2017版《钢结构设计标准》重大变化权威解读~

我国钢结构设计规范随着建筑钢结构的应用而逐步发展和完善。 他们先后翻阅了74部钢规（TJ 17-74《钢结构设计规范》）、88部钢规（GBJ 17-88《钢结构设计规范》）。 规范”）和03钢规范（GB 50017-2003《钢结构设计标准》）以及实施的最新修订版钢规范GB 50017-2017《钢结构设计标准》（简称“17钢”） 2018 年 7 月 1 日标记”）。

钢标17的修订，除对钢规03的规定进行必要的修改和补充外，主要完成了以下两项任务：

形成设计规范。 03钢规和以往的钢规基本都是主规，即主要用于规定钢材的强度和成分验证。 它们缺乏结构体系层面的设计规范和结构抗震设计内容，不能直接成为设计的结构规范。 。

此次修订增加了结构体系和抗震设计内容，允许17钢标准直接用于常用钢结构体系的设计。

引进钢结构稳定设计直接分析方法，并与欧洲标准、美国标准、香港钢规直接分析方法保持同步，使钢结构稳定设计更安全、更经济。

1 各章主要内容

1.1 第 1 章：概述

17 钢标准适用于工业与民用建筑和一般结构的钢结构设计。 经过历届编制者的努力，钢规范已成为钢结构行业最权威、应用最广泛的规范。 因此，本次钢结构标准的修订也着力解决除住宅以外的其他领域，如铁路、公路、港口、水利等共性技术问题，促进钢结构行业的发展。

1.2 第 2 章：术语和符号

明确了无支撑框架和强支撑框架的定义，规范了支撑结构和框架支撑结构体系，增加了抗震设计构件塑性耗能区的定义。

1.3 第 3 章：基本设计规定

给出了钢结构两种地震工况的验证方法，即GB 50010-2010《建筑抗震设计规范》（简称“抗规范”）的频繁地震设计方法和设防烈度抗震设计方法共 17 个钢铁标准。 后者具体计算方法见第17章。 这表明钢结构的抗震设计既可以采用抗规范方法，也可以采用第17章的基于抗震性能的设计方法。

截面板的宽厚比是为第十七章抗震设计准备的基本资料。 可以说，这是中国规范首次对板材的宽厚比进行系统梳理。

对于欧规的S1-S4截面，17钢标准将受压和弯曲构件的截面分为S1-S5五类截面。 17钢标准S1、S2为塑性型材，S4为弹性型材，S3为中国标准特有的考虑一定塑性发展的弹塑性型材，S5为薄型柔性型材。

1.4 第 4 章：材料

17个钢铁标准将材料分成单独的章节，为将来新材料的应用做好准备。 虽然这次只增加了Q460和Q345GJ两种钢材，但是却做了不少工作。 以可靠性指标为基础，通过对大量构件的几何不确定性、材料不确定性和计算模型不确定性的实验分析以及现场构件数据的统计工作，结合以往钢规的计算模型不确定性结果，得到了这次使用的结果。 基于修正后的电阻分量系数。

需要看到的是，钢结构行业经过十几年的发展，我国建筑钢材的质量水平有了很大的提高。 但从电阻分量系数来看，却不尽如人意。 由于材料不确定性中屈服强度变异系数的增加，本次修订得到的阻力分量系数有所增加：Q235从1.087增加到1.090，Q345-Q420从1.111增加到1.125~1.180（不同板厚）， Q460钢新增阻力分量系数为1.125～1.180（不同板厚）。

目前电阻分量系数的计算方法有两点值得注意。 首先，解决方案比较麻烦，需要大量的测试和检验工作，这也限制了新钢种作为规格推出的速度。 其次，分项阻力系数的统计方法使其很大程度上依赖于钢材屈服强度的离散程度，且每次统计值不稳定。 考虑到分项阻力系数在1.1左右，我们可以参考欧美的做法，比如规定分项阻力系数为1.1，然后推断出钢材强度的离散要求。 若采用该方法，可大大简化分项阻力系数的测定过程，并有利于新钢种的引进。

1.5 第5章：结构分析与稳定性设计

本章为直接分析法。 直接分析法作为一阶弹性分析法和计算长度法的替代方法，已被纳入欧美和香港规范，并有取代前者作为钢结构稳定性计算方法的趋势。

一阶分析方法依赖于计算长度，在特定条件下推导出03钢规格的计算长度系数。 事实上，构件的计算长度与结构体系、荷载条件、约束条件有关，并不是一个固定值。 直接分析方法准确地考虑了结构计算中的诸多因素，引入了结构和构件的初始缺陷和残余应力，将稳定性计算与原始强度计算统一起来。

从欧美的试验设计和相关研究来看，P-Δ-Δ0二阶分析从工程角度来看会更好。 在此基础上，以计算长度系数为1.0进行构件的稳定性计算，避免了计算长度系数确定的诸多困难，可以获得满意的结果。 P-Δ-δ（包括Δ0、δ0）直接分析法由于具体操作时获取δ0不便，在实际应用中会遇到一定的困难。

需要注意的是，二阶效应法和直接分析法不能用传统的线性分析方法来进行，因为它们必须直接考虑二阶效应。 必须使用迭代方法来求解几何非线性。 对于直接分析法来说，如何编写高效的非线性计算软件直接决定了该方法的应用前景。 目前香港的奈达软件在这方面是领先的，并且很好地解决了这个问题。

直接分析方法也可应用于地震工况计算。 在这种情况下，应采用时程法进行考虑几何非线性的结构动力弹性或弹塑性分析。

1.6 第6~8章：构件的弯曲、轴向应力和压缩、拉伸弯曲

构件的弯曲、轴向应力以及压缩和拉伸弯曲是传统章节。 03钢规很好地完善了这三类构件的设计和计算方法，本次修订没有大的调整。

将支撑框架分为强支撑结构和弱支撑结构，是03钢规的创新。 考虑到实际应用中很少设计弱支撑框架，本次取消了此类框架。 此外，强支撑框架的判别过于理论化且存在争议。 这次，系数有所调整，但仍然保留。 随着二阶分析计算方法的普及，今后钢结构的稳定设计建议采用二阶分析方法或直接分析方法。 在这种情况下《钢结构设计规范》，计算出的长度系数应为1.0。

1.7 第9章：加筋钢板剪力墙

纯钢板剪力墙作为一种性能良好的水平受力构件，与支架相比有其独特的适用性。 考虑到钢板的稳定性，本次仅介绍带有加强筋的钢板墙。 目前国内应用钢板墙体的典型工程是320m高的天津金塔。 但对施工安装要求较高。 目前，钢板墙体尚未得到广泛应用。

1.8 第10章：塑性和弯矩调制设计

塑性设计是确定结构极限承载力的问题，有理论依据，但作为一种设计方法缺乏可靠性证明。 17 钢材标准采用弯矩调幅设计方法，具有塑性设计含义，概念上易于设计者接受。

可以对超静定光束进行幅度调制，包括框架光束和连续光束。 对于地震条件，仅允许调制重力载荷。

1.9 第 11 章：连接

连接分为独立章节，对各种钢结构连接进行梳理，为本章今后的发展奠定基础。

17钢标准连接的计算公式沿用03钢标准，没有做大的调整。 近年来，在海外工程实践中发现，我国高强螺栓预紧力、剪切承载力等一些强度指标远低于国外标准。 这方面属于基础性能的研究。 考虑到03钢规的很多指标都是源自88钢规甚至74钢规的数据，当时的钢材强度和施工水平与现在并不相同。 因此，今后有必要在吸收国外先进技术的基础上对这些公式进行梳理和修改。

1.10 第 12 章：节点

节点的独立章节也为今后对节点进行全面、系统、深入的研究奠定了基础。 柱基部分，系统整理了外露式、外包式、嵌入式、插入式柱基，方便设计者选择。 特别重点介绍了冶金厂已广泛应用的钢结构插入式柱脚，可供其他行业应用参考。

1.11 第十三章：钢管连接节点

钢管结构的广泛应用需要对其相交节点的设计进行全面的研究，包括圆形钢管和矩形钢管。

由于相交节点受力机制的特殊性，很难像其他钢结构强度计算一样，从理论公式推导出考虑多种因素的实用公式。 相反，它基本上是根据实验获得的。

十七钢标准在综合理论分析和相交节点试验研究的基础上，提出了一套非加强性节点承载力计算公式。 承载力公式综合考虑节点屈曲、屈服、支柱强度等因素。 以实验为基础，为管桁架强节点和弱构件的设计提供保证。

对于交错搭接接头中搭接支柱焊接困难的情况，17钢标准也做了详细分析，并给出了低烈度地震区可不进行焊接等建议。

对于不满足节点承载力要求的非加劲相交节点，可采用设置加劲肋的方法。

1.12第14章：钢和混凝土组合梁

考虑混凝土和钢梁的共同作用，可以节省钢材的使用量。 本章组合梁的强度计算基于塑性理论，连续梁的挠度和端部裂纹的计算基于弹性理论。 前者考虑混凝土开裂刚度降低，后者考虑弯矩调幅效应。

组合梁根据螺栓的抗剪能力分为完全抗剪组合和部分抗剪组合。 前者的螺栓数量能够充分承受混凝土与钢梁界面处的剪力传递。 在此基础上，推导了全组合梁和部分组合梁正负弯矩区承载力的计算公式。 从正弯矩区的位置可以看出《钢结构设计规范》，这套塑性计算公式适用于非地震地区，因此更适合次梁（包括简支梁和连续梁）。 此外，第6节给出了通过完全剪力连接获得的混凝土梁纵向传递的螺栓剪力的计算公式。

可见，组合梁的计算是以塑性理论为基础的，是一个完整的体系。 应用时要特别注意适用条件，合理应用。

1.13第15章：钢管混凝土柱和节点

考虑到成本等原因，以钢管混凝土柱替代钢柱已成为普遍做法。 因此，钢铁标准 17 将钢管混凝土柱作为常规构件。 此类构件的承载力计算及相关结构要求可参见其他相关规范、法规和标准。

1.14第16章：疲劳计算与抗脆性断裂设计

当应力循环次数超过 50,000 次时，适用疲劳计算。 17 钢铁标准采用SN曲线根据应力幅值考虑疲劳问题，分两步确定构件的疲劳程度。 第一步，根据1亿次疲劳截止极限进行初步判断并进行验证计算。 若不满足，对于等幅疲劳，应按应力循环次数分段计算； 变幅疲劳应按200万次换算范围校核许用应力幅。

低温冷脆性是钢的特性之一。 近年来，我国寒冷地区因钢材低温脆性断裂而发生的结构事故多发。 17钢标准要求在低温条件下（一般在-20℃以下）进行抗脆性断裂设计，并在结构方面给出了具体要求。 具体的抗脆性断裂计算方法，如断裂力学、损伤力学方法等，需要在下一步工作中引入和完善。

1.15 第十七章：钢结构抗震性能设计

钢结构良好的抗震性能不仅体现在材料良好的延展性上，还体现在其地震作用小。 因此，如何合理地将钢材的强度和延性结合起来，即采用高延性低承载能力或低延性高承载能力的结构，是钢结构抗震设计的关键。

17钢标准采用基于抗震设防烈度的钢结构抗震设计方法，采用性能系数考虑结构承载力与延性的关系，基于宽厚比考虑构件的延性截面面板。 对钢框架结构、支撑结构、框支结构的抗震设计进行了全面、系统的规定，采用基于性能系数和构件延性的设防烈度抗震设计方法。

抗震设计采用基于性能的钢结构设防烈度抗震设计方法。 对于高烈度地区的高层结构，采用低承载力、高延性的设计方法，利用结构和构件的延性耗能来抵抗强震，使结构设计更加高效。 安全。 对于低烈度地区的低层结构，采用高承载力、低延性的设计方法，利用地震影响小、设计条件不受控制的特点，降低构件的延性要求，使结构设计更加合理。合理的。

1.16 第十八章：钢结构防护

钢结构防护包括防火设计、防腐、隔热等。

钢结构的防火设计参照GB 51249-2017《建筑钢结构防火技术规范》。 后者采用基于耐火性能的设计，使耐火设计更加合理。

钢结构的防腐设计必须根据使用环境和维护条件等因素，采用可行的防腐方法，包括涂料、耐候钢、阴极保护、镀锌铝等。

钢结构的隔热设计应将高温环境视为永久工作条件，为高温下的钢结构提供隔热保护，或考虑高温下材料性能的降低进行结构设计。

2 结论

综上所述，17项钢标准的推出，使钢结构设计更加先进、实用、合理、更加国际化。 不仅将继续保护我国钢结构产业，还将在我国“一带一路”走出去战略中发挥作用。 效果更大。