鋼結構設計規范的案例
鋼結構設計簡單步驟和設計思路
鋼結構設計常用規范
(一) 一般規范
《鋼結構設計規范》 (GBJ 17-88)
《冷彎薄壁型鋼結構技術規范》(GBJ18-87)
《建筑鋼結構焊接規程》（JGJ81-91）
《高強度螺栓設計、施工及驗收規程》
《鋼結構加固技術規范》（CECS77：96）中國工程建設標準化協會
(二) 專門規范
《高層民用建筑鋼結構技術規程》(JGJ 99-98)
《高聳結構設計規范》(GBJ 135-90)
《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》(CECS 102:98)
《網架結構設計與施工規定》（JGJ 7-91）
《壓型鋼板拱殼結構技術規程》
(三) 組合結構規范
《鋼-混凝土組合結構設計規程》（DL/T 5085-1999）國家經濟貿易委員會
《鋼骨混凝土結構設計規程》（YB9082-97）冶金工業部
《鋼管混凝土結構設計與施工規程》（CECS28：90）中國工程建設標準化協會
(四) 其他規范
《上海地方標準 輕型鋼結構設計規程》（DBJ 08-68-97)
《上海地方標準 高層鋼結構設計暫行規定》（DBJ 08-32-92）
《上海地方標準 建筑鋼結構防火技術規程》（DG/TJ 08-008-2000)
鋼結構設計常用專業圖集、書籍及雜志
(一) 圖集
1.輕型鋼結構廠房門式剛架(2000浙G26) 已獲批準使用。主編單位:機械工業部第二設計研究院 協編單位:杭州大地網架制造有限公司 0571-2831830
2.新型屋面梯形鋼屋架(01SG515) 試用圖 北京交通大學勘察設計研究院 已獲批準使用。
展開 汽車行業分享丨SimSolid 在鋼結構設計中的應用及體會
*本文源自汽車行業用戶范會超投稿
1.工程背景
近幾年，在機械產品設計領域，SimSolid 作為一款無網格分析軟件，正發揮著日益重要的作用，尤其在鋼結構設計過程中展現出獨特優勢。傳統鋼結構設計流程復雜，需投入大量時間進行有限元模型構建與分析，而 SimSolid 的出現極大地簡化了這一過程。
本文章重點和大家分享 SimSolid 在鋼節點設計分析中的應用，因為鋼節點設計在鋼結構整體設計過程中處于核心地位，它既是結構連接的樞紐，又是荷載傳遞的關鍵，更是保障安全、控制成本和實現結構靈活性的重要環節，對鋼結構的整體性能和工程質量起著決定性作用。
2.軟件簡介
Aitair SimSolid 是一款專門為快速發展的設計流程開發的結構分析軟件。它消除了幾何體簡化和網格化過程，可快速對復雜 CAD 裝配體進行分析，大大縮短了結構的分析周期。支持多種分析類型，包括靜力學分析、模態分析、熱分析、結構熱耦合、非線性靜力學分析（接觸、材料和幾何形狀分析）、疲勞分析、線性動力學（時間、頻率和隨機響應）等多種分析類型，能滿足不同工程場景的需求。
3.主要內容
3.1 鋼節點連接
鋼節點設計的性能指標中，節點強度直接關乎整個鋼結構的穩定性與安全性。如下圖1所示的螺栓連接和焊接，是鋼結構設計中最常見兩種節點連接方式，下面針對焊接連接，開展強度分析方法的介紹，同時與依據鋼結構設計規范的計算結果對比，對仿真結果進行合理性說明及討論。
圖1.紅色圈示-螺栓連接；綠色圈示-焊接
3.2 焊接連接節點
焊縫連接設計包括兩個關鍵參數，即焊縫長度、焊縫截面尺寸。SimSolid 運用先進的數值算法，快速評估焊接強度是否滿足設計要求，幫助工程師發現鋼節點設計中的潛在失效位置。
展開 汽車行業分享丨SimSolid在鋼結構設計中的應用及體會（下）
工程背景
近幾年，在機械產品設計領域，SimSolid? 作為一款無網格分析軟件，正發揮著日益重要的作用，尤其在鋼結構設計過程中展現出獨特優勢。傳統鋼結構設計流程復雜，需投入大量時間進行有限元模型構建與分析，而 SimSolid 的出現極大地簡化了這一過程。
在上一期文章《SimSolid 在鋼結構設計中的應用及體會》和大家分享了 SimSolid 在焊接鋼節點設計分析中的應用及體會，本文重點分享 SimSolid 在螺栓連接鋼節點設計中的應用價值，因為螺栓連接通過可拆卸的機械咬合實現構件間的力傳遞，是與焊接鋼結構同等重要的關鍵技術。
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軟件簡介
Aitair SimSolid 是一款專門為快速發展的設計流程開發的結構分析軟件。它消除了幾何體簡化和網格化過程，可高效實現大型復雜裝配體的力學分析，包括靜力學分析、模態分析、熱分析、結構熱耦合、非線性靜力學分析、疲勞分析、線性動力學等多種類型。對于螺栓連接，SimSolid 利用先進接觸算法，準確模擬接觸區域的壓力分布、摩擦行為及可能的相對滑移，計算螺栓在軸向、剪切、彎曲等載荷下的應力、應變分布，為工程師提供全面的評價指標。
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主要內容
3.1 鋼節點連接
鋼節點設計的性能指標中，節點強度直接關乎整個鋼結構的穩定性與安全性。如下圖1所示的螺栓連接和焊接，是鋼結構設計中最常見兩種節點連接方式，下面針對螺栓連接，開展強度分析方法的介紹，同時與依據鋼結構設計規范的計算結果對比，對仿真結果進行合理性說明及討論。
圖1.紅色圈示-螺栓連接；綠色圈示-焊接
3.2 螺栓連接節點
螺栓連接設計包括3個關鍵參數，即螺栓的規格、個數及分布。SimSolid 運用先進的數值算法，快速評估螺栓強度是否滿足設計要求，幫助工程師發現鋼節點設計中的潛在失效位置。
展開 汽車行業分享丨SimSolid在鋼結構設計中的應用及體會（下）
工程背景
近幾年，在機械產品設計領域，SimSolid? 作為一款無網格分析軟件，正發揮著日益重要的作用，尤其在鋼結構設計過程中展現出獨特優勢。傳統鋼結構設計流程復雜，需投入大量時間進行有限元模型構建與分析，而 SimSolid 的出現極大地簡化了這一過程。
在上一期文章《SimSolid 在鋼結構設計中的應用及體會》和大家分享了 SimSolid 在焊接鋼節點設計分析中的應用及體會，本文重點分享 SimSolid 在螺栓連接鋼節點設計中的應用價值，因為螺栓連接通過可拆卸的機械咬合實現構件間的力傳遞，是與焊接鋼結構同等重要的關鍵技術。
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軟件簡介
Aitair SimSolid 是一款專門為快速發展的設計流程開發的結構分析軟件。它消除了幾何體簡化和網格化過程，可高效實現大型復雜裝配體的力學分析，包括靜力學分析、模態分析、熱分析、結構熱耦合、非線性靜力學分析、疲勞分析、線性動力學等多種類型。對于螺栓連接，SimSolid 利用先進接觸算法，準確模擬接觸區域的壓力分布、摩擦行為及可能的相對滑移，計算螺栓在軸向、剪切、彎曲等載荷下的應力、應變分布，為工程師提供全面的評價指標。
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主要內容
3.1 鋼節點連接
鋼節點設計的性能指標中，節點強度直接關乎整個鋼結構的穩定性與安全性。如下圖1所示的螺栓連接和焊接，是鋼結構設計中最常見兩種節點連接方式，下面針對螺栓連接，開展強度分析方法的介紹，同時與依據鋼結構設計規范的計算結果對比，對仿真結果進行合理性說明及討論。
展開 
30m人行天橋結構計算書
30m人行天橋結構計算書
一、 概述
跨徑布置為9.5+18+9.5=37m，梁高0.9m，采用整體式鋼箱梁截面，橋寬4.5m。
二、主要設計規范
1.《城市人行天橋與人行地道技術規范》CJJ69-95；
2.《鋼結構設計規范》（GB50017-2003）
3.《公路橋涵鋼結構及木結構設計規范》（JTJ025-86）
4.《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》JTG D62-2004；
5.《公路橋涵設計通用規范》JTG D60-2004；
6.《公路橋涵地基與基礎設計規范》JTG D63-2004；
三、計算方法
采用MIDAS/CIVIL2010版本，采用空間桿系單元建立模型。計算按橋梁施工流程劃分計算階段，對施工階段及運營階段均進行內力、應力、結構剛度的計算。并根據橋梁的實際施工過程和施工方案劃分施工階段，進行荷載組合，求得結構在施工階段和運營階段時的應力、內力和位移，按規范中所規定的各項容許指標，驗算主梁是否滿足要求。
四、主要材料及設計參數
混凝土、鋼材等材料的彈性模量、設計抗壓（拉）強度參數等基本參數均按規范取值。
1．混凝土現澆層容重、標號
鋼筋混凝土容重：26kN/m3
2. 鋼材
Q345鋼材設計參數
屈服強度
抗拉、抗壓設計值
抗剪設計值
fy
fd
fvd
345
310
180
3．人群荷載：5.0kPa
4．恒載
一期恒載：鋼箱梁容重ρ＝7.85X103 kg/m3
二期恒載：包括雨棚、橋面鋪裝、欄桿等
5．溫度梯度
溫度變化按升溫30℃和降溫20℃計算。
正溫度梯度計算按照《公路橋涵設計通用規范》（JGJD60-2004）中4.3.10中規定取值，負溫度梯度按照正溫度梯度的50%計算。
展開 GB50755-2012鋼結構工程施工規范
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來源：網絡
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機械結構疲勞分析方法及應用
由此，應力的取值應該區分出正負值，所以原則上來說，針對不同的結構部位，只有主應力才能夠嚴格地區分出結構局部承受的應力是拉應力還是壓應力。按板殼單元計算結構的應力時，還有點的應力應該取值于板的頂面、中位面還是底面的問題。由于板殼的同一點在同一工況下當其在頂面上表現拉應力時，而底面上則可能表現為壓應力，所以對于同一點，校核其疲勞強度時，該點的最大應力及最小應力值的取面應該保持一致。
5
許用疲勞應力的確定
就目前不同的設計標準規范來說，疲勞計算常用方法可分為兩種：
應力比法，一般無較大殘余應力的結構，如已消除殘余應力的焊接結構或用螺栓、鉚釘等連接的非焊接結構，適合用應力比法確定其疲勞特性（目前采用應力比法的有GB3811、ISO5049、FEM、DIN、BS等規范）。
應力幅法，對有較大焊接殘余應力、較多焊接初始缺陷的焊接結構，應力幅法比應力比法更能反映其疲勞的實際狀態（目前采用應力幅法的有GB50017、AS、AISC等規范）。
由二者的名稱，可以明顯看出其區別所在，應力比法疲勞強度確定的關鍵是結構某點最小主應力與最大主應力的比值；而應力幅法疲勞強度確定的關鍵是結構某點最大主應力與最小主應力的差值。采用應力比法確定結構疲勞強度具有代表性的標準是FEM起重機設計規范和ISO5049移動式連續散料搬運設備鋼結構設計規范；而采用應力幅法確定其疲勞強度具有代表性的標準是AS4100-1998和GB50017-2003鋼結構設計規范。
來源自聲振之家公眾號
展開 鋼結構網格結構支座節點設計詳解
高層結構設計的難點在于豎向承重構件（柱、剪力墻等）的合理布置，設計過程中主要通過對一些目標參數的控制來達到這一目的。
一、軸壓比：主要為限制結構的軸壓比，保證結構的延性要求，規范對墻肢和柱均有相應限值要求。見抗規6.3.7和6.4.6，高規 6.4.2和7.2.14及相應的條文說明。軸壓比不滿足規范要求，結構的延性要求無法保證；軸壓比過小，則說明結構的經濟技術指標較差，宜適當減少相應墻、柱的截面面積。
軸壓比不滿足規范要求時的調整方法：
1、程序調整：SATWE程序不能實現。
2、結構調整：增大該墻、柱截面或提高該樓層墻、柱混凝土強度。
二、剪重比：主要為限制各樓層的最小水平地震剪力，確保周期較長的結構的安全。見抗規5.2.5，高規3.3.13及相應的條文說明。剪重比不滿足規范要求，說明結構的剛度相對于水平地震剪力過小；但剪重比過分大，則說明結構的經濟技術指標較差，宜適當減少墻、柱等豎向構件的截面面積。
剪重比不滿足規范要求時的調整方法：
1、程序調整：當剪重比偏小但與規范限值相差不大（如剪重比達到規范限值的80％以上）時，可按下列方法之一進行調整：
1）在SATWE的“調整信息”中勾選“按抗震規范5.2.5調整各樓層地震內力”，SATWE按抗規5.2.5自動將樓層最小地震剪力系數直接乘以該層及以上重力荷載代表值之和，用以調整該樓層地震剪力，以滿足剪重比要求。
2）在SATWE的“調整信息”中的“全樓地震作用放大系數”中輸入大于1的系數，增大地震作用，以滿足剪重比要求。
3）在SATWE的“地震信息”中的“周期折減系數”中適當減小系數，增大地震作用，以滿足剪重比要求。
2、結構調整：當剪重比偏小且與規范限值相差較大時，宜調整增強豎向構件，加強墻、柱等豎向構件的剛度。
展開 建筑結構設計和鋼結構軟件有哪些？
PKPM（原只能做框架、廠房、2008版本后新增了空間管桁結構的計算等等）
3D3S（也是一款空間結構、平面結構、空間桁架、平面桁架都能計算的程序，一些規則性的結構我們都用PKPM計算、另外一些不規則的3D3S首選）
MTS（多高層空間計算軟件、里面的高層分析比PKPM詳細，MTS的好處很多，里面所有的計算都有詳細的計算步驟，采取規范、運用的公式等等，MTS還自帶一個工具箱、很多節點計算在里面都能有詳細的計算過程和計算步驟）
MST（浙江大學的空間結構計算軟件，多用于網架結構的計算出圖）
SAP2000（這是一款和3D3S差不多的計算軟件，但是這款軟件在國外的權威性比3D3S要好很多，若你要進入一些從事國際工程的單位，這個軟件還是希望能學會）
理正工具箱（這是一款綜合性的節點計算軟件、多偏向于混凝土這一塊，和廣夏有異曲同工之妙）
若您是初學者，那首選PKPM和3D3S，PKPM對平面的感覺要求比較高，3D3S對空間感覺要求比較高，2款軟件你能學的差不多的話，混跡于設計院或者鋼結構設計公司沒大的問題！
展開 組合結構設計規范JGJ 138-2016
..…................... 176
14.2 矩形銅管混凝土柱的連接構造…................….......…. 179
14.3 圓形鋼管棍凝土柱的連接構造......…........................ 182
14.4 梁與梁連接構造........…..................................... 184
14.5 梁與墻連接構造..........................…................... 184
14.6 斜撐與梁、柱連接構造 ........…........................…. 185
14.7 抗剪連接件構造...................................….......... 186
14.8 鋼筋與鋼構件連接構造 ........…............................ 187
附錄 A 常用壓型鋼板組合樓板的剪切粘結系數及
標準試驗方法 .............…............................. 189
附錄 B 組合樓蓋舒適度驗算………............…............... 196
本規范用詞說明...............…..............…...................... 200
引用標準名錄......... .?...?.?...........................….........…. 201
附:條文說明.............................................….........… 203
JGJ 138-2016 組合結構設計規范.pdf
展開 SAP2000入門常見問題整理
設計網架時，螺栓球節點自重一般按照桿件重量的一定比例考慮，在SFCAD中一般考慮桿件重量的30%，MSTCAD中考慮25%，3D3S中可以調整比例。在sap中可以在定義靜荷載工況時，把此部分重量考慮進去，當考慮30%桿件重量時，可以定義靜荷載的自重系數設為1.30（默認為1)。
二、設計方面
1、如何修改桿件容許長細比？
目前還不能直接修改控制長細比，可以通過設計覆蓋項中的“Unbraced length ratio”選項來進行轉化，不過只能一根一根的修改。
2、SAP2000中如何實現SATWE的梁剛度放大？
目前SAP2000還沒有提供類似于Satwe這么方便的功能。所以，只能選中桿件然后修改剛度。 操作上可以將需要放大剛度的樓面梁選中，并設置為一個組，以后需要考慮剛度放大時可以較為方便的進行修改。
3、SAP2000中文版都貫入了哪些設計規范？
chiness2002包含的中國規范主要有：
《建筑結構荷載規范》（GB50009-2001）
《混凝土結構設計規范》（GB50010-2002）
《建筑抗震設計規范》（GB50011-2001）
《鋼結構設計規范》（GB50017-2003）
《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2002，J186-2002）
《高層民用建筑鋼結構技術規程》（JGJ99-98）等。
4、鋼結構設計覆蓋項中各個參數的含義：
(1) 無支撐長度比(主)/ 無支撐長度比(次，LT
此項功能主要是用于鋼梁設計。 由于鋼梁強軸(major axis)受彎時，一側的翼板受壓，另一側受拉。受壓側的翼板可能發生LTB(Lateral torsional buckling)，故有必要將其束制，降低鋼梁此類破壞。
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北京 | Bentley STAAD 結構專業集成解決方案技術交流會
鋼結構動力分析與抗震設計
16:00 – 17:00
典型設計問題討論、會議結束
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1.
超詳細的結構設計規范整理——梁、板
板設計
1. 截面尺寸
長寬比大于2.0按單向板算，板厚不小于短邊長度的1/30，不大于2時按雙向板算，板厚不小于短邊長度的1/40；商業及屋面板厚一般不宜于120mm；地下室頂板作為嵌固端時不小于180mm，不作為嵌固端時不小于160mm，且地下室頂板不設井字梁活十字梁，直接設大板即可；異形板按實際情況至少取跨度的1/30，可酌情加厚；樓梯設計時取梯板經濟厚度為跨度的1/28；一般現澆板厚度詳《混凝土結構設計規范》表9.1.2。
一般，懸挑板厚度取L/10，L為懸挑板跨度；無梁樓蓋最小厚度150mm，現澆空心樓蓋最小厚度200mm。
2. 配筋率
對于單向板垂直于受力筋方向的分布筋最小配筋率為0.15%，受力筋：板作為受彎構件，最小配筋率需滿足構造規定(《混凝土規范》表8.5.1)，表中此處為0.20%和45ft/fy%中的較大值（表下說明：當采用強度等級400Mpa、500Mpa的鋼筋時，最小配筋率允許采用0.15%和45ft/fy%中的較大值）；雙向板兩個方向均不得小于0.20和45ft/fy中的較大值；溫度應力筋配筋率不得小于0.1%。
3. 鋼筋布置
A. 鋼筋間距：當板厚小于150mm時，鋼筋間距不宜大于200mm；當板厚大于150mm時，鋼筋間距不宜大于1.5倍板厚及250mm；
B. 標準層鋼筋可以采用分離式配筋，也可采用雙層雙向附加鋼筋，屋面層鋼筋必須采用雙側雙向配筋附加鋼筋。
C. 地下室頂板作為嵌固端時，板厚不小于180mm，配筋需雙層雙向，配筋率不小于0.25%，混凝土等級不小于C30。
4. 板配筋計算
A. 計算注意在出現小板大板連接時，進行連扳計算。
B.
展開 某鋼結構構筑物檢測鑒定和加固設計
（4）灰斗與灰斗梁連接驗算
最大角焊縫應力56.29N/mm2，小于E43角焊縫抗拉、抗壓和抗剪設計值160N/mm2，滿足計算要求。
二、加固方案
1. 鋼支架部分加固方案
對于鋼支架部分的加固，整體思路上采用增大截面法，尤其要注意的是：
(1)鋼結構增大截面法不同于混凝土結構，存在負荷加固還是卸載加固之分，當鋼結構在負荷時進行增大截面焊接，會產生應力滯后現象。
(2)鋼框架在整體計算時要注意判別是有側移還是無側移框架。不同的判定設置會導致鋼構件穩定性驗算結果天差地別。
(3)注意區分支撐是單拉桿還是拉壓桿。
支撐背部貼焊槽鋼
工字鋼新增焊板形成箱型鋼
2. 灰斗部分加固方案
針對應力計算不足的橫肋，采用增大截面法，具體做法詳見下圖：
在Midas Gen中該加固構件輸入的具體截面尺寸如下：
上翼緣考慮灰斗壁板的貢獻作用，下翼緣寬度考慮角鋼和原槽鋼翼緣長度之和，腹板厚度仍取原槽鋼厚度。
1.5倍儲灰梁單元應力云圖
1.5倍儲灰板單元應力云圖
考慮到灰斗四個角部位置有弧形加強板、包角鋼板加強措施，且剔除有限元計算在角部的應力集中畸變，經計算后滿足要求。
三、總結
結構工程師在既有建筑結構鑒定、加固領域的工作模式有別于傳統的設計院或施工單位的做法。在此情況下，結構工程師不能僅作為流水線作業中的一環，或者單純地按照圖紙進行施工和組織生產，而是必須扮演結合規范、力學理論以及現場操作環境等多重因素的綜合性結構工程技術服務人員的角色。
文章：結構重光
展開 沿海主流模具“刀口、鑲件”設計規范及結構形式，值得一看
模具結構類型之凹模（刀口）設計
1、刀口結構類型
模具中下模刀口的設計經過多年的總結、更新后，針對不同的材料、工藝要求，都有相對應的類型。合理的選擇相應刀口結構，對設計模具打出合格產品有重要意義。常見刀口類型主要分為兩大類，包括：整體式刀口、鑲件式刀口。
1）、整體式刀口
對于整體式刀口，基本剖視圖有以下五種不同結構形式，分別適用于不同的情況使用。如下圖：
I型：刀口強度較高，在修磨后孔口尺寸不變，常用于沖裁形狀復雜或精度要求較高的工件加工。但是在孔口容易積壓廢料而增加沖裁力和孔壁的磨損，并且當磨損后孔中能形成倒錐形狀,使孔口內的沖裁件容易出現跳廢料而影響正常沖裁。其基本設計參數如下：
t<0.5mm h=3~5mm
t<0.5~5mm h=5~10mm
t<5~10mm h=10~150mm
II型：刀口強度比較好，修磨后尺寸同樣無變化。加工簡單且廢料容易下落。適合沖裁直徑小于5mm的工件。
III型：刀口強度高，而且修磨后尺寸沒有明顯變化。此種結構多用于有頂出有裝置的復合模。
IV型：沖裁件容易漏下, 刀口磨損后修磨量較小,但刀口強度不高。修后孔中有變大的趨勢。適于沖制自然漏料、精度不高、形狀簡單的工件。α角一般電加工時取α=4'~20' (落料模<10 ,復合模α=5')，機械加工經鉗工精修時取α=15'~30'。
V型：其特點是孔口不容易積存工件或廢料，但是刀口強度差。一般用于形狀簡單,精度要求不高的工件的沖裁。其中不計參數α、β、 h值的大小與工件厚度有關,當t<2.5mm時,α=15,β=2°、h=4~6mm;當 t>2.5 mm時,α=30'、β=3°、h≧8mm。
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