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中美建筑钢结构设计方法比较——焊缝连接

石永久

石永久. 中美建筑钢结构设计方法比较——焊缝连接[J]. 钢结构(中英文), 2020, 35(5): 34-49. doi: 10.13206/j.gjgS20041301
引用本文: 石永久. 中美建筑钢结构设计方法比较——焊缝连接[J]. 钢结构(中英文), 2020, 35(5): 34-49. doi: 10.13206/j.gjgS20041301
Yongjiu Shi. Comparisons Between Chinese and American Standards on Welded Connection Design[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2020, 35(5): 34-49. doi: 10.13206/j.gjgS20041301
Citation: Yongjiu Shi. Comparisons Between Chinese and American Standards on Welded Connection Design[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2020, 35(5): 34-49. doi: 10.13206/j.gjgS20041301

中美建筑钢结构设计方法比较——焊缝连接

doi: 10.13206/j.gjgS20041301
基金项目: 

中国钢结构协会钢结构设计分会资助。

详细信息
    作者简介:

    石永久,男,1962年出生,教授,博士生导师。Email:shiyj@tsinghua.edu.cn

Comparisons Between Chinese and American Standards on Welded Connection Design

  • 摘要: 焊缝连接是钢结构连接的主要形式,世界各国都制定了相应的技术标准对焊缝连接的设计和构造做出了详细规定。通过梳理中国现行GB 50017-2017《钢结构设计标准》和美国现行AISC 360-16《建筑钢结构标准(Specification for Structural Steel Buildings)》及其相关技术标准中有关钢结构焊缝连接的基本规定和设计方法,分析比较了GB 50017-2017和AISC 360-16及其相关技术标准在焊缝形式、构造要求、质量检验、焊缝承载力计算方法等方面的规定和要求。重点讨论了两国技术标准的差异和相近性,主要内容包括:
    1)焊缝连接的技术标准。美国钢结构焊缝连接设计的主要依据是各个行业协会制定的团体标准,美国焊接协会(American Welding Society)制定了焊接材料和焊接工艺AWS标准,美国材料与试验协会(American Society for Testing and Materials)制定了结构钢材和连接材料ASTM标准,美国钢结构协会(American Institute of Steel Construction)制定了焊缝承载力计算和构造要求AISC标准,而中国钢结构焊缝连接设计采用政府发布的国家GB标准或建筑结构行业JGJ标准。
    2)焊缝连接的形式。GB 50017和AISC 360推荐采用的钢结构焊缝连接形式完全一致,包括熔透对接焊缝、部分熔透对接焊缝、角焊缝、塞焊缝和槽焊缝,两个标准对各种焊缝连接形式的构造要求也基本相同。
    3)焊缝连接的设计原则。GB 50017要求采用"极限状态设计法"计算各类焊缝连接的设计承载力,而AISC 360允许设计人员选择"容许强度设计法"或"荷载与抗力系数设计法"(相当于"极限状态设计法")计算焊缝的承载力。
    4)对接焊缝的计算。GB 50017根据全熔透对接焊缝的强度设计指标计算对接焊缝的承载力,而AISC 360主要通过规定全熔透对接焊缝的构造、焊接工艺和质量检验等要求实现焊缝与母材等强度。对于部分熔透对接焊缝的承载力,两个标准都采取了相当于角焊缝的计算方法。
    5)角焊缝的计算。GB 50017和AISC 360规定的角焊缝、塞焊缝和槽焊缝计算方法基本相同,AISC 360计算的角焊缝承载力略高。两个标准都对受剪长焊缝进行了承载力折减。
    相关内容为从事钢结构设计和施工人员准确理解和应用GB 50017和AISC 360提供了参考,同时也提出了进一步完善GB 50017-2017的意见和建议。
  • AISC.Specification for structural steel buildings:ANSI/AISC 360-16[S]. Chicago:American Institute of Steel Construction,2016.
    AISC.Specification for structural steel buildings:ANSI/AISC 360-10[S]. Chicago:American Institute of Steel Construction,2010.
    Miller D K. Design guide 21 welded connections:a primer for engineers[S]. 2nd ed.Chicago:American Institute of Steel Construction, 2017.
    美国钢结构协会(AISC).美国建筑钢结构设计规范[S].中国钢结构协会(CSCS),译.北京:冶金工业出版社,2017.
    中华人民共和国住房和城乡建设部. 钢结构设计标准:GB 50017-2017[S].北京:中国建筑工业出版社,2018.
    中华人民共和国住房和城乡建设部. 建筑结构可靠性设计统一标准:GB 50068-2018[S].北京:中国建筑工业出版社,2018.
    ASTM.Standard specification for high-strength low-alloy columbium-vanadium structural steel:ASTM A572A572M-15[S]. West Conshohocken:American Society for Testing and Materials, 2015.
    ASTM.Standard specification for structural steel for bridges:ASTM A709A709M-18[S]. West Conshohocken:American Society for Testing and Materials, 2015.
    AWS.Specification for carbon steel electrodes for shielded metal arc welding:AWS A5.1/A5.1M:2012[S]. Miami:American Welding Society, 2012.
    AWS.Specification for low-alloy steel electrodes for shielded metal arc welding:AWS A5.5/A5.5M:2014[S]. Miami:American Welding Society, 2014.
    AWS.Structural welding code-steel:AWS D1.1/D1.1M:2015[S]. Miami:American Welding Society, 2015.
    中华人民共和国住房和城乡建设部. 钢结构焊接规范:GB 50661-2011[S].北京:中国建筑工业出版社,2011.
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  • 收稿日期:  2020-03-26

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