韋茂

（中國鐵建電氣化局集團第五工程有限公司，四川成都 610400）

淺談公路、鐵路與房建行業(yè)的鋼結構設計規(guī)范比較

韋茂

（中國鐵建電氣化局集團第五工程有限公司，四川成都 610400）

本文主要對《鋼結構設計規(guī)范》（簡稱《鋼規(guī)》、《公路橋涵鋼結構及木結構設計規(guī)范》（簡稱《公橋鋼規(guī)》以及《鐵路橋梁鋼結構設計規(guī)范》（ 簡稱《鐵橋鋼規(guī)》） 中規(guī)定的建設施工鋼材料選型等方面的知識進行了闡述，結合建設領域的實際發(fā)展情況，對公路、鐵路與房建行業(yè)的鋼結構設計規(guī)范進行了比較分析，旨在規(guī)范公路、鐵路與房建行業(yè)的鋼結構設計，掌握建筑行業(yè)鋼結構設計規(guī)律與特性，提高建筑施工質量，促進我國建筑行業(yè)的發(fā)展。

公路 鐵路 房建行業(yè) 鋼結構設計

我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展，對建設施工標準提出了更高的要求。在我國的建筑領域，關于鋼結構設計和鋼材料的規(guī)范設計方面有許多規(guī)定，明確指出了鋼材料型號、尺寸、計算、施工技術及檢驗標準等要求。為了使建筑施工及管理人員更好的掌握鋼結構的設計原則與標準，本文主要對公路、鐵路與房建行業(yè)的鋼結構設計規(guī)范進行了比較分析，希望對相關研究領域提供幫助。

1 建筑施工中鋼材型號選擇

根據(jù)公路建設施工條件要求，公路鋼橋主體結構通常采用Q345鋼，無論哪種型號的鋼材，都要滿足公路橋梁設計施工標準。由于普通碳素結構鋼也比較適用于橋梁結構設計，因而也可以在建設施工中采用該型號的鋼材；《鐵橋鋼規(guī)》中明確指出，鐵路鋼橋的主體結構中應該使用質量等級是D、E級的Q345q、Q370q、Q420q 鋼，在鐵路橋梁的輔助結構或者是在橋梁的連接處，則需要使用Q235—B或Q（z）345c鋼；而房建行業(yè)對于鋼材型號的選擇則具有不同要求，在房屋建設中使用剛才的型號通常為Q235、Q390、Q420 等，房屋建設中鋼結構的質量標準要根據(jù)《低合鋼》、《碳鋼》中的要求來確定。從我國當前建筑行業(yè)的運行與發(fā)展情況來看，公路橋梁和鐵路鋼橋基本都是按照100年使用期限來進行設計與施工，而大部分的房屋建設則是按照50年的使用標準來設計，橋梁承受的重量多為動力載荷或者是沖擊載荷。由此可以看出，公路和鐵路設計施工中，鋼材的性能要明顯高于房屋建設中使用的鋼材性能，其主體結構需要應用高強度的鋼材。

2 鋼結構設計方法

目前，容許應力法與極限狀態(tài)法是工程建設領域中經(jīng)常使用的結構設計方法。容許應力法從使用初期一直沿用至今，該方法主要是把建設材料看成是一種理想狀態(tài)的彈性體，構件中任何部位的應力都不能超出材料本身的容許應力。在20世紀50年代，我國公路橋梁設計施工中，主要借鑒國外先進的施工經(jīng)驗，在施工中主要采用容許應力法。而且直到現(xiàn)在，我國鐵路建設施工中，還依然采用容許應力法進行設計。

發(fā)展到80年代以后，我國在建筑施工中開始逐漸使用極限狀態(tài)法，并且在鋼結構房屋建設中得到了廣泛應用，該計算方法把結構可靠度理論和概率理論作為了基礎，而且設計標準進行了多次修改，逐步得到完善。盡管容許應力法具有操作簡便、實用性較高等特點，但是也存在一定缺陷，該方法不能正確反映出材料的特性、構件抗力變異以及載荷效應，不能對材料的繼續(xù)承載力進行準確分析，因而導致結構設計過于保守。而極限狀態(tài)法則能夠有效彌補容許應力法的缺陷，通過對可靠度指標的詳細分析，使構件可靠度相互協(xié)調，并依托塑性理論，使材料的最大性能得到了發(fā)揮。當前，極限狀態(tài)法已經(jīng)成為了國際鋼結構設計的主要方式，更好的滿足了現(xiàn)代化大規(guī)模鋼橋建設與發(fā)展的需要。

表1 房屋、公路和鐵路鋼結構強度、穩(wěn)定性計算對比

3 載荷設計

公路橋梁、鐵路橋梁設計中的荷載要選用荷載的標準值，而在房屋鋼結構的設計中，往往使用極限狀態(tài)法，在應用該方法時，設計荷載是由荷載標準值與荷載分項系數(shù)、結構重要性系數(shù)以及可變荷載組合系數(shù)的一個組合值。在房屋鋼結設計中，設計使用年限主要是由γ0（結構重要性系數(shù)）來反映，如果設計使用年限超過100年，或者安全等級是1級的鋼結構構件，通常γ0值都會≥1.1，而其他結構構件的γ0值可以小于1.1。一般情況下，公路、鐵路建設的使用設計年限都不小于100年，而房屋鋼結構設計的安全等級也都為1級，因而γ0值都不能小于1.1。表1主要對房屋、公路和鐵路鋼結構設計中的強度和穩(wěn)定性計算方法進行對比。

通過對房屋、公路和鐵路鋼結構強度、整體穩(wěn)定性計算方法進行分析，可以發(fā)現(xiàn)，房屋建設設計規(guī)范雖然與公路、鐵路設計之間存在差異，但是差異較小，計算公式基本相同。在房屋建設設計中，需要應用極限狀態(tài)的計算方法，因而對主平面內的受彎正應力強度進行計算時，需要認真分析塑性的發(fā)展系數(shù)γx與γy。而在公路和鐵路橋梁設計中，會使用容許應力法來進行設計，在對構件內力進行計算時，僅僅需要對材料彈性受力階段的性質進行分析，并可以發(fā)現(xiàn)，在計算公式中并沒有能夠反映出材料塑性的相關參數(shù)。在《鋼規(guī)》中，需要利用凈截面面積和毛截面面積分別對結構強度和穩(wěn)定性進行驗算?！朵撘?guī)》把鋼結構的穩(wěn)定性分成了整體穩(wěn)定性與局部穩(wěn)定性兩種類型，整體穩(wěn)定系數(shù)φ都小于1.0，并通過其來對整體結構的承載能力進行判斷，通過對構件的高（寬） 厚比進行驗算，并設置加勁肋，從而避免局部出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。而《公橋鋼規(guī)》《鐵橋鋼規(guī)》鋼構件的穩(wěn)定性主要憑借容許應力折減系數(shù)的方法來進行控制，在計算局部穩(wěn)定性時，采用的方法與《鋼規(guī)》中規(guī)定的方法相近，但是高（寬） 厚比卻存在一定差異。

4 結語

本文主要對公路、鐵路與房建行業(yè)的鋼結構設計規(guī)范進行了比較分析，明確公路、鐵路和房屋鋼結構之間存在的差異，從而使建設施工人員能夠更好的掌握鋼結構的設計標準，同時為相關部門的管理者提供參考依據(jù)，從而提高工程項目的施工質量，促進我國建筑行業(yè)的發(fā)展。

［1］原華，吳衛(wèi)華，李臨慶.公路、鐵路與房建行業(yè)鋼結構設計規(guī)范比較研究［J］.高等建筑教育，2014，08（15）：12-13.

［2］高策，薛吉崗.鐵路橋梁結構設計規(guī)范由容許應力法轉為極限狀態(tài)法的思［J］.鐵路標準設計，2012，（04）：41-45.

［3］康玉強.美橋梁結構規(guī)范比較研究［J］.重慶交通大學，2012，04 （01）：21-22.

［4］張翔生，周天.淺談安裝行業(yè)鋼結構設計規(guī)范的選擇［J］.安裝設計，2013，11（16）：15-17.