『CECS102：2002(含2012修订版)』门式刚架轻型房屋钢结构技术规程

中国工程建设标准化协会标准

门式刚架轻型房屋钢结构技术规程

Technical specification for steel structure of light-weight buildings with gabled frames

CECS 102：2002

主编部门：中国建筑金属结构协会建筑钢结构委员会 中国建筑标准设计研究所 批准部门：中国工程建设标准化协会 施行日期：2003年3月1日

前言

    根据中国工程建设标准化协会（2001）建标协字第45号《关于印发中国工程建设标准化协会2001年第二批标准制、修订项目计划的通知》的要求，对原规程进行了修订。     中国工程建设标准化协会标准《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS 102：98自1998年批准发布以来，显著推动了我国门式刚架轻型房屋钢结构的发展。目前，此种结构作为我国建筑钢结构中应用最广泛的类型之一，已积累了较多的工程经验；同时，在工程实践中也发现了一些需要对原规程进行修改和补充之处。此外，在此期间相关的建筑结构国家标准普遍进行了修订，涉及本规程者也需相应修改。     本次修订的主要内容是：1. 调整本规程的适用范围（吊车吨位）；2.调整结构重要性系数；3.补充结构抗震验算规定；4.调整钢材设计指标；5.调整屋面活荷载标准值；6.补充檩条风荷载体型系数的规定；7.调整结构刚度指标；8.补充支撑布置要求；9.完善刚架结构计算规定；10.补充檩条设计规定；11.补充隅撑设计规定；12.修改檩条在负风压下的计算规定：13.补充柱脚锚栓抗拔验算规定；14.增加钢板T型连接单面焊的规定；15.完善高强度螺栓连接设计的规定；16.删除结构构件制作的具体规定；17.补充结构工程安装允许偏差等。     根据国家计委[1986]1649号文《关于请中国工程建设标准化委员会负责组织推荐性工程建设标准试点工作的通知》的要求，现批准协会标准《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》2002年修订版，编号为CECS 102：2002，推荐给工程设计、施工、使用单位采用。自本规程施行之日起，原规程CECS 102：98废止。     本规程第3.1.3条第3.2.1、3.2.2、3.2.3、3.2.4条，第3.3.2条（黑体字部分），第7.2.9条（黑体字部分）、第7.2.19 条，第8.1.4条，第8.2.5条（黑体字部分）建议列入《工程建设标准强制性条文》，其余为推荐性条文。     本规程由中国工程建设标准化协会轻型钢结构技术委员会归口管理，由中国建筑标准设计研究所（北京车公庄大街19号，邮编：100044）负责解释。在使用中如发现需要修改或补充之处，请将意见和资料径寄解释单位。

主编单位：中国建筑金属结构协会建筑钢结构委员会 中国建筑标准设计研究所 参编单位：上海美建钢结构有限公司 西安建筑科技大学 同济大学 清华大学 浙江杭萧钢构股份有限公司 北京华特建筑设计顾问有限责任公司 主要起草人：蔡益燕 陈绍蕃 沈祖炎 李少甫 丁芸孙 余洲亮 魏潮文 孙晓彦 张跃峰 申林

中国工程建设标准化协会 2002年11月20日

1 总 则

1.0.1 为了适应门式刚架轻型房屋钢结构的发展，促进其合理的设计、制作和安装，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，制定本规程。

1.0.2 本规程适用于主要承重结构为单跨或多跨实腹门式刚架、具有轻型屋盖和轻型外墙、无桥式吊车或有起重量不大于20t 的A1～A5工作级别桥式吊车或3t 悬挂式起重机的单层房屋钢结构的设计、制作和安装。     门式刚架轻型房屋的外墙亦可采用砌体，此时应符合本规程第4.4.3条的规定。     本规程不适用于强侵蚀介质环境中的房屋。

1.0.3 本规程遵照现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068规定的原则，根据现行国家标准《建筑结构设计术语和符号标准》GB/T 50083 、《建筑结构荷载规范》GB 50009、《建筑抗震设计规范》GB 50011 、《钢结构设计规范》GB 50017、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB 50018 、《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205 等的一般规定，立足于我国轻型房屋钢结构设计和施工的具体条件编制而成。

1.0.4 门式刚架轻型房屋钢结构的设计、制限安装和防护要求，本规程未作规定者，均应按现行有关标准执行。

2 术语、符号

2.1 术 语

2.1.1 孔口 opening 在建筑的外包面（墙面和屋面）上未设置永久性有效封闭装置的部分。

2.1.2 敞开式建筑 opening building 外墙面至少有80％敞开的建筑。

2.1.3 部分封闭式建筑 partial1y enc1osed building 受外部正风压力的墙面上孔口总面积超过该建筑物其余外包面（墙面和屋面）上孔口面积的总和，并超过该墙毛面积的5％，且建筑物其余外包面的开孔率不超过20％的建筑。

2.1.4 封闭式建筑 enclosed building 在所封闭的空间中无符合部分封闭式建筑或敞开式建筑定义的那类孔口的建筑。

2.1.5 边缘带 edge strip 确定围护结构构件和面板上风荷载体型系数时，在外墙和屋面上划分的位于建筑物端部和边缘的区域。凡不属边缘带的均为中间区。如附录A中图A.0.2-2和图A.0.2-3所示。

2.1.6 端区 end zone 确定主刚架上风荷载体型系数时，在外墙和屋面上划分的位于建筑物端部和边缘的区域。凡不属端区的均为中间区。如附录A中图A.0.2-1 所示。

2.1.7 有效受风面积 effective wind 1oad area 确定风荷载体型系数时取用的承受风荷载的有效面积。

2 术语、符号

2.1 术 语

2.1.1 孔口 opening 在建筑的外包面（墙面和屋面）上未设置永久性有效封闭装置的部分。

2.1.2 敞开式建筑 opening building 外墙面至少有80％敞开的建筑。

2.1.3 部分封闭式建筑 partial1y enc1osed building 受外部正风压力的墙面上孔口总面积超过该建筑物其余外包面（墙面和屋面）上孔口面积的总和，并超过该墙毛面积的5％，且建筑物其余外包面的开孔率不超过20％的建筑。

2.1.4 封闭式建筑 enclosed building 在所封闭的空间中无符合部分封闭式建筑或敞开式建筑定义的那类孔口的建筑。

2.1.5 边缘带 edge strip 确定围护结构构件和面板上风荷载体型系数时，在外墙和屋面上划分的位于建筑物端部和边缘的区域。凡不属边缘带的均为中间区。如附录A中图A.0.2-2和图A.0.2-3所示。

2.1.6 端区 end zone 确定主刚架上风荷载体型系数时，在外墙和屋面上划分的位于建筑物端部和边缘的区域。凡不属端区的均为中间区。如附录A中图A.0.2-1 所示。

2.1.7 有效受风面积 effective wind 1oad area 确定风荷载体型系数时取用的承受风荷载的有效面积。

2.2 符 号

2.2.1 作用和作用效应     F——集中荷载；     H——刚架柱顶等效水平力；     M——弯矩；   M′——垂直荷载引起的檩条下翼缘侧向弯矩；    Mf——工字形截面两翼缘所承担的弯矩；    Ml——构件大头的弯矩设计值； M′yo——忽略弹性支座影响的自由翼缘侧向弯矩；     N——轴心力；    NE——欧拉临界力；    No——构件小头的轴向压力设计值；     P——高强度螺栓的预拉力；    p1——中间柱（即摇摆柱）承受的荷载；    pf——边柱承受的荷载；    qy——由截面扭转引起的作用于自由翼缘的假想侧向荷载；     R——支座反力；     u——刚架柱顶的水平侧移；     V——剪力；    Vd——腹板受剪板幅考虑屈曲后强度的抗剪承载力设计值；  τcr——利用拉力场时腹板的屈曲剪应力。

2.2.2 材料指标     f——钢材抗拉、抗压、抗弯强度设计值；    fy——钢材屈服强度；    fv——钢材抗剪强度设计值；  f′v——腹板屈曲后抗剪强度设计值。

2.2.3 几何参数     A——截面毛面积；有效受风面积；     a——加劲肋间距；螺栓间距；     B——建筑宽度；   b s——子板件宽度； do、d1——分别为构件小头和大头的截面高度； ew、et——分别为螺栓中心至腹板和翼缘边缘的距离；     H——屋面至地面的平均高度；     h——刚架柱高度；    hw——腹板高度；    hc——腹板受压区高度；    he——截面全部受压时的腹板有效高度； hel、he2——分别为腹板受压区上、下有效截面的高度； Ib、Ic——分别为横梁和柱的平均截面惯性矩；    Ie——截面等效惯性矩； Il、Ir——分别为左、右两柱的截面惯性矩；     L——刚架跨度；   Ifz——自由翼缘的计算长度；     S——纵向柱距；斜梁长度；    tw——腹板厚度；     W——截面最大受压纤维的截面模量；    We——有效截面最大受压纤维的截面模量；   Wel——构件大头有效截面最大受压纤维的截面模量；   Wen——有效净截面最大受压纤维的截面模量；     Z——用于计算风荷载的边缘带宽度。

2.2.4 计算系数及其它     K——侧向刚度；    Kr——受剪板件的凸曲系数；    Kσ——受弯板件的凸曲系数；     α——屋面坡角；   βmx——等效弯矩系数；     γ——变截面构件的楔率；    γR——抗力分项系数；     η——放大系数；考虑自由翼缘弹性支承影响的修正系数；    λP——与板件受弯、受压有关的参数；    λw——与板件受剪有关的参数；    μr——楔形柱计算长度系数；    ξt——刚架柱与刚架梁的线刚度比值；     ρ——有效宽度系数；    ψb——梁的整体稳定系数；   ψbr——均匀弯曲楔形受弯构件的整体稳定系数。

3 基本设计规定

3.1 设计原则

3.1.1 门式刚架轻型房屋钢结构设计应采用以概率理论为基础的极限状态设计法，按分项系数设计表达式进行计算。

3.1.2 门式刚架轻型房屋钢结构的承重构件，应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计。

3.1.3 当结构构件按承载能力极限状态设计时，应根据现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定采用荷载效应的基本组合计算，并符合下列要求：

γoS≤R    (3.1.3)

式中γo ——结构重要性系数。对一般的门式刚架钢结构构件安全等级取二级，当设计使用年限为50年时，结构承重性系数取不小于1.0；当设计使用年限为25年时，取不小于0.95；     S——不考虑地震作用时，荷载效应组合的设计值；     R——结构构件承载力的设计值。

3.1.4 在抗震设防地区，门式刚架轻型房屋钢结构应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011进行抗震验算，并符合下列要求：

SE≤R/γRE   （3.1.4）

式中SE——考虑多遇地震作用时，荷载和地震作用效应组合的设计值；    γRE——承载力抗震调整系数。     当由抗震控制结构设计时，尚应采取抗震构造措施。

3.1.5 承载力抗震调整系数应按表3.1.5的规定采用：

3.1.6 门式刚架轻型房屋钢结构的地震作用效应可采用底部剪力法分析确定。抗震验算时，结构的阻尼比可取0.05。

3.1.7 当结构构件按正常使用极限状态设计时，应根据现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定采用荷载效应的标准组合计算变形，并符合本规程3.4节的要求。

3.1.8 结构构件的受拉强度应按净截面计算，受压强度应按有效净截面计算，稳定性应按有效截面计算，变形和各种稳定系数均可按毛截面计算。

3 基本设计规定

3.1 设计原则

3.1.1 门式刚架轻型房屋钢结构设计应采用以概率理论为基础的极限状态设计法，按分项系数设计表达式进行计算。

3.1.2 门式刚架轻型房屋钢结构的承重构件，应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计。

3.1.3 当结构构件按承载能力极限状态设计时，应根据现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定采用荷载效应的基本组合计算，并符合下列要求：

γoS≤R    (3.1.3)

式中γo ——结构重要性系数。对一般的门式刚架钢结构构件安全等级取二级，当设计使用年限为50年时，结构承重性系数取不小于1.0；当设计使用年限为25年时，取不小于0.95；     S——不考虑地震作用时，荷载效应组合的设计值；     R——结构构件承载力的设计值。

3.1.4 在抗震设防地区，门式刚架轻型房屋钢结构应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011进行抗震验算，并符合下列要求：

SE≤R/γRE   （3.1.4）

式中SE——考虑多遇地震作用时，荷载和地震作用效应组合的设计值；    γRE——承载力抗震调整系数。     当由抗震控制结构设计时，尚应采取抗震构造措施。

3.1.5 承载力抗震调整系数应按表3.1.5的规定采用：

3.1.6 门式刚架轻型房屋钢结构的地震作用效应可采用底部剪力法分析确定。抗震验算时，结构的阻尼比可取0.05。

3.1.7 当结构构件按正常使用极限状态设计时，应根据现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定采用荷载效应的标准组合计算变形，并符合本规程3.4节的要求。

3.1.8 结构构件的受拉强度应按净截面计算，受压强度应按有效净截面计算，稳定性应按有效截面计算，变形和各种稳定系数均可按毛截面计算。

3.2 作 用

3.2.1 结构自重、施工或检修集中荷载、屋面雪荷载荷载、积灰荷载和吊车荷载，应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定采用。悬挂荷载应按实际情况取用。

3.2.2 当采用压型钢板轻型屋面时，屋面竖向均布活荷载的标准值(按水平投影面积计算)应取0.5KN/m2。 注：对受荷水平投影面积大于60m2刚架构件，屋面竖向均布活荷载的标准值可取不小于0.3KN／m2。

3.2.3 垂直于建筑物表面的风荷载标准值，应按本规程附录A的规定计算。

3.2.4 地震作用应按现行国家标准《建筑坑震设计规范》GB 50011 的规定计算。

3.2.5 荷载效应组合应符合下列原则：     1 屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两者中的较大值；     2 积灰荷载与雪荷载或屋面均布活荷载中的较大值同时考虑；     3 施工或检修集中荷载不与屋面材料或檩条自重以外的其它荷载同时考虑；     4 多台吊车的组合应符合现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定；     5 风荷载不与地震作用同时考虑。

3.3 材 料

3.3.1 钢材选用应符合下列规定：     1 用于承重的冷弯薄壁型钢、轻型热轧型钢和钢板，应采用现行国家标准《碳素结构钢》GB／T 700规定的Q235钢和《低合金高强度结构钢》GB／T 1591规定的Q345钢。     2 门式刚架、吊车梁和焊接的檩条、墙梁等构件宜采用Q235B或Q345A及以上等级的钢。非焊接的檩条和墙梁等构件可采用Q235A钢。     当有根据时，门式刚架、檩条和墙梁可采用其它牌号的钢制作。     3 门式刚架轻型房屋的檩条和墙梁，宜选用本规程附录B规定的斜卷边Z形冷弯型钢或附录C规定的卷边槽形冷弯型钢。

3.3.2 钢材设计指标应符合下列规定：     1 钢材强度设计值应按表3.3.2-1采用。

注：钢材屈服强度fy ：对Q235钢取235N/mm2 ；对Q345钢取345N/mm2。     2 焊缝强度设计值应按表3.3.2-2采用。

注：1 自动焊和半自动焊采用焊丝和焊剂，应保证其熔敷金属的力学性能不低于现行国家标准《碳素钢埋弧焊用焊剂》GB/T 5293和《低合金钢埋弧焊用焊剂》GB/T 12470中相关的规定。     2 焊缝质量等级应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205的规定。其中厚度小于8mm的对接焊缝，不宜用超声波探伤确定焊缝质量等级。     3 对接焊缝抗弯受压区强度设计值取fcw，抗弯受拉区强度设计值ftw。     4 表中厚度系指计算点钢材的厚度，对轴心受力构件系指截面中较厚板材的厚度。 

    3 螺栓连接强度设计值应按表3.3.2-3采用。

注：1 A级螺栓用于d≤24mm和l≤10d或l≤150mm（按较小值）的螺栓；B级螺栓用于d＞24mm和l＞10d或l＞150mm（按较小值）的螺栓。 d为公称直径，l为螺杆公称长度。     2 A、B螺栓孔的精度和孔壁表面粗糙度，C级螺栓孔的允许偏差和孔壁表面粗糙度，均应符合国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205的要求。

    4 每个高强度螺栓的预拉力，应符合现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的规定。     5 冷弯薄壁型钢采用电阻点焊时，每个焊点的抗剪承载力设计值应符合现行国家标准《冷弯薄壁型钢结构技求规范》GB 50018的规定。     6 当采用厚度小于4mm 的钢材或冷弯薄壁型钢时，本条第1款和第2款规定的强度设计值应降低5％。     当冷弯薄壁型钢构件全截面有效时，可采用现行国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB 50018附录C规定的考虑冷弯效应的强度设计值计算构件的强度。经退火、焊接、热镀锌等热处理的构件不予考虑。     7 当计算下列结构物件和连接时，本规程表3.3.2-1、表3.3.2-2、表3.3.2-3规定的强度设计值应乘以相应的折减系数：       1) 单面连接的角钢       按轴心受力计算强度和连接时                         0.85       按轴心受压计算稳定性时           等边角钢                 0.6＋0.0015λ，但不大于1.0           短边相连的不等边角钢      0.5＋0.0025λ，但不大于1.0           长边相连的不等边角钢                           0.70       注：λ为长细比，对中间无连系的单角钢压杆，应按最小回转半径计算确定。当λ