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中欧钢结构构件受力计算规范比较作者：刘晓刘振华来源：《中国新技术新产品》2016年第22期摘要：本文针对钢结构典型的轴心受力构件，运用中国和欧洲的规范，从原理及计算方法上进行比较，为海外项目钢结构设计提供参考。
关键词：钢结构；受弯构件；欧洲规范中图分类号：TU392 文献标识码：A随着中国建筑企业技术的提高，国际业务的拓展，承接越来越多的海外项目渐成趋势。
对于土建专业来说，掌握国外规范成为一项当务之急。
其中欧洲规范在欧洲以及新加坡，马来西亚等英联邦国家有广泛的应用。
本文针对基本受力钢结构构件，对两种规范进行对比，并列出基本算例，验证相关结论。
1.轴心受拉构件强度计算1.1 欧洲规范BS EN 1993-1-1∶2005计算方法介绍欧洲规范条款6.2.3中通过考虑以下两种情况，取较小值作为构件受拉承载力：按毛截面计算：其中γM0取为1，γM2取为1.25。
对于C型钢和只有一个角肢连接的角钢受拉强度计算另有详细的规定。
1.2 中国规范GB50017-2003计算方法介绍轴心受拉构件一般是按“毛截面屈服”和“净截面拉断的准则”进行计算的。
由于断裂的后果比屈服更为严重，为了方便设计，我国规范对有孔拉杆按净截面屈服进行计算。
中国规范按净截面屈服计算，而欧洲规范按毛截面屈服和净截面拉断进行计算。
仅从公式上看，不易看出轴心抗拉强度计算哪个规范更偏于安全。
2.轴心受压构件整体稳定强度计算2.1 欧洲规范计算方法介绍2.1.1 钢构件截面分类欧洲规范根据受压区的宽厚比，分为四大类：一类（塑性截面），二类（紧凑型截面），三类（半紧凑型截面），四类（细长型截面）。
2.1.2 计算方法规范定义了受压构件的有效长度：杆件在平面内可以有效防止失稳的位置约束或方向约束点间的距离，约束应有充分的强度和刚度以阻止约束点的位置或方向上的运动。
第四类截面。
2.2 中国规范GB50017-2003计算方法介绍轴心受压构件强度与轴心受拉相同，但通常整体稳定是确定截面的最重要因素。
1 欧洲结构规范EuroCodes• 欧洲规范是由欧洲经济共同体委员会（EEC）1975年决定由欧洲标准化委员会（CEN）在建筑和土木工程领域编制的一套适用于欧洲的工程结构协调设计规范，1992年欧共体进一步发展为欧洲联盟（EU）后，这个联合行动计划得以积极实施。
• 经过欧洲各国的共同努力，这套欧洲规范已逐步形成包括10卷58分册的完整配套的工程结构规范体系，成为在工程建设领域中极具影响力的一套区域性国际标准。
• 目前，全套欧洲规范已陆续发布，并已在欧盟27个成员国取得应用地位。
随着欧洲规范的完善和应用，CEN规定，各成员国最迟在2010年3月全面实施欧洲规范和相应的国家附件，并废止与欧洲规范相抵触的本国国家标准。
• 我院2009年批准立项了《欧洲规范系统研究》项目，着重研究其中与公路勘察、设计和施工有关的部分及相应的英国附件和法国附件，并分专题编写设计手册和设计指南。
1.1 欧洲规范0：结构设计基础1.2 欧洲规范1：结构上的作用1.3 欧洲规范2：混凝土结构设计1.4 欧洲规范3：钢结构设计1.5 欧洲规范4：钢与混凝土组合结构设计1.6 欧洲规范5：木结构设计1.7 欧洲规范6：砌体结构设计1.8 欧洲规范7：土工设计1.9 欧洲规范8：结构抗震设计1.10 欧洲规范9：铝结构设计2 其它欧洲规范3 法国规范序号名称1SETRA土建技术指南汇编——护栏2SETRA土建技术指南汇编——挑檐3SETRA支挡构造物通用设计指南4SETRA防撞设施的构造5SETRA拦阻轻型汽车的安全护栏6SETRA针对重型卡车的安全护栏7SETRA道路排水技术指南8SETRA路桥排水治理工程——排水、护坡、疏浚、边沟、水沟9SETRA理解公路主要几何设计参数10SETRA关于高速公路规划的技术条件说明（几何设计终稿）11SETRA公路设计指南12SETRA道路结构的设计构思与尺寸测量技术指南13SETRA城市间主要公路交叉口设计14SETRA桥梁支撑——桥墩模型15SETRA桥面支座——车辆对桥墩的撞击16SETRA板桥设计指南17SETRA框架桥设计指南18SETRA先张预应力预制梁式公路桥设计指南序号名称19SETRA抗震区桥梁设计指南20SETRA桥头搭板的技术与施工21SETRA公路桥梁伸缩缝22SETRA弹性支座使用环境23SETRA桥面支座——工程钢筋类型24SETRA套箍弹性橡胶支座装置25SETRA盆式橡胶支座26SETRA国家道路网络-新型路面结构类型的分类1-附录27SETRA国家道路网络-新型路面结构类型的分类2-理想数据与计算数据28SETRA国家道路网络-新型路面结构类型的分类3-使用注意事项29SETRA国有公路网新型路面结构类型分类30SETRA路面基层国有道路系统标准应用指南31SETRA国家公路网新路面标准结构样本32SETRA支撑结构物通用设计指南33SETRA并列的铁路、公路（或高速公路）路基34教材：极限状态下的预应力混凝土35建筑工程结构设计指南——桥梁36极限状态下钢筋混凝土法国规范BAEL 83使用指南——桥梁工程实施范例4 英国规范4.1 英国结构规范BS5400BS5400是英国标准化协会桥梁技术委员会编制的适用于钢桥、混凝土桥和组合桥的设计、施工、荷载、材料及工艺规范的一套国家标准，在国际上具有相当广泛的影响力。
BS EN英国及欧洲标准中文版PR EN 1956-1995 无损检测—渗透检验和磁粉检测—观察情况（Non-Destructive Testing - Penetrant Testing and Magnetic Particle Testing - Viewing Conditions）BS 6399-2：1997 建筑荷载第二部分风荷载（LOADING FOR BUILDINGS - PART 2: CODE OF PRACTICE FOR WIND LOADS）BS EN 10204-2004 金属产品—检测文件类型（METALLIC PRODUCTS - TYPES OF INSPECTION DOCUMENTS）BS EN 1369-1997 铸造—磁粒检测（FOUNDING - MAGNETIC PARTICLE INSPECTION ）BS EN 1370-1997 铸造—目视比较仪检查表面粗糙度（FOUNDING - SURFACE ROUGHNESS INSPECTION BY VISUAL TACTILE COMPARATORS）BS EN 1371-2-1998 铸造—液体渗透检测—第二部分：熔模铸造法（FOUNDING - LIQUID PENETRANT INSPECTION - PART 2. INVESTMENT CASTINGS）BS EN 1559-1-1997 铸造—交货技术条件第一部分：总则（FOUNDING - TECHNICAL CONDITIONS OF DELIVERY - PART 1. GENERAL）BS EN 1559-2-2000 铸造—交货技术条件第二部分钢铸件附加要求（FOUNDING-TECHNICAL CONDITIONS OF DELIVERY-PART 2:ADDITIONAL REQUIREMENTS FOR STEEL CASTINGS）BS EN 25580-1992 无损检验用工业X射线照明器最低要求规范（SPECIFICATION FOR MINIMUM REQUIREMENTS FOR INDUSTRIAL RADIOGRAPHICILLUMINATORS FOR NON-DESTRUCTIVE TESTING）BS EN 287-1-2004（R2007）焊工资格认证试验—熔化焊—第一部分：钢材（QUALIFICATION TEST OF WELDERS - FUSION WELDING - PART 1: STEELS ）BS EN 444-1994 无损检测用X和γ射线对金属材料进行射线检查的一般原则（NON-DESTRUCTIVE TESTING - GENERAL PRINCIPLES FOR RADIOGRAPHIC EXAMINATION OF METALLIC MATERIALS BY X- AND GAMMA-RAYS ）BS EN 571-1-1997 无损检测—渗透剂测试第1章总则（NON-DESTRUCTIVE TESTING - PENETRANT TESTING - PART 1. GENERAL PRINCIPLES）BS EN ISO 15609-1-2004 金属材料焊接程序标准与条件—焊接程序标准第一章：电弧焊（SPECIFICATION AND QUALIFICATION OF WELDING PROCEDURES FOR METALLICMATERIALS - WELDING PROCEDURE SPECIFICATION - PART 1: ARC WELDING）BS EN ISO 3059-2001 无损检测—渗透检验和磁粒探伤检验—外观条件（NON-DESTRUCTIVE TESTING - PENENTRANT TESTING AND MAGNETIC PARTICLE TESTING - VIEWING CONDITIONS）BS EN ISO 3452-2-2006 无损检测—渗透性检测第二部分渗透材料的检测（NON-DESTRUCTIVE TESTING - PENETRANT TESTING - PART 2: TESTING OF PENETRANT MATERIALS）BS EN ISO 3452-3-1999 无损检测—渗透性测试第三部分标准试样（NON-DESTRUCTIVE TESTING - PENETRANT TESTING - PART 3. REFERENCE TEST BLOCKS）BS EN ISO 3452-4-1999 无损检测—渗透性测试第四部分设备（NON-DESTRUCTIVE TESTING - PENETRANT TESTING - PART 4. EQUIPMENT）DIN EN 12681-2003 X光摄像检测（FOUNDING - RADIOGRAPHIC EXAMINATION）DIN EN 1369-1997 铸造—磁粒检测（Founding - Magnetic particle inspection）DIN EN 577-1995 铝以及铝合液体金属规范（ALUMINIUM AND ALUMINIUM ALLOY LIQUID METAL - SPECIFICATIONS）DIN EN ISO 9934-1-2002 无损检测磁性粒子检测第1部分一般原则（NON-DESTRUCTIVE TESTING MAGNETIC PARTICLE TESTING PART 1: GENERAL PRINCIPLE ）DIN EN ISO 9934-2-2003 无损检测磁性粒子试验第2部分探测介质（NON-DESTRUCTIVE TESTING - MAGNETIC PARTICLE TESTING - PART 2: ETECTION MEDIA (ISO 9934-2:2002)）DIN EN ISO 9934-3-2002 无损检测磁性粒子试验第3部分设备（NON-DESTRUCTIVE TESTING - MAGNETIC PARTICLE TESTING - PART 3: EQUIPMENT）DIN ISO 13715-2000 技术设计图未定义形状的边缘—词汇和标记（TECHNICAL DRAWINGS; EDGES OF UNDEFINED SHAPE - VOCABULARY AND INDICATIONS）DIN 德国管道技术标准BS 6399-2-1997 建筑荷载? 第二部分风荷载 (包含修正版1及勘误表1 于2002年6月修订并再版)BS EN 1984:2000? 工业阀门—钢闸阀BS EN 10216-5：2004版压力用无缝钢管交货技术条件BS EN 10217-7：2005版压力用焊接钢管交货技术条件BS EN 12266-1-2003版工业阀门-阀门试验? 第1篇：压力试验、试验程序及验收标准-强制要求BS EN 12266-2-2002版工业阀门-阀门试验? 第2篇：试验、试验程序和验收标准-补充要求BS EN 12288-2003版工业阀门-铜合金闸阀BS EN 12516-3-2002版阀门-壳体设计强度? 第3篇：实验方法BS EN 13709-2002版工业阀门-一钢制截止阀和截止止回阀BS EN 13789-2002版工业阀门-一铸铁载止阀DIN、BS EN标准合订本德国及欧洲法兰标准中译本DIN 2628~2629：1975版颈焊法兰(PN=0.25~25.0MPa)DIN 2638:1975 版颈焊法兰(PN=0.25~25.0MPa)BS EN 1092-1:2002 钢制法兰（代替以下德国标准）DIN 2527:1992版法兰盖(PN=0.5~10.0MPa)DIN 2543~2549:1997版铸钢整体法兰(PN=1.6~25.0MPa)DIN 2566:1975版螺纹法兰(PN=1.0,1.6MPa)DIN 2573:1975版板式平焊法兰(PN=0.6~1.0MPa)DIN 2576:1975版板式平焊法兰(PN=0.6~1.0MPa)DIN 2641:1975版翻边环板式活套法兰(PN=0.6,1.0MPa)DIN 2642:1975版翻边环板式活套法兰(PN=0.6,1.0MPa)DIN 2655:1975版平焊环板式活套法兰(PN=0.25~4.0MPa)DIN 2656:1975版平焊环板式活套法兰(PN=0.25~4.0MPa)DIN 2673:1975版带颈对焊环板式活套法兰(PN=1.0~MPa)BS EN 1092-2:1997 铸铁法兰?? （代替DIN2633~2637）参考标准资料（欧洲体系）钢制法兰型式、参数(DN=0.25~25.0MPa)参考标准资料（欧洲体系）钢制管法兰技术条件参考标准资料（欧洲体系）钢制管法兰压力-温度等级参考标准资料（欧洲体系）钢制管法兰焊接接口和坡口尺寸参考标准资料（欧洲体系）整体钢制管法兰(PN=0.6~25.0MPa)参考标准资料（欧洲体系）钢制管法兰盖(PN=0.25~25.0MPa)参考标准资料（欧洲体系）不锈钢衬里法兰盖(PN=0.6~4.0MPa)BS EN 标准合订本（一）英国-欧洲标准中译本资料（一）焊接、钢材、法兰及垫片含13个标准1.BS EN 287-1:1992/A1:1997版焊工评定—熔焊第1部分? 钢2.BS EN 288-1:1992/A1:1997版金属材料焊接工艺评定? 第1部分? 熔焊通则3.BS EN 288-2:1992/2A1:1997版金属材料焊接工艺评定? 第2部分? 电弧焊焊接工艺试验4.BS EN 288-3:1992/A1:1997版金属材料焊接工艺评定第3部分? 钢的弧焊焊接工艺试验5.BS EN 1503-1:2000版阀门—阀体、阀盖及盖板材料第1篇欧洲标准中规定的钢种6.BS EN 1503-2:2000版阀门—阀体、阀盖及盖板材料第2篇欧洲标准中没有规定的钢种7.BS EN 1503-3:2000版阀门—阀体、阀盖及盖板材料第3篇欧洲标准中规定的铸铁8.BS EN 1515-1:2000 法兰及其连接件—螺栓?? 第1篇螺栓的选择9.BS EN 12560-1:2001版法兰及其连接件—法兰用垫片(英制）第1篇带或不带填充物的非金属平垫片10.BS EN 12560-2:2001版法兰及其连接件—法兰用垫片(英制）第2篇钢制法兰用螺旋缠绕垫片11.BS EN 12560-3:2001版法兰及其连接件—法兰用垫片(英制）第3篇非金属聚四氟乙烯（PTFE)包覆式垫片12.BS EN 12560-4:2001版法兰及其连接件—法兰用垫片(英制）第4篇钢制法兰用带或不带填充物的波形、平或齿形金属垫片13.BS EN 12560-5:2001版法兰及其连接件—法兰用垫片(英制）第5篇钢制法兰用金属环连接垫片BS EN 标准合订本（二）英国-欧洲标准中译本资料(二) 工业阀门? 含16个标准1.BS EN 736-3:1999版阀门—术语第3篇术语的定义2.BS EN 1171:2002版工业阀门—铸铁闸阀3.BS EN 1267:1999版阀门—以水为试验介质，测试阀门流阻4.BS EN 1349:2000版工业过程控制阀5.BS 1414:1975(R1998、R1999)版石油、石化及相关工业用（法兰端和对焊端）钢制楔式闸阀6.BS EN 1984:2000 版工业阀门—钢闸阀7. BS EN ISO 5211:2001版工业阀门—部分回转执行器附件8. BS EN 12334:2001版工业阀门—铸铁止回阀9. BS EN 12351:1999版工业阀门—法兰端阀门的保护罩10.BS EN 12569:1999版工业阀门—化工和石油化工加工工业用阀门要求和试验11.BS EN 12570:2000版工业阀门—确定操作元件尺寸和方法12.BS EN 12627:1999版工业阀门—钢制阀门的对焊端13.BS EN 12760:1999版阀门—钢制阀门的承插焊端14.BS EN 12982:2000版工业阀门—对焊端阀门的（端-端和中心-端）结构长度15.BS EN 13397:2002版工业阀门—金属材料制成的隔膜阀16.BS EN ISO 14723:2002版石油天然气工业—管线传输系统—海底管线阀。
钢桥、混凝土桥及联合桥第六篇钢材及工艺规范1.范围本篇对钢桥施工所用资料、制造工艺、搬运及安装的要求，作出规定。
注：这些规定适合于用作合同的附件。
2.有关文件英国标准在本篇内所指明应行参照的标准的名称，现列在本篇正文以后，附录从前。
3.资料3.1结构钢吻合设计标准规定的结构钢除工程师另予规定外，结构钢应吻合 BS EN10025、BS EN10113、BS EN10137、BS EN10155、BS EN 10210 或 BS EN7668的规定，并应是其所规定的级别之一。
除非还有规定，每一级都应供给有（各个）炉前剖析。
若工程师有要求，则每级钢的最大炭当量都不该超出设计标准的有关规定。
吻合其余规范规定的结构钢当工程所指定、或钢厂所供给的结构钢是按吻合其余（所列标准以外的）规范规定供给时，其关于表 1 所列各性能要求都应同所列标准者符合，并应照所列标准规定的试验进行查验。
沸腾钢则不一样意采纳。
表 1：结构钢的性能要求性能要求采纳以下指标折服强度折服应力最低抗拉强度最低抗拉强度冲击韧性指定温度下却贝冲击能量均匀最低值展延性（指定标距的）延长率可焊性最大炭当量成材质量按所列标准规定冲击韧性吻合冲击韧性要求的钢级，应由工程师指定。
夹层钢板在以下部位，其夹层现象应当吻合以下规定：（a）翼缘和腹板位于其支承隔板焊缝双侧，宽度各25 倍板厚的带状范围内，吻合 BS 5996：1993的 B4 级；（b）梁的腹板位于其单侧加劲肋焊缝缝侧，宽度各25倍厚的带状范围内，符合 BS 5996：1993的 B4 级；（c）在表面将接受角隅焊的板材边沿，吻合BS 5996：1993 的 E 级；（d）传达拉力的十字形焊接头，其在板厚方向受拉处，在连结焊缝每侧宽度各 4 倍板厚的带状范围内，吻合BS 5996：1993的 B4 级。
十字型和斜接头处资料在焊缝范围内应无夹层。
在工程师指定的其余范围，夹层现象也不该超出BS5996为相应级别所规定的。
欧美部分现行土木工程标准目录欧洲结构规范（Eurocode）美国土木工程师学会标准（ASCE）美国混凝土学会标准（ACI）美国垦务局设计标准及工程手册2016.10欧洲结构规范(Eurocodes)欧洲经济共同体委员会(EEC)编制了一套适用于欧洲的建筑和土木工程的标准，简称欧洲标准(Eurocodes),成为在工程建设领域中具有较大影响力的一套区域性国际标准。
欧洲结构标准共包括ENI990至EN1999的10个规范(含58个分册)。
其中，EN1990是结构设计基本原理，是欧洲结构规范纲领性的文件；EN1991是结构作用；与材料有关的规范为EN1992到EN1996以及EN1999；EN1997是岩土工程设计规范；EN1998是抗震设计规范。
美国土木工程师学会（ASCE）现行标准目录（2016）目前，美国土木工程师学会（ASCE）共发布有61个标准，这些标准是由各领域专家编写，通过ASCE标准委员会的程序，最终由美国国家标准学会批准。
ASCE的很多标准都是与其他学会共同制定的（如：EWRI -美国环境与水资源协会、SEI -美国科学工程学学会）。
ASCE标准均是按规定程序定期更新或重新确认的。
ASCE/COPRI 61-14 |桥台与码头的抗震设计ASCE/EWRI 60-12 |水资源共享协议制定指南ASCE/SEI 59-11 |建筑物防爆ASCE/T&DI/ICPI 58-10 |市政街道及道路混凝土路面的锁定结构设计ANSI/ASCE/EWRI 56-10和57-10 |公共供水工程物理安全指南和污水/雨水工程物理安全指南ASCE/SEI 55-10 |张拉膜结构ASCE/EWRI 54-10 |均质和各向同性饱和导水率地质统计学估算及块段平均指南ASCE/G-I 53-10 |压密注浆指南ASCE/SEI 52-10 I玻璃纤维增强塑料（FRP）管设计ASCE/EWRI 50-08和51-08 |利用拟合概率密度函数的饱和导水率指南及计算有效饱和导水率指南ASCE/SEI 49-12 |建筑物和其他结构的风洞试验ASCE/SEI 48-11 |钢传动杆结构设计ASCE/EWRI 45-05、46-05 和47-05 |城市雨水系统设计指南，城市雨水系统安装指南及城市雨水系统操作和维护指南ASCE/EWRI 44-13 |过冷雾消除项目设计和操作实践ASCE/SEI 43-05 |核设施内部结构、系统和部件的抗震设计标准ASCE/EWRI 42-04 |人工增雨项目设计和操作实践ASCE/SEI 41-13 |现有建筑物的抗震加固ASCE/EWRI 40-03 |河岸整治模型代码EWRI/ASCE 39-15 |防雹项目设计和操作实践CI/ASCE 38-02 |现有地下公共工程数据收集和说明指南SEI/ASCE 37-14 |施工过程中的结构设计荷载CI/ASCE 36-15 |微型隧道建设指南EWRI/ASCE 35-01 |安装微孔曝气设备的质量保证指南EWRI/ASCE 34-01 |地下水人工补给指南EWRI/ASCE 33-09 |跨国界河流水质管理综合协议SEI/ASCE 32-01 |浅地基防霜冻设计与施工ASCE/SEI 31-03 |现有建筑物的抗震评估SEI/ASCE 30-14 |建筑物围护结构评估指南ASCE/SEI/SFPE 29-05 |结构防火计算方法ASCE 28-00 |非开挖顶进施工中预制箱形混凝土截面设计惯例ASCE 27-00 |非开挖顶进施工中预制混凝土管设计惯例ASCE 26-97 |埋设预制箱形混凝土截面设计惯例ANSI/ASCE/SEI 25-06 |地震激发气体自动关闭装置ASCE/SEI 24-14 |防洪设计与施工SEI/ASCE 23-97 |腹板开洞结构钢梁技术要求ASCE/ANSI/T&DI 21.4-08 |旅客捷运系统标准，第4部分：安全；应急准备；系统验证和证明；操作、维护和培训；操作监控ASCE/ANSI/T&DI 21.3-08 |大众自动运输工具标准，第3部分：电气、车站、网关ASCE/ANSI/T&DI 21.2-08 |大众自动运输工具标准，第2部分：车辆、牵引和制动ANSI/ASCE/T&DI 21-13 |大众自动运输工具标准，第1部分ASCE 20-96 |桩基础设计和安装指南ASCE/SEI 19-10 |建筑物钢缆结构应用ASCE 18-96 |氧气传输过程中试验指南AF&PA/ASCE 16-95 I木工程施工荷载和阻力系数设计（LRFD）标准ASCE 15-98 |标准安装的埋设预制混凝土管道设计惯例ASCE/EWRI 12-05、13-05 和14-05 |城市地下排水系统设计指南，城市地下排水系统安装指南及城市地下排水系统操作和维护指南SEI/ASCE 11-99 |现有建筑物结构条件评估指南ASCE 10-97 |钢网架传输结构设计SEI/ASCE 08-02 |冷成型不锈钢结构构件设计规范ASCE/SEI 7-10 |建筑物及其他结构的最小设计荷载ASCE 5-11 and 6-11 |圬工结构物的规范要求ASCE 4-98 |与核结构安全相关的抗震分析和评论ANSI/ASCE 3-91和9-91 |复合板结构设计标准及复合板施工与检查实践ASCE/EWRI 2-06 |洁净水中氧气传输测量ANSI/ASCE 1-82 |与核安全相关的土工结构物的设计与分析指南美国混凝土协会（ACI）技术委员会文件目录美国混凝土协会（ACI）是世界领先的混凝土技术权威之一，致力于有关混凝土和钢筋混凝土结构设计、建造和保养技术的研究。
[收稿日期]2010-01-06[作者简介]李文莉，南京工业大学新型钢结构研究所，硕士研究生。
前言我国对钢结构局部稳定宽厚比限值做出规定的规范主要有：《钢结构设计规范》(GB50017-2003)[1]和《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)[2]。
两种规范对局部稳定宽厚比分别做出限定，限值规定相差很大，但并没有对限值的采用做出明确解释。
普通钢结构宽厚比限值依据《钢结构设计规范》，考虑抗震的钢结构宽厚比限值依据《建筑抗震设计规范》。
在实际工程设计中，很多由抗风控制的普通钢结构却面临抗震审查的要求，而必须采用《建筑抗震设计规范》的宽厚比限值，如石油化工钢管火炬塔架的设计通常是以风荷载为控制荷载，设计中按《钢结构设计规范》规定的钢管径厚比限值能满足承载能力要求，但在审图中常因为要满足抗震设计构造措施的要求而采用《建筑抗震设计规范》对钢管径厚比的限值，因此使用钢量提高很多。
本文通过国内外规范及文献对钢管径厚比规定的对比分析，指出我国规范钢结构局部稳定径厚比规定与国外的差别。
1国内外规范对钢管径厚比的规定1.1中国规范对径厚比的规定《钢结构设计规范》(GB50017-2003)第5.4.5条、第10.1.2条规定，圆钢管的外径与壁厚之比不应超过100（235/f y ）。
规定的限值与国外第3类截面即非厚实截面(边缘纤维达到屈服，但局部屈曲阻碍全塑性发展)比较接近。
条文说明指出，受压圆管管壁在弹性范围局部屈曲临界应力理论值很大，但管壁局部屈曲与板件不同，对缺陷特别敏感，实际屈曲应力比理论值低得多，该规定参考我国薄壁型钢管规范和国外有关规范的规定取用，不分轴心或压弯构件，采用统一限值。
《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)第8.4.2条对中心支撑杆件的板件宽厚比限值中规定，超过12层的建筑，其圆管外径与壁厚比限值按抗震设防烈度6、7、8、9度分别为42、40、40、38(适用于Q235钢，其他牌号钢材乘以ay 姨)。
欧洲结构设计规范的体系和发展e Syste a d o ut o o St uctu a u ocode The System and Evolution of Structural Eurocode(Short Version)Why?h?What?When?Y.L. Wang Dr. Ing. MECCS Mar. 20101 欧洲规范的结构体系1 欧洲规范的结构体系EN 1990 Eurocode0: 设计基础EN1990E d0设计基础EN 1991 Eurocode1: 作用在结构上的荷载EN 1992 Eurocode2: 混凝土结构设计EN 1993 Eurocode3: 钢结构设计EN 1994 Eurocode4: 钢-砼组合结构设计EN 1995 Eurocode5: 木结构设计EN 1996 Eurocode6: 圬工结构设计EN 1997 Eurocode7: 土工设计EN 1998 Eurocode8: 结构抗震设计铝结构设计EN 1999 Eurocode9: 铝结构设计EUROCODES 1990 结构设计基础EN 1990Basis of design设计基础EN1990Basis of designEN 1990/A2Basis of design -Annex for bridges设计基础-桥梁附录EUROCODES1-EUROCODES 1 作用在结构上的荷载EN 1991-1-1Self-weight结构自重EN 199112Fire防火EN‐‐EN 1991‐1‐3Actions of snow雪荷载EN 1991‐1‐4Actions of wind99ct o s o d风荷载EN 1991‐1‐5Actions of temperature温度荷载EN 1991‐1‐6Actions during execution施工荷载g荷载EN 1991‐1‐7Accidental actions偶然荷载EN 1991-2Actions of transport on bridges作用在桥梁上的交通荷载p gEUROCODES 2 -混凝土结构设计EN 1992-1-1Concrete structures -General rules 混凝土结构设计-通用规则EN 1992-1-2Concrete structures -Fire resistance混凝土结构-防火设计EN 1992-2Concrete structures -Bridges混凝土结构-桥梁EN1993-1 钢结构设计：“通用条文和建筑规范” 包括：EN1993-1-1钢结构设计：通用条文和建筑规范austria+germany F+Belgium EN1993-1-2钢结构设计：结构耐火性设计EN1993-1-3钢结构设计：冷弯成型的标准杆件和薄板EN1993-1-3钢结构设计冷弯成型的标准杆件和薄板EN1993-1-4钢结构设计：不锈钢EN1993-1-5钢结构设计：板结构单元Sweden + GermanyEN1993-1-6钢结构设计：壳体结构的强度和稳定EN199316钢结构设计壳体结构的强度和稳定EN1993-1-7钢结构设计：板结构在横向荷载作用下的强度和稳定EN1993-1-8钢结构设计：接头设计DefltEN1993-1-9钢结构设计：钢结构疲劳强度ETHEN1993-1-10钢结构设计：钢的断裂韧度和沿厚度方向特性的选择ARchen EN1993-1-11钢结构设计：钢拉杆的设计EN1993111钢结构设计钢拉杆的设计EN1993-1-12钢结构设计：高强钢的附加条文EN1993-2 钢桥设计Germany19932钢桥设计GEUROCODES 4 -钢-砼组合结构EN 1994-1-1General rules and rules for buildings通用准则和房屋设计准则EN 1994‐1‐2General rules —Structural fire design通用准则-结构抗火性能设计EN 1994-2General rules and rules for bridges通用准则和桥梁设计准则EUROCODES 7 -地质和基础设计EN 1997-1Foundations -General rules通用准则EN 1997-2Foundations -Tests测试和实验EUROCODES 8 -结构抗震设计EN 1998-1Earthquake -General rules通用准则EN 1998-2Earthquake -Bridges桥梁q gEN 1998-3Earthquake -Retroffitting抗震加固EN 1998-4Earthquake -Silos, pipelines, tanks筒体，管道压力容器荷载EN19985EarthquakeEN 1998-5Earthquake -Foundations基础EN 1998-6Earthquake -Towers塔桅结构欧洲桥梁设计规范汇报2 欧洲桥梁规范历史演变和特点1975 –1989年，14年中在各个成员国代表的帮助下发展欧洲规范，导致1980年左右出现第一代的欧洲规范；年右出现第代的欧洲规范；1989年决定将欧规计划转给CEN和CEN/TC 250 “欧洲结构规范”委员会正式成立；1995 –1998 预规范ENV 正式出版；1997 –2000 重新回顾ENV并准备把ENVs转化为正式版本EN；2000 2007 出版正式的欧洲结构规范EN2000–2007出版正式的欧洲结构规范EN2002 第一部分欧洲结构规范出版(EN 1990)2003 委员会建议各成员国接受欧洲结构设计规范EN2007 出版所有的欧洲结构规范，共计58 册2010 年3月–欧洲大范围的采用欧洲结构规范，撤出和欧洲结构规范相抵触的各成员国规范March,2010‘The Big Month for EuropeanCivil Engineers第二次世界大战后的三代欧洲规范第一代规范以应力折减法和允许应力法为基础第二代规范以极限状态法为基础例如英国1980年左右颁布的BS5400规范,德国的DIN等。
钢结构和铝结构的实施标准Part 2:钢结构的技术要求前言这个英国标准是UK BS1090-2:2008的补充。
它取代了DD ENV1090-1:1998，DD ENV1090-4:2001 和DD ENV1090-6:2001已经被取缔，BS5400-6:1999 和BS5950-2:2001将在2010年3月取缔。
UK委托B/512钢结构标准技术协会和B/525/10桥梁技术协会共同参与标准的准备工作。
该组织的成员名单可以从委员会秘书处获得。
其他信息BSI作为CEN的成员有权出版EN1090-2:2008作为英国标准，但是，值得注意的是，随着欧洲标准的发展，UK委员会对本标准作为欧洲标准提出反对意见。
UK委员会反对的原因是，担心就执行等级和焊接质量水平而言，可能会出现错误的规定。
如果出现，关于选择范围和基础有可能导致低于规范、安全和高于规范的问题，可能产生贸易壁垒。
建议这些版本要低一些，避免这类风险。
本标准（EN1090-2）给出了钢结构实施（生产和安装）的技术要求，是BSEN1090-1 Part1的支持标准。
她与BS EN1090-1 Part1的一致性评估需要生产者在工厂生产控制过程中进行实际操作。
对于产品的的质量管理要求包括，例如：可追溯性和焊接质量管理，可参考BS EN1090-2给出的定义。
本标准取代了几种现存的标准，所以范围非常广泛，因此在每一部分使用之前需要制作系列项目或明确的应用结论来进行分类。
附录A列出了其他的可供选择的信息。
实施等级本标准引进了实施等级的概念，用来对整套结构、单个部件和详细元件进行等级区分，附录3列出了标准对等级划分的要求。
由设计决定整套结构、单个部件和详细元件的等级选择， BS EN1090-2 附录B给出了关于等级划分决策的一些信息指导，划分的主要原因是提供可靠性标准，避免后续过程中结构、部件或元件出现破坏或故障（见BS EN1990,欧洲规范-结构设计基础，更多信息）。
文章编号:1671-2579(2010)06-0001-05欧洲规范与英国公路设计余顺新 编译(中交第二公路勘察设计研究院有限公司,湖北武汉 430056)摘 要:欧洲规范2010年4月1日起,将在各欧盟成员国及其殖民地地区全面应用,这些国家和地区所有与欧洲规范相抵触的标准规范均将被废止。
为便于在英国及其殖民地国家从事公路设计的专业人员更好地掌握欧洲规范,笔者简要介绍和比较了欧洲规范与英国标准,并以问题解答的方式介绍了欧洲规范在英国公路设计中的应用。
关键词:英国;公路;设计;欧洲规范;国家附件收稿日期:2010-04-091 欧洲规范简介为了协调欧洲各国的技术条件,消除欧洲统一市场内部的贸易技术壁垒,1975年欧洲经济共同体委员会(EEC )根据《罗马公约》第95条,决定在建筑和土木工程领域编制一套适用于欧洲工程结构的设计规范,简称欧洲规范(Euro code )。
1989年欧共体颁布了《关于统一成员国建设产品的法律、法规和管理条例的指令》,并与欧洲规范化委员会(CEN )达成协议,通过一系列委托令,将欧洲规范的制定权和出版权转交给C EN ,由CEN /TC250委员会(秘书处设在英国标准化协会BSI )组织实施。
1990年开始编制欧洲规范试行版本(ENV ),1992年陆续形成9卷57分册的基本框架,1998年起逐步将试行规范ENV 转化为欧洲规范草案(prEN ),2006年形成了10卷58分册的欧洲规范(EN )。
至今,经过欧洲各国的共同努力,这套欧洲规范已逐步形成一套完整配套的工程结构规范体系,成为在工程建设领域中较有影响力的一套区域性国际标准,内容包括设计基础、结构上的作用、不同材料的结构设计、土工设计和结构抗震设计等,涵盖了桥梁、建筑、筒仓、储罐、管道、塔、桅杆、烟囱等结构的设计。
根据CEN 的内部规则要求,该组织的所有成员国“应无条件地给予欧洲规范以本国国家标准的地位,并在规定的期限内废止与欧洲规范相抵触的本国国家标准”。
1 欧洲结构规范EuroCodes• 欧洲规范是由欧洲经济共同体委员会（EEC）1975年决定由欧洲标准化委员会（CEN）在建筑和土木工程领域编制的一套适用于欧洲的工程结构协调设计规范，1992年欧共体进一步发展为欧洲联盟（EU）后，这个联合行动计划得以积极实施。
• 经过欧洲各国的共同努力，这套欧洲规范已逐步形成包括10卷58分册的完整配套的工程结构规范体系，成为在工程建设领域中极具影响力的一套区域性国际标准。
• 目前，全套欧洲规范已陆续发布，并已在欧盟27个成员国取得应用地位。
随着欧洲规范的完善和应用，CEN规定，各成员国最迟在2010年3月全面实施欧洲规范和相应的国家附件，并废止与欧洲规范相抵触的本国国家标准。
• 我院2009年批准立项了《欧洲规范系统研究》项目，着重研究其中与公路勘察、设计和施工有关的部分及相应的英国附件和法国附件，并分专题编写设计手册和设计指南。
1.1 欧洲规范0：结构设计基础1.2 欧洲规范1：结构上的作用1.3 欧洲规范2：混凝土结构设计1.4 欧洲规范3：钢结构设计1.5 欧洲规范4：钢与混凝土组合结构设计1.6 欧洲规范5：木结构设计1.7 欧洲规范6：砌体结构设计1.8 欧洲规范7：土工设计1.9 欧洲规范8：结构抗震设计1.10 欧洲规范9：铝结构设计2 其它欧洲规范3 法国规范序号名称1SETRA土建技术指南汇编——护栏2SETRA土建技术指南汇编——挑檐3SETRA支挡构造物通用设计指南4SETRA防撞设施的构造5SETRA拦阻轻型汽车的安全护栏6SETRA针对重型卡车的安全护栏7SETRA道路排水技术指南8SETRA路桥排水治理工程——排水、护坡、疏浚、边沟、水沟9SETRA理解公路主要几何设计参数10SETRA关于高速公路规划的技术条件说明（几何设计终稿）11SETRA公路设计指南12SETRA道路结构的设计构思与尺寸测量技术指南13SETRA城市间主要公路交叉口设计14SETRA桥梁支撑——桥墩模型15SETRA桥面支座——车辆对桥墩的撞击16SETRA板桥设计指南17SETRA框架桥设计指南18SETRA先张预应力预制梁式公路桥设计指南序号名称19SETRA抗震区桥梁设计指南20SETRA桥头搭板的技术与施工21SETRA公路桥梁伸缩缝22SETRA弹性支座使用环境23SETRA桥面支座——工程钢筋类型24SETRA套箍弹性橡胶支座装置25SETRA盆式橡胶支座26SETRA国家道路网络-新型路面结构类型的分类1-附录27SETRA国家道路网络-新型路面结构类型的分类2-理想数据与计算数据28SETRA国家道路网络-新型路面结构类型的分类3-使用注意事项29SETRA国有公路网新型路面结构类型分类30SETRA路面基层国有道路系统标准应用指南31SETRA国家公路网新路面标准结构样本32SETRA支撑结构物通用设计指南33SETRA并列的铁路、公路（或高速公路）路基34教材：极限状态下的预应力混凝土35建筑工程结构设计指南——桥梁36极限状态下钢筋混凝土法国规范BAEL 83使用指南——桥梁工程实施范例4 英国规范4.1 英国结构规范BS5400BS5400是英国标准化协会桥梁技术委员会编制的适用于钢桥、混凝土桥和组合桥的设计、施工、荷载、材料及工艺规范的一套国家标准，在国际上具有相当广泛的影响力。
㊃综㊀述㊃钢结构(中英文),36(1),1-12(2021)DOI :10.13206/j.gjgS 20081901ISSN 2096-6865CN 10-1609/TF㊀㊀编者按:装配式钢结构建筑已经成为建筑行业发展的新方向和新趋势,其连接节点及结构体系的高效装配化是装配式钢结构建筑设计中的重点和难点之一㊂高强度螺栓连接作为20世纪70年代以来我国快速发展的一种钢结构施工技术,其拆装方便的特点很好地契合了装配式结构施工的特点,且具有节点刚度大㊁承载能力强㊁安全性能高等优点㊂近年来高强度螺栓的新品种㊁新技术㊁新工艺㊁新节点㊁新结构等不断涌现㊂基于此背景,本期邀请中冶建筑研究总院有限公司侯兆新大师作为专刊主编,集中报道中冶建筑研究总院有限公司与北京建筑大学联合团队在高强度螺栓连接㊁全螺栓连接节点及高效装配式钢结构体系方面的研究成果,以期为高强度螺栓连接和高效装配式钢结构体系的推广应用以及标准规范的制定提供技术支撑和参考㊂钢结构高强度螺栓连接技术新进展∗侯兆新1,2㊀龚㊀超1,2㊀张艳霞3㊀梁梓豪2㊀梁伟桥2㊀方五军2(1.中冶建筑研究总院有限公司,北京㊀100088;2.国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心,广东深圳㊀518055;3.北京建筑大学土木与交通工程学院,北京㊀100044)摘㊀要:高强度螺栓连接是钢结构现场连接的主要方式之一,在工程中广泛应用㊂随着科技的进步,高强度螺栓连接技术不断发展,高强度螺栓的新品种㊁新技术㊁新工艺㊁新设备不断涌现㊂对高强度螺栓连接技术新进展进行调查研究㊁总结概括,可以为高强度螺栓标准规范的修订提供参考,为设计㊁施工提供更多选择㊂高强度螺栓新品种主要包括12.9级及以上高强度螺栓㊁单向螺栓和环槽铆钉螺栓㊂目前国内对12.9级及以上高强度螺栓㊁单向螺栓和环槽铆钉螺栓进行了一定研究和工程示范,由于缺乏相关的标准规范支持,制约了其工程应用㊂针对高强度螺栓的新工艺调研了高强度螺栓预拉力指示器和防腐蚀技术,从这两种工艺的特点出发,对比分析了国内外学者的相关研究成果㊂新式预拉力指示器避免了传统预拉力指示器的人为施工误差,能够提高高强度螺栓预紧力施工的精确度;高强度螺栓镀锌防腐技术可以有效减缓螺栓腐蚀,减少后期维护保养㊂国内外对于高强度螺栓连接设计方法存在差异,将国内外的标准规范进行比较,能够为现有规范的修订提供参考㊂国内外规范中关于螺栓撬力计算方法㊁最小螺栓预拉力㊁摩擦型高强度螺栓和承压型高强度螺栓的承载力计算方法的对比表明:1)中国规范中螺栓撬力的计算结果较为保守㊂2)中国规范中高强度螺栓预拉力规定值比美国规范规定值平均约小15%,比欧洲规范规定值平均约小10%㊂3)各国规范关于摩擦型高强度螺栓的抗剪承载力的计算式基本一致,但对于接触面处理方法的定义及对应的抗滑移系数的规定则各不相同㊂4)对于承压型高强度螺栓的孔壁承压强度,按照美国规范计算得到的承压强度最大,欧洲规范次之,中国规范最为保守;对于承压型高强度螺栓的抗拉和抗剪强度,按照欧洲规范计算得到的设计值最大,美国规范次之,中国规范最小㊂总体上,中国规范较国外规范保守㊂关键词:高强度螺栓;高强度螺栓连接;设计方法;标准规范;新进展∗海口市国家海洋经济创新发展示范城市建设课题(HHCL201814)㊂第一作者:侯兆新,男,1963年出生,硕士,教授级高级工程师㊂通信作者:龚超,男,1981年出生,博士,教授级高级工程师,gongchao6330@㊂收稿日期:2020-11-280㊀引㊀言20世纪30年代,随着超高层钢结构在美国的推广应用,产生了高强度螺栓连接这一新型的钢结构连接方式;20世纪50年代末,我国开始高强度螺栓连接的研究,并在70年代投入使用后迅速发展,成为国内广泛应用的设计施工工艺;1988年,高强度螺栓连接列入我国GBJ 17 88‘钢结构设计规1侯兆新,等/钢结构(中英文),36(1),1-12,2021范“;1992年,原国家建设部组织编制了JGJ82 91‘钢结构高强度螺栓连接的设计㊁施工及验收规程“;2011年,中华人民共和国住房和城乡建设部发布修订后的JGJ82 2011‘钢结构高强度螺栓连接技术规程“[1-3]㊂近年来,钢结构建筑发展迅速,在愈来愈多的钢结构工程采用高强度螺栓连接的同时,对高强度螺栓及其连接节点的研究也一直在深入㊂更高性能等级的螺栓和新螺栓品种,如12.9级㊁14.9级高强度螺栓㊁单向螺栓㊁环槽铆钉等的出现使得高强度螺栓的种类更为丰富,镀锌防腐蚀螺栓㊁预拉力指示器等新工艺㊁新方法给高强度螺栓的设计施工带来了新的内容㊂本文将对这些新技术㊁新工艺进行介绍,可以为标准规范的修订提供参考㊂由于各个国家钢材的生产㊁螺栓的制作工艺和节点连接的设计原理存在差异,各个国家对于高强度螺栓连接设计规定也存在差异㊂对不同国家规范(包括美国规范ANSI/AISC360-10[4]㊁英国规范BS 5950-1ʒ2000[5]㊁欧洲规范EN1993-1-8[6])中关于高强度螺栓连接设计方法与中国GB50017 2017‘钢结构设计标准“[7]㊁中国JGJ82 2011‘钢结构高强度螺栓连接技术规程“[8]进行对比分析,可以为标准规范的修订提供参考㊂1㊀高强度螺栓新技术、新工艺介绍1.1㊀12.9级及以上高强度螺栓普通螺栓的强度等级一般分为4.4级㊁4.8级㊁5.6级和8.8级,高强度螺栓的强度等级一般分为8.8级㊁9.8级㊁10.9级和12.9级,其中10.9级较为常用㊂12.9级高强度螺栓主要应用于汽车发动机盖与缸体的连接,其工作应力高,并要求十分高的可靠性㊂12.9㊁14.9级高强度螺栓在原始表面状态下,一般在20h左右即发生延迟断裂;经涂装后,其抗延迟断裂的时间显著延长达到或接近标准要求[9];在建筑钢结构中,螺栓连接的节点应力相对较低,因此现如今12.9级及以上的高强度螺栓在建筑领域应用较少㊂随着高强度和高性能钢材在工程中的广泛应用,对高强度螺栓的设计和应用也提出了更高的要求㊂在材料方面,开发了42CrMoVNb等新螺栓钢种,在耐延迟性能和延性方面都得到了较大的改善;在性能研究方面,我国学者将12.9级螺栓应用在各种高强钢节点中进行研究,提出了高强度螺栓使用的方法和建议[10]㊂1.1.1㊀螺栓材料12.9级高强度螺栓通常采用SCM435合金钢材料制造,其抗拉强度达到1220MPa;对于12.9级以上的高强度螺栓,惠卫军等[11-13]在常用42CrMo 钢基础上,研制出高强度螺栓钢,其在1300MPa级的强度水平下具有良好的耐延迟断裂性能,同时设计出1500MPa级的高强度螺栓钢42CrMoVNb,可以用作14.9级高强度螺栓钢;蔡璐等[14-16]利用ADFI钢研制出1300MPa级高强度螺栓,并对其工艺和力学性能进行了试验;卢海波等[17]以ADFI高强度螺栓钢为基础,开发出性能满足14.9级的发动机缸盖螺栓,其抗拉强度为1.45~1.49GPa㊂1.1.2㊀性能研究Ana M Girao Coelho等[18-19]把12.9级螺栓用于端板连接,通过试验研究其节点性能及破坏模式,发现12.9级螺栓试件在破坏时具有脆断裂缝,基本没有塑性变形;PrimožMože和Darko Beg[20]㊁Cha-kherlou T N等[21-22]进行了12.9级螺栓用于双剪面情况下的高强度钢材节点性能的研究,研究表明:采用12.9级螺栓,螺栓剪切破坏时变形较小,原因是12.9级螺栓的材质为高强钢,塑性变形小㊂1.1.3㊀标准规范对于建筑工程应用领域,国际标准ISO898.1-2009[23]对12.9级螺栓材料性能及螺栓强度作了相关规定,见表1和表2㊂而在中国标准GB50017 2017[7]㊁中国规程JGJ82 2011[8]㊁美国规范ANSI/ AISC360-10[4]㊁英国规范BS5950-1ʒ2000[5]和欧洲规范EN1993-1-8[6]中均没有对12.9级螺栓进行相关的规定;对于机械工程应用领域,JB/T 7150 1993[24]中给出了12.9级螺栓在工程机械应用中的主要检查项目及检测方法㊂1.1.4㊀工程应用俄罗斯莫斯科市某超高层建筑采用了12.9级高强度螺栓连接,该建筑高340m,94层,主体结构采用钢筋混凝土剪力墙结构,32~36层钢桁架连接节点全部采用12.9级高强度螺栓连接[25]㊂1.2㊀单向螺栓在钢管结构中,闭口钢管相对于开口钢管有着更好的抗弯㊁抗扭刚度,闭口钢管与混凝土结合使用,能够实现较高的承载力㊂不过,闭口钢管采用普通螺栓进行连接会出现施工困难:普通螺栓在连接钢构件时需要在构件两边进行施拧,由于闭口钢管截面封闭,普通的螺栓无法完成紧固,单向螺栓的出2钢结构高强度螺栓连接技术新进展㊀㊀表1㊀ISO898.1-2009对高强度螺栓力学性能的相关规定Table1㊀Specifications of ISO898.1-2009about high strength bolt mechanical properties性能等级直径d/mmR m/MPa R p0.2/MPa正常值最小值正常值最小值S f p/MPa(正常值)S p,nomR p0.2,minA/%(最小值)Z/%(最小值)头部坚固性8.8ɤ168008006406405800.911252未断裂>168008306406406000.911252未断裂9.8ɤ169009007207206500.901048未断裂10.9 100010409009408300.88948未断裂12.9 12001220108011009700.88844未断裂㊀㊀注:R m为公称抗拉强度;R p0.2为机加工试样规定非比例伸长0.2%的应力;S f p为保证载荷下的应力;S p,nom/R p0.2,min为保证应力比;A为机加工试样的断面伸长率;Z为机加工试样的断面收缩率㊂表2㊀ISO898.1-2009对高强度螺栓钢材性能的相关规定Table2㊀Specifications of ISO898.1-2009about steel materials’mechanical properties for high strength bolt性能等级材料和热处理化学成分极限(熔炼分析)/%碳最小值最大值磷(最大值)硫(最大值)硼(最大值)回火温度(最小值)/ħ8.8f碳合金钢(如硼㊁锰或铬)淬火并回火0.150.400.0250.0250.003425中碳钢,淬火并回火0.250.550.0250.025合金钢,淬火并回火g0.200.550.0250.0259.8f碳合金钢(如硼㊁锰或铬)淬火并回火0.150.400.0250.0250.003425中碳钢,淬火并回火0.250.550.0250.025合金钢,淬火并回火g0.200.550.0250.02510.9f碳合金钢(如硼㊁锰或铬)淬火并回火0.200.550.0250.0250.003425中碳钢,淬火并回火0.250.550.0250.025合金钢,淬火并回火g0.200.550.0250.02512.9f,h,i合金钢,淬火并回火g0.300.500.0250.0250.003425 12.9f,h,i中碳合金钢(如硼㊁锰㊁铬或钼)淬火并回火0.280.500.0250.0250.003380㊀㊀注:f用于该性能等级的材料应具有良好的淬透性,以保证产品回火前,螺纹部位的核心有约90%的马氏体组织㊂g表示该合金钢应至少包含下列元素中的一种,最低含量如下:铬0.30%,镍0.30%,钼0.20%,钒0.10%;当所规定的是结合两种㊁三种或四种元素且含量少于上述值时,合金钢所使用的限制值由上述两种㊁三种或四种相关元素个别限制值的总和的70%来规定㊂h表示对于12.9/12.9级的表面不允许有能用金相法测出的白色磷化层,需要一个合适的检测方法㊂i表示必须注意考虑12.9/12.9级的用途,需要考虑制造者的能力,施拧方法和公共用途,因为环境的因素可能引起紧固件的应力腐蚀破坏㊂现很好地解决了这个问题㊂单向螺栓能够实现在单侧安装㊁单侧拧紧,并且能够达到普通高强度螺栓的力学性能㊂单向螺栓自20世纪80年代开始研发以来,国外已经出现许多不同的单向螺栓产品,例如英国Lindapter International公司的Hollo-Bolt以及改进的RMH㊁EHB螺栓;英国Advanced Bolting Solu-tions公司的Molabolt螺栓;英国Blind Bolt公司的Blind Bolt螺栓;美国LNA Solutions公司的Box Bolt螺栓;美国Huck International公司的BOM,HS-BB和Ultra-Twist螺栓;澳大利亚Ajax Engineered Fasteners公司的Oneside Fastener螺栓;荷兰Flow-drill BV公司的Flowdrill技术等㊂1.2.1㊀单向螺栓产品国内的学者也对单向螺栓进行了研究与开发㊂李国强等[26-27]对单向螺栓进行了较为详细的研究,申请了单边紧固螺栓的发明专利[28],研制开发出钢结构用国产自锁式8.8和10.9级单向螺栓STUCK-BOM,并进行了拉伸试验和剪切试验,探究单向螺栓连接钢板在轴向拉力和竖向剪切作用力下连接节点的承载能力和失效模式,试验表明单向螺栓抗剪承载力相较于同等级普通螺栓有较大的提高;同时从螺杆的拉伸变形㊁套筒的变形㊁锥头与套筒间的相对滑移三个方面分析,给出自锁螺栓的初始抗拉刚度的计算方法,计算结果与试验数据吻合较好,可以为工程应用提供参考㊂范圣刚等[29]以M20扭剪型高强度螺栓为原型,设计出一种新型单面螺栓 SHSOB螺栓,给出了其成型原理,安装步骤,并且对预紧力随时间变化趋势㊁破坏模式㊁荷载-位移曲线变化规律㊁抗剪承载力计算式等进行了试验探究和理论分析㊂刘康等[30]发明了一种新型单向螺栓 注脂单向螺栓㊂该种螺栓由螺母㊁螺杆㊁颈垫㊁橡胶垫圈㊁套筒㊁锥形螺母组成㊂螺母㊁颈垫和橡胶垫圈上留有注脂孔道㊂胶脂由孔道注入单向螺栓内部填充套筒与螺杆之间的间隙以及套筒与螺栓孔壁之间的间隙,能解决螺栓预紧力较小时螺栓在螺栓孔中滑移导致连接初始刚度较低的问题㊂陈珂璠等[31]提出了一种新型单边紧固螺栓专利 伞式展开螺栓紧固件以及旋转式展开螺栓紧固件㊂3侯兆新,等/钢结构(中英文),36(1),1-12,20211.2.2㊀单向螺栓节点性能王燕等[32]对比了在螺栓等级相同的条件下(8.8级),采用单向高强度螺栓连接和普通高强度螺栓连接的T型试件节点的破坏模式㊁节点承载力㊁试件刚度㊁变形等试验结果的差异,分析得出单向高强度螺栓相较于普通高强度螺栓,其抗拉极限承载力基本相同,T型试件的承载力与初始刚度也基本相同,但是单向高强度螺栓节点的塑性变形能力较弱㊂王静峰等[33]在欧洲规范EN1993-1-8基础上,通过数学推导与建模计算,得到圆形钢管混凝土柱高强度单向螺栓T型件的初始刚度计算方法;并且以10.9级高强度单向螺栓连接T型件与圆管混凝土柱为算例,用推导出的计算式结果与试验结果进行对比,两者吻合较好,且理论计算值相对于试验值偏小,可认为给出的算式偏于保守㊂王静峰等[34]还对钢管混凝土柱与组合梁单边高强度螺栓端板连接的两层框架进行拟动力试验研究,试件在加载中表现出良好的抗震性能和耗能能力,且在柱截面含钢率相同的情况下,随着输入加速度峰值的增大,采用单向螺栓端板连接的圆钢管混凝土框架的累积耗能大于半刚性方钢管混凝土框架㊂王培军等[35]建立有限元模型,模拟分析了3种带螺纹T型翼缘板不同厚度的单向高强度螺栓(8.8级)T型节点在8种温度作用下抗拉性能的差异,通过对比不同节点的破坏模式㊁抗拉强度和刚度,得出结论:单向高强度螺栓T型节点的抗拉强度的变化与钢材受高温影响材料性能的变化一致,高温下节点的破坏模式与常温下的破坏模式相同㊂1.2.3㊀工程应用国内对单向螺栓的工程应用有诸如厦门人行栈桥工程㊁武汉广电创新产业园大雨棚㊁凯尔科技大厦高层办公楼等案例,但总体上来讲单向高强度螺栓在国内的工程实践很少,缺乏相关的技术规程,国内单向高强度螺栓种类单一,也是推广单向螺栓工程应用的阻力之一㊂同济大学正主编‘高预紧力单向螺栓节点技术规程“,在相关的技术规程完善以及螺栓种类丰富之后,单向高强度螺栓也许会越来越受设计和施工者的青睐㊂1.3㊀环槽铆钉环槽铆钉,又称哈克(Huck)铆钉或哈克螺栓,是根据胡克定律发明的一种连接副(图1)㊂采用专用的铆接工具铆固后,铆钉受轴向力拉伸会径向挤压套环,使套环内径金属流动到铆钉的环槽中,形成永久的金属塑性变形连接㊂环槽铆钉具有连接强度高,防松性能优异,抗疲劳强度高的特点㊂图1㊀环槽铆钉示意Fig.1㊀Sketch of ring groove rivet1.3.1㊀节点性能张天雄等[36]对高强度不锈钢短尾环槽铆钉进行了铆钉原材料的单轴拉伸试验,单钉预紧力测量试验㊁单钉抗拉抗剪承载力试验及钉群铆接顺序试验,结果表明:环槽铆钉原材料05Cr17Ni4Cu4Nb满足10.9级高强度螺栓对材料力学性能的要求㊂环槽铆钉完成铆接后预紧力损失极小,预紧力实测值为205.6kN,建议取1.3的安全系数,采用155kN 作为设计值,与M20的10.9级高强度螺栓预紧力设计值保持一致㊂高强度不锈钢短尾环槽铆钉连接副的铆接顺序原则可参照JGJ82 2011中相关规定㊂张向峰等[37]和王永岩等[38]对环槽铆钉铆接件进行拉伸性能试验和疲劳性能试验,总结出环槽铆钉连接件的拉伸破坏过程规律㊁疲劳寿命规律和疲劳破坏原因,并根据有限元模拟结果对后期铆接件的改进以及铆钉的补强提供了基础数据支持㊂王利等[39]采用LMTF和LMTP两种套环与LMC铆钉配合使用,研究不同套环对连接强度的影响,结果表明:两种套环与LMC铆钉配合使用的轴向拉脱强度和剪切强度均符合‘铁路货车专用拉铆钉及铆接技术条件“的要求,使用LMTF套环的承载力更高㊂张钦等[40]基于Deform数值模拟方法,对LMDSM-T22-50环槽铆钉进行了有限元模拟,分析了铆接接头夹紧承载力㊁拉脱承载力㊁剪切承载力及其疲劳性能,并进行了相关的试验验证,结果表明:有限元模拟结果与试验数据吻合较好㊂该种型号的环形铆钉拉脱力平均值为375.5kN,剪切力为272.3kN,在经历200万次疲劳试验后未发生疲劳破坏,满足GB/T36993 2018‘环槽铆钉连接副技术条件“的要求㊂邓华等[41]和陈伟刚[42]用环槽铆钉对铝合金板进行搭接连接,分析了节点破坏模式及铆钉孔径㊁端距㊁边距等参数的影响,结果表明:节点破坏模式有4钢结构高强度螺栓连接技术新进展环槽铆钉剪切破坏㊁板件顶端纵向撕裂破坏与侧边横向撕裂破坏3种,控制端㊁边距能避免后两种破坏㊂环槽铆钉与连接板件间的摩擦力非常有限,属于承压型连接㊂剪力作用下,节点的位移-荷载曲线可分为弹性段(摩擦段㊁滑移段㊁承压段)和强化段,可用承压段的末端荷载值作为受剪承载力设计值㊂Wang等[43]对环槽铆钉连接的铝合金T型连接件进行了单调拉伸试验,研究其破坏模式㊁极限承载力和荷载-位移曲线,并总结了环槽铆钉连接的铝合金T型连接件承载力的计算式;另外Wang 等[44]对环槽铆钉连接的铝合金梁柱足尺节点单点荷载下转动刚度㊁变形能力与抗弯承载力进行了试验探究,发现欧洲规范对承载力计算偏保守,并给出了对应的修正式㊂王元清等[45]对环槽铆钉连接的铝合金箱形-工字形盘式节点进行了静力试验,并进行了有限元模拟分析,研究其在面外弯矩作用下的传力机理㊁变形性能㊁节点刚度㊁破坏模式和极限承载力㊂1.3.2㊀工程应用环槽铆钉于20世纪40年代在美国由Huck发明,最初是为了解决第二次世界大战中轰炸机在航母的频繁降落产生的巨大振动导致螺栓的松动失效㊂经过几十年的发展,环槽铆钉已经成功应用在航空航天㊁铁路车辆㊁铁路轨道㊁重型汽车和建筑钢结构等领域,解决了紧固件在恶劣工况下的连接失效问题㊂在国外,环槽铆钉广泛应用于铝合金网壳节点体系,其中最典型的应用是美国Temcor公司的专利 铝合金单层网壳节点体系,另外环槽铆钉还广泛应用于桥梁工程领域,例如澳大利亚新南威尔士州钢结构桥梁和美国旧金山奥克兰海湾大桥等㊂在国内,环槽铆钉作为紧固连接件广泛应用于矿山机械的振动筛㊁通信铁塔上等,还作为特种连接件应用于江门中微子探测器项目㊂另外,环槽铆钉还应用于我国的桥梁工程领域,如天府机场高速公路钢混组合桥和廊坊跨京沪高铁光明公路立交桥以及建筑工程领域,如中国现代五项赛事中心游泳击剑馆,宁波小学体育馆钢结构穹顶,北京嘉德艺术中心幕墙和雄安新区交通枢纽金属屋顶等㊂1.4㊀预拉力指示器高强度螺栓施加预紧力后,使得被连接构件之间紧固,从而产生较大的静摩擦力,来抵抗构件承受的横向荷载,避免螺栓发生剪切破坏,同时也阻止了构件间的水平滑移,增强连接的紧密性和刚性;另外,对螺栓施加预紧力可以提高螺栓的疲劳强度㊂预紧力的大小会影响构件承载力的大小,因此对于预紧力施加的大小需要加以控制㊂由于钢结构中应用的高强度螺栓数量庞大,所以施工方法的可靠和方便具有重要价值㊂因转角法的使用相对麻烦,国外研究采用 直接拉力指示器 来控制高强度螺栓的紧固轴力,并已逐步应用于建筑钢结构㊁桥梁㊁电站㊁风电设备㊁石化设备和体育会展场馆等方面㊂传统的预拉力指示器DTI(图2)是一个带有特殊凸起的垫圈,垫圈夹在螺栓连接件与螺母之间,通过观察垫圈凸起的被压缩程度,来获得对应施加预紧力的大小㊂观察垫圈被压缩程度有间隙测量法和彩胶目测法㊂间隙测量法顾名思义即是测量垫圈压缩后凸起的高度来表示垫圈的压缩程度;而彩胶目测法则是在垫圈上填充彩胶,当垫圈被压缩时,彩胶会喷出,用彩胶喷出量来表示垫圈的压缩程度㊂国外已有相关的DTI标准㊂图2㊀直接预拉力指示器DTIFig.2㊀Direct pre-tension indicator DTI陈纪平等[46-47]对传统直接拉力指示器及其施工技术进行了改良,研制出 自动控制垫圈 (ACW)㊂ 自动控制垫圈 (图3)的形式㊁尺寸和控制螺栓预拉力的原理与DTI基本相同,但是ACW的控制方法原理是 以力控制力 ㊂配套地使用超薄传感器(图3中的检测条)能够检测控制点与基准点的相对距离,并且能够输出到螺栓预紧力施工机器的控制电路中,在达到设计预紧力(控制点与基准点达到同一高度)时自动关闭预紧力施工机器,解决了DTI依靠人工控制(间隙测量法和彩胶目测法)而带来的偏差,提高高强度螺栓预紧力施加值的精确度,从而提高高强度螺栓工程应用的安全性㊂1.5㊀螺栓防腐蚀螺栓属于金属制品,在使用过程中螺栓容易受到周围环境的影响而发生腐蚀,而螺栓腐蚀后的力学性能会因此受到影响㊂作为节点连接的部件,高强度螺栓发生锈蚀容易造成节点的失效,降低结构整体的安全性㊁稳定性㊂因此,有必要对螺栓进行防腐蚀处理㊂易桂虎等[48]提出了一种新的螺栓防腐施工方5侯兆新,等/钢结构(中英文),36(1),1-12,20211 检测条输出端;2 基准点;3 控制点㊂图3㊀自动控制垫圈Fig.3㊀Auto-control gasket法,即在原渗锌加封闭漆的防腐形式不变的基础上涂装油漆㊂螺栓安装前先涂装螺杆,两端预留,在螺栓安装后涂装螺杆两端和螺母㊂这种方法虽然增加了现场施工工序,但是采用这种防腐做法可以大大降低渗锌涂层的消耗速度㊂同时,由于外露部分的螺母等是在安装后才进行涂装,可以对螺栓孔起到一定的封堵作用,减少水汽的进入㊂涂料加渗锌的双层保护,可以有效减缓腐蚀,减少后期维护保养㊂Henryk Kania等[49]提出了一种新型的热对流处理方法来给10.9级螺栓进行表面镀锌处理㊂该新型热处理方法将螺栓放进一个密闭的旋转容器内,锌粉将在旋转容器内被连续地撒播到螺栓表面,锌粉中还混合了ZnO作为填料㊁NH4Cl作为催化剂㊂试验证明,这种新型的螺栓镀锌处理能够使被处理的10.9级螺栓在保持原有力学性能下获得很好的防腐蚀保护,并且被处理的螺栓表面均匀,锌粉与螺栓表面接触良好,同时镀锌处理所需时间相对传统粉末镀锌更短㊂应付钊[50]针对工程中发现的问题,同时参考了美国规范中对高强度螺栓镀锌的相关内容,对高强度螺栓镀锌提出了建议:在石化㊁电力等行业进行大气防腐时,只能采用热浸镀锌的高强度螺栓,不能采用电镀锌高强度螺栓;当结构要求必须按规定对镀锌后的高强度螺栓施加预紧力时,建议采用转角法进行施工;由于热浸镀锌对高强度螺栓的丝扣强度有一定影响,在设计中需要引起注意,在进行承载力设计时建议预留一定的安全裕量;热浸镀锌构件表面的摩擦系数会有明显的降低,当按照摩擦型高强度螺栓进行设计时,建议对热浸镀锌构件的节点接触面采用手工钢丝刷进行处理㊂螺栓热浸锌后扭矩系数离散性极大,不宜采用扭矩法施加螺栓预紧力㊂程大勇等[51]对常州现代传媒中心主塔楼进行研究,通过对热浸锌高强度螺栓施工工艺进行反复论证和试验,最终确定使用转角法施工热浸锌高强度螺栓,工程效果理想,并总结出相应的工程经验:热浸锌高强度螺栓与普通高强度螺栓施拧方法不同,采用转角法施工时,同样分初拧和终拧,初拧由初拧扭矩值控制,终拧由终拧转角角度控制;高强度螺栓的初拧和终拧应按照紧固顺序进行,即从螺栓群中央开始,依次向外侧进行紧固㊂2㊀国内外规范对比分析2.1㊀螺栓类别何海荣[52]对中㊁美㊁欧规范关于螺栓类别的分类进行了对比,其中美国规范(AISC360-10)[4]中主要使用三种螺栓:A307螺栓㊁A325螺栓和A490螺栓,分别对应我国的C级螺栓㊁8.8级螺栓和10.9级螺栓㊂A325螺栓和A490螺栓用于高强度螺栓的承压型连接和摩擦型连接,设计时需要同时验证承载力极限状态(考虑螺栓受剪或承压破坏)和正常使用极限状态(考虑螺栓滑移位移)㊂欧洲规范(EN1993-1-8)[6]对抗剪螺栓分为三类:第一类相当于我国的普通螺栓,其性能等级包括4.6级㊁4.8级㊁5.6级㊁8.8级和10.9级,第一类螺栓不施加预拉力,同时对板件接触面不需要特殊处理;第二类为正常使用状态抗滑移螺栓连接,正常使用时不能有滑移,按承载能力极限状态计算考虑螺杆受剪处孔壁承压,第二类螺栓需要施加预拉力,同时需要对接触面做防锈处理;第三类为承载能力极限状态抗滑移螺栓连接,除了需要检验我国JGJ82 2011中的抗滑移要求,还需要验算极限状态下孔壁承压㊂另外,欧洲规范对螺栓抗拉分为两类:第一类螺栓不施加预拉力,螺栓等级包括4.6级㊁4.8级㊁5.6级㊁8.8级和10.9级;第二类螺栓施加螺栓预拉力,包括8.8级和10.9级高强度螺栓㊂2.2㊀高强度螺栓孔径对比王敬烨等[53]对比了中欧规范中有关高强度螺栓孔径大小的内容,具体如下:我国GB50017 2017‘钢结构设计标准“[7]中规定摩擦型连接高强度螺栓的孔径比螺栓直径大1.5~2mm,承压型连接高强度螺栓的孔径比螺栓直径大1~1.5mm㊂中国JGJ82 2011[8]对不同直径的螺栓给出了不同的孔径大小要求,欧洲规范(EN1993-1-8)[6]中也有类似的尺寸规定,不过JGJ82 2011的尺寸要求与EN1993-1-8的有差异,具体如表3所示㊂2.3㊀螺栓撬力计算对比分析高强度螺栓端板连接件节点受到较大拉力时,端板会发生弯曲变形,端板间会出现或多或少的缝隙,螺栓也因此受到附加的力,这种附加力便称为螺栓的撬力(图4)㊂高强度螺栓端板连接设计中引入撬力作用的影响,可以减小节点连接板的厚度并提6。
英语：欧洲技术认证组织EOTA目录前言7参考8第一部分：介绍101前页111。
1法律依据111.2ETA指导的状态112适用范围132。
1适用范围132。
2用途类型152。
3假定条件153术语163.1通用术语与缩写163.2特殊术语与缩写163。
3注释19第二部分：适用性评测指南21总注214工件要求,以及工件与预应力系统特征属性的关系234。
0综述234。
1系统机械阻力与稳定性29第I部分:对所有预应力系统的必要要求294。
1.1—I抗静荷载力294。
1。
2—I抗疲劳力294。
1。
3—I转移结构负载294.1。
4-I摩擦系数294.1.5—I偏差/偏离(极限）294.1.6—I安装（如管填充)的实用性与可靠性29第II部分：对可选用途类型与新型预应力系统的补充要求29 (a)可复原钢筋：4。
1。
6-II（a）安装（如管填充）的实用性与可靠性30(b)可替换钢筋：4。
1.6-II(b）安装（如管填充）的实用性与可靠性30（c）低温应用：4.1.1—II(c)抗静荷载力30(d)配备塑料管道的内部粘结钢筋:4.1.6—II(d)安装（如管填充）的实用性与可靠性30 (e）压缩钢筋：4。
1。
6-II(e)安装（如管填充）的实用性与可靠性30 (f）绝缘钢筋：4.1。
6—II（f）安装（如管填充）的实用性与可靠性30（g)结构钢材钢筋与复合结构外部钢筋:4。
1.3—II（g)转移结构负载30（h)砖石建筑结构内部粘结钢筋，非粘结与/或外部钢筋：4。
1。
3-II(h)转移结构负载30（i)木材结构建筑内部无粘结钢筋，与/或外部钢筋：4.1。
3-II（i）转移结构负载31（k）新型系统：4.1。
6—II（k)安装（如管填充）的实用性与可靠性31 4.2火灾安全314。
3卫生、健康与环境314。
4使用安全314。
5噪音隔离314.6能源经济与保热314。
7操作性能相关方面315验证方法325.0综述325。
