专栏上线|17钢标疑难浅析（10）


	GB50017—2017《钢结构设计标准》（简称17钢标）已于2018年7月1日正式实施。对比前一版的GB50017—2003《钢结构设计规范》，17钢标在内容上进行了大量的修订和增补，特别是增加了诸如钢结构设计直接分析法和钢结构抗震性能化设计等新内容。为使大家在应用17钢标进行设计时能够正确理解条文和条文说明，钢结构公众号（id:steel_construction)在2019年特设专栏刊登《钢结构》编委、17钢标主编王立军大师的系列讲座“17钢标疑难浅析”。

有别于通常对标准的讲解材料和专题报告，本系列讲座的问题直接来源于17钢标的条文及条文说明，通过构想作者与读者共同学习17钢标的场景，发掘出读者在应用17钢标进行设计时即使反复研习了条文和条文说明仍有理不清的那个问题，从标准编制者的角度为读者理清问题的概念、逻辑和关联，打通从标准条文、条文说明到设计应用之间的最后一道屏障。

该系列讲座将每月推送一期，每期刊登三个问题，从第二期开始，我们将刊登读者对前期问题的讨论及作者对讨论的回复,同时也将在钢结构期刊上刊出（本期内容见2019年10月的《钢结构》期刊），欢迎大家关注和留言，就当期内容热情讨论，我们会整理汇总给作者。留言方式见文末。

28 圆形塞焊、圆孔或槽孔角焊缝

( 第11. 2. 5 条)

第11.2.5条给出了圆形塞焊焊缝、圆孔或槽孔角焊缝抗剪设计的强度计算公式，以角焊缝的计算式来表示，参考了Eurocode 3 part1.8 的规定。

塞焊焊缝、圆孔或槽孔角焊缝的受力状态和破坏模式与角焊缝接近，用于角焊缝的搭接连接或局部外贴板的连接，也可用于钢板避免局部平面外鼓曲的约束连接，其承载力应按抗剪设计计算，不能用于抗拉设计。

29 高强螺栓摩擦型连接的标准孔、大圆孔和槽孔

( 第11. 5. 1 条)

螺栓分普通螺栓和高强螺栓。

普通螺栓分B 级和C 级，B 级孔径比螺栓公称直径大0.2～0.5mm，C 级这个数为1.0～1.5mm。

高强螺栓按受力形式分为高强度螺栓摩擦型和高强度螺栓承压型，承压型为标准孔径，比其公称直径大1.5～3mm，摩擦型可采用标准孔径、大圆孔和槽孔，表11.5.1 规定了孔径尺寸。

高强度螺栓摩擦型连接采用大圆孔或槽孔时，同一连接面只能在盖板和芯板其中之一的板上采用大圆孔或槽孔，其余仍采用标准孔，此时应增大垫圈厚度或采用连续型垫板，其孔径与标准垫圈相同，对M24 及以下的螺栓，厚度不宜小于8mm，对M24 以上的螺栓，厚度不宜小10mm。

高强度螺栓摩擦型连接的抗剪计算，对大圆孔和槽孔的抗剪承载力应进行折减，前者折减系数为0.85，后者为0.7( 内力与槽孔长向垂直) 和0.6( 内力与槽孔长向垂直) 。

30 铸钢节点计算

( 第12. 4. 2 条)

铸钢节点承载力按第四强度理论，采用Mises等效应力公式计算:

式中: σZS为折算应力; σ1、σ2、σ3分别为计算点处的第一、第二和第三主应力; βf为强度增大系数。各主应力均为压应力时，βf=1.2;各主应力均为拉应力时，βf=1.0，此时还应满足σ1≤1.1f; 其他情况，βf = 1.1。

强度理论综述如下:

1) 第一强度理论，也称最大拉应力理论，最大拉应力达到某一极限值时材料断裂:

2) 第二强度理论，也称最大拉应变理论，材料发生屈服是由最大拉应变产生:

3) 第三强度理论，也称最大剪应力理论，材料发生屈服是由最大剪应力引起:

4) 第四强度理论，又称畸变理论，材料屈服是畸变能密度引起的。第四强度理论的另一种表达形式为:

第一、二强度理论适用于脆性材料，如铸铁; 第三、四强度理论适用于塑性材料，如碳钢。上述强度理论只适用于各向同性材料。岩土、混凝土等抗压强度远大于抗拉强度的材料，要用莫尔理论。

疑难浅析问题讨论

问题: 17 钢标规定了“高强度螺栓摩擦型连接”和“高强度螺栓承压型连接”的设计方法，但有时有说“摩擦型高强度螺栓”和“承压型高强度螺栓”，这其中有何区别。

答: 高强度螺栓按制作和安装工艺分为“大六角头高强度螺栓”和“扭剪型高强度螺栓”，高强螺栓按其承载和破坏模式分为“高强度螺栓摩擦型连接”和“高强度螺栓承压型连接”，因此，无论“大六角头高强度螺栓”还是“扭剪型高强度螺栓”，都可以作为“高强度螺栓摩擦型连接”和“高强度螺栓承压型连接”进行设计使用。

按“高强度螺栓摩擦型连接”进行抗剪设计时，抗剪承载力由摩擦面上的摩擦力提供，因此此种连接要求对摩擦面进行处理，受力时摩擦面不允许滑动，因而连接板之间也不能滑动。按“高强度螺栓承压型连接”进行抗剪设计时，抗剪承载力由连接板的孔壁受压承载力提供，此时也要求螺栓杆不能发生剪切破坏，此种连接不要求对摩擦面进行处理，连接板之间可以滑动。

一般来说，对于仅承受静荷载的情况下，可采用“高强度螺栓承压型连接”进行抗剪设计。对于承受动荷载和地震作用时，正常使用极限状态和多遇地震情况下，通常要求连接板不滑动，这时采用“高强度螺栓摩擦型连接”进行抗剪设计，承载能力极限状态和罕遇地震情况下，连接板可以滑动，这时的高强螺栓由摩擦型连接转为承压型连接，可采用承压型抗剪设计。

17 钢标规定，“摩擦型连接”和“承压型连接”，都需施加规定的预应力，“摩擦型连接”的接触面要进行工艺处理，“承压型连接”的接触面不需进行特殊处理，但应清除污物和浮锈。

以上是我国17 钢标对高强螺栓的设计规定。值得注意的是，欧美的一些设计，从现场保护和检验的角度出发，已不再采用“高强度螺栓摩擦型连接”进行抗剪设计，而是直接采用承压型连接，预应力的施加也仅是拧紧的要求，这一点值得考虑。