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中国工程建设协会标准

钢管结构技术规程

Technical specification for structures with steel hollow sections

CECS 280：2010

主编单位：中冶建筑研究总院有限公司
同济大学
批准单位：中国工程建设标准化协会
施行日期：2010年12月1日

中国工程建设标准化协会公告

第64号

关于发布《钢管结构技术规程》的公告

    根据中国工程建设标准化协会[2004]建标协字第05号文《关于印发中国工程建设标准化协会2004年第一批标准制、修订项目计划的通知》的要求，由中冶建筑研究总院有限公司、同济大学等单位编制的《钢管结构技术规程》，经本协会冶金分会组织审查，现批准发布，编号为CECS 280：2010，自2010年12月1日起施行。

中国工程建设标准化协会
二〇一〇年九月七日

前言

    根据中国工程建设标准化协会[2004]建标协字第05号文《关于印发中国工程建设标准化协会2004年第一批标准制、修订项目计划的通知》的要求，制定本规程。
    钢管结构由于具有优越的截面特性和结构性能、外形简洁美观等优点，在我国的工程结构中广泛应用。为了对其材料、设计、施工等技术要求作出配套的规定，以促其进一步发展，本规程在总结国内外设计、施工、管理经验和科研成果的基础上，对钢管结构的材料、基本设计规定、结构及构件设计、节点强度计算、节点构造、疲劳计算和施工等作出了规定。
    本规程主要内容包括总则、术语和符号、材料、基本设计规定、结构及构件设计、节点强度计算、节点构造、疲劳计算和施工等。
    根据国家计委计标[1986]1649号文《关于请中国工程建设标准化委员会负责组织推荐性工程建设标准试点工作的通知》的要求，现推荐给工程建设、设计、施工等使用单位及工程技术人员采用。
    本规程由中国工程建设标准化协会冶金分会（北京市海淀区西土城路33号，邮编：100088）归口管理并负责解释。在使用过程中如发现需要修改或补充之处，请将意见和资料径寄解释单位。
    主编单位：中冶建筑研究总院有限公司 同济大学
    参编单位：中国钢结构协会专家委员会 哈尔滨工业大学 清华大学 东南大学 天津大学 上海冠达尔钢结构有限公司 浙江东南网架集团有限公司 江苏沪宁钢机股份有限公司 浙江精工钢结构有限公司 上海宝冶建设有限公司 中建钢构有限公司 浙江杭萧钢构股份有限公司 中国航空工业规划设计研究院 北京市建筑设计研究院 武汉钢铁集团汉口轧钢厂 广州珠江钢管有限公司
    参加单位：天津钢管集团股份有限公司
    主要起草人：吴耀华 陈以一（以下按姓氏笔画排列）王恒华 王伟 王利树 甘明 石荣金 朱丹 何文汇 肖瑾 张耀春 张琨 陈志华 陈友泉 武振宇 周观根 郭彦林 贺明玄 柴昶 黄明鑫 童乐为 鲍广鉴 万国胜
    主要审查人：沈祖炎 范重 路克宽 范懋达 汪一竣 王立军 钱基宏 覃阳 侯兆欣

1 总则

1．0．1 为了适应钢管结构迅速发展的需要，在钢管结构设计及施工中贯彻执行国家的技术经济政策，做到技术先进、安全适用、确保质量、经济合理，制定本规程。

1．0．2 本规程适用于工业与民用建筑和一般构筑物的钢管结构设计与施工。

1．0．3 在钢管结构设计文件中，应注明建筑结构的设计使用年限、钢材牌号（或钢号）、连接材料的型号和对钢材所要求的材料标准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、端面刨平顶紧部位及对施工的要求。

1．0．4 钢管结构按本规程设计和施工时，除应执行本规程外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

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2 术语和符号

2．1 术语

2．1．1 钢管结构 structure with steel hollow section members
    主要由钢管构件组成的结构，钢管包括圆钢管、矩形钢管和用钢板焊接成的钢管。

2．1．2 主管或弦杆 chord member
    钢管结构中，在节点处连续贯通的管件，如桁架中的弦杆。

2．1．3 支管或腹杆 bracing member or web member
    钢管结构中，在节点处断开并与主管相连的管件，如桁架中的腹杆。

2．1．4 平面管节点 uni-planar joint
    所有支管与主管在同一平面内相互连接的节点。

2．1．5 空间管节点 multi-planar joint
    在不同平面内的支管与主管相连接而形成的管节点。

2．1．6 加强型管节点 reinforced joint
    用局部增加壁厚、设置加劲肋或管内填充混凝土等方法加强的管节点。

2．1．7 平面桁架 plane truss
    由处于同一平面内的上弦杆、腹杆和下弦杆构成的桁架。

2．1．8 立体桁架 spatial truss
    由弦杆和腹杆构成的立体格构式桁架。

2．1．9 平面内弯矩 in-plane bending moment
    处于由弦杆与腹杆构成的平面内的弯矩。

2．1．10 平面外弯矩 out-of-plane bending moment
    包含腹杆且与弦杆、腹杆构成平面正交的平面内的弯矩。

2．2 符号

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3 材料

3．1 钢材

3．1．1 钢管结构用钢管材料，其质量应分别符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T 700、《优质碳素结构钢》GB/T 699、《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。对相贯焊接的钢管结构，不宜采用屈强比ƒ_y/ƒ_u大于0.8的钢材，可采用牌号为Q235、Q345的钢材；当有可靠依据时，可采用其他牌号的钢材。

3．1．2 结构用钢管，应根据结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、钢材厚度、成型方法和工作环境等因素合理选取钢材牌号、质量等级与性能指标，并在设计文件中注明。焊接钢管结构的钢材宜采用B级及B级以上等级的钢材。

3．1．3 结构用圆管和矩形管，可采用热轧、热扩无缝钢管，或采用辊压成型、冷弯成型、热完成成型的直缝焊接管，矩形管也可用钢板焊接成型。焊接可采用高频焊、自动焊或半自动焊以及手工焊，焊接材料应与母材匹配。

3．1．4 钢管结构的铸钢节点用铸钢材料及连接材料应符合现行协会标准《铸钢节点应用技术规程》CECS 235的规定。

3．2 连接材料

3．2．1 钢管结构的焊接材料应符合下列要求：
    1 手工焊接采用的焊条，应符合现行国家标准《碳钢焊条》GB/T 5117或《低合金钢焊条》GB/T 5118的规定。选择的焊条型号应与主体金属力学性能相匹配。对直接承受动力荷载或振动荷载且需要验算疲劳的结构，宜采用低氢型焊条。
    2 自动或半自动焊接采用的焊丝及相应的焊剂应与主体金属力学性能相匹配。焊丝应符合现行国家标准《熔化焊用钢丝》GB/T 14957或《气体保护焊用钢丝》GB/T 14958的规定。
    3 二氧化碳气体保护焊接用的焊丝，应符合现行国家标准《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》GB/T 8110的规定。
    4 当两种不同级别的钢材相焊接时，宜采用与主体金属强度较低一种钢材相适应的焊条或焊丝。

3．2．2 钢管结构的连接紧固件应符合下列要求：
    1 普通螺栓应符合现行国家标准《六角头螺栓 C级》GB/T 5780和《六角头螺栓》GB/T 5782的规定。
    2 高强度螺栓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、《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副技术条件》GB/T 3633或《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与《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。高强度螺栓的预拉力和摩擦面抗滑移系数应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017选用。
    3 锚栓可采用现行国家标准《碳素结构钢》GB/T 700中规定的Q235钢或《低合金高强度结构钢》GB/T 1591中规定的Q345钢。

3．3 混凝土材料

3．3．1 加强型钢管节点中的混凝土强度等级应依据结构计算或节点强度计算的要求由设计决定。混凝土的强度等级、力学性能指标和质量标准应分别符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010、《混凝土强度检验评定标准》GB 50107及现行协会标准《自密实混凝土应用技术规程》CECS 203的规定。混凝土的强度级别，对Q235钢管不宜小于C30，对Q345钢管不宜小于C40。

3．3．2 钢管节点中的混凝土宜采用自密实混凝土或高强度无收缩砂浆。混凝土的配合比应根据混凝土的设计强度等级计算，并通过试验确定。混凝土的坍落度应根据混凝土浇注施工工艺和钢管尺寸等条件确定。

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4 基本设计规定

4．1 设计原则

4．1．1 本规程除疲劳计算外，采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，以分项系数设计表达式进行计算。

4．1．2 设计钢管结构时，应根据结构破坏可能产生的后果，采用不同的安全等级。
    一般工业与民用建筑钢管结构的安全等级应取为二级，特殊建筑钢管结构的安全等级应按具体情况另行确定。

4．1．3 钢管结构的承重构件应按承载力极限状态和正常使用极限状态进行设计。
    1 按承载力极限状态设计时，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。
    2 按正常使用极限状态设计时，应只考虑荷载效应的标准组合。

4．1．4 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；计算疲劳和正常使用极限状态的变形时，应采用荷载标准值。

4．1．5 对于直接承受动力荷载的结构，在计算强度和稳定性时，动力荷载设计值应乘动力系数。在计算疲劳和变形时，取动力荷载标准值，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变形时，吊车荷载应按作用在跨间内起重量最大的一台吊车确定。

4．1．6 设计钢管结构时，荷载的标准值、荷载分项系数、荷载组合系数、荷载折减系数、动力荷载的动力系数以及按结构安全等级确定的重要性系数等，应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定采用。在抗震设防区还应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定。

4．1．7 结构构件的强度应按净截面（开孔构件为有效截面扣除孔洞后的截面）计算，稳定性应视板件受力状况和宽厚比按有效截面或毛截面计算，为简化计算，构件的变形和各种稳定系数均可按毛截面计算。

4．2 设计指标

4．3 结构变形限值

4．3．1 受弯钢管结构或构件的最大挠度计算及其容许值，应符合现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的规定。

4．3．2 钢管框架结构的房屋，在风荷载作用下的层间相对位移与层高之比不宜大于1/400。当采用有较高变形限制的装修材料或非结构构件时，层间相对位移与层高之比宜适当减小；当无隔墙时，可适当增大。

4．3．3 钢管结构的房屋，在地震作用下的层间相对位移与层高之比，在多遇地震作用下（按弹性计算）不宜大于1/300；在罕遇地震作用下（按弹塑性计算）不宜大于1/50。当采用有较高变形限制的装修材料或非结构构件时，在多遇地震作用下的层间相对位移与层高之比宜适当减小。

4．4 构造要求

4．4．1 相贯焊接节点的钢管结构，其成品钢管的性能应满足设计要求。受力钢管的壁厚不得小于2mm；壁厚大于25mm时，对承受支管较大拉应力的主管部位，应有防止层状撕裂的措施。

4．4．2 钢管构件的板件径厚比、宽厚比应符合下列要求：
    1 圆钢管径厚比（钢管外径与厚度之比），当作为桁架构件和其他两端铰接的轴心受力构件时，径壁比不应超过100(235/ƒ_y)；当作为受弯构件和压弯构件时，如按弹性设计，径厚比不应超过100(235/ƒ_y)，如考虑塑性发展，不宜超过90(235/ƒ_y)；如对结构采用塑性设计，以及对抗震设计中需发展塑性铰的构件，受弯构件的径厚比不应超过40(235/ƒ_y)，压弯构件的径厚比不应超过60(235/ƒ_y)。
    2 矩形钢管和箱形截面板件宽厚比，当作为桁架构件和其他两端铰接的轴心受力构件时，矩形钢管的最大外缘尺寸与壁厚之比不应超过40 ；当作为受弯构件和压弯构件、或考虑塑性发展时，宽厚比限值应符合现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的规定；有抗震设防要求的结构构件，宽厚比应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定。

4．4．3 钢管构件在承受较大横向荷载的部位应采取适当的加强措施，防止产生过大的局部变形。构件的主要受力部位应避免开孔，如必须开孔时，应采取适当的补强措施。

4．4．4 构件的长细比应符合下列规定：
    1 受压构件的长细比不宜超过表4．4．4-1的容许值。

表4．4．4-1 受压构件的容许长细比

构件名称	容许长细比
各类柱、桁架和天窗架构件	150
柱的缀条、吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑
支撑（吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑除外）	200
用以减少受压构件长细比的杆件

注：1 桁架（包括立体桁架）的受压腹杆，当其内力等于或小于承载力能力的50％时，容许长细比值可取为200。

2 当长细比超过180时，应验算在自重下的挠度。杆件的侧向变形超过其长度的1/1000时，在计算中应考虑此弯曲的影响。

3 梭形柱按等效长细比或换算长细比取值。

4 跨度大于或等于60m的桁架，其受压弦杆和端压杆的容许长细比值宜取100，其他受压腹杆可取150（承受静力荷载或间接承受动力荷载）或120（直接承受动力荷载）。

    2 受拉构件的长细比不宜超过表4．4．4-2的容许值。

表4．4．4-2 受拉构件的容许长细比

构件名称	承受静力荷载或间接承受动力荷载的结构		直接承受动力荷载的结构
	无吊车结构和有轻、中级工作制吊车的厂房	有重级工作制吊车的厂房
桁架的杆件	350	250	250
吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑	300	200	－
支撑（注2项和紧张的圆钢除外）	350	300	－

注：1 承受静力荷载的结构中，可仅计算受拉构件在竖向平面内的长细比。

2 中、重级工作制吊车桁架下弦杆的长细比不宜超过200。

3 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；在吊车荷载和永久荷载组合作用下受压时，长细比不宜超过200。

4 跨度大于或等于60m的桁架，其受拉弦轩和腹杆的容许长细比不宜超过300（承受静力荷载或间接承受动力荷载）或250（直接承受动力荷载）。

4．4．5 钢管的环焊缝、纵焊缝和节点焊缝，宜避免焊缝交叉焊接，焊缝的间距宜符合图4．4．5的要求。


图4．4．5 钢管连接焊缝间距的要求(mm)

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5 结构及构件设计

5．1 一般设计规定

5．1．1 钢管结构的常用形式可包括钢管梁、钢管柱、钢管桁架和钢管刚架等。钢管构件有单管构件和格构式构件，其中单管构件可包括等截面单管、梭形单管、锥形单管等。

5．1．2 钢管结构应进行强度、刚度及稳定性验算；构件应满足强度、刚度（长细比控制要求）及稳定性要求；桁架和刚架结构应满足结构变形限值的要求。

5．1．3 钢管结构宜采用弹性分析方法计算结构内力，采用构件计算长度系数法直接验算构件的稳定性；对于偏心节点的钢管结构，构件承载力校核应考虑偏心产生的弯矩影响，并按偏心受力构件计算其稳定性（符合本规程第5．1．5条的受拉主管除外）。

5．1．4 在满足下列条件的情况下，分析桁架杆件内力时可将节点视为铰接：
    1 符合各类节点相应的几何参数的适用范围；
    2 杆件的节间长度或杆件长度与截面高度（或直径）之比不小于12(主管)和24(支管)。
    否则，宜按刚接节点模型计算桁架内力。

5．1．5 钢管相贯焊接节点，当支管与主管连接节点的偏心不超过式(5．1．5)的限制时，在计算节点和受拉主管承载力时，可忽略因偏心引起的弯矩的影响，但受压主管必须考虑此偏心弯矩M＝△N×e(△N为节点两侧主管轴力之差)的影响。

－0.55≤e/h(e/d)≤0.25         (5．1．5)

式中：e——偏心距，符号如图5．1．5所示；
      d——圆主管外径；
      h——连接平面内的矩形主管截面高度。


图5．1．5 K形和N形管节点的偏心和间隙
5．1．6 主管上因节间荷载产生的弯矩应在设计主管和节点时加以考虑。此时可将主管按连续杆件单元模型进行计算（图5．1．6-1）。


图5．1．6-1 无偏心的腹杆端铰接桁架内力计算模型
    当节点偏心超过本规程第5．1．5条规定时，应考虑偏心弯矩对节点强度和杆件承载力的影响，可按图5．1．6-2和图5．1．6-3所示模型进行计算。对分配有弯矩的每一个支管应按照节点在支管轴力和弯矩共同作用下的相关公式验算节点的强度，同时对分配有弯矩的主管和支管按偏心受力构件进行验算。


图5．1．6-2 节点偏心的腹杆端铰接桁架内力计算模型
1－刚性杆件
图5．1．6-3 节点偏心的腹杆端刚接桁架内力计算模型
1－刚性杆件
5．1．7 采用相贯焊接连接的钢管桁架，其构件计算长度系数可按表5．1．7取值。

表5．1．7 钢管桁架构件计算长度系数

桁架类别	弯曲方向	弦杆	腹杆
			支座斜杆和支座竖杆	其他腹杆
平面桁架	平面内	0.9l	l	0.8l
	平面外	l1	l	l
立体桁架		0.9l	l	0.8l

注：1 l₁为平面外无支撑长度；l是杆件的节间长度；
2 对端部缩头或压扁的圆管腹杆，其计算长度取1.0l。

5．1．8 轴心受压钢管构件的稳定系数 值，应依据构件截面的分类按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017取值，对壁厚小于或等于6mm的冷成型薄壁钢管应按现行国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB 50018取值。

5．2 构件及结构形式

5．2．1 钢管桁架结构由弦杆和腹杆组成，弦杆可采用圆管、矩形管或H型钢，腹杆可采用圆管或矩形管。钢管桁架可选用平面桁架和立体桁架；桁架按弦杆轴线的形状可分为直线桁架和曲线桁架。
    1 平面桁架按腹杆形式可选用单斜式、人字式、芬克式和空腹式。人字式桁架和单斜式桁架的斜腹杆与主管的夹角宜取40°～50°，钢管桁架的高跨比应根据建筑净高要求、荷载、材料及运输条件等因素决定，一般可取1/15～1/10。
    2 立体桁架可选用三角形截面（正放和倒放）、四边形截面和梯形截面等。
    3 桁架结构应设置支撑系统，以保证桁架的稳定性。

5．2．2 钢管刚架可采用平面刚架和立体格构式刚架。平面刚架可采用单管构件和平面格构式构件，立体刚架可采用立体格构式构件，其常见形式有两铰刚架和三铰刚架。立体格构式刚架，根据刚架梁的形状要求可采用曲线（拱式）梁刚架与直线梁刚架。柱脚连接可选择刚接和铰接两种，刚架柱脚铰接时，宜把各分肢在柱脚处收于一点；刚架柱脚刚接时，其单个分肢可与基础刚接或铰接。

5．2．3 单管梭形柱及单管锥形柱的截面形式可选用圆钢管、方钢管和矩形钢管（图5．2．3）。梭形柱用于柱两端铰接的轴心受压构件，锥形柱用于柱脚刚接的悬臂柱。


图5．2．3 单管梭形柱与锥形柱
5．2．4 钢管格构柱可选用双肢、三肢及多肢等，横向缀件形式可选用缀管和缀板（图5．2．4）。


图5．2．4 钢管格构柱

5．3 钢管梁及钢管柱设计

5．3．1 等截面钢管梁及钢管柱的设计按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017或《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB 50018的有关规定执行。对于圆钢管受弯或受拉弯、压弯的构件，计算弯矩应取构件的最大弯矩或几个平面内的最大合成弯矩。

5．3．2 二端铰接的圆（方）钢管梭形柱轴心受压时的整体稳定承载力按公式(5．3．2-1)计算，公式中的稳定系数 应按等效长细比λ_eff和截面类别按本规程第5．1．8条的规定计算。


式中：A₀——梭形柱端部截面面积；
      I_eff——等效惯性矩， ；
      l——构件长度；
      γ——梭形柱楔率，其值在0～1.5之间；
      μ——计算长度系数；
      d₁（或b₁）——柱中间截面外径（或边长）；
      d₀（或b₀）——端部截面外径（或边长）；
      I₀，I₁——柱端部截面、中间截面的惯性矩。

5．4 等截面钢管格构柱设计

5．4．1 等截面钢管格构柱采用相贯式连接缀管时，整体稳定应按公式（5．4．1-1）计算：


式中：A——分肢截面积总和；
       ——轴心受压构件的稳定系数，应根据等截面格构柱的换算长细比λ_m，按照现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017或《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB 50018确定。
    1 对于仅设置水平横向缀管的钢管格构柱，换算长细比λ_m应按照下列规定确定：
    双肢和四肢等截面钢管格构柱的换算长细比λ_m按式(5．4．1-2)计算：


    三肢等截面钢管格构柱的换算长细比λ_m按式（5．4．1-3）计算：


式中：λ₀——钢管格构柱长细比；
      λ₁——分肢长细比，其计算长度取相邻缀杆间中到中的距离；
      i₁——分肢线刚度；
      i_b——横缀管的线刚度；
      β₁——分肢线刚度与缀管线刚度的比值。
    2 对有单斜缀管的两肢和四肢钢管格构柱，当斜缀管与柱轴线夹角α在40°～70°时，换算长细比应按公式(5．4．1-4)计算。


式中：A——分肢钢管面积之和；
      A₁——一个节间内两侧斜缀管面积之和。
    对有单斜缀管的肢管为等边三角形布置的三肢钢管格构柱，当斜缀管与柱轴线夹角在40°～70°时，换算长细比可按公式(5．4．1-5)计算。


     3 钢管格构柱的稳定系数，应按国家标准《钢结构设计规范》GB 50017-2003中b类截面柱子曲线或现行国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB 50018取值。

5．4．2 等截面钢管格构柱分肢稳定性应按轴心受压构件或偏心压弯构件计算。
    1 当满足以下条件时，可不验算分肢稳定性。
      1) 格构柱既设置横缀管也设置斜缀管，且分肢长细比λ₁不大于格构柱不同方向整体换算长细比最大值λ_m的0.7倍；
      2) 缀件是竖放缀板或仅有横缀管时，λ₁不大于40，且不大于λ_m的0.5倍（当λ_m＜50时，取λ_m＝50）。
    2 当分肢长细比不满足上述规定时，应验算柱中部及端部分肢段的稳定性。柱中部弯矩按公式(5．4．2-1)计算。


式中：N——柱轴力设计值；
      δ₀——柱中部挠曲幅值，δ₀＝l/500；
      N_cr——考虑格构柱剪切变形效应的屈曲承载力，按公式(5．4．2-2)计算。
      1) 当缀件是斜缀管时，柱中部分肢的轴力应按公式(5．4．2-3)计算，分肢稳定性按轴心受压构件验算。


式中：c₁——最远的分肢距弯曲主轴的距离；
      c_i——第i个分肢距弯曲主轴的距离；
      n——分肢数。
      2) 当缀件仅是横缀板（竖放）或仅是横缀管时，除应按公式(5．4．2-3)验算跨中分肢的稳定性外，还必须验算柱端部分肢的稳定性。在柱端部截面，分肢除承受轴力外，还承受由剪力引起的弯矩，分肢稳定性应按压弯构件验算。其端部单个分肢承受的轴力和弯矩应按公式(5．4．2-4)计算。


式中：V——剪力，按公式(5．5．1)取值；
       ——考虑分肢分担剪力的不均匀性的增大系数，对两肢和四肢格构柱， ＝1.0；对其他分肢格构柱， ＝2.0。

5．5 钢管格构柱缀件设计

5．5．1 验算轴心受压格构柱缀件的强度时，其所受的剪力和缀件端部的最大弯矩应分别按公式(5．5．1-1)和(5．5．1-2)计算。


5．5．2 四肢及四肢以上的钢管格构柱，应在柱中部水平面内设置水平加强缀管，使横隔处形成若干个稳定的三角形区域。

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6 节点强度计算

6．1 一般规定

6．1．1 本章规定不适用于直接承受冲击荷载的节点。承受高周疲劳荷载的节点除按本章规定计算外尚应符合本规程第9章的有关规定。

6．1．2 铸钢节点、螺栓球节点、焊接球节点、钢管法兰式节点应分别按国家现行的标准进行计算。

6．1．3 直接焊接钢管结构中，支管和主管的内力设计值不应超过杆件承载力设计值。支管的内力设计值不应超过节点承载力设计值。连接焊缝的承载力应等于或大于节点承载力。

6．2 直接焊接圆管节点计算

6．2．1 本节规定适用于节点处直接焊接且主管与支管均为圆管的桁架结构、塔架结构等类似结构。

6．2．2 本节各项计算公式，其适用范围应符合表6．2．2的要求。

表6．2．2 主管和支管均为圆管的节点几何参数的适用范围

β＝di/d	γ＝d/（2t)	di/ti	τ＝ti/t	θ	Φ
0.2≤β≤1.0	≤50	≤60	0.2≤τ≤1.0	≥30°	60°≤Φ≤120°

注：1 d、d_i分别为主支管直径；t、t_i分别为主支管壁厚。

2 θ为主支管轴线间小于直角的夹角。

3  Φ为空间管节点支管的横向夹角，即支管轴线在主管横截面所在平面投影的夹角。

6．2．3 承受轴力作用的节点承载力应按下列规定计算：
    1 平面X形节点（图6．2．3-1）应符合下列规定。

图6．2．3-1 X形节点
      1) 受压支管在管节点处的承载力设计值 应按下式计算：


式中： ——参数， ，当节点两侧或者一侧主管受拉时，取 ＝1；
     ƒ——主管钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值；
     ƒ_y——主管钢材的屈服强度；
      σ——节点两侧主管轴心压应力的较小绝对值。
      2) 受拉支管在管节点处的承载力设计值 应按下式计算：


    2 平面T形(或Y形)节点（图6．2．3-2和图6．2．3-3）应符合下列规定。


图6．2．3-2 T形（或Y形）受拉节点
图6．2．3-3 T形（或Y形）受压节点
      1) 受压支管在管节点处的承载力设计值 应按下式计算：


    上式中的参数 应按下式计算：

    当β≤0.7时；


    当β＞0.7时：


      2) 受拉支管在管节点处的承载力设计值 应按下式计算：

    当β≤0.6时：


    当β＞0.6时：


    3 平面K形间隙节点（图6．2．3-4）应符合下列规定。


图6．2．3-4 平面K形间隙节点
      1) 受压支管在管节点处的承载力设计值 应按下式计算：


式中：θ_c——受压支管轴线与主管轴线的夹角；
       ——参数；
      a——两支管之间的间隙。
      2) 受拉支管在管节点处的承载力设计值 应按下式计算：


式中：θ_l——受拉支管轴线与主管轴线的夹角。
    4 平面K形搭接节点（图6．2．3-5）应符合下列规定。
      1)搭接影响函数 应按下列公式计算，但其值不应大于1.20。
    当被搭接支管受压时：


    当被搭接支管受拉且内隐蔽部分焊接时：


    当被搭接支管受拉且内隐蔽部分不焊接时：



图6．2．3-5 平面K形搭接节点
      2) 被搭接支管在管节点处的承载力设计值 应按下式计算：


式中：——参数，按式(6．2．3-7)计算，取a＝0，计算β时采用被搭接管直径；
      O_v——搭接率(见图6．2．3-5)，O_v＝(q/p)×100％，且满足25％≤O_v≤100％，计算τ时支管壁厚取被搭接管壁厚。
      3) 搭接管在管节点处的承载力设计值 应按下式计算：


    5 平面DY型节点（图6．2．3-6）应符合下列规定：


图6．2．3-6 平面DY型节点
    两受压支管在管节点处的承载力设计值 应按下式计算：


式中：——平面X形节点中受压支管极限承载力设计值。
    6 平面DK型节点应符合下列规定。
      1) 荷载正对称节点（图6．2．3-7），应符合下列规定。


图6．2．3-7 荷载正对称平面DK型节点
    四支管同时受压时，支管在管节点处的承载力应按下式计算：


    四支管同时受拉时，支管在管节点处的承载力应按下式计算：


式中：
为平面X形节点中受压支管承载力设计值；

       为平面X形节点中受拉支管承载力设计值。
      2) 荷载反对称节点（图6．2．3-8）应按下式计算，


式中：——K形节点中受压支管承载力设计值；
      ——K形节点中受拉支管承载力设计值。
    对于间隙节点，还需补充验算截面1－1的塑性剪切承载力：


式中：V_pl——主管剪切承载力；
      A——主管截面面积；
     ƒ_v——主管钢材抗剪强度设计值；
      N_pl——主管轴向承载力；
      N_0，gap——间隙处主管轴力；
      N_0p——主管预加轴压力。当节点两侧或者一侧主管受拉时，取为0。
    7 平面KT型（图6．2．3-9）应符合下列规定。

图6．2．3-8 荷载反对称平面DK型节点
    对有间隙的KT型节点，若竖杆不受力，可按没有竖杆的K形节点计算，其间隙值a取为两斜杆的趾间距；当竖杆受力时，应按下式计算：


    当N₃为拉力时，尚应满足：

式中： ——KT型节点受压斜支管承载力设计值，由式(6．2．3-6)或(6．2．3-8)计算，公式中用 。


图6．2．3-9 平面KT型节点
    8 空间TT型节点（图6．2．3-10）应符合下列规定。

图6．2．3-10 空间TT型节点
      1) 受压支管在管节点处的承载力设计值 应按下式计算：


式中：g——两支管的横向间隙。
      2) 受拉支管在管节点处的承载力设计值 应按下式计算：


    9 空间KK型节点（图6．2．3-11）应符合下列规定。

图6．2．3-11 空间KK型节点
    受压或受拉支管在管节点处的承载力设计值 应分别按平面K形节点相应支管承载力设计值或的0.9倍计算。
    10 对于T、Y、X形和有间隙的K、N形、平面KT型节点，支管在节点处的冲剪承载力设计值 应按下式进行补充验算：


6．2．4 平面T、Y、X形承受弯矩作用的节点承载力应按下列规定计算：
    1 平面内弯矩作用下应符合下列规定：
    支管在管节点处的平面内抗弯承载力设计值 应按下式计算：


    当节点两侧或一侧主管受拉时，Q_f＝1；当节点两侧主管受压时，Q_f按照下式计算：


式中：Q_i、Q_f——参数；
      N_op——节点两侧主管轴向压力的较小绝对值；
      M_op——节点与N_op对应一侧的主管平面内弯矩绝对值；
      A——与N_op对应一侧的主管截面积；
      W——与N_op对应一侧的主管截面模量。
    当d_i≤d－2t时，平面内弯矩不应大于下式规定的抗冲剪承载力设计值：


    2 平面外弯矩作用下应符合下列规定：
    支管在管节点处的平面外抗弯承载力设计值 应按下式计算：


    对T、Y形节点：


    对X形节点：


    当d_i≤d－2t时，平面外弯矩不应大于下式规定的抗冲剪承载力设计值：


    3 弯矩与轴力共同作用下应符合下列规定：
    管节点在平面内、外弯矩和轴力组合作用下的承载力应满足下列要求：


式中：N——支管在管节点处的轴向力设计值；
       ——支管在管节点处的承载力设计值，按式(6．2．3-1)～(6．2．3-5)计算；
      M_i——支管在管节点处的平面内弯矩设计值；
      M_o——支管在管节点处的平面外弯矩设计值。

6．2．5 主管呈弯曲状的平面或空间圆管焊接节点，当主管曲率半径R≥5m且主管曲率半径R与主管直径d之比R/d≥12时，可采用本规程第6．2．3条和第6．2．4条所规定的计算公式进行承载力计算。

6．2．6 非搭接管焊缝强度应按下列规定计算：
    1 轴力作用下应符合下列规定：
    非搭接支管与主管的连接焊缝可视为全周角焊缝进行计算。角焊缝的计算厚度沿支管周长是变化的，平均计算厚度可取0.7h_f，焊缝承载力设计值N_f可按下式计算：


    当d_i/d≤0.65时：


    当0.65＜d_i/d≤1时：


式中：h_f——焊脚尺寸；
       ——角焊缝的强度设计值；
      l_w——焊缝的计算长度，可按以上公式计算。
    2 平面内弯矩作用下应符合下列规定：
    支管与主管的连接焊缝可视为全周角焊缝进行计算。角焊缝的计算厚度沿支管周长是变化的，平均计算厚度可取0.7h_f，焊缝承载力设计值M_fi可按下式计算：


式中：W_fi——焊缝有效截面的平面内抗弯模量；
      χ_c——参数；
      I_fi——焊缝有效截面的平面内抗弯惯性矩。
    3 平面外弯矩作用下应符合下列规定：
    支管与主管的连接焊缝可视为全周角焊缝进行计算。角焊缝的计算厚度沿支管周长是变化的，平均计算厚度可取0.7h_f，焊缝承载力设计值M_fo可按下式计算：


式中：W_fo——焊缝有效截面的平面外抗弯模量；
      I_fo——焊缝有效截面的平面外抗弯惯性矩。

6．3 直接焊接矩形管节点计算

6．3．1 本节规定适用于直接焊接且主管为矩形管，支管为矩形管或圆管的钢管节点。

6．3．2 直接焊接矩形管节点承载力计算公式，其适用范围应符合表6．3．2的要求。

6．4 支管端部压扁的连接节点计算

6．5 节点板与圆管连接节点计算

6．6 钢管柱与H型钢梁节点计算

6．6．1 柱梁节点处柱宜采用内隔板加劲、外环板加劲或贯通式隔板加劲，也可采用非加劲的直接焊接构造。

6．6．2 梁柱节点处柱的横向加劲肋或贯通隔板之间的柱节点域应符合下列规定：


    多高层框架柱采用矩形钢管或箱形截面时，尚应满足


    当柱为矩形钢管、箱形截面时：

V_p＝1.8h_bwh_ct_w        （6．6．2-3)

    当柱为圆钢管时：


式中：M_b1、M_b2——同一框架平面内节点两侧梁端弯矩的设计值；
      V_p——节点域的抗剪部分有效体积，应按式(6．6．2-2)或式(6．6．2-3)计算：
      h_bw——梁腹板高度；
      h_c——矩形钢管或箱形截面中与所计算的梁轴线平行的板件的宽度；
      t_w——矩形钢管或箱形截面中与所计算的梁轴线平行的板件的厚度；
      d_c——圆钢管外径；
      t_c——圆钢管壁厚。

6．6．3 外环加劲板式的梁柱节点，梁一个翼缘传递的轴力不应大于按以下规定计算的抗拉或抗压承载力设计值N_f：
    1 采用圆管柱（图6．6．3-1），当15≤d_c/t_c≤55时，应按以下公式计算：


式中：b_r——外环加劲板折算宽度（图6．6．3-1a、6．6．3-1b），当b_r≥d_c时，取b_r＝d_c；当采用图6．6．3-1c构造时，b_r＝b_bf，b_bf为梁翼缘宽度；
      d_c、t_c——圆管柱外径和壁厚；
      t_r——外环加劲板厚度；
      h_r——外环加劲板在圆管径向的最小净宽；
     ƒ——钢管材料强度设计值。


图6．6．3-1 外环加劲板式梁－圆管柱连接节点
    2 采用方管柱（图6．6．3-2），当17≤b_c/t_c≤67，h_r/b_c≤0.4，0.75≤t_r/t_c≤2.0，θ≤30°，且 时，应按以下公式计算：

式中：b_c、t_c——方钢管柱的宽度和壁厚；
      h_r、t_r——外环加劲板与柱边缘的最小距离和板厚；
     ƒ、γ_f——外环加劲板的强度设计值和屈强比，对Q235钢可取γ_f＝0.6，对Q345钢可取γ_f＝0.7。
     ƒ_yr——外环加劲板的钢材屈服点。


图6．6．3-2 外环加劲板式梁－方管柱连接节点

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7 节点构造

7．1 直接焊接节点构造

7．1．1 钢管节点的构造应符合下列要求：
    1 主管的外部尺寸不应小于支管的外部尺寸，主管的壁厚不应小于支管壁厚，在支管与主管连接处不得将支管插入主管内。
    2 主管与支管或两支管轴线之间的夹角不宜小于30°。
    3 支管与主管的连接节点处，除搭接型节点外，应尽可能避免偏心。
    4 支管与主管的连接焊缝，应沿全周连续焊接并平滑过渡，可用角焊缝或部分采用对接焊缝、部分采用角焊缝。支管管壁与主管管壁之间的夹角大于或等于120°的区域宜用对接焊缝或带剖口的角焊缝。角焊缝的焊脚尺寸h_f宜大于支管壁厚的2倍。相贯焊缝的构造要求应符合现行行业标准《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ 81的有关规定。
    5 圆管支管与圆管主管相贯焊缝上坡口部位焊缝根部2mm～3mm范围内的焊缝检测可不作全熔透要求。
    6 支管端部宜使用自动切割，支管壁厚小于6mm时可不切剖口。

7．1．2 钢管桁架节点处多个支管搭接时，可采用如下构造：
    1 多根钢管搭接时，按如下顺序考虑：直径较大支管作为被搭接管；管壁较厚支管作为被搭接管；承受轴心压力的支管作为被搭接管。
    2 管壁较薄支管作为被搭接管时，对搭接区的管壁抗弯承载力应进行计算；不能满足强度要求时，搭接部位应考虑加劲措施。
    3 对不需进行疲劳验算的节点以及抗震设防烈度不大于7度地区的节点，允许被搭接管的隐藏部位不作焊接。
    4 被搭接管隐藏部位必须焊接时，允许在搭接管上设焊接手孔，在隐藏部位施焊结束后封闭，或将搭接管在节点近旁处断开，隐藏部位施焊后再接上其余管段。

7．1．3 在有间隙的K形或N形节点中(本规程图5．1．5a、5．1．5b)，支管间隙a应不小于两支管壁厚之和。

7．1．4 在搭接的K形或N形节点中(本规程图5．1．5c、5．1．5d)，其搭接率O_v＝q/p×100％应满足25％≤O_v≤100％，且应确保在搭接部分的支管之间的连接焊缝能可靠地传递内力。

7．2 端部压扁节点构造

7．2．1 楔形压扁端部宜符合图7．2．1所示的构造要求。


图7．2．1 楔形压扁端部几何参数
7．2．2 部分压扁的支管，其端部与主管表面的间隙不应大于3mm（图7．2．2）。


图7．2．2 支管端部与主管表面的间隙
7．2．3 全压扁和部分压扁的圆管，过渡段l（图7．2．3）的长度应尽量短，但其表面斜率不应大于1：4。

图7．2．3 全压扁或部分压扁的过渡段
7．2．4 支管外径与壁厚之比不宜大于25。

7．2．5 当主管为圆管时，支管端部楔形压扁的方向可分为平行于主管和垂直于主管（图7．2．5），宜优先选用平行于主管方向布置。


图7．2．5 楔形压扁方向

7．3 加劲钢管节点构造

7．3．1 钢管桁架主管与圆管支管的节点采用非加劲直接焊接方式不能满足承载要求时，可按下列规定在主管管内设置加劲板。
    1 支管以承受轴力为主时，可在主管内设一道或两道加劲板；节点按刚接要求设计时，应设两道内加劲板。
    2 设置一道内加劲板时，加劲板位置宜在支管与主管相贯面的鞍点处；设置两道内加劲板时，内加劲板宜设置在距相贯面冠点0.1d₁附近(图7．3．1)，d₁为支管外径。
    3 采用内加劲板时，加劲板厚度不得小于支管的壁厚，也不应小于主管壁厚的2/3和主管内径的1/40。内加劲板开孔时，加劲环板宽度与板厚的比值不宜大于15 ，ƒ_y为加劲板的屈服点。
    4 内加劲板宜采用部分熔透焊缝。


图7．3．1 支管为圆管时内加劲板的位置
7．3．2 支管为方管或矩形管时，内加劲板宜设置在支管翼板（垂直主管轴线的板件）的下方（图7．3．2）。加劲板的构造要求可按本规程第7．3．1条执行。


图7．3．2 支管为方管或矩形管时内加劲板的位置
7．3．3 当主管直径较小，内加劲板的焊接必须断开主管钢管时，主管的拼接焊缝宜设置在距支管相贯焊缝最外侧冠点200mm以外处（图7．3．3）。


图7．3．3 有内加劲板节点的主管拼缝位置
7．3．4 支管与主管的直径比小于0.7时，节点可采用主管表面覆板的加劲方式，覆板宽度宜包覆主管半圆；长度方向两侧均应超过支管最外侧焊缝50mm以上，但不宜超过支管直径的2/3；覆板厚度不宜小于4mm；覆板厚度和主管厚度叠加后可作为支管受压时节点塑性破坏和冲剪破坏计算的总厚度；但支管受拉时计算节点塑性破坏和冲剪破坏仅取覆板厚度，覆板与主管间除四周围焊外尚有塞焊缝保证两者共同作用者除外（图7．3．4）。


图7．3．4 覆板加劲
7．3．5 当用加强板提高节点承载力时（本规程图6．3．5-1、图6．3．5-2、图7．3．4），加强板与主管应采用四周围焊，焊缝应具有足够的承载力，使其不先于节点破坏。对K、N形节点焊缝有效高度应不小于腹杆壁厚。焊接前宜在加强板上先钻一个排气小孔，孔的位置宜设在支管交接面内。

7．4 钢管柱与H型钢梁节点构造

7．4．1 框架结构中钢管柱与H型钢梁的刚性连接节点，当需设置柱身加劲横膈时，可采用内隔板式、外环式和隔板贯通式（图7．4．1）。
    1 内隔板式节点（图7．4．1a）：对抗震设防的结构，隔板厚度不应小于梁翼缘板厚度；对非抗震设防的结构，隔板厚度不得小于梁翼缘板的1/2。抗震设防结构的内隔板与柱的连接应采用全熔透焊缝。对冷成型钢管柱设置内隔板时，可在节点区中部设柱子水平拼缝；对抗震设防结构该拼缝应全熔透焊接；对非抗震设防结构，或对地震作用组合的计算不起控制作用的结构，若柱子设计轴力均为压力，该拼缝允许采用非全熔透焊缝，但按角焊缝计算的焊缝截面设计承载力应大于设计内力且不小于柱子截面承载力的1/2。
    2 外环加劲板式节点（图7．4．1b）：环板厚度不应小于梁翼缘板的厚度。抗震设防结构的外环板与柱宜采用全熔透焊缝；非抗震设防结构的外环板与柱的连接可采用与环板截面等强的双面角焊缝；外环板与梁翼缘板的连接应采用全熔透焊缝。
    3 隔板贯通式节点（图7．4．1c）：隔板钢材强度应取钢管柱和梁翼缘板中屈服强度较高者，厚度应满足以下条件：大于梁翼缘厚度2mm以上；也不小于 t_bfb_bfƒ_yb/h_cƒ_y，其中t_bf，b_bf，h_c分别为梁翼缘板厚度、宽度和沿梁长度方向的柱子截面高度，ƒ_yb，ƒ_y分别为梁翼缘板和隔板的屈服强度；且不宜小于柱子钢管壁厚。节点处钢管柱受有较大拉应力时，隔板应有必要的Z向性能要求。
    隔板挑出柱侧的长度，当柱子壁厚小于28mm时可取25mm，柱子壁厚大于28mm时可取30mm，但不宜大于50mm。隔板与上下柱段的连接及与梁翼缘板的连接应采用全熔透焊缝。
    4 内隔板、外环板和贯通隔板的板件都应满足局部稳定性要求的宽厚比限值。



图7．4．1 钢管柱-H型钢梁的刚接节点构造
7．4．2 框架结构中钢管柱与H型钢梁的铰接连接节点，当无支托传递剪力时，若按本规程式(6．5．2-6)计算的抗弯承载力小于梁端弯矩时应在梁腹板连接板处设横向加劲肋（图7．4．2），梁端弯矩可取M_b＝Ve，e为柱子轴线到连接板焊缝群的形心或连接螺栓群的形心的距离。


图7．4．2 钢管柱与H型钢梁的铰接节点构造

7．5 杆件拼接构造

7．5．1 钢管拼接时的构造可按照协会标准《矩形钢管混凝土结构技术规程》CECS 159：2004第7．2．2条执行。

7．6 柱脚构造和支座构造

7．6．1 矩形钢管柱的刚接柱脚构造可按协会标准《矩形钢管混凝土结构技术规程》CECS 159：2004第7．3节执行。圆钢管柱的埋入式与外包式柱脚的构造与矩形钢管柱相同。外露式柱脚构造可采用图7．6．1的形式。

7．6．2 钢管柱铰接柱脚可采用图7．6．2所示的铰接构造。
    梭形柱与基础连接宜采用销轴支座节点。对单管梭形柱支座节点宜采用钢板（销轴）支座节点，对多肢梭形格构柱可采用铸钢（销轴）节点或钢板（销轴）支座节点。

7．6．3 管桁架支座与柱子的连接可采用图7．6．3构造。

图7．6．1 圆钢管柱外露式柱脚
图7．6．2 钢管柱铰接柱脚
图7．6．3 管桁架与柱子的连接

7．7 管桁架上弦与屋面构件的连接构造

7．7．1 管桁架上弦与屋面结构连续次梁的连接构造可采用图7．7．1的构造。


图7．7．1 屋面次梁与桁架上弦连接构造
7．7．2 管桁架上弦与屋面檩条连接可采用图7．7．2的构造。


图7．7．2 屋面檩条与桁架上弦连接构造

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8 疲劳计算

8．1 一般规定

8．1．1 直接承受动力荷载重复作用的钢管结构构件及其连接，当设计基准期内应力变化的循环次数n等于或者大于5×10⁴时，应进行疲劳计算。

8．1．2 本章规定不适用于特殊条件（如构件表面温度大于150℃，处于海水腐蚀环境，焊后消除残余应力以及低周一高应变疲劳条件等）下的管结构构件及其连接的疲劳计算。

8．1．3 管结构疲劳计算可采用基于名义应力幅的容许应力幅法。容许应力幅应按构件和连接分类(疲劳计算的构件和连接分类见附录A)、应力循环次数以及计算部位的管壁厚度确定。在应力循环中不出现拉应力的部位可不计算疲劳。

8．2 疲劳计算

8．2．1 疲劳计算的名义应力应按杆系结构对结构进行线弹性分析计算。当分析桁架结构各杆件内力时，可假定主管连续，支管两端铰接或刚接于主管。

8．2．2 对于K形和N形节点，当分析桁架内力时，可假设支管为铰接，节点支管和主管内由轴力产生的名义应力幅应乘以放大系数η，η应按表8．2．2取值。疲劳计算时，节点的支管和主管应分别计算。

表8．2．2 K、N形节点的名义应力幅放大系数η

节点类型			主管	与主管正交的支管	与主管斜交的支管
圆管节点	间隙节点	K形节点	1.50	－	1.30
		N形节点	1.50	1.80	1.40
	搭接节点	K形节点	1.50	－	1.20
		N形节点	1.50	1.65	1.25
矩形管节点	间隙节点	K形节点	1.50	－	1.50
		N形节点	1.50	2.20	1.60
	搭接节点	K形节点	1.50	－	1.30
		N形节点	1.50	2.00	1.40

8．2．3 当计算名义应力幅△σ时，对焊接部位应采用△σ＝σ_max－σ_min，对非焊接部位应采用折算应力幅△σ＝σ_max－0.7σ_min。
式中：σ_max——计算部位每次应力循环中的最大名义拉应力（取正值）；
      σ_min——计算部位每次应力循环中的最小名义拉应力或名义压应力（拉应力取正值，压应力取负值）。

8．2．4 在结构使用寿命期间内，当预期最大的名义应力幅△σ_max满足下列要求时，可不进行疲劳计算：


     [△σ_D]根据构件和连接分类按本规程附录A采用，或按下式计算：


式中：K——系数，K＝1.15；
      [△σ_D]——计算部位的常幅疲劳极限应力幅(N/mm²)；
      [△σ]2×10⁶——200万循环次数时的容许应力幅(N/mm²)，根据构件和连接分类按本规程附录A采用；
      M——参数，根据构件和连接分类按本规程附录A采用。

8．2．5 常幅（应力循环中的应力幅保持常量）疲劳应按下式进行计算：


式中：[△σ_R]——计算部位的常幅疲劳的容许应力幅(N/mm²)；
      n——应力循环次数。

8．2．6 变幅（应力循环中的应力幅随机变化）疲劳，当能预测结构在使用寿命期间内由各种荷载所产生的设计应力幅谱（应力幅水平及频次分布）时，其疲劳强度应按下式进行验算：


式中：D——疲劳损伤累积值；
      n_i——结构使用寿命期内，各名义应力幅水平△σ_i的循环次数；
      N_i——各名义应力幅△σ_i所对应的常幅疲劳寿命。

    常幅疲劳寿命按下列情况进行计算：
    1 当△σ_i≥[△σ_D]时：


    2 当[△σ_L]≤△σ_i＜[△σD]时：


      [△σ_L]——变幅疲劳应力幅截止限，可根据构件和连接分类按本规程附录A采用，或按下式进行计算：

[△σ_L]＝0.549[△σ_D]        （8．2．6-5）

    3 当△σ_i＜[△σ_L]时，不考虑该应力幅的循环次数对疲劳损伤的影响。

8．2．7 在需要进行疲劳计算的构件和连接中，焊缝的质量等级应按以下原则选用：
    1 对接焊缝或焊透的对接与角接组合焊缝，当作用力为拉力且垂直于焊缝长度方向时，焊缝质量应为一级，其余情况下的应为二级。
    2 角焊缝或部分焊透的对接与角接组合焊缝的外观质量标准应符合二级。部分焊透的对接与角接组合焊缝，应按角焊缝的连接分类进行疲劳计算。

8．2．8 支管与主管的相贯接头焊缝，当支管壁厚t＞8mm时，宜采用部分焊透焊缝或完全焊透焊缝；支管壁厚t≤8mm时，可采用角焊缝，此时角焊缝的计算厚度h_e不应小于支管壁厚t。

8．2．9 直接承受动力荷载的多个支管交汇的钢管桁架节点，被搭接管的隐藏部位必须焊接。

8．2．10 支管与主管焊接时，宜采用图8．2．10所示顺序施焊。焊缝的起弧点和落弧点应避开应力集中的位置，对圆管节点，不宜放在冠点、鞍点处；对于方管或矩形管节点，不宜放在支管角部处。


图8．2．10 管节点施焊顺序
8．2．11 钢管连接部位可采用打磨焊缝、重熔焊趾、喷丸或锤击等措施，改善抗疲劳性能。

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9 施工

9．1 一般规定

9．1．1 钢管结构的施工，除应符合本规程的规定外，尚应遵守现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205和《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204的有关规定。

9．1．2 钢管结构施工单位应具有相应的钢结构工程施工资质。钢结构施工单位或由其委托的设计单位应根据已批准的设计文件编制施工详图。
    施工详图应规定空间管件的坐标位置和定位方法；对于要起拱的构件应依据起拱后的空间位置编制节点相贯线切割输入数据；施工详图应规定相互搭接支管的焊接顺序和隐蔽焊缝的焊接方法，隐蔽处可以不焊的部位应在节点图上标明。

9．1．3 钢管结构制作前，应根据设计文件、施工详图的要求以及制作厂的条件，编制制作工艺。制作工艺书应作为技术文件经发包单位代表及监理审核。

9．1．4 对大型复杂的钢管结构，应根据业主或设计的要求，进行制作工艺、安装方法和结点性能的试验，试验项目及内容应在设计文件上说明。对施工单位提出的新加工工艺和安装方法，经相应部门组织鉴定并备案后方可采用。

9．1．5 钢管结构采用的钢材、焊接材料、连接材料和混凝土材料的性能，应具有质量合格证明书，并应符合本规程第3章的规定和设计文件的要求。

9．2 放样和号料

9．2．1 钢管结构需要放样的构件应根据批准的施工详图进行放样。放样和号料应预留焊接收缩量及切割、铣端等加工余量。高层钢框架柱尚应预留弹性压缩量。

9．3 加工

9．3．1 钢管成型的方法应符合设计文件要求，圆钢管和矩形钢管构件加工的允许偏差应按现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205的有关规定采用，尚应分别符合表9．3．1-1和表9．3．1-2的规定。

9．4 组装

9．4．1 钢管构件组装应符合下列规定：
    1 组装应按制作工艺规定的顺序进行。对支管相互搭接的节点应严格执行组装顺序；
    2 对矩形钢管构件组装焊接时，应避免在钢管角部进行定位焊；
    3 组装焊接构件时，构件的几何尺寸应依据焊缝收缩等变形情况，预放收缩余量；对要求起拱的构件，必须在组装前按规定设置起拱；
    4 组装前应对零部件进行严格检查，制作必要的工装，填写实测记录。

9．4．2 钢管构件组装和预拼装的质量要求，应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205中管构件、梁及桁架等预拼装允许误差和检验方法的规定。钢管桁架和构架现场拼装外形尺寸的允许偏差应符合表9．4．2的规定。

表9．4．2 桁架和构架组装（现场拼接）外形尺寸的允许偏差(mm)

偏差项目	允许偏差	检查方法	图例
上下弦杆两端 轴心线高度 H(桁架高度)	±2.0	用钢尺检查
节间长度L	±2.0	用钢尺检查
旁弯ƒ	≤S/5000(S为试 拼接段长度)	用钢尺检查
挠度（ƒ为设计要求起拱值）	设计要求起拱时， ±l/5000	用钢尺检查
	设计不要求起 拱时，(＋10，0)	用钢尺检查
桁架宽度b	±2.0	用钢尺检查
主桁架中心矩B	±3.0	用钢尺检查
拼装单元长度S	S≤24m，(＋3.0，－7.0) S＞24m，(＋5.0，－10.0)	用钢尺检查
主管肢组合误差	且均不大于±3.0	用钢尺检查
支管组合误差 （或节间支 管长度）	且均不大于±3.0	用钢尺检查
节点偏心		用钢尺检查
支管与主管平面 内交角θ1、θ2	±5＇	用钢尺或 卡尺检查
空间节点支管 横向角	±10＇	根据实测主管 间距b1、b2、h1、h2，计算横向角
空间节点中，各 平面节点支管轴 线交点在主管轴 向的间距	±3.0	用拉线和 钢尺检查
桁架节段面 扭转偏差△	△≤1.0/m，且 不应大于5	用钢尺检查

9．5 焊接

9．5．1 从事钢管结构焊接的焊工，应按现行行业标准《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ 81的规定经考试并取得合格证后，方可进行操作。

9．5．2 施焊前，应由焊接技术责任人根据焊接工艺评定结果编制工艺文件，向操作人员进行技术交底，并及时处理施工过程中的焊接技术问题。

9．5．3 焊工应严格按照批准的焊接工艺文件中规定的焊接方法、工艺参数、施焊顺序等进行焊接。

9．5．4 焊接材料与母材的匹配应符合设计要求及国家现行行业标准《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ 81和本规程第3章的规定。焊接材料在使用前，应按其产品说明书及焊接工艺文件的规定进行存放和烘焙。

9．5．5 钢管结构相贯接头节点区分区采用全焊透焊缝和部分焊透焊缝，其坡口的形状和尺寸应符合现行行业标准《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ 81的规定和设计要求。

9．5．6 施焊时应采取工艺措施控制焊接变形，减小焊接残余应力。采用加热矫正钢管构件对，应控制钢管截面的变形，对高强度钢管应严格控制其加热温度和冷却速度。

9．5．7 钢管对接焊缝或沿截面围焊焊缝，壁厚不大于6mm时，可用I形坡口全周长加垫板单面全焊透焊缝；在壁厚大于6mm时，可用V形坡口全周长加垫板单面全焊透焊缝。焊接时不得在同一位置起弧灭弧，而应盖过起弧处一段距离后方能灭弧。不得在母材非焊接部位和焊缝端部起弧灭弧。

9．5．8 矩形钢管端头角部或沿矩形钢管角部进行焊接时，应先对该部位打磨，用放大镜或磁粉探伤检查，确认无表面裂缝后方可进行焊接。

9．5．9 钢管构件的焊接质量应符合设计要求及现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205及现行行业标准《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ 81的规定。

9．6 加工验收

9．6．1 钢管构件加工完毕后，应按施工详图的要求，对成品进行检查验收。成品的外形和几何尺寸的偏差应符合设计要求及本规程和现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205的有关规定。

9．6．2 钢管构件出厂时，制作单位应提交产品质量证明及下列技术资料：
    1 钢管结构施工详图；
    2 制作中对问题处理的协议文件；
    3 钢材和其他辅助材料的质量证明书及复验报告；
    4 高强度螺栓连接摩擦面的抗滑移系数试验报告；
    5 焊缝无损检验记录；
    6 构件发运清单。

9．7 运输及安装

9．7．1 在没有可靠依据和经验的情况下，钢管结构在吊装过程中应进行施工验算，必要时应采取加固措施。

9．7．2 钢管结构在运输、吊装之前，应将管口包封，防止雨水和异物落入管内。暴露于室外的钢管结构应在吊装完毕后使杆件彻底密封或在水可能聚集的地方布置排水孔。

9．7．3 钢管结构吊装就位后应立即进行校正，并采取可靠措施保证其稳定性。

9．7．4 钢管结构的安装质量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。

9．8 钢管节点区混凝土施工

9．8．1 加强型钢管节点内的混凝土浇筑之前，应将管内异物、积水清除。

9．8．2 钢管节点内的混凝土浇筑可采用导管浇筑法或手工浇筑法。施工前应根据设计要求进行混凝土配合比设计和必要的浇筑工艺试验，并制定浇筑工艺和各项技术措施。

9．8．3 钢管节点内的混凝土宜采用无收缩混凝土，应连续浇筑并采取有效措施振捣密实。

9．8．4 浇筑混凝土时在钢管上开的进料孔宜开圆孔，进料孔直径宜小于钢管直径或边长的二分之一。开孔位置宜在钢管上部，孔边与节点焊缝之间的净距应不小于300mm。混凝土初凝后应将进料孔焊接封固。

附录A 疲劳计算的构件和连接分类

表A 构件和连接分类

项次	构造细节	说明	m	△σ2×106	△σD	△σL
1		无缝钢管的主 体金属，两端为 轧制或刨边	3	160	118	65
2		钢管轴向自动 焊接的主体金属： (1)壁厚 t≤12.5mm，无 焊接起弧、灭弧点 (2)壁厚 t＞12.5mm，无 焊接起弧、灭弧点 (3)壁厚 t＞12.5mm，有 焊接起弧、灭弧点	3 3 3	140 125 90	103 92 66	57 51 36
3		圆管端部对接 焊缝附近的主体 金属，焊缝平滑 过渡并符合现行 国家标准《钢结 构工程施工质量 验收规范》 GB 50205的一级 焊缝标准，余高 不大于焊缝宽度的10％。 (1)计算部位 壁厚t≤8mm (2)计算部位 壁厚8mm＜t≤12.5mm	3 3	71 90	52 66	29 36
4		矩形管端部对 接焊缝附近的主 体金属，焊缝平 滑过渡并符合一 级焊缝标准，余 高不大于焊缝宽 度的10％。 (1)计算部位 壁厚t≤8mm (2)计算部位 壁厚8mm＜t≤12.5mm	3 3	56 71	41 52	23 29
5		矩形管（或圆 管）用角焊缝焊 于其他构件上， 角焊缝附近的 主体金属，非承 载焊缝的外观 质量标准符合 二级，矩形管 （或圆管）的宽 度（或直径）不 大于100mm	3	71	52	29
6		圆管端部通过 端板用对接焊缝 连接，焊缝附近 的圆管主体金 属，焊缝符合一 级质量标准。 (1)计算部位 壁厚t≤8mm (2)计算部位 壁厚8mm＜t≤12.5mm	3 3	50 56	37 41	20 23
7		矩形管端部 通过端板用对 接焊缝连接，焊 缝附近的矩形 管主体金属，焊 缝符合一级质 量标准。 (1)计算部位 壁厚t≤8mm (2)计算部位 壁厚8mm＜t≤12.5mm	3 3	45 50	33 37	19 20
8		圆管端部通 过端板用角焊 缝连接，焊缝附 近的圆管主体 金属，焊缝外观 质量标准符合 二级，管壁厚度 t≤8mm	3	40	29	16
9		矩形管端部 通过端板用角 焊缝连接，焊缝 附近的矩形管 主体金属，焊缝 外观质量标准 符合二级，管壁 厚度t≤8mm	3	36	26	14
10		K和N形圆 管间隙焊接节 点，节点焊缝附 近支管和主管 的主体金属 t≤8mm， ti≤8mm t/ti≥1.0 35°≤θ≤50° d/ti≤25 0.25≤β≤1.0 d≤300mm －0.5d≤e≤0.25d 平面外偏心不 大于0.02d	5	t/ti≥2 时：90 t/ti＝1 时：45 其他t/ti 值，采用 线性 插值	t/ti≥2 时：75 t/ti＝1 时：37 其他t/ti 值，按本 规程式 8.2.4-2 计算	t/ti≥2 时：41 t/ti＝1 时：21 其他t/ti 值，按本 规程式 8.2.6-5 计算
11		K和N形矩形间隙焊接节 点，节点焊缝附 近支管和主管 的主体金属 t≤8mm， ti≤8mm t/ti≥1.0 35°≤θ≤50° b/ti≤25 0.4≤β≤1.0 b≤200mm －0.5h≤e≤0.25h 0.5（b－b1）≤g≤1.1（b－b1） g≥2t平面外偏心不 大于0.02b	5	t/ti≥2 时：71 t/ti＝1 时：36 其他t/ti 值，采用 线性 插值	t/ti≥2 时：59 t/ti＝1 时：30 其他t/ti 值，按本规程式8.2.4-2 计算	t/ti≥2 时：32 t/ti＝1 时：16 其他t/ti 值，按本 规程式 8.2.6-5 计算
12		K形圆管搭 接焊接节点，节 点焊缝附近支 管和主管的主 体金属 t≤8mm， ti≤8mm t/ti≥1.0 30％≤Ov≤100％ 35°≤θ≤50° d/ti≤25 0.25≤β≤1.0 d≤300mm －0.5d≤e≤0.25d 平面外偏心不 大于0.02d	5	t/ti≥1.4 时：71 t/ti＝1 时：56 其他t/ti 值，采用 线性 插值	t/ti≥1.4 时：59 t/ti＝1 时：47 其他t/ti 值，按本规程式8.2.4-2 计算	t/ti≥1.4 时：32 t/ti＝1 时：26 其他t/ti 值，按本 规程式 8.2.6-5 计算
13		K形矩形管搭 接焊接节点，节 点焊缝附近支 管和主管的主 体金属 t≤8mm， ti≤8mm t/ti≥1.0 30％≤Ov≤100％ 35°≤θ≤50° b/ti≤25 0.4≤β≤1.0 b≤200mm －0.5h≤e≤0.25h 平面外偏心不 大于0.02b	5	t/ti≥1.4 时：71 t/ti＝1 时：56 其他t/ti 值，采用 线性 插值	t/ti≥1.4 时：59 t/ti＝1 时：47 其他t/ti 值，按本规程式8.2.4-2 计算	t/ti≥1.4 时：32 t/ti＝1 时：26 其他t/ti 值，按本 规程式 8.2.6-5 计算
14		N形圆管搭 接焊接节点，节 点焊缝附近支 管和主管的主 体金属 t≤8mm， ti≤8mm t/ti≥1.0 30％≤Ov≤100％ 35°≤θ≤50° b/ti≤25 0.25≤β≤1.0 d≤200mm －0.5d≤e≤0.25d 平面外偏心不 大于0.02d	5	t/ti≥1.4 时：71 t/ti＝1 时：50 其他t/ti 值，采用 线性 插值	t/ti≥1.4 时：59 t/ti＝1 时：42 其他t/ti 值，按本规程式8.2.4-2 计算	t/ti≥1.4 时：32 t/ti＝1 时：23 其他t/ti 值，按本 规程式 8.2.6-5 计算
15		N形矩形管搭 接焊接节点，节 点焊缝附近支 管和主管的主 体金属 t≤8mm， ti≤8mm t/ti≥1.0 30％≤Ov≤100％ 35°≤θ≤50° b/ti≤25 0.4≤β≤1.0 b≤200mm －0.5h≤e≤0.25h 平面外偏心不 大于0.02b	5	t/ti≥1.4 时：71 t/ti＝1 时：50 其他t/ti 值，采用 线性 插值	t/ti≥1.4 时：59 t/ti＝1 时：42 其他t/ti 值，按本规程式8.2.4-2 计算	t/ti≥1.4 时：32 t/ti＝1 时：23 其他t/ti 值，按本 规程式 8.2.6-5 计算

本规程用词说明

1 为便于在执行本规程条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词说明如下：
    1) 表示很严格，非这样做不可的：
       正面词采用“必须”，反面词采用“严禁”；
    2) 表示严格，在正常情况下均应这样做的：
       正面词采用“应”，反面词采用“不应”或“不得”；
    3) 表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的：
       正面词采用“宜”，反面词采用“不宜”；
    4) 表示有选择，在一定条件下可以这样做的，采用“可”。

2 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为：“应符合……的规定”或“应按……执行”。

引用标准名录

    《建筑结构荷载规范》 GB 50009
    《混凝土结构设计规范》 GB 50010
    《建筑抗震设计规范》 GB 50011
    《钢结构设计规范》 GB 50017-2003
    《冷弯薄壁型钢结构技术规范》 GB 50018
    《混凝土强度检验评定标准》 GB 50107
    《混凝土结构工程施工质量验收规范》 GB 50204
    《钢结构工程施工质量验收规范》 GB 50205
    《优质碳素结构钢》 GB/T 699
    《碳素结构钢》 GB/T 700
    《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
    《低合金高强度结构钢》 GB/T 1591
    《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副》 GB/T 3632
    《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副 技术条件》 GB/T 3633
    《碳钢焊条》 GB/T 5117
    《低合金钢焊条》 GB/T 5118
    《六角头螺栓 C级》 GB/T 5780
    《六角头螺栓》 GB/T 5782
    《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》GB/T 8110
    《熔化焊用钢丝》 GB/T 14957
    《气体保护焊用钢丝》GB/T 14958
    《建筑结构用钢板》GB/T 19879
    《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ 81
    《矩形钢管混凝土结构技术规程》CECS 159：2004
    《自密实混凝土应用技术规程》 CECS 203
    《铸钢节点应用技术规程》 CECS 235

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