【已作废】钢结构设计规范 GB50017-2003
3.2 荷载和荷载效应计算
3.2.1 设计钢结构时，荷载的标准值、荷载分项系数、荷载组合值系数、动力荷载的动力系数等，应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定采用。
结构的重要性系数γ0应按现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068的规定采用，其中对设计使用年限为25年的结构构件，γ0不应小于0.95。
注：对支承轻屋面的构件或结构（檩条、屋架、框架等），当仅有一个可变荷载且受荷水平投影面积超过60m2时，屋面均布活荷载标准值应取为0.3kN/m2。
3.2.2 计算重级工作制吊车梁（或吊车桁架）及其制动结构的强度、稳定性以及连接（吊车梁或吊车桁架、制动结构、柱相互间的连接）的强度时，应考虑由吊车摆动引起的横向水平力（此水平力不与荷载规范规定的横向水平荷载同时考虑），作用于每个轮压处的此水平力标准值可由下式进行计算：
式中 Pk,max——吊车最大轮压标准值；
α——系数，对一般软钩吊车α＝0.1，抓斗或磁盘吊车宜采用α＝0.15，硬钩吊车宜采用α＝0.2。
注：现行国家标准《起重机设计规范》GB/T 3811将吊车工作级别划分为A1～A8级。在一般情况下，本规范中的轻级工作制相当于A1～A3级；中级工作制相当于A4、A5级；重级工作制相当于A6～A8级，其中A8属于特重级。
3.2.3 计算屋盖桁架考虑悬挂吊车和电动葫芦的荷载时，在同一跨间每条运行线路上的台数：对梁式吊车不宜多于2台；对电动葫芦不宜多于1台。
3.2.4 计算冶炼车间或其他类似车间的工作平台结构时，由检修材料所产生的荷载，可乘以下列折减系数：
主梁：0.85；
柱（包括基础）：0.75。
3.2.5 结构的计算模型和基本假定应尽量与构件连接的实际性能相符合。
3.2.6 建筑结构的内力一般按结构静力学方法进行弹性分析，符合本规范第9章的超静定结构，可采用塑性分析。采用弹性分析的结构中，构件截面允许有塑性变形发展。
3.2.7 框架结构中，梁与柱的刚性连接应符合受力过程中梁柱间交角不变的假定，同时连接应具有充分的强度承受交汇构件端部传递的所有最不利内力。梁与柱铰接时，应使连接具有充分的转动能力，且能有效地传递横向剪力与轴心力。梁与柱的半刚性连接只具有有限的转动刚度，在承受弯矩的同时会产生相应的交角变化，在内力分析时，必须预先确定连接的弯矩一转角特性曲线，以便考虑连接变形的影响。
3.2.8 框架结构内力分析宜符合下列规定：
1 框架结构可采用一阶弹性分析。
2 对
的框架结构宜采用二阶弹性分析，此时应在每层柱顶附加考虑由公式(3.2.8-1)计算的假想水平力Hni。
式中 Qi—一第 i 楼层的总重力荷载设计值；
ns——框架总层数；当
时，取此根号值为1.0；
ay——钢材强度影响系数，其值：Q235钢为1.0；Q345钢为1.1；Q390钢为1.2；Q420钢为1.25。
对无支撑的纯框架结构，当采用二阶弹性分析时，各杆件杆端的弯矩MⅡ可用下列近似公式进行计算：
式中 MⅠb——假定框架无侧移时按一阶弹性分析求得的各杆件端弯矩；
MⅠs——框架各节点侧移时按一阶弹性分析求得的杆件端弯矩；
a2i——考虑二阶效应第 i 层杆件的侧移弯矩增大系数；
∑N——所计算楼层各柱轴心压力设计值之和；
∑H——产生层间侧移△u的所计算楼层及以上各层的水平力之和；
△u——按一阶弹性分析求得的所计算楼层的层间侧移，当确定是否采用二阶弹性分析时，△u可近似采用层间相对位移的容许值[△u]，[△u]见本规范附录A第A.2节；
h——所计算楼层的高度。
注：1 当按公式(3.2.8-3)计算的a2i＞1.33时，宜增大框架结构的刚度。
2 本条规定不适用于山形门式刚架或其他类似的结构以及按本规范第9章进行塑性设计的框架结构。
结构的重要性系数γ0应按现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068的规定采用，其中对设计使用年限为25年的结构构件，γ0不应小于0.95。
注：对支承轻屋面的构件或结构（檩条、屋架、框架等），当仅有一个可变荷载且受荷水平投影面积超过60m2时，屋面均布活荷载标准值应取为0.3kN/m2。
3.2.2 计算重级工作制吊车梁（或吊车桁架）及其制动结构的强度、稳定性以及连接（吊车梁或吊车桁架、制动结构、柱相互间的连接）的强度时，应考虑由吊车摆动引起的横向水平力（此水平力不与荷载规范规定的横向水平荷载同时考虑），作用于每个轮压处的此水平力标准值可由下式进行计算：
α——系数，对一般软钩吊车α＝0.1，抓斗或磁盘吊车宜采用α＝0.15，硬钩吊车宜采用α＝0.2。
注：现行国家标准《起重机设计规范》GB/T 3811将吊车工作级别划分为A1～A8级。在一般情况下，本规范中的轻级工作制相当于A1～A3级；中级工作制相当于A4、A5级；重级工作制相当于A6～A8级，其中A8属于特重级。
3.2.3 计算屋盖桁架考虑悬挂吊车和电动葫芦的荷载时，在同一跨间每条运行线路上的台数：对梁式吊车不宜多于2台；对电动葫芦不宜多于1台。
3.2.4 计算冶炼车间或其他类似车间的工作平台结构时，由检修材料所产生的荷载，可乘以下列折减系数：
主梁：0.85；
柱（包括基础）：0.75。
3.2.5 结构的计算模型和基本假定应尽量与构件连接的实际性能相符合。
3.2.6 建筑结构的内力一般按结构静力学方法进行弹性分析，符合本规范第9章的超静定结构，可采用塑性分析。采用弹性分析的结构中，构件截面允许有塑性变形发展。
3.2.7 框架结构中，梁与柱的刚性连接应符合受力过程中梁柱间交角不变的假定，同时连接应具有充分的强度承受交汇构件端部传递的所有最不利内力。梁与柱铰接时，应使连接具有充分的转动能力，且能有效地传递横向剪力与轴心力。梁与柱的半刚性连接只具有有限的转动刚度，在承受弯矩的同时会产生相应的交角变化，在内力分析时，必须预先确定连接的弯矩一转角特性曲线，以便考虑连接变形的影响。
3.2.8 框架结构内力分析宜符合下列规定：
1 框架结构可采用一阶弹性分析。
2 对
的框架结构宜采用二阶弹性分析，此时应在每层柱顶附加考虑由公式(3.2.8-1)计算的假想水平力Hni。
ns——框架总层数；当
时，取此根号值为1.0；ay——钢材强度影响系数，其值：Q235钢为1.0；Q345钢为1.1；Q390钢为1.2；Q420钢为1.25。
对无支撑的纯框架结构，当采用二阶弹性分析时，各杆件杆端的弯矩MⅡ可用下列近似公式进行计算：
MⅠs——框架各节点侧移时按一阶弹性分析求得的杆件端弯矩；
a2i——考虑二阶效应第 i 层杆件的侧移弯矩增大系数；
∑N——所计算楼层各柱轴心压力设计值之和；
∑H——产生层间侧移△u的所计算楼层及以上各层的水平力之和；
△u——按一阶弹性分析求得的所计算楼层的层间侧移，当确定是否采用二阶弹性分析时，△u可近似采用层间相对位移的容许值[△u]，[△u]见本规范附录A第A.2节；
h——所计算楼层的高度。
注：1 当按公式(3.2.8-3)计算的a2i＞1.33时，宜增大框架结构的刚度。
2 本条规定不适用于山形门式刚架或其他类似的结构以及按本规范第9章进行塑性设计的框架结构。
条文说明
3.2.1 结构重要性系数γ0应按结构构件的安全等级、设计工作寿命并考虑工程经验确定。对设计工作寿命为25年的结构构件，大体上属于替换性构件，其可靠度可适当降低，重要性系数可按经验取为0.95。
在现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009中，将屋面均布活荷载标准值规定为0.5kN/m2，并注明“对不同结构可按有关设计规范将标准值作0.2kN/m2的增减”。本规范参考美国荷载规范ASCE 7-95的规定，对支承轻屋面的构件或结构，当受荷的水平投影面积超过60m2时，屋面均布活荷载标准值取为0.3kN/m2。这个取值仅适用于只有一个可变荷载的情况，当有两个及以上可变荷载考虑荷载组合值系数参与组合时(如尚有灰荷载)，屋面活荷载仍应取0.5kN/m2，否则，将比原规范降低安全度(因为原荷载规范规定无风组合时不考虑荷载组合值系数)。
3.2.2 本条对原规范中关于吊车横向水平荷载的增大系数α进行了修改(详见“重级工作制吊车横向水平力计算的建议”赵熙元，《钢结构》1992年第2期)。该系数源出于前苏联《冶金工厂重级工作制厂房钢结构设计技术条件》TY-104-53。但在1972年及以后的前苏联钢结构设计规范中已不再使用α系数，而在建筑法规《荷载及其作用》CHипⅡ-6-74中，对重级工作制吊车的侧向力，不论计算吊车梁或连接均统一规定为TH≈0.1PH(PH为吊车最大轮压的标准值)，并认为TH的作用方向是可逆的，且不与小车的制动力同时考虑。这种将吊车的横向水平力(俗称卡轨力，下同)与吊车轮压成正比的表达方式和德国的研究成果是一致的，理论上亦比较合理，日本1998年规范也是这样考虑的。因为卡轨力与吊车主动轮的牵引力成正比，而牵引力又与轮压成正比。原规范的表达方式似乎卡轨力仅与小车制动力有关，这在概念上是有问题的，因为制动力是由小车制动而产生，卡轨力则在大车运行时发生，两者的起因截然不同。另外，对没有小车的特殊吊车(如桥式螺旋式卸车机)，按原规范就算不出卡轨力，显然很不合理。
要精确计算卡轨力是十分困难的，世界各国所采用的计算方法都是半经验半理论性的。目前，欧、美及日本各国在计算卡轨力时都不区分构件和连接。这次修订时，亦采用统一的卡轨力值。
本条在计算卡轨力时采用了Hk＝αPk，max的表达式，其中α系数的取值是针对我国有代表性的9种重级工作制吊车，采用不同的计算方法(包括我国原规范、前苏联和美国的方法)算出的卡轨力，经过对比分析而得出来的。用本规范的公式(3.2.2)算出的卡轨力除A8级吊车是接近于按原规范计算构件的力以外，其余吊车均接近于按原规范计算连接时的力，而与美国的计算结果相近。亦即A6和A7级吊车按本规范算得的卡轨力约为原规范计算构件时卡轨力的2倍。从调查研究可知，过去设计的吊车梁在上翼缘附近的损伤仍然较多，因此加大卡轨力看来是合适的。根据试设计的结果，由此而带来的吊车梁钢材消耗量的增值一般约为5％。
本条的“注”中，提出了在一般情况下本规范所指的重级、中级及轻级工作制吊车的含义。《起重机设计规范》GB/T 3811规定吊车工作级别为A1～A8级，它是按利用等级(设计寿命期内总的工作循环次数)和载荷谱系数综合划分的。为便于计算，本规范所指的工作制与现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009中的载荷状态相同，即轻级工作制(轻级载荷状态)吊车相当于A1～A3级，中级工作制相当于A4、A5级，重级工作制相当于A6～A8级，其中A8为特重级。这样区分在一般情况下是可以的，但并没有全面反映工作制的含义，因为吊车工作制与其利用等级关系很大。故设计人员在按工艺专业提供的吊车级别来确定吊车的工作制时尚应根据吊车的具体操作情况及实践经验来考虑，不要死套本条“注”的说明，必要时可作适当调整。例如，轧钢车间主电室的吊车是检修吊车，过去一直按轻级工作制设计，按载荷状态很可能用A4级吊车，便属于中级工作制。若按中级工作制吊车来设计厂房结构，显然不合理，此时可仍将其定义为轻级工作制。
3.2.3 本条规定的屋盖结构悬挂吊车和电动葫芦在每一跨间每条运行线路上考虑的台数，是按设计单位的使用经验确定的。
3.2.7 梁柱连接一般采用刚性连接和铰接连接。半刚性连接的弯矩-转角关系较为复杂，它随连接形式、构造细节的不同而异。进行结构设计时，这种连接形式的实验数据或设计资料必须足以提供较为准确的弯矩-转角关系。
3.2.8 本条对框架结构的内力分析方法作出了具体规定，即所有框架结构(不论有无支撑结构)均可采用一阶弹性分析法计算框架杆件的内力，但对于
的框架结构则推荐采用二阶弹性分析法确定杆件内力，以提高计算的精确度。当采用二阶弹性分析时，为配合计算的精度，不论是精确计算或近似计算，亦不论有无支撑结构，均应考虑结构和构件的各种缺陷(如柱子的初倾斜、初偏心和残余应力等)对内力的影响。其影响程度可通过在框架每层柱的柱顶作用有附加的假想水平力(概念荷载)Hni来综合体现，见图1。
在现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009中，将屋面均布活荷载标准值规定为0.5kN/m2，并注明“对不同结构可按有关设计规范将标准值作0.2kN/m2的增减”。本规范参考美国荷载规范ASCE 7-95的规定，对支承轻屋面的构件或结构，当受荷的水平投影面积超过60m2时，屋面均布活荷载标准值取为0.3kN/m2。这个取值仅适用于只有一个可变荷载的情况，当有两个及以上可变荷载考虑荷载组合值系数参与组合时(如尚有灰荷载)，屋面活荷载仍应取0.5kN/m2，否则，将比原规范降低安全度(因为原荷载规范规定无风组合时不考虑荷载组合值系数)。
3.2.2 本条对原规范中关于吊车横向水平荷载的增大系数α进行了修改(详见“重级工作制吊车横向水平力计算的建议”赵熙元，《钢结构》1992年第2期)。该系数源出于前苏联《冶金工厂重级工作制厂房钢结构设计技术条件》TY-104-53。但在1972年及以后的前苏联钢结构设计规范中已不再使用α系数，而在建筑法规《荷载及其作用》CHипⅡ-6-74中，对重级工作制吊车的侧向力，不论计算吊车梁或连接均统一规定为TH≈0.1PH(PH为吊车最大轮压的标准值)，并认为TH的作用方向是可逆的，且不与小车的制动力同时考虑。这种将吊车的横向水平力(俗称卡轨力，下同)与吊车轮压成正比的表达方式和德国的研究成果是一致的，理论上亦比较合理，日本1998年规范也是这样考虑的。因为卡轨力与吊车主动轮的牵引力成正比，而牵引力又与轮压成正比。原规范的表达方式似乎卡轨力仅与小车制动力有关，这在概念上是有问题的，因为制动力是由小车制动而产生，卡轨力则在大车运行时发生，两者的起因截然不同。另外，对没有小车的特殊吊车(如桥式螺旋式卸车机)，按原规范就算不出卡轨力，显然很不合理。
要精确计算卡轨力是十分困难的，世界各国所采用的计算方法都是半经验半理论性的。目前，欧、美及日本各国在计算卡轨力时都不区分构件和连接。这次修订时，亦采用统一的卡轨力值。
本条在计算卡轨力时采用了Hk＝αPk，max的表达式，其中α系数的取值是针对我国有代表性的9种重级工作制吊车，采用不同的计算方法(包括我国原规范、前苏联和美国的方法)算出的卡轨力，经过对比分析而得出来的。用本规范的公式(3.2.2)算出的卡轨力除A8级吊车是接近于按原规范计算构件的力以外，其余吊车均接近于按原规范计算连接时的力，而与美国的计算结果相近。亦即A6和A7级吊车按本规范算得的卡轨力约为原规范计算构件时卡轨力的2倍。从调查研究可知，过去设计的吊车梁在上翼缘附近的损伤仍然较多，因此加大卡轨力看来是合适的。根据试设计的结果，由此而带来的吊车梁钢材消耗量的增值一般约为5％。
本条的“注”中，提出了在一般情况下本规范所指的重级、中级及轻级工作制吊车的含义。《起重机设计规范》GB/T 3811规定吊车工作级别为A1～A8级，它是按利用等级(设计寿命期内总的工作循环次数)和载荷谱系数综合划分的。为便于计算，本规范所指的工作制与现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009中的载荷状态相同，即轻级工作制(轻级载荷状态)吊车相当于A1～A3级，中级工作制相当于A4、A5级，重级工作制相当于A6～A8级，其中A8为特重级。这样区分在一般情况下是可以的，但并没有全面反映工作制的含义，因为吊车工作制与其利用等级关系很大。故设计人员在按工艺专业提供的吊车级别来确定吊车的工作制时尚应根据吊车的具体操作情况及实践经验来考虑，不要死套本条“注”的说明，必要时可作适当调整。例如，轧钢车间主电室的吊车是检修吊车，过去一直按轻级工作制设计，按载荷状态很可能用A4级吊车，便属于中级工作制。若按中级工作制吊车来设计厂房结构，显然不合理，此时可仍将其定义为轻级工作制。
3.2.3 本条规定的屋盖结构悬挂吊车和电动葫芦在每一跨间每条运行线路上考虑的台数，是按设计单位的使用经验确定的。
3.2.7 梁柱连接一般采用刚性连接和铰接连接。半刚性连接的弯矩-转角关系较为复杂，它随连接形式、构造细节的不同而异。进行结构设计时，这种连接形式的实验数据或设计资料必须足以提供较为准确的弯矩-转角关系。
3.2.8 本条对框架结构的内力分析方法作出了具体规定，即所有框架结构(不论有无支撑结构)均可采用一阶弹性分析法计算框架杆件的内力，但对于
的框架结构则推荐采用二阶弹性分析法确定杆件内力，以提高计算的精确度。当采用二阶弹性分析时，为配合计算的精度，不论是精确计算或近似计算，亦不论有无支撑结构，均应考虑结构和构件的各种缺陷(如柱子的初倾斜、初偏心和残余应力等)对内力的影响。其影响程度可通过在框架每层柱的柱顶作用有附加的假想水平力(概念荷载)Hni来综合体现，见图1。
图1 假想水平力Hni
研究表明，框架层数越多，构件缺陷的影响越小，且每层柱数的影响亦不大。通过与国外规范的比较分析，并考虑钢材强度的影响，本规范提出了Hni值的计算公式(3.2.8-1)。
至于柱子的计算长度则应根据不同类型的框架和内力分析方法，以及支撑结构的抗侧移刚度按本规范第5.3.3条的规定计算确定。
本条对无支撑纯框架在考虑侧移对内力的影响采用二阶弹性分析时，提出了框架杆件端弯矩MⅡ的近似计算方法。
图2 无支撑纯框架的一阶弹性分析
当采用一阶分析时(图2)，框架杆件端弯矩MⅠ为：
当采用二阶近似分析时，杆端弯矩MⅡ为：
式中 MⅠb——假定框架无侧移时(图2b)按一阶弹性分析求得的各杆件端弯矩；
MⅠs——框架各节点侧移时(图2c)按一阶弹性分析求得的杆件端弯矩；
α2i——考虑二阶效应第i层杆件的侧移弯矩增大系数， 
其中∑H系指产生层间侧移△u的所计算楼层及以上各层的水平荷载之和，不包括支座位移和温度的作用。
上述二阶弹性分析的近似计算法与国外的规定基本相同。经西安建筑科技大学陈绍蕃教授提出，湖南大学舒兴平教授以单跨1～3层无支撑纯框架为例，用二阶弹性分析精确法进行验证，结果表明：
1 此近似法不仅可用于二阶弯矩的计算，还可用于二阶轴力及剪力的计算。
2 在式(3.2.8-3)中，当 
≤0.25时，该近似法精确度较高，弯矩的误差不大于7％；而当＞0.25(即α2i＞1.33)时，误差较大，应增加框架结构的侧向刚度，使α2i≤1.33。
另外，当≤0.1时，说明框架结构的抗侧移刚度较大，可忽略侧移对内力分析的影响，故可采用一阶分析法来计算框架内力，当然也就不再考虑假想水平力Hni，为判别时计算方便，式中△u可用层间侧移容许值[△u]来代替。
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