本期分为两部分,第一部分对AISC 360-22进行目录内容的解读,第二部分,集中分享Chapter A和B的重点内容。
一、AISC 360-22目录框架解读:
目录表拆解(不包括APPENDIX)
章节编号 | 章节名称及内容概述 |
A | GENERAL PROVISIONS 适用范围、设计方法(ASD/LRFD)、荷载与荷载组合、材料(结构钢、铸钢、螺栓、焊材、混凝土)、制造与安装、质量控制、验收标准。所有设计的基础和前提。 |
B | DESIGN REQUIREMENTS 明确了荷载与荷载组合,涵盖了ASD(容许应力设计法)和LRFD(荷载与阻力系数设计法)两种设计 philosophies。重点规定了结构分析的要求,包括直接分析法、有效长度法、一阶分析法以及塑性分析法的适用条件和计算原则,确保结构分析模型能真实反映构件的受力行为和二阶效应。 |
C | DESIGN FOR STABILITY 本章详细规定了直接分析法(Direct Analysis Method)的具体计算步骤,这是AISC 360推荐的首选方法,用于考虑二阶效应(P-Δ 和 P-δ)、初始缺陷和残余应力的影响。同时,也提供了作为替代的有效长度法和简化的一阶分析法的限制条件。 |
D | DESIGN OF MEMBERS FOR TENSION 内容涵盖构件的长细比限制(防止过度松弛或振动),以及抗拉强度的计算。抗拉强度验算需同时考虑:1) 毛截面的屈服破坏;2) 净截面的断裂破坏。此外,还针对销轴连接构件、眼杆以及特殊的悬挂支撑构件提供了专门的设计条文。 |
E | DESIGN OF MEMBERS FOR COMPRSSION 内容涉及柱子和压杆的长细比及有效长度的确定。详细列出了不同截面形式(如双轴对称、单轴对称、角钢、组合截面)的屈曲计算公式,包括:1) 弹性及非弹性的弯曲屈曲;2) 扭转屈曲;3) 弯扭屈曲。对于含有薄板的构件,还需考虑局部屈曲的影响。 |
F | DESIGN OF MEMBERS FOR FLXURE 本章分节规定了不同类型构件的抗弯承载力,包括:绕强轴或弱轴弯曲的I型钢和槽钢、箱形截面(HSS)、圆形HSS、T型钢、双角钢以及单角钢的设计方法。此外,还详细考虑了翼缘和腹板的局部屈曲( slender element)对抗弯强度的不利影响,以及侧扭屈曲的验算要求。 |
G | DESIGN OF MEMBERS FOR SHEAR 内容涵盖I型钢和槽钢腹板的抗剪强度(考虑腹板屈曲后强度)、HSS和箱形截面的抗剪、单角钢的抗剪,以及圆形HSS的抗剪计算。本章还特别针对组合构件腹板的抗剪设计以及双轴对称截面在弱轴方向的抗剪作出了具体规定。 |
H | DESIGN OF MEMBERS FOR COMBINED FORCES AND TORSION 内容涵盖了双轴和单轴对称构件在弯矩和轴力共同作用下的相关公式验算,以及不对称截面和受扭构件的特殊设计规定。 |
I | DESIGN OF COMPOSITE MEMBERS 内容包括组合楼板(压型钢板与混凝土)、组合梁(钢梁与混凝土翼缘通过剪力连接件结合)以及组合柱(钢管混凝土或型钢混凝土)的设计。详细阐述了混凝土有效宽度的取值、剪力连接件(栓钉)的设计计算、以及组合构件在轴力和弯矩作用下的承载力计算方法。 |
J | DESIGN OF CONNECTIONS 详细规定了焊缝(角焊缝、坡口焊缝)和螺栓(包括高强螺栓的摩擦型和承压型)的强度计算方法。同时,涵盖了连接板件的受力验算,包括:承压强度、块体剪切破坏、净截面断裂。此外,还针对梁柱连接中的节点域剪切、柱翼缘和腹板的局部屈服与屈曲(受拉/受压翼缘)提供了具体的验算公式和构造要求。 |
K | ADDITIONAL REQUIRMENTS FOR HSS AND BOX-SECTION CONNECTION 本章专门针对空心截面(HSS)和箱形截面的连接特性进行补充规定。由于此类截面封闭,连接构造与开口截面不同。本章涵盖了支管与弦管连接(如T、Y、K型节点)的承载力计算,涉及冲切、塑性铰线等多种破坏模式。同时,也规定了HSS之间的刚性连接设计、管壁局部加劲(如填板、加劲肋)的要求,以及相关的焊缝细节。 |
L | DESIGN FOR SERVICABILITY 内容主要包括:1) 挠度限制,防止梁或楼板变形过大影响外观或使用;2) 侧移限制,控制风或地震下的结构变形;3) 振动控制,针对楼盖在人行走或设备运行下的振动评估;4) 膨胀与收缩考虑;5) 连接滑移的影响。 |
M | FABRICATION AND ERECTION 本章将原AISC规范中的工艺和质量控制部分整合,专门规定了钢结构加工制造和现场安装的具体技术要求。内容包括钢材的切割、制孔、焊接工艺评定、焊接质量、螺栓安装规程(如高强螺栓的施拧和检查)、构件的运输与堆放,以及现场安装的允许偏差。此外,还涉及热矫正、表面处理(如镀锌、涂装)等工艺细节。 |
N | QUALITY CONTROL AND QUALITY ASSURANCE 本章建立了钢结构项目全过程的质量管理体系。它清晰界定了“质量控制”(QC,由承包商负责的内部自检)和“质量保证”(QA,由业主或第三方负责的外部监督)的职责。详细规定了不同类型连接和构件的无损检测(NDT,如超声波UT、磁粉MT、渗透PT等)的抽样比例、验收标准和检测时机,确保工程最终产品的质量和安全性符合规范要求。 |
二、Chapter A和B的重点内容附录内容拆解:
1)AISC360-22的适用范围?
‘This Specification, shall apply to the design, fabrication, erection, and quality of the structural steel system or systems with structural steel acting compositely with reinforced concrete.’其中需要注意的是,除前文提到的常见结构体系及构件以外,对疲劳验算、桥梁荷载和环境荷载要求更特殊的桥梁、海洋平台、压力容器储罐、管道、特种设备及临时支撑、冷弯薄壁型钢承重结构及纯混凝土结构需要参考相关专门的规范进行设计计算。
2)何为ASD和LRFD?
ASCE 7-22中给出了ASD和LRFD的具体定义:
ALLOWABLE STRESS DESIGN: A method of proportioning structural members such that elastically computed stresses produced in the members by nominal loads do not exceed specified allowable stresses (also called“working stress design”=ASD);
STRENGTH DESIGN: A method of proportioning structural members such that the computed forces produced in the members by the factored loads do not exceed the member design strength (also called“load and resistance factor design”=LRFD);
但在AISC360中对于ASD的定义略有不同,360中为Allowable Strength Design (ASD),区别于ASCE的Allowable Stress Design,已经演变为基于强度(Strength)的设计方法,是荷载与抗力系数设计(LRFD)的ASD版本,是通过这两种不同设计方法求得的所需强度与名义强度的比值系数。

3)美标钢结构常用材料类别?
ASTM A6/A6M:Standard Specification for General Requirements for Rolled Structural Steel Bars, Plates, Shapes, and Sheet Piling热轧结构钢棒、型钢、板、桩和薄板的一般要求标准规范,A6/A6M是钢材料的通用要求标准,具体定义了不同的主流材料类别及使用范围,具体的主流材料如ASTM A36/A572/A992,都有其相对于的具体材料标准。
A3.MATERIAL章节说明了对于工程中常用的型钢、钢板、钢筋、连接材料等不同维度在选取材料时候的设计标准和其允许的强度等级或其他特殊限制。

(接上)


(一)主结构构件经常使用型钢材料如下:
uATSM A36: 碳结构钢
屈服强度36ksi(~250MPa)抗拉强度58~80ksi(400~550MPa)主要用于次要构件、底板、加劲肋及改造的原结构构件,可近似对应国标Q235。
uASTM A572 Gr.50: 低合金高强结构钢
屈服强度50ksi(~345MPa)抗拉强度65ksi(~450MPa)是最常用的结构钢,用于梁柱及支撑,可近似对应国标Q345。
uASTM A992: 低合金高强结构钢
屈服强度50~65ksi(~345-450MPa)抗拉强度65ksi(~450MPa),相较于A572有较好的可焊性和足够的塑性变形能力,可近似对应国标Q345GJ。
uASTM A500: 冷成型焊接结构碳素钢方、矩、圆管(HSS专用)
HSS即Hollow structural section空心结构截面(空心矩形、方、圆形管),通常不使用A36和A572进行制作,常见的材料为A500(最常用)和A1085(工艺更优更严格),A500常见的牌号有Grade B (最常用), Grade C, Grade A, Grade D,其中屈服强度Gr.B: 46 ksi (317 MPa)、Gr.C: 50 ksi (345 MPa),抗拉强度Gr.B: 58~85 ksi (400-585MPa)、Gr.C: 60~90 ksi (415~620 MPa),需要注意的是A500在计算的时候要考虑壁厚负公差。(即设计厚度=名义厚度*0.95)
(二)经常使用的连接材料(螺栓)如下:
uATSM A325: 普通螺栓
8.8级,摩擦型或承压型,用于主结构螺栓,近似对应国标8.8级普通螺栓。
uATSM A490: 高强螺栓
10.9级,高强螺栓,摩擦型或承压型,近似对应国标10.9级高强螺栓。
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