取值,并注意该条适用于有节点板连接的条件。因为桁架腹杆用节点板与刚度大的弦杆连接,在桁架平面内转动受到约束,所以,计算长度应子折减;而支座斜杆和竖杆由于端部约束少,故不子折减」1,2.10确定交叉点相互连接的桁架交叉腹杆的原因分析:桁架交叉腹杆平面外计算长度取值,受另一杆影响,有各种不同取值方法,平面外计算长度时,取值有误(如取节改进措施:应按《钢结构规范》GB50017第5.3.2条的有关规定进行计算。点中心到交叉点的距离)。钢结构设计规定构件计算图集号05SC109-4興尚運罚素村网Z.ZC.ET审核王立军主生手胶对啊鹤年流所假计马天璐殊1-5
序号常见问题改进措施1.2.11多层有支撑的等哉面框架柱在平面内的原因分析:框架结构分为无支撑的纯框架和有支撑框架。其中有支撑框架根据抗侧移刚度的大小,分为强支计算长度系数μ计算取值有误(如按纯撑框架和弱支撑框架,因此,框架柱平面内的稳定计算也不同。框架取值).改进措施:应按《钢结构规范》GB50017第5.3.3条的有关规定计算框架柱平面内的计算长度系数4,进而计算框架柱的轴压杆稳定系数中,计算时应首先判别是强支撑框架,还是弱支撑框架。.2.12单层厂房阶形柱下端与基础刚接,框架原因分析:单层厂房框架柱内力分析,多数是以一个平面受荷面积为一个计算单元,忽略了厂房的空间整体柱在平面内的计算长度未乘以折减系数,的影响。单层厂房阶形柱主要承受吊车荷载,一个柱达到景大竖向荷载时,相对的另一柱竖向荷载较小,荷载大的柱丧失稳定,应考虑本跨内对应柱的支撑作用与厂房的空问工作等有利影响,柱的计算长度应予以折减。改进措施:框架柱平面内的计算长度应按《钢结构规范》GB50017第5.3.4条的规定乘以折减系数,1.2.13平面外设有支撑的框架柱计算长度,果取原因分桥:在酮结利议计中,由于框架在的平面外稔定性是主要控铜指标之一,为了减小框架柱断面,设支承点间的距离,而取柱全长作为平面外置支撑和系杆的主要目的之一就是减小柱平面外的计算长度,达到平面外的稳定应力与平面内的稳定应力接计算长度,近的目的,从而减小框架柱的断面」改进措施:应按《钢结构规范》GB50017第5.3,7条规定,取图1,2.13中H或H中之较大者作为柱平面外计算长度。图1.2.13钢结构设计规定构件计算图集号05SG109-4興尚運罚素村网Z.ZC.EI审楼王立军之堂年胶对印鹤年州%绵子设计马天翳狄力1-6
序号常见问题改进措施1.2.14受拉构件在永久荷载与风荷载组合受压原因分析:在结构计算中由于风荷载方向变化等原因,受拉构件在永久荷载与风荷载组合计算中会出现受时,其长细比大于250.压情况的长细比要求。改进措施:应按《钢结构规范》GB50017第5.3.9条注5控制构件长细比不宜超过250..2.15Q235钢工字形截面轴心受压构件的翼缘原因分析:误将工字形轴心受压构件与受弯构件的翼缘板宽厚比(自由外伸宽度6与其厚度t值之比值)板自由外伸宽度b与其厚度t之比按混淆,容易发生错误取值。b1<15v严限值取值.<>改进措施:应按《钢结构规范》GB50017第5.4.1条规定,计算翼缘板宽厚比(自由外伸宽度6与其厚度(的比值)6/:≤(10*0.1入JV严.12.16箱形截面偏心受压柱,对受压翼缘的宽厚原因分析:在钢结构设计中,对于箱形截面,设计者经常注重强度和稳定性计算,而忽略了局部稳定计算,比未进行计算。实际上箱形截面受压翼缘与王字形截面一样,其宽厚比计算有具体要求,一改进措施:应按《翻结构规范》GB50017第5.4.3条对受压翼缘完厚比进行计算。1.2.17轴心受压焊接T形钢腹板高度h,与其厚度原因分析:对于轴心受压T形截面,腹板局部屈曲,虽然受到翼缘的约束。但考虑到焊接T形裁面几何缺陷t.之此未按h/1.≤(13*0.17入)W罗和残余应力都比热轧T型钢不利,因此其高厚比的限值相对严一些。控制。改进措施:应按《锅结构规范》GBS0017第5.4.4条的有关规定,用h,/:,<(13+0.17入)v严控制腹<>板的高厚比1.2.18圆管哉面受压柱,外径d与其壁厚1之比原因分析:由于此项规定是《钢结构规范》GB50017所增加的内容,设计时容易被忽略.超过100(235/f,).改进措施:圆管管壁局部弯曲,对于圆管有缺陷时特别敏感,因此应按《钢结构规范》第5.4.5条规定,外径与壁厚之比不应超过100(235/了,),此规定仅适用于非抗震设计。锅结构设计规定构件计算图集号05SG109-4興尚運罚素村网Z.ZC.ET审楼王立军2版对命鹤年炒车股计马天鹏万1-7
序号常见问题改进措施1.2.19工字形截面偏心受压柱腹板计算高度h,原因分析:工字形裁面受压构件中,腹板计算高度不满足有关计算要求时,可采取其他措施」与其厚度1,之比不满足规范要求。改进措施:应按《钢结构规范》GB50017第5.4.6条的有关规定可设置纵向加劲肋或将腹板截面仅考虑计算高度边缘范围内两侧宽度各为201V严的部分(计算构件稳定性时伤用全部载面),1.2.20直接承受动力荷载重复作用的钢结构构原因分析:《钢结构规范》GB50017将要作疲劳计算的荷载产生应力变化的循环次数由原规范的几≥10'降低件及其连接,当应力的循环次数等于或到n≥5×10,因此设计时容易被忽略.大于5×10次时,未进行被劳计算。改进措施:应按《钢结构规范》GB50017第6.1.1条进行疲劳计算,虽然在很多情况下不起控制作用,但还是应按规范规定进行疲劳验算。1.2.21重级工作制软钩吊车菜疲劳计算时未乘原因分析:软钩吊车与硬钩吊车混淆,规范规定硬钩吊车Q:=1.0,软钩吊车:=0.8。或错乘久载效应的等效系数c《:改进措施:计算重级工作制软钩吊车梁疲劳时应按《钢结构规范》GB50017第6.2.3条乘以久载效应等效系数.筑1.3连接计算1.3.1在角焊缝计算中,焊缝的计算长度仍取原因分析:现行《钢结构规范》GB50017将原《钢结构设计规范》GBJ17-88规定角焊缝的计算长度取实际长焊缝的实际长度减去10m@,度减去10mm,改为取实际长度减去2九,改进措施:应按《钢结构规范》第7.1.3条规定,取角焊缝的计算长度l,为实际长度减去2九:,1,3.2在普通,栓受剪连接计算中仅按受剪承原因分析:普通螺栓受剪连接计算应同时考虑两种破坏:栓杆萝断与螺检杆处的板件挤压破坏,因此在确载力确定螺栓数量,定连接螺栓数量时要考虑这两种情况改进措施:应按《钢结构规范》GB50017第1.2.1条第1款规定,根据普通螺栓受剪和承压承载力设计值中的较小者计算螺检数量,钢结构设计规定连接计算图集号05SG109-4興尚運罚素村网Z.ZC.ET审楼王立军之胶对邱鹁车纷奶设计马天黯的1-8
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