美国[円「0钢结构规范介绍⑴
刘玉姝（编译^
(同济大学）
摘要
本文介绍美国标准：匕只？0的建筑钢结构规范第一章至第四章的主要内容^结构的稳定及受拉构件的设计以后将陆续介绍其余部分
规范总则、设计要求、框架
关键词
美国标准；总则；设计要求；框架结构；受拉构件
1 1.1
总则 范围
《建筑钢结构荷载抗力分项系数设计规范》
311(1
^6818(31106
0亡4 名 0-1 尺？^0，
幻节点及连接构件应足够祗抗设计侧向荷
载。
3^
节点应有足够的塑性转动能力以避免在 设计翌向荷载和设计侧向荷载的组合作 用下紧固件或焊缝超载。
型构造需要结构钢部件能够产生一些非弹
〔10 过 4
8^[**************]*1101111*111 8(001 ⑶丨丨山0炉)适用于建
筑钢框架结构的设计、制造和安装。
性但自我约束的变形。
1.2构造类型
构件连接有两种基本的构造类型：
型(完全约束型丨.通常被称作“刚性框架飞连
1.3材料
结构钢、铸钢和锻钢，螺栓、垫圈和螺田，锚
栓和螺纹钢筋、焊接用的填料金属及焊剂均应符合 八5丁\1规定。螺桂剪切连接件应符合钢结抅焊接规
范八从5 01.1。
续框架\假定连接具有足够的刚度保持相交的构 件之间的角度不变。
口尺型(部分约束型\假定连接不具有足够的刚 度以保持相交构件之间的角度不变。
在设计文献中应指出在设计中所假定的构造类 型。所有连接的设计应与此假定保持一致。
当连接的约束作用被忽略.通常称作“简支框 架”，它假定在传递竖向荷载时梁端的连接只需按 抗剪设计。梁端可自由转动。对“简支框架”有下列 要求：
15点及连接构件作为“简支梁”应足够抵
1.4荷载及荷载组合
标准荷载应该按相应的荷载规范规定的最小设
计用荷载取值。无相应荷载规范吋.荷载和荷载组 合由《美国工程师协会标准建筑及其它结构最小设 计用荷载》八5(267确定。
属于八150建筑钢结构抗震规程中定义的高风 险地震性能类的建筑物的抗震设计，应与该规程相
—致。^150钢结构建筑抗震规定中没有覆盖的抗
抗设计竖向荷载。震设计应与本规范相一致。
1.4.1荷载、荷载分项系数及荷载组合
于走道铁轨的任一方向作用I且应按支撑铁轨的结 构的侧向刚度分布。
标准纵向作用力最小应为施加于铁轨顶部吊车 的最大轮压的10^，除非另有特别说明。
常用的荷载及荷载组合有：
0：结构构件和结构上的永久部件的重量引起
的恒荷载
乙:使用及移动设备引起的活荷载
屋面活荷载 …：风荷载
5：雪荷载
已：根据六150钢结构抗震规定第一部分确定
1.5设计依据
1.5.1设计荷载下的强度
结构构件及连接的计算强度应根据在1.4中给 出的设计荷载组合下的结构分析来确定。
通过弹性或塑性分析来逬行设计都是允许的， 除非当钢材指定屈服点不超过65匕丨且满足2.5.2、
3.2、5.1.2、6^ 1.2.4、8.1 以及 9.1 的规定吋，只能
(卜‘】）
或5或尺）
（卜4-2】
的地震荷載
尺:初始的雨水或冰引起的荷载，不含积水
应对下列荷载效应组合逬行验算:
1.40
用塑性分析来设计。
如2.5.1中所定义的，紧凑截面的梁，并且满 足
1.2.4中无支撑长度的要求〈包括组合构件当
1’2^1抓或5或幻十似5乙或0.8^0 (^-^)1.20+1.31^+0.51+0.54,^5 或尺） 1
± 1 刀丑+0.51+0.25
(^-^)((^)
连续跨越支承点或与柱刚接吋，如果最大正弯矩增 加了 1/10的平均负弯矩，在支承处产生的弯矩可 按比例减小为由于竖向荷载产生的负弯矩的9/10。 对组合梁，八514钢制的构件或由荷载作用在悬臂 上产生的弯矩都不许折减。如果员弯矩是由刚接到 梁上的柱承担，并且轴力不超过仏乘以0.15/1/； 的话.对于组合轴力和弯矩引起的柱上的内力可按 比例减少1/10。式中，火为毛截面面积(丨^2):厂为 指定最小屈服应力0^0；
1.5.2极限状态
0.901(1.3 撕或 1.0 幻
注意：对于汽车库、用作公共集会的场所，以 及所有活荷大于1000丨的场所，在组合1-4-3、1-
4-4^卜4*5中乙的荷载系数应等于1.0。
1.4.2冲击作用
对于承受引起冲击作用的活荷载的结构，应在 组合丨-4-2和1-4-3中提高标准活荷载以考虑冲击 作用。如果没有其它特殊规定.这个提高幅度应为：
升降机及升降机机械的支架 轻机械、翌井或发动机支架
1009^209^^50^
为受压抗力系数。
当结构承受所有的设计荷载组合吋，不许超过 可应用的极限状态。
强度极限状态(承载力极限状态)相应于安全性 和最大承载力，适用性极限状态(正常使用极限状 态)与正常服役条件下的性能相关。术语“抗力”包 括强度和适用性两种极限状态。
1.5.3强度设计
做往复运动的机械或电动机组的支座地面和阳台的吊架
及其连接件
支撑大梁及其连接件
1.4.3吊车轨道的水平荷载
337。25^109^
在操作室里操作的活动的起重机支撑大梁 在悬架式操作台里操作的活动起重机
每个结构构件或组件的设计强度必须等于或超 过基于设计荷载的计算强度。对于每种适用的极限 状态的设计强度成是由标准强度匕乘以抗力分 项系数炉得到的。
计算强度是由1.4中规定的每一种适用的荷载 组合来确定的。
标准强度圪和抗力分项系数炉在第4到第11
音由6屮单甲刀山。 丽\^0^0义0「9
由于小车的移动而产生的作用在吊车轨道上的 侧向荷载标准值最小应为起吊荷载及吊车小车总重 量的20^，〈该总重量不包括吊车其它部分的重 量八该侧向力应假定施加于轨道的顶部，沿垂直
1.5.4适用性设计及其它^^如下面所定义的面积；折减系数
乙）幺 0.9
或如2.3.3或2.3.4中所定义；连接偏心，III；
受荷方向的连接长度，丨0。
整个结构，单个构件.节点及连接件都应检査 其是否满足适用性要求，对于适用性的设计的规定 见第12章。
V^
X ^
22.1
设计要求 毛截面面积
一个构件在任一点的毛截面面积\等于垂直
I^
较大的数值。
当经试验或其它合理的原则验证后，V可采用 当拉力仅由螺铨或铆钉传递吋 八二疋构件的净截面面积，
⑴当拉力仅通过纵向焊缝传到其它构件上而 不是板上或通过纵向及横向焊缝同传递：
片二/1^构件的毛截面面积，丨02 当拉力仅通过横向焊缝传递
和直接连接构件的面枳^丨02 ^1.0 山当拉力通过沿板端部的两边纵向焊缝传递 到一块板上。
于构件轴线的每个板件的总宽度与厚度乘枳之和， 对于角钢.总宽度是角钢各肢除去厚度后的宽度之和。
2.2净截面面积
构件的净截面面积是按如下方法计算的每个板
件的净宽度与厚度乘枳之和。在计算受拉和受剪的 净截面面积吋，螺栓孔的宽度应比孔洞的名义尺寸 大 1/1610。
对于某一部分沿对角线或之字线方向有一系列 孔洞横贯排列吋，该部分的净宽度应是从总宽度里 减掉所有孔洞的直径或如10.3.2中给出的槽的尺寸 之和，对于一排中每个线距，再加上数值5-74？。 其中5为任何两个连续孔洞纵向中对中间距(栓 距I距I
对于角钢来说，相对的邻接肢的螺栓孔的线距 应为从角钢背面起除去肢厚的线距的总和。
在确定横截面有塞焊或槽焊缝的净截面面积 吋，焊接金属不应考虑加到净截面面积之中。
名为在紧固件规线之间横向中对中间距(线
I ^… 1^.2^ 2^^ 1^1.5^
八二板的面积，
67=1.00^0.87
17=0.75
对 1.5玫〉7 2 …
式中，I
一
焊缝长度，丨0
…一焊缝之间的板宽
对于连接构件的有效面积，见10.5.2。
2.4稳定性
通常的稳定性应包括结构的整体稳定及每个构
件的稳定。荷载对于结构及其单个构件的挠曲形状 的重要效应应给予考虑。
2.3
对于受拉构件的有效净截面面积
受拉构件的有效净截面面枳应按如下确定：
当拉力荷载通过紧固件或焊缝直接传到 每一个横截面吋，有效净截面面积忠等 于净截面面积久。
2〉当拉力荷载通过紧固件或焊缝直接传到
2.5局部屈曲
2.5.1钢构件截面的分类
钢构件截面可分为紧凑，非紧凑及细长截面。对于一个可称为紧凑的截面，其翼缘必须连续地与
腹板相连.且其受压件的宽厚比不应超过表格2.5.1的允许宽厚比
如果一个或更多受压板件的宽厚比超过七，但不超过;压截面。
该截面是非紧凑的。如果任一截面
的宽厚比超过表格2.5.1中的;该截面叫细长受
构件的一些但不是全部的横截面吋，有 效净截面面枳次应按下式计算：
〈2-3-0
式中：
11111-0^11011011 10 匕0301 31101 [1**********] 尸300「065！9门 513601(1031100 10厂
81「110111「3丨 34661 81111(^98(0
表2.5.1受压构件的允许宽厚比
允许宽厚比
构件的描述
宽厚比
又“紧凑）
工字型轧制梁及受弯槽钢的翼缘工字型组合或焊接梁的翼缘
设
力口
办/,
65/^765/^7
无
10
162
组装的受压构件的外伸翼缘连续接触的成对角钢的外伸肢 受轴压的工字型构件及槽钢的翼缘 梁或受压构件的外伸角钢和板单角钢支柱的肢；
带有膈板的双角钢支柱的肢；未设加劲肋的构件，即仅沿一边支承丁型的腹板
均一厚度的受弯或受压的方形及矩形箱 形及中空结构戴面的翼缘；
在紧固件或焊缝之间的盖板及膈板翼缘钻了一系列孔洞的盖板的无支承宽度巾]弯曲受压的腹板【3】
劲肋的构件
无
95/斤
无
无
127/238/巧
无
640/7^7
10
970/^/77 丨81
3】对组合梁.使用翼缘的屈服点/^而不是厂；…假定在板最宽的孔洞处的净截面面枳；
假定非弹性转动为戈对于高地震区的结构也许要求更大的转动能力: ⑷对于塑性设计，使用1,300/厂；
1^1厂-翼缘中的残余压应力
^10^
：1匕51^
对于未设加劲肋且在平行于压力的方向仅沿一 边设支撑的截面，宽度应按如下规定采用：
4对于工字型及丁型截面的翼缘，宽度办是
设加幼肋的构件
受压穹作用的腹板
/[//“
^233~
253
所有其它的均布受压的加劲构件， 即沿两边支承受7玉圆形中空戴面 受弯圆形十空截面
6/1
队，
无
253/7^3300/尸、
8.970/广
0/1
无的2’070乂
(对于轧制类型）(对于焊接类型）
但不小于0.35^；乂〈0.76
对于不相等翼缘的构件，见2.5.1。厂是使用该种类型纲材的指定最小屈服点
全翼缘宽度的一半
⑴对角钢、槽钢及1型截面的肢，宽度6是 完全名义尺寸；
美国[円卜：)钢结构规范介绍⑴
对板件，宽度卜是从自由边到第一排紧固 件或焊缝之间的距离：
山对于7'型截面的腹板，4为完全名义高度。 对于设加劲肋且在沿平行于压力方向沿两边皆 有支撑的构件，宽度应按如下规定采用：
…对于轧制或加工的截面的腹板，卜是翼缘之
的宽厚比小于或等于表格2.5.1中限值;^吋，可使 用塑性分析设计，对于圆形中空截面见表格2.5.1 的注脚。
塑性分析设计应服从1.5.1中的限制。
2.5.3细长受压截面
间除去每个翼缘处的圆角半径后的净距.、 是从形心到受压翼缘的内表面除去圆角半 径后的距离的两倍；
⑴对于拼装截面的腹板，卜是相邻两排紧固件 之间的距离.或者如果是焊接连接的话，办 为翼缘间的净距。力I是从形心到受压翼缘的 内表面的距离的两倍；
对于拼装截面的翼缘或膈板，宽度力是相 邻紧固件或焊缝之间的距离；
山对于矩形，箱形中空结构截面的翼缘，宽 度6为腹板之间除去每边的内角半径的净 距。如果内角半径未知，此宽度可取为总 截面宽度减去三倍的厚度。
对于轧制截面的楔形翼缘，厚度为自由边处及 腹板边相应处的厚度值之和的一半的名义值。
对于具有不相等的翼缘并且腹板承受组合弯曲 和轴压的构件，对于腹板局部屈曲极限状态的;^为：
又,^^11 十2.83(4(1 -~^-)]
4
对于工字型，槽型，矩形或圆形且具有较柔的 翼缘截面的弯曲设计，见6.1.包含有承受压力并
且宽厚比超过2.5.1中规定的々的零件的轴向受荷构件应根据本节设计。有细长受压部件的受弯构件 应根据第6和第7章进行设计。6.1种没有涉及的 受弯构件部分应根据本节逬行设计。
2.5.3.1未加劲的受压部件
宽厚比超过2.5.1中规定的适用限值\且末设 加劲肋的受压部件的设计强度应乘以一个折减系数 么么的值应根据公式2-5-3到2-5-10予以确定。当这样的部件用于受弯构件的受压翼缘吋，最大要 求弯应力应不超过仏仏，式中也进90‘轴压构件的设计强度应根据2.53.3中给出的折减系数2作 适当修正。
幻对于单角钢：
当16.0/巧
〈的〈155/巧吋
(工孓3)
2、二 1340 ― 0.00447(^)7^7 当卟〉155/巧时
0、二15，5007[尸、(吵〕21
—
II
^2-5-])
的对于轧制的梁或柱或其它受压构件的外伸 翼缘、角钢、板当95.0/斤
〈的〈176人吋
0、： 1415 ― 0.00437帅'
对于具有不相等的翼缘并且腹板仅承受弯曲的 构件.对于腹板局部屈曲极限状态的\
为：
4
/1..
2
卩-巧巧）
当&々乏丨76彡^吋
I、力及乂的定义见上面所述。
^ 20,000；[
/
(
之巧-的
当验算第6和第7章的内容吋，如果验算的构
件具有不相等翼缘，在求;^吋应采用本节的公式
2-5-1、2-5-2做相应的替换。如果受压翼缘大于受
对于组装的柱或其它受压构件的翼缘、角 钢、板：
当丨09/7^7〈叻〈200々尽义吋
0、： 1 ’415 - 0.0038 \帅、犯/尺:' ^!)
拉翼缘，々应利用公式2-5-1、2-5-2或表格2.5.1来确定。
2.5.2塑性分析设计
当蚧之200/^5/厂' 时
^ 二 26,200^7^ (^)2]
口士幻
当翼缘承受带有塑性校转动的压力且所有腹板
系数&按下列计算：
111^00)1)011011 10 匕0301 3001 [1**********] 卩3010「065！9门 8|[1**********]11 化)!"
511-1101111-31 5伯6丨巳…也叩日⑴
0401。「9
对于工字型截面
47^7
0.35〈化0.763
件的！来说必须使未加劲部件中的最大压应力不超 过2.5.33中定义的值(其中0=1介^別) 或不超过0上仏值(其中办,士卿。
对于径厚比0“大于3，300化但是小于
13.000/厂的轴向受荷圆管截面：
1,100
2
腹板尚度，4
------腹板厚度，10
⑴对于其它截面
1=0.763
^0/0
式中：
1-
^十^
3
【2-5-13】
幻对于7'型截面当121 呢
〈的〈丨叫巧时
0、^ 1 ‘908 - 0.00715帅、巧
外径，111 壁厚，10
23.3.3设计特性
应使用全截面来确定截面特性。除了下列情
卩巧.10
况：
在计算受弯构件的惯性矩和截面弹性模量吋， 在确定有效横截面特性吋.应使用如2.53.2中定 义的均匀受压加劲部件的有效宽度对于横截面 中的未加劲部件，2、根据2.5.3.1确定。对于加劲 部件
有效面积实际而积
和。
2.5.34设计强度
当之176时
仏 二 20,0001修21
式中，^"一如在2.5.1中定义的未设加劲肋受压
部件的宽度，111
I―
未加劲部件的厚度，！11
------指定最小屈服应力.
2.53.2设置加劲肋的受压部件
如-⑷
当均匀受压的加劲部件的宽厚比(钻孔的盖板
除外)超过2.5.1节中规定的限值々，在计算包含部件的截面设计特性吋应使用折减的有效宽度^
对于均匀厚度的方形及矩形截面的翼缘：
当匕學吋,
式中的有效面积等于整个横截面的有效面积的总
对于仅由加劲部件构成的横截面2二弘
-11
77
326； ^
64.9
(仏：1.0)0
77 蛛、47
对于由加劲部件和未加劲部对于轴向受荷的受 压构件，其总的横截面积及回转半径/'应根据实际 横截面来计算。
临界力厂,应按下式确定：对于几“5
阴-⑶
否则 当兰之#
？
4=6
对于其它均匀受压部件
吋.
？
326、
-11
77
57.2 ^
^ 0(0.658^
对于又‘斤〉1.5
否则0
式中：^一一如在2.5.1中定义的末设加劲肋受压
部件的宽度，111
^
式中
对于仅由未加劲部件构成的横截面
^^、瓜:1-0)0
折减有效宽度，10 部件厚度，111
基于2.53.3中指定的设计特性计箅 出来的加劲部件的计算弹性压应力。
I―
！^
对于仅由加劲部件构成的横截面对于由加劲部件和未加劲部件构成的横截面
如果总横截面中包括未加劲部件.对于加劲部
美国钢结构规范介绍⑴
0=0必。
〜祝八/狀） （之-呢)
2.6支承点处的支撑
在梁、桁架的支承点处，应提供约束以阻止
根据7.1的适用规定，组合梁如果不要求抵抗
大于么乘以0.1那么大的轴力，可以根据它们的毛截面惯性矩进行内力分配，式中是翼缘 材料的指定屈服应力’七是毛截面面枳。当设计组 合梁吋，除了在11.3中特别指出的，合格的组合 梁，其任一给定截面的翼缘应具有同样的截面积， 且由同一级别钢种制成以外，施如的弯矩引起腹板 上的应力没有限制。焊接梁的翼缘可能会因连接一 系列板件或使用盖板在厚度或宽度上有所不同。螺 栓或铆钉连接的梁的盖板的总横截面积，应不超过 总翼缘面枳的7攸。用于把翼缘连到腹板或把盖板 连到翼缘的高强螺栓、铆钉或者焊缝，应按比例抵 抗作用于梁上的弯矩而引起的总水平剪力。这些螺 栓、铆钉或间断焊缝的纵向分布应和剪切的集度成 比例。然而，纵向间距不应超过5.4或4.2中受压 或受拉构件各自的最大允许值。除非有规定通过直 接支承来传递荷载.否则用于把翼缘连到腹板的螺 栓、铆钉或焊缝应把施力0到翼缘上的任何荷载按比 例地传给腹板。
盖板应在理论切断点之外伸出的部分长度及伸 出部分应通过滑移破坏型的高强螺栓、铆钉或圆角 焊缝连接到梁上.连接应足够达到10.2.2、10.3.8 或11.3中给出的应用设计强度以发挥盖板在理论 切断点处在梁中的抗弯设计强度。
对于焊接的盖板，在长度：处把盖板端部连到 梁上的焊缝应足够达到应用设计强度以发挥盖板部 分在距盖板端部7处梁上的设计强度.从盖板端部 幵始量的长度：应为：
幻当有一条连续焊缝，其在板端部的长度等 于或大于3/4的板厚且连续焊缝在长度：处
卩-职）
是沿着盖板的两边。距离7等于盖板的宽 度；
⑴当有一条连续焊缝，其在板端部的长度小 于3/4的板厚且连续焊缝在长度7处是沿 着盖板的两边，距离7等于1.5倍的盖板 的宽度；
当在板端没有焊缝但在长度“'处沿盖板
卩-闕
两边有连续焊缝吋，距离“'等于2倍的 盖板的宽度。
它们绕纵轴转动。
2.7允许长细比
对于按受压杆件设计的拘件，其长细比册应
不超过200。
对于按受拉构件设计的构件，其长细比咖应 不超过300，上述限制不适用于拉忏。构件在设计 吋受拉，但在其它荷载条件下可能会受压，不必满 足受压长细比限制。
2.8简支跨
按简支跨设计的主次梁及桁架的计算长度应等
于承受构件端反力的支承点处重力中心之间距离。
2.9端部约束
当按照由于连续的，半连续的或悬臂而产生的
完全或部分端部约束的假定设计时，主、次梁桁架 以及它们所连构件的截面，应设计成在承担这些设 计荷载及由此引入的弯矩，以及所有其它设计荷载 时不超过第4到第11章规定的设计强度.除了连 接的一部分允许一些非弹性但自我限制的变形.
2.10梁和大梁的有效截面
通常来说，轧制的或焊接的，板梁及有盖板的 梁的应按照毛截面来计算惯性矩。
如果
0.750^0.97^
对任一翼缘螺栓或铆钉洞口应不予折减。式中，\全部总翼缘面积
^^根据
2.1、2.2
中的规定计算的净II
缘面积
^指定的最小拉伸强度 如果
0‘75伙外9尸、私
构件抗弯性能应基于有效抗拉翼缘面积
10^[1**********] 10 匕0301 30亡 [1**********] 尸3以0「06319门 3|3601 于！03言10门厂
8^110*111-31 31661 81||丨01 丨叩㊀⑴
3框架及其它结构
本章包含对结构整体稳定的一般堯求。
或者
8：
3.1 二阶效应
二阶(广』)效应应在框架设计中考虑。在基于
一 V
―层内所有柱的要求轴向强度，
1^1)8
塑性分析设计的结构中，要求的抗弯强度从,应由 满足3.2要求的二阶塑性分析确定。在基于弹性分 析设计的结构中，梁柱、连接及连接的构件的对" 应由二阶弹性分析或由下列近似二阶分析步骤确 定：
―
层间的侧向位移，丨II 产生邮8
丨
的所有层水平力的总和，
^
式中，…^II ⑶卜 0假定框架没有侧向移动吋.构件要 求的抗弯强度，叫“!！
仅仅由于框架的侧向移动而产生的 构件中的要求抗弯强度，
(丨一匕/匕）
1
I------层高，
式中.七是构件长细比。其中弯矩作用平面内的 计算长度系数对于未支撑框架应根据3.2.2确定。
3.2框架稳定
3.2.1支撑框架
式中.^一一构件长细比，其中受弯平面内的计
算长度系数欠应根据3.2.1确定.对有支撑框架弋
1-71
在侧向稳定己经通过斜支撑，剪力墙或等效方 式提供的桁架和框架中，受压构件的计算长度系数
^应统一取丨，除非结构分析表明可采用一个较小
所考虑构件的要求轴向抗压强度， 邮8
^
的数值，
应通过结构分析来确定一个支撑的多层框架的 翌向支撑体系，使其能够充分防止结构的屈曲，并 且能够保证结构在1.4小节给出的设计荷载作用下 的侧向稳定性《包括堆载的倾覆效应\
多层框架的翌向支撑体系，可以考虑同那些和 结构框架可靠连接的平面内抗剪外墙、内墙、楼板 及屋面板共同工作。当用作翌向支撑体系吋.这些 柱、梁及支撑在分析框架的屈曲及侧向稳定性时可 以考虑构成一个竖向简支连接的悬臂桁架。竖向支
撑体系所有构件的轴向变形应在侧向稳定分析中加 以考虑。
对于基于塑性分析设计的结构，这些构件中由 竖向和水平荷载的设计值引起的轴向力不应超过0.85久乘以泌/；。
一个支撑多层框架的翌向支撑系统中的主次梁 应按比例分配由同吋作用的水平和翌向荷载设计值 引起的轴力和弯矩。
假定框架无侧向移动，基于一阶弹 性分析得到的系数.按如下取值：
4对于在弯矩作用平面内支承点之间没有横
向荷载作用的受压构件
(呂-丨。）
式中，\1州2是研究的弯矩作用平面内的未支撑构 件的两端较小弯矩与较大弯矩的比值。当受弯构件 两端曲率相反，负。
的对于支撑点间有横向荷载作用的受压构件 来说，匕的值应根据合理分析确定或使用 下列给定值：对于端部约束的构件 对于端部未约束的构件
匕-0.85 匕二10
刚:为正，曲率相同则时、/时:为
美国101^0钢结构规范介绍⑴
3.2.2无支撑框架连接.或者是通过塞焊或槽焊的方式连接丨通过孔 洞处的净截面积应使用公式4-1-2。
在侧向稳定性依靠刚性连接的梁和柱的抗弯刚 度的框架中，受压构件的计算长度系数X应由结 构分析确定。
承受翌向荷载的柱.其与框架的简支连接不能 提供对侧向荷载的抗力而产生的不稳定效应应在承 弯矩作用的框架柱中加以考虑。
允许由于柱的非弹性而进行的刚度削減调整. 无支撑多度框架的设计强度分析应考虑框架的失稳 效应及柱在1.4中给出设计荷载下的轴向变形。在基于塑性分析设计的结构中，由设计翌向及 水平荷载引起的柱中的轴向力不应超过0^5禽乘
4.2拼接构件
对于包括一块板和型钢或两块板连续接触的构
件之间连接件纵向间距的限制，见10.3.5。
构件之间连接件的纵向间距应能够使限制连接 件之间的任何构件的长细比在300之内。
钻孔的盖板或没有缀边的底板都可以用作连接 受拉构件的自由边.底板应具有一个不小于2/3的把 底板连到杆件的拘件上的焊缝或紧固件之间的距离 的长度。这些底板的厚度应不小于1/50的这些连 接件间的距离。底板上间断焊缝或紧固件的纵向间 距应不超过6；0。底板的间距应达到使底板间长度
4受拉构件
本章适用于那些承受通过形心轴作用的静力而
范围内的任一部分的长细比不超过300。
4.3铰接构件及带眼杆
销子的直径应不小于7/8的带眼杆杆身的宽
产生的轴向拉力的棱柱体构件。对于拉弯构件，见
8.1.1，对螺纹钢筋，见10.4.3。对于受拉构件在端
部连接处的块体剪切断裂强度.见10.4.3。对于连 接构件的设计抗拉强度.见丨0.5.1。对于承受疲芳 的构件，见11.3。
度。销子孔口直径应比销子大到不超过1/324。对 于屈服点大于70匕；的钢种，孔口直径不应超过5 倍的板厚.且带眼杆杆身的宽度应相应折减。在铰 接的构件中，销子孔位置应介于垂直于受力方向的 构件两边的中间。
对于期望在承受全部荷载吋销子能够提供连接 的构件之间的相对运动的铰接构件来说，销孔直径 应比销子直径大到不超过1/32‘
在销孔之外的板
宽应不4 \于销孔任一边的有效宽度。
在除了带眼忏的铰接板，在平行于构件的轴 线，销孔的端部支承之外的最小净截面积应不小于
2/3的要求贯穿销孔的强度处的净截面积。
4.1设计抗拉强度
受拉构件的设计强度也尺应取根据毛截面屈服 和净截面拉断两种极限状恋得到的两个值中的较小值。
4对于毛截面的屈服
0’ ^0.90
戶,丨:厂八
⑴对于净截面的拉断
伞,^0.75尸5尸人
铰接构件的设计强度祝应取下列极限状态的最小值：
幻在净有效截面上受拉
0 = 0^ ^0^75
式中I ^^
有效净截面枳，丨 构件毛截面枳’
尺二 2
…在有效面积上受剪
(^)
厂"广,，
尸”二 0.60弋尸"
0对于销子伸出面积处的支承见10.8小节；
当没有礼洞的构件完全通过焊缝连接吋，在公 式4-1-2中使用的有效净截面枳应按2.3所定义的 取用。当一个构件中既有孔洞，又有在端部的焊缝
山对于毛截面屈服.使用公式《4-1-1》；
||1^0011101100 10 匕0301 3门乜 1^651313006 尸3010『06519门 3|3601！1031100 牙0「
3^1101111*31 51661 巳 III 丨 011 门阴⑴
4 ^在平行于受力方向测量的从销孔的边 向，销孔之外切角。
带眼杆的设计强度应根据11确定取为杆身 横截面积。
带眼杆应具有均一的厚度，在销孔处没有加 强，且具有其周边和销孔同心的圈形帽。
圆形帽和带眼杆身之间的过渡半径应不小于帽 的直径。带眼杆身的宽度应不超过其厚度的8倍。
如果外螺母是用来把枢板和垫板紧靠在承座 里，其厚度小于1/24是允许的。在垂直于施加荷 载方向。从洞边到板边的宽度卜也不应超过3/4的 带眼杆的宽度。
缘到构件边缘的最短距离
八勺：21、0七过 12、 102
^^21+0.63
但不超过在垂直于施加外力方向测量 的从孔的边缘到该构件边缘的实际距 离，111
11I
-销子直径，4 -板厚，匕
如果在垂直于切角平面的平面内.销孔之外的 净截面枳不小于在平行于构件轴线成45。角的方
I门汁00111(^10门 10 匕0301 31101 ^051513^100 尸彐匸的厂 06519门 5|3001^10311011 于0「
5^110^1^31 51601 巳 II 丨丨011 门阴⑴
1,114
丫14仏14
八匕51 厂301 丁卜18 口3|1011*0^111(^5 1110 11141111 00010！11^ 0^ 1110 111*81 ^0111^ 011^^)101*8 ― ^1161*^1 ^1*0^1510118 0「^1110110^11
8^60*110^11011，501110 0「出0 ^651^11 ^^1111*6010II15^ 1卜6 5^匕1111^
「1^016 511*1101111*68 30(1 1^10
0尸 1608100 1110111 丁
[尺卩0 ；
\^！11 1^0 ^1-6561116(1 1如6！\
1^@^0^5 ^11161*10311 51*1011^ ； 1^05100 11101111)61*5
0000^1 ^0^151011^； 0081^11 1-0^011-601611(8； ^11116 8111101111-08；
美国101^3钢结构规范介绍⑴
\^\|請|06〇沁乃「9
刘玉姝（编译〉
(同济大学）
观
；
摘要 本文介绍了美国建筑钢结构设计规范11^0(1011^1 1111(1 1^651513110^巧伽丨06x1^11 5^6011:10311011
51「叫111 口I 51况丨80丨丨山叩5：丨的第五章及第六章的主要内容，包括：柱及其它受压构件，梁及其它受弯
构件，
关键词
』
^
I尺厂0；受压构件；受弯构件；柱；梁
5柱及其它受压构件
本章规定适用于轴心受压紧凑的及非紧凑的棱
式中
柱体构件，其它：压弯构件，见8.1.2；细长受压构 件，见2.5.3；楔形构件，见6.3：单角钢构件，见 八155。的单角钢构件荷载和抗力设计规范。
\------构件的毛截面面积，102^------钢材的屈服强度，41
8―钢材的弹性模量，
5.1构件的计算长度和容许长细比
5.1.1构件的计算长度
^―构件的计算长度系数
I―构件的侧向支撑点之间的距离，
构件的计算长度系数X应按3.2确定。
5.1.2塑性设计
------截面的最小回转半径，III厂
截面不符合2.5.1要求的构件，见2.5.3。
当柱的长细比;不大于1.51且符合1.5.1规 定时，可按塑性设计。
5.3弯扭失稳受压设计强度
截面板件宽厚比小于2.5.1规定的;的双角钢
5.2弯曲失稳受压设计强度
截面板件宽厚比小于2.5.1规定的;^的受压
和丁型截面受压构件，其弯扭失稳受压设计强度按
灸《计算，其中：
^0.85
构件，其弯曲失稳受压强度按夂&计算，其中
砍印.85
2/7
0当；引3时
了）《5-3-1》
式中，
2》当;1,4.5时
―
截面绕剪力中心的极回转半4全,丨叫见式
5-3-8^
1 ^ ― ^ X尽一匕.X ^ ~ ―尸广《厂广^只^')
剪力中心在以截面形心为原点的坐 标轴上的坐标，10
双角钢及X型构件(以轴为对称轴）
^0 = 0
厂0
式中:
X：~80~
^~
柱子扭转失稳计算长度系数
8；钢材的弹性模量，乂钢材的剪切模量，1^81截面扇性惯性矩’截面的极惯性矩，
剪力中心在以截面形心为原点的坐标轴上的坐标，10
2 4 2 ^ ^ X
^------绕对称轴^轴弯曲失稳时的受压设
计强度，按5.2计算，其中，
人’ 1~一绕主轴X和X的惯性矩，104
截面板件宽厚比不符合2.5.1要求的双角钢和丁 型截面构件，应按2.5.3计算厂町。
单轴对称柱，无对称轴柱以及由薄板组成的双 轴对称柱(如十字型截面柱〉，应按弯扭失稳和扭转 失稳极限状态计算构件的受压设计强度成兄。式中，01=0.85
~名义抗压力，幻口5
⑴-⑴）
十〉’0 十----：一-而”6、
一？
-1
(弓-蝴
(尺"/认
712^
-毛截面面积，丨V ^应按下列公式计算：
抑"）
(。//厂、)2
&)当又‘‘7^ 1.5 时，
^ 0(0.658^
式中
4―
⑴当义1.5时，
构件的横截面面积，“
构件侧向支撑点之间的距离，111 构件绕X轴和V轴的计算长度系数
V轴的回转半径，4
:丨^、
I―^ ’ ^
―
式中，
厂厂
犯犯
。，厂、：^截面绕义轴和
^一
一
钢材的屈服强度，…
0 二丨.0符合2.5.1规定的宽厚比々要求的板件
截面绕剪力中心的极回转半径，化
0 :眺不符合2.5.1规定的宽厚比\要求的板件 按2.5.3来计算。
扭转失稳或弯扭失稳的临界力尸,按下列公式计算：
双轴对称截面
(义/)2
5.4格构式构件(柱）
格构式构件各肢与端板的连接可采用焊接丨各
肢与端板接触部位均应焊接，且焊缝总长度不小于 构件的最大宽度。各肢与端板的连接也可采用螺栓 连接，其连接范围为1.5倍的构件最大宽度，且螺 栓间距不大于4倍的螺栓直径。连接的接合面上应 先清除氧化皮或鼓风清洁，并涂上八级涂料。
格构式构件各肢之间的连接可采用钢板或型 钢。钢板或型钢与各肢之间的连接可釆用间断焊缝、 螺栓或铆钉。间断焊缝、螺栓和铆钉的纵向间距应 符合传力(受力》要求。纵向间距构造要求应按10.3.5
^轴为对称轴的单轴对称截面
2/7
无碰轴截面
采用。当格构式构件的分肢有外伸板时，在外伸板 范围内，纵向间距还应符合下列要求:
0采用焊接或并排紧固件连接
丨）连接盖板的宽厚比符合2.5.1中的规定；
检查孔在应力方向(或受力方向》的长宽比 不大于2；
3^
纵向间距不大于VIII巧倍的最小外伸板板 厚，且不大于121x1。
2】采用错排紧固件连接
检查孔在应力方向上的净距应不小于其到 最近连接紧固件或焊缝的横向距离，且此 横向距离不小于1.54。
纵向间距不大于190/&倍的最小外伸板板 厚，且不大于1810。
纵向间距“除按构造确定外，还应通过计算确 定，即单肢长细比反九不大于0.75倍的构件最大长 细比，其中^为各肢的最小回转半径。
格构式构件的受压设计强度仍应按5.2和5.3计 算，但其长细比撕'应取换算长细比(々/斤)",。采用换 算长细比主要是考虑了剪力作用下分肢间的连接件 产生的相对变形。
换算长细比应按下列公式计算：
0采用承压型螺栓连接
格构式两分肢之间的连接也可采用缀板连 接。构件两端的缀板应尽可能地靠近端部，且缀 板的高度不应小于两肢螺栓孔或焊缝之间的距离
^以保证构件各肢组成一整体。中间的缀板高度 不应小于4/2。缀板的板厚不应小于4丨50。采用 焊缝连接时，焊缝长度应不小于1/3的缀板高度。 采用螺栓或铆钉连接时，螺栓或铆钉的间距应不 大于6倍的孔径,且螺栓或铆钉数目不少于3个。
格构式两分肢之间的连接也可采用缀条连 接。缀条可选用扁钢、角钢、槽钢及其它型钢。 缀条间距应符合下列要求，即两缀条间的单肢最 大长细比丨/『不大于构件整体最大长细比。缀条应
(―)^, : ^(―^+^)2
^
V ；-
^
2^采用焊接或摩擦型螺栓连接：
(弓-‘ 1〉
能承受垂直于构件轴线方向，大小等于27。的构 件抗压设计强度的抗剪强度0
对于单缀条体系，缀条长细比&应不大于
140，对于双缀条体系，缀条长细比V『应不大于 200。双缀条体系应在交叉处相连接。对于单缀条
广
式中：
V 1- (^+^') ^
体系。构件单肢计算长度I取：相邻两缀条边缘 螺栓或焊缝的最近距离。对于双缀条体系，丨取为 该距离的709^。对于单缀条体系，缀条与构件轴 线之间的夹角不宜小于60度，对于双缀条体系， 上述夹角不宜小于45度。当相邻两缀条边缘螺栓 或焊缝的最近距离大于15英寸时，缀条应优先采 用双缀条体系或角钢缀条。
缀条其它间距规定，见10.3。
(―^,,^整个格构式构件的长细比
V
(―).,^格构式构件的换算长细比
-----------单肢最大长细比(或单肢对最小刚
度轴的长细比〉
――单肢对通过自身形心且平行于格
构式构件失稳轴的长细比
纵向间距，！0
5.5铰接受压构件
铰接受压构件的枢轴应符合4.3的规定。
I、------单肢最小回转半径，III
^一一单肢对通过自身形心且平行于格构
式构件失稳轴的回转半径，1.！
分离比，以^/1/2〜
单肢形心与构件失稳轴的距离’ 1(1
聊I 0《01^ 01^0
6梁及其它受弯构件
本章规定适用于受弯剪作用的紧凑及非紧凑棱
0 1 “
柱体构件。受弯矩和轴力作用的构件，见8.1。承受 疲劳作用的构件，见丨1.4。受压区细长构件，见2.5， 楔形构件，见6.3。薄腹板构件(板梁广见第七章。
格构式构件外露边的盖板(通常带有一排检查 孔〉，在满足下列条件时，可考虑其承载力：
单角钢构件，见六丨父规范⑶阳中单角钢部分。
12.風,
2.51^1
6.1抗弯设计
名义抗弯强度从,取按下列极限状态计算的最
~^^
^
所计算构件段范围内的最大弯矩， 取绝对值，叫-10
所计算构件段范围内1/4点处弯矩绝 对值，匕叫0
所计算构件段范围内1/2点处弯矩 绝对值，
所计算构件段范围内3/4点处弯矩绝 对值，叫-“1
小值⑷屈服；⑴侧向扭转失稳；幻翼缘局部失稳 山腹板局部失稳。侧向支撑距离“忘‘的紧凑梁，枞,按曰)计算。无支撑的紧凑梁、非紧凑丁形及双角 钢梁，按幻、⑴计算。侧向扭转失稳极限状态不适 用于绕弱轴受弯的构件，也不适用于方形或圆形截 面构件。
本节规定仅适用于有对称轴的等截面梁，弯矩 作用在主平面内，需验算屈服承载力极限状态和侧 向扭转失稳。其中侧向扭转失稳计算只适用于双轴 对称截面、槽钢、双角钢和丁形截面。其它单轴对 称截面的侧向扭转失稳计算’翼缘和腹板的局部失 稳计算见公式卜丨0 ~ (…1-41。无对称轴截面构件 承受弯扭组合作用的计算，见8.2。双向受弯构件，见 8.1。
6.1.1屈服承载力极限状态
^
对所有情况，。可偏安全地取1.0，对于无支承 的悬臂或外伸部分，0=1.0。
按全截面塑性计算抗弯承载力时，侧向支撑点 之间的距离、应符合下列要求
工字型截面构件，包括组合截面及槽钢
―300^
实腹矩形截面和箱形截面
按屈服承载力极限状态计算的梁的抗弯设计强 度为伞凡I 6=0.90 I 0式中
^
当侧向支撑点之间的距离不满足上述要求 时，应计算构件的侧向扭转失稳，按下列公式计算
双轴对称工字型截面和槽钢
塑性弯矩卜尸、2彡丨3财、，对干均一截 面〉，^1(3-10
式中
^6-1
16-1
岣------梁截面最外边缘达到时的弯矩(均一
面为厂；，组合截面为尸、⑦，叫-10
6.1.2侧向扭转失稳极限状态
该极限状态仅适用于主轴受弯的构件。按侧向扭转失稳极限状态计算的抗弯设计强度
为0凡I 4=0.90，从产名义抗弯强度，按下列公
已~~钢材的弹性模量
式计算I。
0^0 (之义⑷敗‘
1)4私的双轴对称截面和槽钢醫界.0尺01^
0钢材的剪切模量
| I I
式中
受压翼缘侧向支承点之间的距离， 或截面扭转支承点间的距离 等效弯矩系数，按下列公式计算 梁两端均有侧向支承时
6^ 厂）和。中的较小值 轧制型钢取10响6彻叫 焊接截面取16.51^(1 口…巧）
厂翼缘中残余压应力，
^^翼缘的屈服强度，1^51
厂、,,------腹板的屈服强度，…
绕7轴的截面惯性矩，104
~~截面扇性惯性矩，106
~绝对值较小的端弯矩1匕丨卩-10 -绝对值较大的端弯矩，叫-丨II
^~一关于弱轴X的回转半径，…
式1和6皿14中的偏安全地取14。
57,000^
使构件产生反向曲率时，（似―:)为正，使构件 产生同向曲率时，邮丨岭）为负。
实腹矩形截面和箱形截面：
实腹矩形截面和箱形截面
…小I。
尸、.
的双轴对称截面和槽钢
从"我.
,
《6-1-⑵
圆形或方形截面的构件以及弱轴受弯的构件，
“无限制。
式中，从,为临界弹性弯矩，按下列公式计算：
双轴对称工字型截面和槽钢
在最后一个塑性铰形成的杆段，以及远离塑性 铰的杆段，其抗弯设计强度应按6^ 11计算。
主梁和次梁的抗弯设计强度为也财”，式中
^^90？财~是名义抗弯强度。
表格6.1.11请见下期)给出了主次梁名义抗弯强
V
、’
\
2叫卜丫
的-卜13》
度计算公式⑴-丨-丨至116-1-丨幻。对于没有包括在表格
6.1.1中的横截面长细比，见2.5.3。翼缘不等的受弯
实腹矩形截面和箱形截面
财，
57,000^,714
V〜
构件腹板局部失稳极限状态的七的计算。见251。
(己小⑷
对应于每种极限状态应按下列公式计算名义抗 弯强度对”：
幻当化又,,时
3》丁形截面和双角钢
当荷载作用在对称面时：
从” 二对"二」----------18 + ^11 + 8-]
兀批0』
I~~7
⑴当;时
式中
从,彡匕5仏 对"客1.0从.
按侧扭失稳极限状态计算:
拉杆
压杆
如卜比）
几厂-几"
8 二 ±23、4丨1^、^11
按翼缘和腹板局部失稳极限状态计算
又—几"
^ 一
当杆件受拉时，8取正号；当杆件受压时，8取负号，当杆件在相邻两支承点之间均受压时，8 取负号。
…塑性设计侧向支承点距离限值
对于绕主轴受弯的紧凑截面构件，受压翼缘的 侧向支承点之间距离4不大。时，可按1.5.1进行 塑性设计。其中，一7按下列公式计算：
荷载作用于腹板平面内的双轴对称截面，受压 翼缘大于或等于受拉翼缘的单轴对称工字型截面
(包括混合构件）
(…卜卩）
尸、
(广)-卜30
0当;时
按侧扭失稳和翼缘局部失稳极限状态计算:薄腹板梁的腹板局部失稳计算，见7.2。
对于翼缘的;I大于；^的未包括在表格6.1.1中 的截面，见2.5.3。对于腹板的;I大于七的截面，见 第七章。
对于在本节中涉及的截面形状，表格（丄“见下 期)给出了适用极限状态及叫、吣、厂,.,、又、凡,,及七的公式，表格中使用的术语为：
4―
式中
聊I 01^01^ 01^0
横截面面积，；02
^〜~ ^〉和~中的较小者
受压翼缘屈服强度，…
I7^
^―翼缘中的残余压应力
轧制型钢取10^81邮\1？：0 焊接截面取16.51^丨（丨丨例叫
6.2.2抗剪设计强度
1山、、^260的无加劲肋的腹板的抗剪设计强度为
久兄,。式中，也490，4为按下列公式计算的名 义抗剪设计强度。
当力/;“. 2 418/^7 时
(^!)
^^钢材的屈服强度，…
^~~翼缘的屈服强度，4；------腹板的屈服强度，1^1
1.-一一受压翼缘绕7轴的惯性矩〖如果受弯产生
反向曲率，则为较小翼缘的惯性矩如4
』―
当41
V； ^
〈知卜^ 523丨巧时
^
!
)
截面的极惯性矩，…4 见7.2
绕主轴的有效截面面积矩’ 101
受压翼缘最外侧纤维处的截面面积矩，
|03
尺‘,^
〜^
当 523^^^〈乂~幺260 时
^ 二 0 32，000久…
(6-2-3)
有加劲肋的和无加劲肋的腹板通用抗剪设计强 度为伞'V” 0 式中，4 =0.90
4^
\一一受拉翼缘最外侧纤维处的截面面积矩，
|03
2―塑性截面面积矩，^截面总高度’ 10
加劲部件中的计算压应力，⑶翼缘间的净距
名义抗剪设计强度，按下列公式计算 当办//,, 5 187化/尽,,时
1=0.67^久
3―截面翼缘宽度，1(1
II ^
7^
的-之-厂)
当 187犯美.〈II卜''‘ 5234^,7^ 时
V” 二 0.601 幻机犯、、’、丨帅、、、
当/
^2-2 ^
^减去在每个翼缘处的圆角或角半径后的
^
^
受压翼缘绕丫轴的回转半径。（如果受弯 产生反向曲率，则为较小翼缘的回转半 径广111
^时
糾-彳)
V” 二 4(26,400^、丨帅、'.、1
式中，横向加劲肋间距(⑷1^、'=5^\^5丨、(^卜、1、 当 0卜〉3 或 0/(1〉1260脚0】2 时，6=5。
^^翼缘厚度，111
0/丨‘------腹板厚度’ 111―对干轧制截面，为减去圆角或角半径的 翼缘之间的净距，4
对于组合焊接截面’为翼缘间的净距 对于组合栓接或铆钉连接的截面，为紧 固件间的距离，丨0
6.2抗剪设计
本节规定适用于单轴、双轴对称的梁，包括组
合梁和槽钢的未加劲腹板，以及带加劲肋的梁的腹 板的抗剪设计强度计算。对于考虑屈曲后强度利用 的抗剪设计强度的计算见7.3。当剪力作用于上述截 面的弱轴方向，以及截面无对称轴，或为钢管时，其抗剪设计见8.2。承受高应力的腹板的抗剪设计见
11 ^ 1夕^节点抗剪设计见10.4及10.5。
6.2.1腹板截面面积的计算
6.2.3横向加劲肋
对于板梁，当/礼“
0.60色人时【
化巧或I备
1中、^).^),不需设置横向
加劲肋。
横向加劲肋的设置应使其惯性矩不小干叫^ 0
当腹板两侧设置横向加劲肋时，横向加劲肋惯性矩 计算以腹板中心轴线为转动轴，单侧设置时，以横 向加劲肋和腹板接触面为转动轴，7按下式计算
2 5
腹板截面面积人按下式计算：
人
^^
^「
腹板截面面积 腹板高度
聊I
0尺6
(“八广
^腹赌度
当梁构件不承受集中荷载或反力时，横向加劲 肋可以不与受拉翼缘相连。横向加劲肋、腹板的连 接焊缝和最近腹板与翼缘的连接焊缝距离应在4〜
6倍腹板厚度范围内。采用单侧加劲肋时，横向加
应能承受不小于⑶的总翼缘应力。(翼缘为角钢时， 可不受此限制、
当横向加劲肋与腹板采用螺栓连接时，螺栓间 距应不大于12！0。采用间断角焊缝时。焊缝间的净 距应不大于16倍的腹板厚度，且不大于10；0。
劲肋应和受压翼缘相连’并应能抵抗翼缘向上的扭 转。当侧向支撑与横向加劲肋相连时，横向加劲肋
I门汁00111(^0门 10 1-0301 3门3 ^@515131100 尸30卞0「06519门 3口于 1〇3言10门于0「
5^110^111*31 3*061 巳口11011 门阴川）
⑶ 丫―“
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八匕51「301 丁卜卜卩111(1-0(111068 1^10 013111 0011^1118 0^ 1^10 厂1「1 卜 ^1\6 1^10 81X111
1X1001601*8
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美国[円「0钢结构规范介绍⑴
刘玉姝（编译^
(同济大学）
摘要
本文介绍美国标准：匕只？0的建筑钢结构规范第一章至第四章的主要内容^结构的稳定及受拉构件的设计以后将陆续介绍其余部分
规范总则、设计要求、框架
关键词
美国标准；总则；设计要求；框架结构；受拉构件
1 1.1
总则 范围
《建筑钢结构荷载抗力分项系数设计规范》
311(1
^6818(31106
0亡4 名 0-1 尺？^0，
幻节点及连接构件应足够祗抗设计侧向荷
载。
3^
节点应有足够的塑性转动能力以避免在 设计翌向荷载和设计侧向荷载的组合作 用下紧固件或焊缝超载。
型构造需要结构钢部件能够产生一些非弹
〔10 过 4
8^[**************]*1101111*111 8(001 ⑶丨丨山0炉)适用于建
筑钢框架结构的设计、制造和安装。
性但自我约束的变形。
1.2构造类型
构件连接有两种基本的构造类型：
型(完全约束型丨.通常被称作“刚性框架飞连
1.3材料
结构钢、铸钢和锻钢，螺栓、垫圈和螺田，锚
栓和螺纹钢筋、焊接用的填料金属及焊剂均应符合 八5丁\1规定。螺桂剪切连接件应符合钢结抅焊接规
范八从5 01.1。
续框架\假定连接具有足够的刚度保持相交的构 件之间的角度不变。
口尺型(部分约束型\假定连接不具有足够的刚 度以保持相交构件之间的角度不变。
在设计文献中应指出在设计中所假定的构造类 型。所有连接的设计应与此假定保持一致。
当连接的约束作用被忽略.通常称作“简支框 架”，它假定在传递竖向荷载时梁端的连接只需按 抗剪设计。梁端可自由转动。对“简支框架”有下列 要求：
15点及连接构件作为“简支梁”应足够抵
1.4荷载及荷载组合
标准荷载应该按相应的荷载规范规定的最小设
计用荷载取值。无相应荷载规范吋.荷载和荷载组 合由《美国工程师协会标准建筑及其它结构最小设 计用荷载》八5(267确定。
属于八150建筑钢结构抗震规程中定义的高风 险地震性能类的建筑物的抗震设计，应与该规程相
—致。^150钢结构建筑抗震规定中没有覆盖的抗
抗设计竖向荷载。震设计应与本规范相一致。
1.4.1荷载、荷载分项系数及荷载组合
于走道铁轨的任一方向作用I且应按支撑铁轨的结 构的侧向刚度分布。
标准纵向作用力最小应为施加于铁轨顶部吊车 的最大轮压的10^，除非另有特别说明。
常用的荷载及荷载组合有：
0：结构构件和结构上的永久部件的重量引起
的恒荷载
乙:使用及移动设备引起的活荷载
屋面活荷载 …：风荷载
5：雪荷载
已：根据六150钢结构抗震规定第一部分确定
1.5设计依据
1.5.1设计荷载下的强度
结构构件及连接的计算强度应根据在1.4中给 出的设计荷载组合下的结构分析来确定。
通过弹性或塑性分析来逬行设计都是允许的， 除非当钢材指定屈服点不超过65匕丨且满足2.5.2、
3.2、5.1.2、6^ 1.2.4、8.1 以及 9.1 的规定吋，只能
(卜‘】）
或5或尺）
（卜4-2】
的地震荷載
尺:初始的雨水或冰引起的荷载，不含积水
应对下列荷载效应组合逬行验算:
1.40
用塑性分析来设计。
如2.5.1中所定义的，紧凑截面的梁，并且满 足
1.2.4中无支撑长度的要求〈包括组合构件当
1’2^1抓或5或幻十似5乙或0.8^0 (^-^)1.20+1.31^+0.51+0.54,^5 或尺） 1
± 1 刀丑+0.51+0.25
(^-^)((^)
连续跨越支承点或与柱刚接吋，如果最大正弯矩增 加了 1/10的平均负弯矩，在支承处产生的弯矩可 按比例减小为由于竖向荷载产生的负弯矩的9/10。 对组合梁，八514钢制的构件或由荷载作用在悬臂 上产生的弯矩都不许折减。如果员弯矩是由刚接到 梁上的柱承担，并且轴力不超过仏乘以0.15/1/； 的话.对于组合轴力和弯矩引起的柱上的内力可按 比例减少1/10。式中，火为毛截面面积(丨^2):厂为 指定最小屈服应力0^0；
1.5.2极限状态
0.901(1.3 撕或 1.0 幻
注意：对于汽车库、用作公共集会的场所，以 及所有活荷大于1000丨的场所，在组合1-4-3、1-
4-4^卜4*5中乙的荷载系数应等于1.0。
1.4.2冲击作用
对于承受引起冲击作用的活荷载的结构，应在 组合丨-4-2和1-4-3中提高标准活荷载以考虑冲击 作用。如果没有其它特殊规定.这个提高幅度应为：
升降机及升降机机械的支架 轻机械、翌井或发动机支架
1009^209^^50^
为受压抗力系数。
当结构承受所有的设计荷载组合吋，不许超过 可应用的极限状态。
强度极限状态(承载力极限状态)相应于安全性 和最大承载力，适用性极限状态(正常使用极限状 态)与正常服役条件下的性能相关。术语“抗力”包 括强度和适用性两种极限状态。
1.5.3强度设计
做往复运动的机械或电动机组的支座地面和阳台的吊架
及其连接件
支撑大梁及其连接件
1.4.3吊车轨道的水平荷载
337。25^109^
在操作室里操作的活动的起重机支撑大梁 在悬架式操作台里操作的活动起重机
每个结构构件或组件的设计强度必须等于或超 过基于设计荷载的计算强度。对于每种适用的极限 状态的设计强度成是由标准强度匕乘以抗力分 项系数炉得到的。
计算强度是由1.4中规定的每一种适用的荷载 组合来确定的。
标准强度圪和抗力分项系数炉在第4到第11
音由6屮单甲刀山。 丽\^0^0义0「9
由于小车的移动而产生的作用在吊车轨道上的 侧向荷载标准值最小应为起吊荷载及吊车小车总重 量的20^，〈该总重量不包括吊车其它部分的重 量八该侧向力应假定施加于轨道的顶部，沿垂直
1.5.4适用性设计及其它^^如下面所定义的面积；折减系数
乙）幺 0.9
或如2.3.3或2.3.4中所定义；连接偏心，III；
受荷方向的连接长度，丨0。
整个结构，单个构件.节点及连接件都应检査 其是否满足适用性要求，对于适用性的设计的规定 见第12章。
V^
X ^
22.1
设计要求 毛截面面积
一个构件在任一点的毛截面面积\等于垂直
I^
较大的数值。
当经试验或其它合理的原则验证后，V可采用 当拉力仅由螺铨或铆钉传递吋 八二疋构件的净截面面积，
⑴当拉力仅通过纵向焊缝传到其它构件上而 不是板上或通过纵向及横向焊缝同传递：
片二/1^构件的毛截面面积，丨02 当拉力仅通过横向焊缝传递
和直接连接构件的面枳^丨02 ^1.0 山当拉力通过沿板端部的两边纵向焊缝传递 到一块板上。
于构件轴线的每个板件的总宽度与厚度乘枳之和， 对于角钢.总宽度是角钢各肢除去厚度后的宽度之和。
2.2净截面面积
构件的净截面面积是按如下方法计算的每个板
件的净宽度与厚度乘枳之和。在计算受拉和受剪的 净截面面积吋，螺栓孔的宽度应比孔洞的名义尺寸 大 1/1610。
对于某一部分沿对角线或之字线方向有一系列 孔洞横贯排列吋，该部分的净宽度应是从总宽度里 减掉所有孔洞的直径或如10.3.2中给出的槽的尺寸 之和，对于一排中每个线距，再加上数值5-74？。 其中5为任何两个连续孔洞纵向中对中间距(栓 距I距I
对于角钢来说，相对的邻接肢的螺栓孔的线距 应为从角钢背面起除去肢厚的线距的总和。
在确定横截面有塞焊或槽焊缝的净截面面积 吋，焊接金属不应考虑加到净截面面积之中。
名为在紧固件规线之间横向中对中间距(线
I ^… 1^.2^ 2^^ 1^1.5^
八二板的面积，
67=1.00^0.87
17=0.75
对 1.5玫〉7 2 …
式中，I
一
焊缝长度，丨0
…一焊缝之间的板宽
对于连接构件的有效面积，见10.5.2。
2.4稳定性
通常的稳定性应包括结构的整体稳定及每个构
件的稳定。荷载对于结构及其单个构件的挠曲形状 的重要效应应给予考虑。
2.3
对于受拉构件的有效净截面面积
受拉构件的有效净截面面枳应按如下确定：
当拉力荷载通过紧固件或焊缝直接传到 每一个横截面吋，有效净截面面积忠等 于净截面面积久。
2〉当拉力荷载通过紧固件或焊缝直接传到
2.5局部屈曲
2.5.1钢构件截面的分类
钢构件截面可分为紧凑，非紧凑及细长截面。对于一个可称为紧凑的截面，其翼缘必须连续地与
腹板相连.且其受压件的宽厚比不应超过表格2.5.1的允许宽厚比
如果一个或更多受压板件的宽厚比超过七，但不超过;压截面。
该截面是非紧凑的。如果任一截面
的宽厚比超过表格2.5.1中的;该截面叫细长受
构件的一些但不是全部的横截面吋，有 效净截面面枳次应按下式计算：
〈2-3-0
式中：
11111-0^11011011 10 匕0301 31101 [1**********] 尸300「065！9门 513601(1031100 10厂
81「110111「3丨 34661 81111(^98(0
表2.5.1受压构件的允许宽厚比
允许宽厚比
构件的描述
宽厚比
又“紧凑）
工字型轧制梁及受弯槽钢的翼缘工字型组合或焊接梁的翼缘
设
力口
办/,
65/^765/^7
无
10
162
组装的受压构件的外伸翼缘连续接触的成对角钢的外伸肢 受轴压的工字型构件及槽钢的翼缘 梁或受压构件的外伸角钢和板单角钢支柱的肢；
带有膈板的双角钢支柱的肢；未设加劲肋的构件，即仅沿一边支承丁型的腹板
均一厚度的受弯或受压的方形及矩形箱 形及中空结构戴面的翼缘；
在紧固件或焊缝之间的盖板及膈板翼缘钻了一系列孔洞的盖板的无支承宽度巾]弯曲受压的腹板【3】
劲肋的构件
无
95/斤
无
无
127/238/巧
无
640/7^7
10
970/^/77 丨81
3】对组合梁.使用翼缘的屈服点/^而不是厂；…假定在板最宽的孔洞处的净截面面枳；
假定非弹性转动为戈对于高地震区的结构也许要求更大的转动能力: ⑷对于塑性设计，使用1,300/厂；
1^1厂-翼缘中的残余压应力
^10^
：1匕51^
对于未设加劲肋且在平行于压力的方向仅沿一 边设支撑的截面，宽度应按如下规定采用：
4对于工字型及丁型截面的翼缘，宽度办是
设加幼肋的构件
受压穹作用的腹板
/[//“
^233~
253
所有其它的均布受压的加劲构件， 即沿两边支承受7玉圆形中空戴面 受弯圆形十空截面
6/1
队，
无
253/7^3300/尸、
8.970/广
0/1
无的2’070乂
(对于轧制类型）(对于焊接类型）
但不小于0.35^；乂〈0.76
对于不相等翼缘的构件，见2.5.1。厂是使用该种类型纲材的指定最小屈服点
全翼缘宽度的一半
⑴对角钢、槽钢及1型截面的肢，宽度6是 完全名义尺寸；
美国[円卜：)钢结构规范介绍⑴
对板件，宽度卜是从自由边到第一排紧固 件或焊缝之间的距离：
山对于7'型截面的腹板，4为完全名义高度。 对于设加劲肋且在沿平行于压力方向沿两边皆 有支撑的构件，宽度应按如下规定采用：
…对于轧制或加工的截面的腹板，卜是翼缘之
的宽厚比小于或等于表格2.5.1中限值;^吋，可使 用塑性分析设计，对于圆形中空截面见表格2.5.1 的注脚。
塑性分析设计应服从1.5.1中的限制。
2.5.3细长受压截面
间除去每个翼缘处的圆角半径后的净距.、 是从形心到受压翼缘的内表面除去圆角半 径后的距离的两倍；
⑴对于拼装截面的腹板，卜是相邻两排紧固件 之间的距离.或者如果是焊接连接的话，办 为翼缘间的净距。力I是从形心到受压翼缘的 内表面的距离的两倍；
对于拼装截面的翼缘或膈板，宽度力是相 邻紧固件或焊缝之间的距离；
山对于矩形，箱形中空结构截面的翼缘，宽 度6为腹板之间除去每边的内角半径的净 距。如果内角半径未知，此宽度可取为总 截面宽度减去三倍的厚度。
对于轧制截面的楔形翼缘，厚度为自由边处及 腹板边相应处的厚度值之和的一半的名义值。
对于具有不相等的翼缘并且腹板承受组合弯曲 和轴压的构件，对于腹板局部屈曲极限状态的;^为：
又,^^11 十2.83(4(1 -~^-)]
4
对于工字型，槽型，矩形或圆形且具有较柔的 翼缘截面的弯曲设计，见6.1.包含有承受压力并
且宽厚比超过2.5.1中规定的々的零件的轴向受荷构件应根据本节设计。有细长受压部件的受弯构件 应根据第6和第7章进行设计。6.1种没有涉及的 受弯构件部分应根据本节逬行设计。
2.5.3.1未加劲的受压部件
宽厚比超过2.5.1中规定的适用限值\且末设 加劲肋的受压部件的设计强度应乘以一个折减系数 么么的值应根据公式2-5-3到2-5-10予以确定。当这样的部件用于受弯构件的受压翼缘吋，最大要 求弯应力应不超过仏仏，式中也进90‘轴压构件的设计强度应根据2.53.3中给出的折减系数2作 适当修正。
幻对于单角钢：
当16.0/巧
〈的〈155/巧吋
(工孓3)
2、二 1340 ― 0.00447(^)7^7 当卟〉155/巧时
0、二15，5007[尸、(吵〕21
—
II
^2-5-])
的对于轧制的梁或柱或其它受压构件的外伸 翼缘、角钢、板当95.0/斤
〈的〈176人吋
0、： 1415 ― 0.00437帅'
对于具有不相等的翼缘并且腹板仅承受弯曲的 构件.对于腹板局部屈曲极限状态的\
为：
4
/1..
2
卩-巧巧）
当&々乏丨76彡^吋
I、力及乂的定义见上面所述。
^ 20,000；[
/
(
之巧-的
当验算第6和第7章的内容吋，如果验算的构
件具有不相等翼缘，在求;^吋应采用本节的公式
2-5-1、2-5-2做相应的替换。如果受压翼缘大于受
对于组装的柱或其它受压构件的翼缘、角 钢、板：
当丨09/7^7〈叻〈200々尽义吋
0、： 1 ’415 - 0.0038 \帅、犯/尺:' ^!)
拉翼缘，々应利用公式2-5-1、2-5-2或表格2.5.1来确定。
2.5.2塑性分析设计
当蚧之200/^5/厂' 时
^ 二 26,200^7^ (^)2]
口士幻
当翼缘承受带有塑性校转动的压力且所有腹板
系数&按下列计算：
111^00)1)011011 10 匕0301 3001 [1**********] 卩3010「065！9门 8|[1**********]11 化)!"
511-1101111-31 5伯6丨巳…也叩日⑴
0401。「9
对于工字型截面
47^7
0.35〈化0.763
件的！来说必须使未加劲部件中的最大压应力不超 过2.5.33中定义的值(其中0=1介^別) 或不超过0上仏值(其中办,士卿。
对于径厚比0“大于3，300化但是小于
13.000/厂的轴向受荷圆管截面：
1,100
2
腹板尚度，4
------腹板厚度，10
⑴对于其它截面
1=0.763
^0/0
式中：
1-
^十^
3
【2-5-13】
幻对于7'型截面当121 呢
〈的〈丨叫巧时
0、^ 1 ‘908 - 0.00715帅、巧
外径，111 壁厚，10
23.3.3设计特性
应使用全截面来确定截面特性。除了下列情
卩巧.10
况：
在计算受弯构件的惯性矩和截面弹性模量吋， 在确定有效横截面特性吋.应使用如2.53.2中定 义的均匀受压加劲部件的有效宽度对于横截面 中的未加劲部件，2、根据2.5.3.1确定。对于加劲 部件
有效面积实际而积
和。
2.5.34设计强度
当之176时
仏 二 20,0001修21
式中，^"一如在2.5.1中定义的未设加劲肋受压
部件的宽度，111
I―
未加劲部件的厚度，！11
------指定最小屈服应力.
2.53.2设置加劲肋的受压部件
如-⑷
当均匀受压的加劲部件的宽厚比(钻孔的盖板
除外)超过2.5.1节中规定的限值々，在计算包含部件的截面设计特性吋应使用折减的有效宽度^
对于均匀厚度的方形及矩形截面的翼缘：
当匕學吋,
式中的有效面积等于整个横截面的有效面积的总
对于仅由加劲部件构成的横截面2二弘
-11
77
326； ^
64.9
(仏：1.0)0
77 蛛、47
对于由加劲部件和未加劲部对于轴向受荷的受 压构件，其总的横截面积及回转半径/'应根据实际 横截面来计算。
临界力厂,应按下式确定：对于几“5
阴-⑶
否则 当兰之#
？
4=6
对于其它均匀受压部件
吋.
？
326、
-11
77
57.2 ^
^ 0(0.658^
对于又‘斤〉1.5
否则0
式中：^一一如在2.5.1中定义的末设加劲肋受压
部件的宽度，111
^
式中
对于仅由未加劲部件构成的横截面
^^、瓜:1-0)0
折减有效宽度，10 部件厚度，111
基于2.53.3中指定的设计特性计箅 出来的加劲部件的计算弹性压应力。
I―
！^
对于仅由加劲部件构成的横截面对于由加劲部件和未加劲部件构成的横截面
如果总横截面中包括未加劲部件.对于加劲部
美国钢结构规范介绍⑴
0=0必。
〜祝八/狀） （之-呢)
2.6支承点处的支撑
在梁、桁架的支承点处，应提供约束以阻止
根据7.1的适用规定，组合梁如果不要求抵抗
大于么乘以0.1那么大的轴力，可以根据它们的毛截面惯性矩进行内力分配，式中是翼缘 材料的指定屈服应力’七是毛截面面枳。当设计组 合梁吋，除了在11.3中特别指出的，合格的组合 梁，其任一给定截面的翼缘应具有同样的截面积， 且由同一级别钢种制成以外，施如的弯矩引起腹板 上的应力没有限制。焊接梁的翼缘可能会因连接一 系列板件或使用盖板在厚度或宽度上有所不同。螺 栓或铆钉连接的梁的盖板的总横截面积，应不超过 总翼缘面枳的7攸。用于把翼缘连到腹板或把盖板 连到翼缘的高强螺栓、铆钉或者焊缝，应按比例抵 抗作用于梁上的弯矩而引起的总水平剪力。这些螺 栓、铆钉或间断焊缝的纵向分布应和剪切的集度成 比例。然而，纵向间距不应超过5.4或4.2中受压 或受拉构件各自的最大允许值。除非有规定通过直 接支承来传递荷载.否则用于把翼缘连到腹板的螺 栓、铆钉或焊缝应把施力0到翼缘上的任何荷载按比 例地传给腹板。
盖板应在理论切断点之外伸出的部分长度及伸 出部分应通过滑移破坏型的高强螺栓、铆钉或圆角 焊缝连接到梁上.连接应足够达到10.2.2、10.3.8 或11.3中给出的应用设计强度以发挥盖板在理论 切断点处在梁中的抗弯设计强度。
对于焊接的盖板，在长度：处把盖板端部连到 梁上的焊缝应足够达到应用设计强度以发挥盖板部 分在距盖板端部7处梁上的设计强度.从盖板端部 幵始量的长度：应为：
幻当有一条连续焊缝，其在板端部的长度等 于或大于3/4的板厚且连续焊缝在长度：处
卩-职）
是沿着盖板的两边。距离7等于盖板的宽 度；
⑴当有一条连续焊缝，其在板端部的长度小 于3/4的板厚且连续焊缝在长度7处是沿 着盖板的两边，距离7等于1.5倍的盖板 的宽度；
当在板端没有焊缝但在长度“'处沿盖板
卩-闕
两边有连续焊缝吋，距离“'等于2倍的 盖板的宽度。
它们绕纵轴转动。
2.7允许长细比
对于按受压杆件设计的拘件，其长细比册应
不超过200。
对于按受拉构件设计的构件，其长细比咖应 不超过300，上述限制不适用于拉忏。构件在设计 吋受拉，但在其它荷载条件下可能会受压，不必满 足受压长细比限制。
2.8简支跨
按简支跨设计的主次梁及桁架的计算长度应等
于承受构件端反力的支承点处重力中心之间距离。
2.9端部约束
当按照由于连续的，半连续的或悬臂而产生的
完全或部分端部约束的假定设计时，主、次梁桁架 以及它们所连构件的截面，应设计成在承担这些设 计荷载及由此引入的弯矩，以及所有其它设计荷载 时不超过第4到第11章规定的设计强度.除了连 接的一部分允许一些非弹性但自我限制的变形.
2.10梁和大梁的有效截面
通常来说，轧制的或焊接的，板梁及有盖板的 梁的应按照毛截面来计算惯性矩。
如果
0.750^0.97^
对任一翼缘螺栓或铆钉洞口应不予折减。式中，\全部总翼缘面积
^^根据
2.1、2.2
中的规定计算的净II
缘面积
^指定的最小拉伸强度 如果
0‘75伙外9尸、私
构件抗弯性能应基于有效抗拉翼缘面积
10^[1**********] 10 匕0301 30亡 [1**********] 尸3以0「06319门 3|3601 于！03言10门厂
8^110*111-31 31661 81||丨01 丨叩㊀⑴
3框架及其它结构
本章包含对结构整体稳定的一般堯求。
或者
8：
3.1 二阶效应
二阶(广』)效应应在框架设计中考虑。在基于
一 V
―层内所有柱的要求轴向强度，
1^1)8
塑性分析设计的结构中，要求的抗弯强度从,应由 满足3.2要求的二阶塑性分析确定。在基于弹性分 析设计的结构中，梁柱、连接及连接的构件的对" 应由二阶弹性分析或由下列近似二阶分析步骤确 定：
―
层间的侧向位移，丨II 产生邮8
丨
的所有层水平力的总和，
^
式中，…^II ⑶卜 0假定框架没有侧向移动吋.构件要 求的抗弯强度，叫“!！
仅仅由于框架的侧向移动而产生的 构件中的要求抗弯强度，
(丨一匕/匕）
1
I------层高，
式中.七是构件长细比。其中弯矩作用平面内的 计算长度系数对于未支撑框架应根据3.2.2确定。
3.2框架稳定
3.2.1支撑框架
式中.^一一构件长细比，其中受弯平面内的计
算长度系数欠应根据3.2.1确定.对有支撑框架弋
1-71
在侧向稳定己经通过斜支撑，剪力墙或等效方 式提供的桁架和框架中，受压构件的计算长度系数
^应统一取丨，除非结构分析表明可采用一个较小
所考虑构件的要求轴向抗压强度， 邮8
^
的数值，
应通过结构分析来确定一个支撑的多层框架的 翌向支撑体系，使其能够充分防止结构的屈曲，并 且能够保证结构在1.4小节给出的设计荷载作用下 的侧向稳定性《包括堆载的倾覆效应\
多层框架的翌向支撑体系，可以考虑同那些和 结构框架可靠连接的平面内抗剪外墙、内墙、楼板 及屋面板共同工作。当用作翌向支撑体系吋.这些 柱、梁及支撑在分析框架的屈曲及侧向稳定性时可 以考虑构成一个竖向简支连接的悬臂桁架。竖向支
撑体系所有构件的轴向变形应在侧向稳定分析中加 以考虑。
对于基于塑性分析设计的结构，这些构件中由 竖向和水平荷载的设计值引起的轴向力不应超过0.85久乘以泌/；。
一个支撑多层框架的翌向支撑系统中的主次梁 应按比例分配由同吋作用的水平和翌向荷载设计值 引起的轴力和弯矩。
假定框架无侧向移动，基于一阶弹 性分析得到的系数.按如下取值：
4对于在弯矩作用平面内支承点之间没有横
向荷载作用的受压构件
(呂-丨。）
式中，\1州2是研究的弯矩作用平面内的未支撑构 件的两端较小弯矩与较大弯矩的比值。当受弯构件 两端曲率相反，负。
的对于支撑点间有横向荷载作用的受压构件 来说，匕的值应根据合理分析确定或使用 下列给定值：对于端部约束的构件 对于端部未约束的构件
匕-0.85 匕二10
刚:为正，曲率相同则时、/时:为
美国101^0钢结构规范介绍⑴
3.2.2无支撑框架连接.或者是通过塞焊或槽焊的方式连接丨通过孔 洞处的净截面积应使用公式4-1-2。
在侧向稳定性依靠刚性连接的梁和柱的抗弯刚 度的框架中，受压构件的计算长度系数X应由结 构分析确定。
承受翌向荷载的柱.其与框架的简支连接不能 提供对侧向荷载的抗力而产生的不稳定效应应在承 弯矩作用的框架柱中加以考虑。
允许由于柱的非弹性而进行的刚度削減调整. 无支撑多度框架的设计强度分析应考虑框架的失稳 效应及柱在1.4中给出设计荷载下的轴向变形。在基于塑性分析设计的结构中，由设计翌向及 水平荷载引起的柱中的轴向力不应超过0^5禽乘
4.2拼接构件
对于包括一块板和型钢或两块板连续接触的构
件之间连接件纵向间距的限制，见10.3.5。
构件之间连接件的纵向间距应能够使限制连接 件之间的任何构件的长细比在300之内。
钻孔的盖板或没有缀边的底板都可以用作连接 受拉构件的自由边.底板应具有一个不小于2/3的把 底板连到杆件的拘件上的焊缝或紧固件之间的距离 的长度。这些底板的厚度应不小于1/50的这些连 接件间的距离。底板上间断焊缝或紧固件的纵向间 距应不超过6；0。底板的间距应达到使底板间长度
4受拉构件
本章适用于那些承受通过形心轴作用的静力而
范围内的任一部分的长细比不超过300。
4.3铰接构件及带眼杆
销子的直径应不小于7/8的带眼杆杆身的宽
产生的轴向拉力的棱柱体构件。对于拉弯构件，见
8.1.1，对螺纹钢筋，见10.4.3。对于受拉构件在端
部连接处的块体剪切断裂强度.见10.4.3。对于连 接构件的设计抗拉强度.见丨0.5.1。对于承受疲芳 的构件，见11.3。
度。销子孔口直径应比销子大到不超过1/324。对 于屈服点大于70匕；的钢种，孔口直径不应超过5 倍的板厚.且带眼杆杆身的宽度应相应折减。在铰 接的构件中，销子孔位置应介于垂直于受力方向的 构件两边的中间。
对于期望在承受全部荷载吋销子能够提供连接 的构件之间的相对运动的铰接构件来说，销孔直径 应比销子直径大到不超过1/32‘
在销孔之外的板
宽应不4 \于销孔任一边的有效宽度。
在除了带眼忏的铰接板，在平行于构件的轴 线，销孔的端部支承之外的最小净截面积应不小于
2/3的要求贯穿销孔的强度处的净截面积。
4.1设计抗拉强度
受拉构件的设计强度也尺应取根据毛截面屈服 和净截面拉断两种极限状恋得到的两个值中的较小值。
4对于毛截面的屈服
0’ ^0.90
戶,丨:厂八
⑴对于净截面的拉断
伞,^0.75尸5尸人
铰接构件的设计强度祝应取下列极限状态的最小值：
幻在净有效截面上受拉
0 = 0^ ^0^75
式中I ^^
有效净截面枳，丨 构件毛截面枳’
尺二 2
…在有效面积上受剪
(^)
厂"广,，
尸”二 0.60弋尸"
0对于销子伸出面积处的支承见10.8小节；
当没有礼洞的构件完全通过焊缝连接吋，在公 式4-1-2中使用的有效净截面枳应按2.3所定义的 取用。当一个构件中既有孔洞，又有在端部的焊缝
山对于毛截面屈服.使用公式《4-1-1》；
||1^0011101100 10 匕0301 3门乜 1^651313006 尸3010『06519门 3|3601！1031100 牙0「
3^1101111*31 51661 巳 III 丨 011 门阴⑴
4 ^在平行于受力方向测量的从销孔的边 向，销孔之外切角。
带眼杆的设计强度应根据11确定取为杆身 横截面积。
带眼杆应具有均一的厚度，在销孔处没有加 强，且具有其周边和销孔同心的圈形帽。
圆形帽和带眼杆身之间的过渡半径应不小于帽 的直径。带眼杆身的宽度应不超过其厚度的8倍。
如果外螺母是用来把枢板和垫板紧靠在承座 里，其厚度小于1/24是允许的。在垂直于施加荷 载方向。从洞边到板边的宽度卜也不应超过3/4的 带眼杆的宽度。
缘到构件边缘的最短距离
八勺：21、0七过 12、 102
^^21+0.63
但不超过在垂直于施加外力方向测量 的从孔的边缘到该构件边缘的实际距 离，111
11I
-销子直径，4 -板厚，匕
如果在垂直于切角平面的平面内.销孔之外的 净截面枳不小于在平行于构件轴线成45。角的方
I门汁00111(^10门 10 匕0301 31101 ^051513^100 尸彐匸的厂 06519门 5|3001^10311011 于0「
5^110^1^31 51601 巳 II 丨丨011 门阴⑴
1,114
丫14仏14
八匕51 厂301 丁卜18 口3|1011*0^111(^5 1110 11141111 00010！11^ 0^ 1110 111*81 ^0111^ 011^^)101*8 ― ^1161*^1 ^1*0^1510118 0「^1110110^11
8^60*110^11011，501110 0「出0 ^651^11 ^^1111*6010II15^ 1卜6 5^匕1111^
「1^016 511*1101111*68 30(1 1^10
0尸 1608100 1110111 丁
[尺卩0 ；
\^！11 1^0 ^1-6561116(1 1如6！\
1^@^0^5 ^11161*10311 51*1011^ ； 1^05100 11101111)61*5
0000^1 ^0^151011^； 0081^11 1-0^011-601611(8； ^11116 8111101111-08；
美国101^3钢结构规范介绍⑴
\^\|請|06〇沁乃「9
刘玉姝（编译〉
(同济大学）
观
；
摘要 本文介绍了美国建筑钢结构设计规范11^0(1011^1 1111(1 1^651513110^巧伽丨06x1^11 5^6011:10311011
51「叫111 口I 51况丨80丨丨山叩5：丨的第五章及第六章的主要内容，包括：柱及其它受压构件，梁及其它受弯
构件，
关键词
』
^
I尺厂0；受压构件；受弯构件；柱；梁
5柱及其它受压构件
本章规定适用于轴心受压紧凑的及非紧凑的棱
式中
柱体构件，其它：压弯构件，见8.1.2；细长受压构 件，见2.5.3；楔形构件，见6.3：单角钢构件，见 八155。的单角钢构件荷载和抗力设计规范。
\------构件的毛截面面积，102^------钢材的屈服强度，41
8―钢材的弹性模量，
5.1构件的计算长度和容许长细比
5.1.1构件的计算长度
^―构件的计算长度系数
I―构件的侧向支撑点之间的距离，
构件的计算长度系数X应按3.2确定。
5.1.2塑性设计
------截面的最小回转半径，III厂
截面不符合2.5.1要求的构件，见2.5.3。
当柱的长细比;不大于1.51且符合1.5.1规 定时，可按塑性设计。
5.3弯扭失稳受压设计强度
截面板件宽厚比小于2.5.1规定的;的双角钢
5.2弯曲失稳受压设计强度
截面板件宽厚比小于2.5.1规定的;^的受压
和丁型截面受压构件，其弯扭失稳受压设计强度按
灸《计算，其中：
^0.85
构件，其弯曲失稳受压强度按夂&计算，其中
砍印.85
2/7
0当；引3时
了）《5-3-1》
式中，
2》当;1,4.5时
―
截面绕剪力中心的极回转半4全,丨叫见式
5-3-8^
1 ^ ― ^ X尽一匕.X ^ ~ ―尸广《厂广^只^')
剪力中心在以截面形心为原点的坐 标轴上的坐标，10
双角钢及X型构件(以轴为对称轴）
^0 = 0
厂0
式中:
X：~80~
^~
柱子扭转失稳计算长度系数
8；钢材的弹性模量，乂钢材的剪切模量，1^81截面扇性惯性矩’截面的极惯性矩，
剪力中心在以截面形心为原点的坐标轴上的坐标，10
2 4 2 ^ ^ X
^------绕对称轴^轴弯曲失稳时的受压设
计强度，按5.2计算，其中，
人’ 1~一绕主轴X和X的惯性矩，104
截面板件宽厚比不符合2.5.1要求的双角钢和丁 型截面构件，应按2.5.3计算厂町。
单轴对称柱，无对称轴柱以及由薄板组成的双 轴对称柱(如十字型截面柱〉，应按弯扭失稳和扭转 失稳极限状态计算构件的受压设计强度成兄。式中，01=0.85
~名义抗压力，幻口5
⑴-⑴）
十〉’0 十----：一-而”6、
一？
-1
(弓-蝴
(尺"/认
712^
-毛截面面积，丨V ^应按下列公式计算：
抑"）
(。//厂、)2
&)当又‘‘7^ 1.5 时，
^ 0(0.658^
式中
4―
⑴当义1.5时，
构件的横截面面积，“
构件侧向支撑点之间的距离，111 构件绕X轴和V轴的计算长度系数
V轴的回转半径，4
:丨^、
I―^ ’ ^
―
式中，
厂厂
犯犯
。，厂、：^截面绕义轴和
^一
一
钢材的屈服强度，…
0 二丨.0符合2.5.1规定的宽厚比々要求的板件
截面绕剪力中心的极回转半径，化
0 :眺不符合2.5.1规定的宽厚比\要求的板件 按2.5.3来计算。
扭转失稳或弯扭失稳的临界力尸,按下列公式计算：
双轴对称截面
(义/)2
5.4格构式构件(柱）
格构式构件各肢与端板的连接可采用焊接丨各
肢与端板接触部位均应焊接，且焊缝总长度不小于 构件的最大宽度。各肢与端板的连接也可采用螺栓 连接，其连接范围为1.5倍的构件最大宽度，且螺 栓间距不大于4倍的螺栓直径。连接的接合面上应 先清除氧化皮或鼓风清洁，并涂上八级涂料。
格构式构件各肢之间的连接可采用钢板或型 钢。钢板或型钢与各肢之间的连接可釆用间断焊缝、 螺栓或铆钉。间断焊缝、螺栓和铆钉的纵向间距应 符合传力(受力》要求。纵向间距构造要求应按10.3.5
^轴为对称轴的单轴对称截面
2/7
无碰轴截面
采用。当格构式构件的分肢有外伸板时，在外伸板 范围内，纵向间距还应符合下列要求:
0采用焊接或并排紧固件连接
丨）连接盖板的宽厚比符合2.5.1中的规定；
检查孔在应力方向(或受力方向》的长宽比 不大于2；
3^
纵向间距不大于VIII巧倍的最小外伸板板 厚，且不大于121x1。
2】采用错排紧固件连接
检查孔在应力方向上的净距应不小于其到 最近连接紧固件或焊缝的横向距离，且此 横向距离不小于1.54。
纵向间距不大于190/&倍的最小外伸板板 厚，且不大于1810。
纵向间距“除按构造确定外，还应通过计算确 定，即单肢长细比反九不大于0.75倍的构件最大长 细比，其中^为各肢的最小回转半径。
格构式构件的受压设计强度仍应按5.2和5.3计 算，但其长细比撕'应取换算长细比(々/斤)",。采用换 算长细比主要是考虑了剪力作用下分肢间的连接件 产生的相对变形。
换算长细比应按下列公式计算：
0采用承压型螺栓连接
格构式两分肢之间的连接也可采用缀板连 接。构件两端的缀板应尽可能地靠近端部，且缀 板的高度不应小于两肢螺栓孔或焊缝之间的距离
^以保证构件各肢组成一整体。中间的缀板高度 不应小于4/2。缀板的板厚不应小于4丨50。采用 焊缝连接时，焊缝长度应不小于1/3的缀板高度。 采用螺栓或铆钉连接时，螺栓或铆钉的间距应不 大于6倍的孔径,且螺栓或铆钉数目不少于3个。
格构式两分肢之间的连接也可采用缀条连 接。缀条可选用扁钢、角钢、槽钢及其它型钢。 缀条间距应符合下列要求，即两缀条间的单肢最 大长细比丨/『不大于构件整体最大长细比。缀条应
(―)^, : ^(―^+^)2
^
V ；-
^
2^采用焊接或摩擦型螺栓连接：
(弓-‘ 1〉
能承受垂直于构件轴线方向，大小等于27。的构 件抗压设计强度的抗剪强度0
对于单缀条体系，缀条长细比&应不大于
140，对于双缀条体系，缀条长细比V『应不大于 200。双缀条体系应在交叉处相连接。对于单缀条
广
式中：
V 1- (^+^') ^
体系。构件单肢计算长度I取：相邻两缀条边缘 螺栓或焊缝的最近距离。对于双缀条体系，丨取为 该距离的709^。对于单缀条体系，缀条与构件轴 线之间的夹角不宜小于60度，对于双缀条体系， 上述夹角不宜小于45度。当相邻两缀条边缘螺栓 或焊缝的最近距离大于15英寸时，缀条应优先采 用双缀条体系或角钢缀条。
缀条其它间距规定，见10.3。
(―^,,^整个格构式构件的长细比
V
(―).,^格构式构件的换算长细比
-----------单肢最大长细比(或单肢对最小刚
度轴的长细比〉
――单肢对通过自身形心且平行于格
构式构件失稳轴的长细比
纵向间距，！0
5.5铰接受压构件
铰接受压构件的枢轴应符合4.3的规定。
I、------单肢最小回转半径，III
^一一单肢对通过自身形心且平行于格构
式构件失稳轴的回转半径，1.！
分离比，以^/1/2〜
单肢形心与构件失稳轴的距离’ 1(1
聊I 0《01^ 01^0
6梁及其它受弯构件
本章规定适用于受弯剪作用的紧凑及非紧凑棱
0 1 “
柱体构件。受弯矩和轴力作用的构件，见8.1。承受 疲劳作用的构件，见丨1.4。受压区细长构件，见2.5， 楔形构件，见6.3。薄腹板构件(板梁广见第七章。
格构式构件外露边的盖板(通常带有一排检查 孔〉，在满足下列条件时，可考虑其承载力：
单角钢构件，见六丨父规范⑶阳中单角钢部分。
12.風,
2.51^1
6.1抗弯设计
名义抗弯强度从,取按下列极限状态计算的最
~^^
^
所计算构件段范围内的最大弯矩， 取绝对值，叫-10
所计算构件段范围内1/4点处弯矩绝 对值，匕叫0
所计算构件段范围内1/2点处弯矩 绝对值，
所计算构件段范围内3/4点处弯矩绝 对值，叫-“1
小值⑷屈服；⑴侧向扭转失稳；幻翼缘局部失稳 山腹板局部失稳。侧向支撑距离“忘‘的紧凑梁，枞,按曰)计算。无支撑的紧凑梁、非紧凑丁形及双角 钢梁，按幻、⑴计算。侧向扭转失稳极限状态不适 用于绕弱轴受弯的构件，也不适用于方形或圆形截 面构件。
本节规定仅适用于有对称轴的等截面梁，弯矩 作用在主平面内，需验算屈服承载力极限状态和侧 向扭转失稳。其中侧向扭转失稳计算只适用于双轴 对称截面、槽钢、双角钢和丁形截面。其它单轴对 称截面的侧向扭转失稳计算’翼缘和腹板的局部失 稳计算见公式卜丨0 ~ (…1-41。无对称轴截面构件 承受弯扭组合作用的计算，见8.2。双向受弯构件，见 8.1。
6.1.1屈服承载力极限状态
^
对所有情况，。可偏安全地取1.0，对于无支承 的悬臂或外伸部分，0=1.0。
按全截面塑性计算抗弯承载力时，侧向支撑点 之间的距离、应符合下列要求
工字型截面构件，包括组合截面及槽钢
―300^
实腹矩形截面和箱形截面
按屈服承载力极限状态计算的梁的抗弯设计强 度为伞凡I 6=0.90 I 0式中
^
当侧向支撑点之间的距离不满足上述要求 时，应计算构件的侧向扭转失稳，按下列公式计算
双轴对称工字型截面和槽钢
塑性弯矩卜尸、2彡丨3财、，对干均一截 面〉，^1(3-10
式中
^6-1
16-1
岣------梁截面最外边缘达到时的弯矩(均一
面为厂；，组合截面为尸、⑦，叫-10
6.1.2侧向扭转失稳极限状态
该极限状态仅适用于主轴受弯的构件。按侧向扭转失稳极限状态计算的抗弯设计强度
为0凡I 4=0.90，从产名义抗弯强度，按下列公
已~~钢材的弹性模量
式计算I。
0^0 (之义⑷敗‘
1)4私的双轴对称截面和槽钢醫界.0尺01^
0钢材的剪切模量
| I I
式中
受压翼缘侧向支承点之间的距离， 或截面扭转支承点间的距离 等效弯矩系数，按下列公式计算 梁两端均有侧向支承时
6^ 厂）和。中的较小值 轧制型钢取10响6彻叫 焊接截面取16.51^(1 口…巧）
厂翼缘中残余压应力，
^^翼缘的屈服强度，1^51
厂、,,------腹板的屈服强度，…
绕7轴的截面惯性矩，104
~~截面扇性惯性矩，106
~绝对值较小的端弯矩1匕丨卩-10 -绝对值较大的端弯矩，叫-丨II
^~一关于弱轴X的回转半径，…
式1和6皿14中的偏安全地取14。
57,000^
使构件产生反向曲率时，（似―:)为正，使构件 产生同向曲率时，邮丨岭）为负。
实腹矩形截面和箱形截面：
实腹矩形截面和箱形截面
…小I。
尸、.
的双轴对称截面和槽钢
从"我.
,
《6-1-⑵
圆形或方形截面的构件以及弱轴受弯的构件，
“无限制。
式中，从,为临界弹性弯矩，按下列公式计算：
双轴对称工字型截面和槽钢
在最后一个塑性铰形成的杆段，以及远离塑性 铰的杆段，其抗弯设计强度应按6^ 11计算。
主梁和次梁的抗弯设计强度为也财”，式中
^^90？财~是名义抗弯强度。
表格6.1.11请见下期)给出了主次梁名义抗弯强
V
、’
\
2叫卜丫
的-卜13》
度计算公式⑴-丨-丨至116-1-丨幻。对于没有包括在表格
6.1.1中的横截面长细比，见2.5.3。翼缘不等的受弯
实腹矩形截面和箱形截面
财，
57,000^,714
V〜
构件腹板局部失稳极限状态的七的计算。见251。
(己小⑷
对应于每种极限状态应按下列公式计算名义抗 弯强度对”：
幻当化又,,时
3》丁形截面和双角钢
当荷载作用在对称面时：
从” 二对"二」----------18 + ^11 + 8-]
兀批0』
I~~7
⑴当;时
式中
从,彡匕5仏 对"客1.0从.
按侧扭失稳极限状态计算:
拉杆
压杆
如卜比）
几厂-几"
8 二 ±23、4丨1^、^11
按翼缘和腹板局部失稳极限状态计算
又—几"
^ 一
当杆件受拉时，8取正号；当杆件受压时，8取负号，当杆件在相邻两支承点之间均受压时，8 取负号。
…塑性设计侧向支承点距离限值
对于绕主轴受弯的紧凑截面构件，受压翼缘的 侧向支承点之间距离4不大。时，可按1.5.1进行 塑性设计。其中，一7按下列公式计算：
荷载作用于腹板平面内的双轴对称截面，受压 翼缘大于或等于受拉翼缘的单轴对称工字型截面
(包括混合构件）
(…卜卩）
尸、
(广)-卜30
0当;时
按侧扭失稳和翼缘局部失稳极限状态计算:薄腹板梁的腹板局部失稳计算，见7.2。
对于翼缘的;I大于；^的未包括在表格6.1.1中 的截面，见2.5.3。对于腹板的;I大于七的截面，见 第七章。
对于在本节中涉及的截面形状，表格（丄“见下 期)给出了适用极限状态及叫、吣、厂,.,、又、凡,,及七的公式，表格中使用的术语为：
4―
式中
聊I 01^01^ 01^0
横截面面积，；02
^〜~ ^〉和~中的较小者
受压翼缘屈服强度，…
I7^
^―翼缘中的残余压应力
轧制型钢取10^81邮\1？：0 焊接截面取16.51^丨（丨丨例叫
6.2.2抗剪设计强度
1山、、^260的无加劲肋的腹板的抗剪设计强度为
久兄,。式中，也490，4为按下列公式计算的名 义抗剪设计强度。
当力/;“. 2 418/^7 时
(^!)
^^钢材的屈服强度，…
^~~翼缘的屈服强度，4；------腹板的屈服强度，1^1
1.-一一受压翼缘绕7轴的惯性矩〖如果受弯产生
反向曲率，则为较小翼缘的惯性矩如4
』―
当41
V； ^
〈知卜^ 523丨巧时
^
!
)
截面的极惯性矩，…4 见7.2
绕主轴的有效截面面积矩’ 101
受压翼缘最外侧纤维处的截面面积矩，
|03
尺‘,^
〜^
当 523^^^〈乂~幺260 时
^ 二 0 32，000久…
(6-2-3)
有加劲肋的和无加劲肋的腹板通用抗剪设计强 度为伞'V” 0 式中，4 =0.90
4^
\一一受拉翼缘最外侧纤维处的截面面积矩，
|03
2―塑性截面面积矩，^截面总高度’ 10
加劲部件中的计算压应力，⑶翼缘间的净距
名义抗剪设计强度，按下列公式计算 当办//,, 5 187化/尽,,时
1=0.67^久
3―截面翼缘宽度，1(1
II ^
7^
的-之-厂)
当 187犯美.〈II卜''‘ 5234^,7^ 时
V” 二 0.601 幻机犯、、’、丨帅、、、
当/
^2-2 ^
^减去在每个翼缘处的圆角或角半径后的
^
^
受压翼缘绕丫轴的回转半径。（如果受弯 产生反向曲率，则为较小翼缘的回转半 径广111
^时
糾-彳)
V” 二 4(26,400^、丨帅、'.、1
式中，横向加劲肋间距(⑷1^、'=5^\^5丨、(^卜、1、 当 0卜〉3 或 0/(1〉1260脚0】2 时，6=5。
^^翼缘厚度，111
0/丨‘------腹板厚度’ 111―对干轧制截面，为减去圆角或角半径的 翼缘之间的净距，4
对于组合焊接截面’为翼缘间的净距 对于组合栓接或铆钉连接的截面，为紧 固件间的距离，丨0
6.2抗剪设计
本节规定适用于单轴、双轴对称的梁，包括组
合梁和槽钢的未加劲腹板，以及带加劲肋的梁的腹 板的抗剪设计强度计算。对于考虑屈曲后强度利用 的抗剪设计强度的计算见7.3。当剪力作用于上述截 面的弱轴方向，以及截面无对称轴，或为钢管时，其抗剪设计见8.2。承受高应力的腹板的抗剪设计见
11 ^ 1夕^节点抗剪设计见10.4及10.5。
6.2.1腹板截面面积的计算
6.2.3横向加劲肋
对于板梁，当/礼“
0.60色人时【
化巧或I备
1中、^).^),不需设置横向
加劲肋。
横向加劲肋的设置应使其惯性矩不小干叫^ 0
当腹板两侧设置横向加劲肋时，横向加劲肋惯性矩 计算以腹板中心轴线为转动轴，单侧设置时，以横 向加劲肋和腹板接触面为转动轴，7按下式计算
2 5
腹板截面面积人按下式计算：
人
^^
^「
腹板截面面积 腹板高度
聊I
0尺6
(“八广
^腹赌度
当梁构件不承受集中荷载或反力时，横向加劲 肋可以不与受拉翼缘相连。横向加劲肋、腹板的连 接焊缝和最近腹板与翼缘的连接焊缝距离应在4〜
6倍腹板厚度范围内。采用单侧加劲肋时，横向加
应能承受不小于⑶的总翼缘应力。(翼缘为角钢时， 可不受此限制、
当横向加劲肋与腹板采用螺栓连接时，螺栓间 距应不大于12！0。采用间断角焊缝时。焊缝间的净 距应不大于16倍的腹板厚度，且不大于10；0。
劲肋应和受压翼缘相连’并应能抵抗翼缘向上的扭 转。当侧向支撑与横向加劲肋相连时，横向加劲肋
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