钢标系列

钢标系列

术语

脆断:结构或者构件在拉应力状态下，没有发生明显警示性的塑型变形，突然发生断裂。

一阶弹性分析:不考虑几何非线性对结构内力和变形的影响，根据未变形的结构建立平衡方程，按照弹性阶段分析结构内力和变形。

二阶弹性分析:考虑结构整体几何缺陷和几何非线性对结构内力和位移的影响，根据变形后的结构建立平衡方程，按照弹性阶段分析结构内力和变形。

直接分析法:直接考虑对结构稳定和强度有影响的各种因素（主要包括初始几何缺陷、残余应力、材料非线性、节点刚度等），以结构整体为对象进行二阶非线性分析。

屈曲:结构、构件或板件在受力临界状态，在其刚度较弱方向，产生一种较大变形的状态。

板件屈曲后强度:板件屈曲后，尚能继续承受更大荷载的能力。

正则化长细比（正则化宽厚比）:一个参数，其值等于钢材受弯、受剪或受压屈服承载强度与相应构件或板件受弯、受剪或受压弹性屈服应力之商的平方根。

折算宽度:计算板件屈曲后极限强度时，将承受非均匀应力的板件宽度，按均匀分布的屈服应力等效所得的折算后宽度。

计算长度系数:与构件屈曲模态及两端转动约束相关的一个系数。在一阶分析中，直接关系构件稳定。

计算长度:计算构件稳定时用的长度。其值等于构件有效约束点之间的距离乘以计算长度系数。    

长细比:构件的计算长度与回转半径之比。构件不同方向可能有不同的回转半径，不同方向可能也有不同的计算长度，两者取值要对应。

支撑力:为了减小构件（或受压翼缘）得计算长度，在所设置支撑处，沿着构件（或受压翼缘）的屈曲方向，支撑所受的轴向力（构件的侧向力）。

无支撑结构:利用节点和构件的抗弯内力，抵抗水平荷载的结构。

支撑结构:在梁柱所在平面内，沿着斜向（通常角度在35～60度之间）设置支撑，利用支撑构件的轴向刚度抵抗结构的水平荷载的结构（通常情况下，构件轴向刚度远远大于其弯曲刚度，故同条件下支撑结构的侧向刚度一般远大无支撑结构，水平变形较小）。

框架—支撑结构:由框架和支撑共同组成抗侧力体系的结构。

强支撑框架:在框架支撑结构当中，支撑结构（支撑桁架、剪力墙或者筒体等）抗侧移刚度较大（通常是康侧移刚度满足某一要求），可视为无侧移刚架。

摇摆柱:只承受轴力，不提供侧向刚度的柱子（一般会对周边柱造成不力影响）。

节点域:框架节点中，柱腹板在梁高范围内由上下加劲肋围城的区域。

钢板剪力墙:设置在框架梁柱之间的钢板，用于承担框架结构中的水平力。

主管:钢管结构中，在节点出连续贯通的管件（比如管刚架中的弦杆，一般也是较大管件）。

钢混组合梁:有混凝土翼缘和钢梁，通过抗剪剪连接，可整体受力的梁。

支撑系统:由支撑及传递内力的梁（包括基础梁）、柱组成的抗侧力系统。

中心支撑框架:理论上支撑和梁柱汇交于一点的支撑框架结构（实际中偏心距离小于梁柱截面的也算）。    

偏心支撑框架:斜支撑至少有一端不交于梁柱节点，与钢梁连接的支撑框架。

屈曲约束支撑:由核心钢支撑、外约束单元和无粘结的构造层组成，不会发生失稳（可以理解为屈曲可控，不发生失稳）的支撑。

塑型耗能区:在强烈地震作用下，结构构件首先发生塑型变形，消耗能量的区域。

弹性区:在强烈地震作用下，结构仍然处于弹性受力的区域。

防火涂料类型    

钢结构防火涂料类型

通常根据高温下涂层变化情况将防火涂料分为膨胀型和非膨胀型两大系列：

膨胀型防火涂料

也称薄型防火涂料，厚度一般为1~7mm, 其中厚度小于3mm 时也称超薄型膨胀型防火涂料。膨胀型防火涂料基料为有机树脂，配方中还含有发泡剂、碳化剂等成分，遇火后自身会发泡膨胀，形成比原涂层厚度大十几倍到数十倍的多孔碳质层。多孔碳质层可阻挡外部热源对主材的传热，如同绝热屏障。

膨胀型防火涂料用于钢结构防火，耐火极限可达0. 5~2. 0h 。膨胀型防火涂料涂层薄，有较好的装饰性，缺点是施工时气味较大，涂层易老化，若处于吸湿受潮状态会失去膨胀性。

非膨胀型防火涂料

又称厚型防火涂料，涂层厚度从7m~50mm, 主要成分为无机绝热材料，遇火不膨胀，自身具有良好的隔热性。对应耐火极限可达到0.5~3h以上。非膨胀型防火涂料一般不燃、无毒、耐老化、耐久性较可靠，适用于永久性建筑中。

厚型防火涂料又分两类， 生类以矿物纤维为骨料采用干法喷涂施工；另一类是以膨胀蛭石、膨胀珍珠岩等颗粒材料为主的骨料，采用湿法喷涂施工。采用于法喷涂纤维材料与湿法喷涂颗粒材料相比，涂层容重轻，但施工时容易散发细微纤维粉尘，给施上环境和人员的保护带来一定问题，另外表面疏松，只适合于完全封闭的隐蔽工程。

防腐

结构防腐蚀设计

腐蚀性介质环境中钢结构的布置应符合材料矩中使用的原则，排架、框架或柜架结构宜采用较大柱距或间距，承重构件宜选用相对较厚实的实腹截面。除有特殊耍求外，不应因考虑锈蚀损伤而加大钢材截面的厚度。

钢结构防腐与涂装

腐蚀环境中钢结构构件截面形式的选择，应符合下列规定：

(1) 中等腐蚀环境中的框架、梁、柱等主要承重结构，不宜采用格构式的构件或冷弯薄壁型钢构件；所用实腹组合截面板件厚度不宜小于6mm, 闭口截面壁厚不宜小于5mm。

(2) 柜架与网格结构的杆件不应采用双角钢组合的T 形截面或双槽钢组合的H 形截面，宜采用钢管截面· 并沿全长封闭；其节点宜采用相贯线焊接节点或焊接球节点；当采用螺栓球节点时，杆件与螺栓球的接缝应采用密封材料填嵌严密，多余螺栓孔应封堵密实。

轻钢龙骨低层房屋的龙骨钢材应采用符合国家现行标准《连续热锁锌钢板及钢带》GB/T 2518 的热锻锌板，其双面锁锌量不宜低于330g/平方米。

轻型钢结构屋面、墙面围护结构的防腐蚀设计，应符合以下规定：

(1) 金属屋面可选用彩涂钢板；在无氯化氢气体及碱性粉尘作用的环境中可采用锁铝锌板或铝合金板。有侵蚀性粉尘作用的环境中，压型钢板屋面的坡度不宜小于10% 。

(2) 腐蚀环境中屋面压型钢板的厚度不应小于0.6mm 并宜选用咬边构造的板观；其连接宜采用紧固件不外露的隐藏式连接。当为中等腐蚀环境时，墙面压型钢板的连接亦应采用隐藏式连接。    

(3) 门、窗包角板宜采用长板以减少接缝，过水处的接缝应连接紧密并以防水密封胶嵌缝；中等腐蚀环境中板缝搭接处的外露切边宜以冷锁锌涂覆防护。

(4) 屋面排水应避免内落水构造和防止因排水不畅而引起的渗漏；屋面非溢水天沟宜采用薄钢板制作，其容量应经计算确定，其壁厚按受力构件计算确定并不宜小于4mm,同时应按室外构件并不低于中等腐蚀环境的要求进行防腐蚀涂装；必要时，可采用不锈钢天沟。

预应力钢结构的外露拉索体系应采取可靠的防腐保护措施，并符合以下规定：

(1) 索体防护可采用钢丝锁层加整索挤塑护套．单根钢绞线锁（涂）层加挤塑护套或加整索高密度聚乙烯护套等方法；

(2) 锚固区锚头采用锁层防腐，室外拉索下锚固区应设置排水孔等排水措施；

(3) 对可换索描头应灌注专用防腐蚀油脂防护，其描固区与索体应全长封闭。

钢结构杆件与节点的构造应便于涂装作业及检查维护，并避免积水和减少积尘。

构件截面应避免有难以检查、维护的缝隙与死角；组合构件中零件之间需维护涂装的空隙不宜小于120mm 。

应避免或减少易于积尘、积潮的局部封闭空间。构件节点的缝隙、外包混凝土与钢构件的接缝处以及塞焊、槽焊等部位均应以耐腐蚀型密封胶封堵。

钢构件与铝合金构件的接触面，应以硫酸锌底涂与配套面涂或者绝缘层阻隔，其连接件应采用锁锌紧固件。    

钢柱脚埋入地下部分应以强度级别不低于C20 的密实混凝土包裹，并高出室内地面不少于50mm; 高出室外地面或可能有积水作业室内地面应不少于150mm, 顶面接缝应以耐腐蚀型密封胶封堵。

焊接材料、紧固件及节点板等连接材料的耐腐蚀性能不应低于主材材料。承重钢结构防护结构的连接焊缝应采用连续焊缝。任何情况下，构件的组

合连接焊缝不应采用单侧焊缝。

所有现场焊缝或补焊焊缝处，均应仔细清理焊渣、污垢，并严格按照构件涂装要求进行补涂，或以冷锁锌进行补涂。

紧固件连接的防腐蚀构造应符合下列规定：

(1) 钢结构的连接不得使用有锈迹或锈斑的紧固件。连接螺栓存放处应有防止受潮生锈、潮湿及沾染赃物等措施；

(2) 高强度螺栓连接应符合以下要求：

1) 高强螺栓连接的摩擦面应严格按设计要求进行处理，并保证抗滑移系数符合承载力要求，无特殊要求时，其除锈等级应与主材除锈等级相同。

2) 连接处于露天或中等腐蚀作用环境时，其除锈后摩擦面宜采用涂覆无机富锌底涂或锌加底漆的涂层摩擦面构造，涂层厚度不应小于70μm 。

3) 终拧完毕并检查合格后的高强螺栓周边未经涂装的摩擦面，应仔细清除污垢，并严格按主材要求进行涂装；连接处的缝隙，应嵌刮耐腐蚀型密封胶。

(3) 中等侵蚀性环境中的普通螺栓应采用锁锌螺栓，其直径不应小于12mm; 并于安装后以与主体结构相同的防腐蚀措施涂覆封闭；当有防松要求时应采用双螺帽紧固，不应采用弹簧垫圈。

(4) 连接铝合金与钢构件的紧固件．应采用热浸锁锌紧固件。    

防火板

钢结构防火用板材分二类，一类是密度大、强度高的薄板；一类是密度较小的厚板。

(1) 防火薄板

防火薄板的特点是密度, 强度高（抗折强度10~50MPa), 导热系数大(0. 2~0.4W/mK), 使用厚度大多在6~15mm 之间，主要用作轻钢龙骨隔墙的面板、吊顶板（又统称为罩面板），以及钢梁、钢柱经厚型防火涂料涂覆后的装饰面板（或称罩面板）。

(2) 防火厚板

防火厚板的特点是密度小（小于500kg/m3), 导热系数低(0.08W/(mK) 以下），其厚度可按耐火极限需要确定，大致在20~50mm 之间。由于本身具有优良耐火隔热性，可直接用于钢结构防火，提高结构耐火极限。

防火厚板主要有轻质（或超轻质）硅酸钙防火板及膨胀蛭石防火板两种。

1) 轻质硅酸钙防火板是以CaO 和Si02 为主要原料，经高温高压化学反应生成硬硅钙晶体为主体再配以少量增强纤维等辅助材料经压制、干燥而成的一种耐高温、隔热性优良的板材。

2) 膨胀蛭石防火板是以特种膨胀蛭石和无机黏结剂为主要原料，经充分混合成型压制烘干而成的具有防火隔热性能的板材。

用防火厚板作为钢结构防火材料有如下特点：

1) 重量轻： 容重在400~500kg/m³左右，仅为一般建筑薄板的1/2~1/4;

2) 强度较高。抗折强度为0.8~2.5MPa;

3) 隔热性好。导热系数数0.08W/CmK), 隔热性能要优于同等密度的隔热型厚型防火涂料；    

4) 耐高温。使用温度l000°C以上，1000°C加热3小时，线收缩~2%, 用这种板保护钢梁钢柱，耐火极限可达3小时以上；

5) 尺寸稳定。在潮湿环境下可长期使用、不变形；

6) 耐久性好。理化性能稳定，不会老化，可长期使用；

7) 易加工。可任意锯、钉、削；

8) 无毒无害。不含石棉，在高温或发生火灾时不产生有害气体；

9) 装饰性好。表面平整光滑，可直接在板材上进行涂装、袚糊等内装饰作业。

钢材锈蚀的基本原理

钢材锈蚀的基本原理

1. 钢材的锈蚀是一种“电化腐蚀＂。任何钢材都存在化学成分上的不均匀性，而且研究证明在同一晶体的棱角与侧面之间也存在着微小的电位差，当大气中的水分（天然水都含有杂质）在钢材凝结成一层很薄的水膜时，就作为一种电解液，加上空气中氧的作用使钢材表面形成很多微小的原电池，这些原电池反应的结果，使钢材逐渐破坏。在钢材表面虽然有一层氧化铁的保护层，但并不完善，它有很多微小的空隙和裂缝，尤法完全阳挡这些原电池的形成，特别是在钢材加工运输堆放过程中，受到各种物理和化学作用使氧化膜组织变化，部分剥离，此时，氧化膜反而起阴极作用而促使电化学腐蚀的发展。换旬话说，只要钢材表面有水膜的存在，锈蚀就是不可避免的。

2. 钢材锈蚀的电化学作用，可简单表现为以下过程：

(1) 铁不断离子化，进入电解质溶液，在钢材表面留下多余电子，称为阳极过程：

Fe—Fe-+Ze-；

(2) 在电解质溶液中，溶于水中的氧原子吸收了阳极的电子而成氢氧离子，称为阳极过程；

(3) 阳极产物铁离子与阴极产物氢氧离子生成初步腐蚀产物氢氧化低铁沉淀，再遇水和氧后即转变为氢氧化铁，形成疏松的薄膜包覆千钢材表面，有一定的保护作用，这就是铁锈；但其抗渗透能力很弱．故锈蚀将继续进行，不过速度趋缓。

铁锈的成分随腐蚀时所处的条件而异，大多铁锈中含有：Fe(OH)3 、Fe(COH)2、Fe(OH)、Fe~03•H2O 等化合物C铁锈的组织很疏松且具有吸湿性，当水分不断渗入时，铁锈将继续进行。铁锈的体积比受锈蚀钢材的体积大1.5~2.0倍。    

3. 防止锈蚀的原理就是使上述的微电池两极间流过的电流尽可能减少。为此，可采用概念性方法有：

(1) 使金属表面的性质尽量均匀，以减少各部分之间的电位差；

(2) 抑制微电池两极中任一极的反应；

(3) 使金属表面钝化；

(4) 通过在金属表面上覆盖一层电阻高的物质，即在微电池两极间加入高的电阻，达到使电流变小的防锈效果。

其中，与(1)项相应的方法是进行金属表面预处理，除去钢材表面上的锈和轧制氧化皮，以及将它们化合成保护膜方法。与(2)、(3)项相应的方法是涂装防锈的方法，其中与1662第18章钢结构防护。

(2) 相应的方法是采用包含大量像锌粉那样的比铁电位低的金属颜料作的涂料来涂装金属表面，这样，当锌析出时就会放出电子，并将此电子补给铁起阴极作用而抑制铁反应。

(3)项相应的方法是采用含有碱性铅颜料作涂料，由千这种可溶性铅化物的作用，铁显示出较一般速度小得多的腐蚀速度，就如高电位金属所具有的那种性态（钝化）。

(4) 项相应的方法，一般是采用金属覆盖的方法，例如电锁、化学锁、溶化锁和金属喷锁等。

在建筑钢结构中，对钢材表面采用金属锁层（热喷涂锌或锌铝）防止锈蚀的方法，固价格较高，目前尚限用于有特殊要求的重要结构中。而最常用的方法是钢材表面涂以非金属涂料（如富锌涂料），将钢材表面保护起来使之不受大气中有害介质的侵蚀。这种方法效果好，    

但缺点是耐久性较差，经一定时期需进行维修。

影响钢材锈蚀的因素

影响钢材锈蚀的因素

1. 大气湿度和雨水使钢材表面水膜的形成是锈蚀的必要条件，研究表明，当空气相对湿度在60% 以下时，钢材表面没有足够的水分形成水膜，故几乎不生锈；相对湿度大千60% 以后，将逐渐形成水膜而生锈，当相对湿度增加到一定数值后，锈蚀速度会突然升高，这一数值称为锈蚀的临界湿度，钢材的临界湿度约为60%~75%, 当大气相对湿度大于75%时．钢材的锈蚀明显加速。此时金属表面存在肉眼看不见的薄液层，液膜厚度约为几十到几百个分子层，形成连续电解液薄层，故锈蚀速度剧增，有时称为潮大气锈蚀。

而当金属表面存在肉眼可见的凝结水膜时，如雨、雪等使水膜厚度大大增加，此时氧通过液膜扩散到金属表面比较困难，锈蚀速度反而有所下降，这种情况有时称为湿大气锈蚀。实践证明，在钢结构建筑中．凡漏雨、飘雨之处，锈蚀均严重，而干燥地区，锈蚀就很轻微。

2. 大气中灰尘和有害气体灰尘组成复杂（在城市中一般含2mg/m3, 在工业大气中可达1000mg/ m3) , 有些自身有腐蚀性，有些本身虽有腐蚀作用但能吸附腐蚀性物质，有些虽有腐蚀作用但积留在钢材表面后，由于灰尘具有毛细管凝聚作用．即会从空气中吸收水分，形成电解质溶液，促使电化腐蚀作用的进程。

在工业区，一些有害气体，如CO2、H2S、NO、HCl溶解在湿空气的水滴中，落在钢材表面上，形成稀酸性溶液的电解质将大大加速锈蚀的过程。在海洋区大气中，包含大最NaCl、MgCl2的微粒，这些微粒能吸潮形成电化学腐蚀，加快钢材锈蚀，故工厂区及沿海地区的建筑物锈蚀相对严重。    

3. 温度的作用—当其他条件相同时，温度愈高（但不超过100摄氏度)，同时在高温时（>200摄氏度)， 侵蚀性气体的活性激增，对钢材表面氧化保护膜的渗透力显著提高，依靠空气中氧作为氧化剂，便能和钢材发生化学反应，强化腐蚀作用，热工艺车间内遭受高温处，钢材表面的腐蚀现象即属于这种腐蚀。化学腐蚀愈快，锈蚀也愈严重。所以南方潮湿的工业环境中钢结构腐蚀速度转快，另外，气温的急剧变化，也能使氧化铁保护层碎裂，促使生锈。

4. 钢与铝等一些金属的接触将在接触处引起电位差而产生电化腐蚀，故钢结构构件与铝制金属件不能直接接触，应在其间设置隔离层，其紧固件也应与锌隔护。（凡是有利有弊，这种情况也可以用于对钢结构的防护，比如有种钢结构防腐的方法，叫牺牲阳极的阴极保护法，就是利用这个原理，用一种比钢材更容易腐蚀的金属，实现对钢材的防腐）

钢材的腐蚀的种类

钢材的腐蚀的种类

1. 在侵蚀介质作用下，钢材将产生腐蚀。根据侵蚀性介质的种类，主要可分为酸腐蚀、碱腐蚀和盐腐蚀三种。

2. 从侵蚀性介质的形态来区分，有液相腐蚀和气相腐蚀两大类，而建筑钢结构主要遭受气相腐蚀。

钢结构防腐与涂装

(1) 液固（包括吸湿潮解的固体）腐蚀—钢结构与液态侵蚀性介质发生作用后产生的腐蚀。通常由于设备、贮槽和管沟等的＂跑、冒、滴、漏”而发生，或者是由于固态的侵蚀性介质（如盐类等）吸湿潮解后与所接触的钢结构作用后产生的腐蚀。液态介质一般属于酸腐蚀，固态潮解的介质一般属于盐腐蚀，有时亦可能是碱腐蚀。

(2) 气相（包括酸雾、粉尘、气溶胶）腐蚀—钢结构与气相侵蚀性介质发生作用后产生的腐蚀。气相介质在常温下只有与水化合成液相后才具有侵蚀性。气相腐蚀的程度取决于气相介质的化学性质、浓度及环境湿度和温度。气相腐蚀属于酸腐蚀或盐腐蚀。

钢材腐蚀损坏的类型可分为以下四种类型：

(1) 均匀腐蚀—亦称为一般腐蚀，即腐蚀均匀地分布于整个钢材表面。这种腐蚀危险性较小。

(2) 不均匀腐蚀当钢材中杂质分布不匀，或不同部位上电解质溶液的浓度有差异时，将产生不均匀腐蚀，这种腐蚀可使结构产生薄弱截面，故危险性大。在含硫较多的钢材中，硫化锰夹杂物易溶于中性电解质、容易造成局部性腐蚀，腐蚀的深痕处产生应力集中．易成为造成断裂的根源。    

(3) 点（坑）腐蚀—即腐蚀集中在钢材表面上不同的区域内并向深处发展，甚至能使个别部位蚀穿成孔穴，故亦比较危险。

(4) 晶间腐蚀—一般可分为应力腐蚀和氢脆两种情况：

1）应力腐蚀，应力本身并不引起腐蚀，但在拉应力状态下有氧化物的侵蚀性介质（如硝酸盐、氯化物、氢氧基离子等）能沿晶界渗入钢材起腐蚀作用。由试验可知，拉应力愈高，腐蚀愈快。在一般情况下，拉应力集中处易发生这种腐蚀。如高温高压且有较高拉应力的热风炉炉顶外壳，因温差变化而有含硝酸盐等的酸性冷凝液附于顶壁上产生电化腐蚀，曾发生多次裂损事故。

2) 氢脆—是钢材受酸性腐蚀时产生的氢渗入晶粒间降低塑性后，在拉应力作用下产生断裂的现象。当腐蚀性介质主要为S02 和H2S 且浓度较大时，在钢材表面形成的电解液PH＜3 的情况下，其腐蚀过程中产生的氢将局部渗入钢材内部而造成氢脆。

应力腐蚀和氢脆都是在无明显变化征兆的情况下突然发生的脆性断裂，故相当危险。

当不同类型的腐蚀同时存在于一个构件上时，结构破坏的危险就更大。

钢结构腐蚀的特点

钢结构腐蚀的特点及其耐腐蚀性能

1. 钢结构的锈蚀特点

钢结构的锈蚀与建筑物周围环境温度、湿度、大气中侵蚀性介质的含量和活力，大气中的含尘量、构件所处的部位以及钢材材质等因素有关，锈蚀的特点如下：

(1) 未加防护的钢材在大气中的锈蚀速度每年不同，开始快，以后逐渐减慢，第一年的锈蚀速度约为第五年的5 倍。

(2) 不同地区钢材的锈蚀程度差异很大，沿海和潮湿地区的锈蚀比气候干燥地区要严重得多。

(3) 工业区特别是重工业区钢结构的锈蚀速度高，约为市区的2 倍，比空气中侵蚀性介质很少的田园和山区要高出10 倍左右。

(4) 室外钢结构的锈蚀速度约为室内钢结构的4 倍。

(5) 与空气隔绝的钢结构几乎不生锈，如两端封闭的钢管，经试验证明，不论管内贮水或不旷水，管内壁的锈蚀均甚微，可以不做任何处理。

(6) 低合金钢（特别是含有铜元素）的抗锈蚀能力优于碳素结构钢。

(7) 有防锈涂层的钢结构的锈蚀速度比无涂层的约慢3~5 倍。

(8) 容易积留灰尘的，或易受潮的部位锈蚀严重。

2. 建筑钢结构构件锈蚀的一般规律

(1) 整个厂房结构中最严重的部位是屋盖结构，因为屋顶区气相介质的湿度和温度均较高。同时构件外形复杂，厚度较薄，故对承载力的影响较大。吊车梁和柱子的侵蚀较轻，其中柱子和屋架的连接点以及柱子和吊车梁的连接点处容易生锈，混凝土屋面板在钢屋架上的支承处以及钢吊车梁在混凝土柱的支承处锈蚀较严重。    

(2) 在屋架结构中以弦杆为最严重，其中下弦尤甚，上弦略轻，平均为下弦的80%左右，斜腹杆次之，其侵蚀程度平均为弦杆的80% 左右。竖杆最轻，平均为弦杆的60%左右。

钢结构防火设计原则

一、防火要求

1. 钢结构构件的设计耐火极限应根据建筑的耐火等级，按照现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016 的规定确定。柱间支撑的设计耐火极限应与柱相同，楼盖支撑的设计耐火极限应与梁相同，屋盖支撑和系杆的设计耐火极限应与屋顶承重构件相同。

2. 钢结构构件的耐火极限经验算低于设计耐火极限时，应采取防火保护措施。

3. 钢结构节点的防火保护应与被连接构件中防火保护要求最高者相同。

4. 钢结构的防火设计文件应注明建筑的耐火等级、构件的设计耐火极限、构件的防火保护措施、防火材料的性能要求及设计指标。

二、防火设计

1. 钢结构应按结构抗火承载力极限状态进行耐火验算与防火设计。

2. 钢结构的防火设计应根据结构的重要性、结构类型和荷载特征等选择基于整体结构耐火验算或基于构件耐火验算的防火设计方法，并应符合下列规定：

(1) 跨度不小于60m 的大跨度建筑和高度大于250m 的高层建筑中的钢结构，宜采用基于整体结构耐火验算的防火设计方法；

(2) 跨度不小于120m 的大跨度建筑中的钢结构和预应力钢结构，应采用基于整体结构耐火验算的防火设计方法。

3. 基于整体结构耐火验算的防火设计方法应符合下列规定：

(1) 各防火分区应分别作为一个火灾工况进行验算；    

(2) 应考虑结构的热膨胀效应、结构材料性能受高温作用的影响，必要时，还应考虑结构几何非线性的影响。

4. 基于构件耐火验算的防火设计方法应符合下列规定：

(1) 计算火灾下构件的组合效应时，可不考虑热膨胀效应，且火灾下构件的边界约束和在外荷载作用下产生的内力可采用常温下的边界约束和内力；

(2) 计算火灾下构件的承载力时，构件温度应取其截面的最高平均温度，并应采用结构材料在相应温度下的强度与弹性模量。

5. 火灾下钢结构构件的实际耐火极限td 不应小于其设计耐火极限tm 。在构件耐火验算与防火设计时，可采用承载力法或临界温度法。

(1) 承载力法

在设计耐火极限tm 时间内，火灾下构件的承载力设计值不应小于其最不利的荷载（作用）组合效应设计值（即火灾下经过耐火极限的时间tm后，按标准升温曲线，钢结构会上升到一个温度T（未超过钢结构的熔点），钢结构的强度会依据温度T进行一定的折减，然后按照折减后的强度（对应一个屈服强度折减系数），对钢结构构件进行拉压弯剪验算）：

(2) 临界温度法

在设计耐火极限tm 时间内，火灾下构件的最高温度仍不应高于其临界温度Td(即经过防护后的钢结构，构件升温会比不经过防护慢，但在经历一个耐火极限时间tm后，构件也会升温至温度T1,此温度T1不超过临界温度td即可，防火保护层厚度也经过多次试算既可以得到).

建筑物耐火等级

1. 民用建筑的耐火等级

民用建筑根据其建筑高度和层数可分为单、多层民用建筑和高层民用建筑。高层民用建筑根据其建筑高度、使用功能和楼层的建筑面积可分为一类和二类。

民用建筑的耐火等级应根据其建筑高度、使用功能、重要性和火灾扑救难度等确定，并应符合下列规定：

(1) 地下或半地下建筑（室）和一类高层建筑的耐火等级不应低于一级；

(2) 单、多层重要公共建筑和二类高层建筑的耐火等级不应低于二级。

2. 厂房建筑的耐火等级

厂房建筑的耐火等级与生产的火灾危险性密切相关。我国根据在厂房建筑内使用或生产物质的起火及燃烧性能，将这类建筑的火灾危险性分成五类。各类厂房的耐火等级除与火灾危险性有关外，还与厂房层数、防火分区等有关，应符合建筑防火规范相关要求。

根据目前我国登高消防车的一般工作高度，现在装备的普通消防车的直接吸水扑救火灾高度及消防员的登高能力，将多、高层厂房的界限高度定于24m, 即将高度大于24 m 、二层及二层以上的厂房划分为高层厂房，将高度小于或等于24m 、二层及二层以上的厂房划为多层厂房。

厂房建筑的耐火等级应符合下列规定：

(1) 高层厂房，甲、乙类厂房的耐火等级不应低于二级，建筑面积大于300平的独立甲、乙类单层厂房可采用三级耐火等级的建筑。

(2) 单、多层丙类厂房和多层丁、戊类厂房的耐火等级不应低于三级。    

(3) 使用或储存特殊贵重的机器、仪表、仪器等设备或物品的建筑，其耐火等级不应低于二级。

(4) 锅炉房的耐火等级不应低千二级，当为燃烧锅炉房且锅炉的总蒸发量不大于4t/h时，可采用三级耐火等级的建筑。

(5) 油浸变压室、高压配电装置室的耐火等级不应低于二级。

构件耐火极限

1. 建筑结构构件耐火极限定义

建筑结构构件的耐火极限定义为：构件受标准升温火灾条件下，失去稳定性、完整性或绝热性所用的时间，一般以小时（h）计。

(1) 失去稳定性是指结构构件在火灾中丧失承载能力，或达到不适宜继续承载的变形。对于梁和板，不适于继续承载的变形定义为最大挠度超过L/20, 其中L为试件的计算跨度。对于柱，不适于继续承载的变形可定义为柱的轴向压缩变形速度超过3h (mm/min), 其中h为柱的受火高度，单位以m计。

(2) 失去完整性是指分隔构件（如楼板、门窗、隔墙等）一面受火时，构件出现穿透裂缝或穿火孔隙，使火焰能穿过构件，造成背火面可燃物起火燃烧。

(3) 失去绝热性是指分隔构件一面受火时，背火面温度达到220°C, 可造成背火面可燃物（如纸张、纺织品等）起火燃烧。

当进行结构抗火设计时，可将结构构件分为两类，一类为兼作分隔构件的结构构件（如承重墙、楼板），这类构件的耐火极限应由构件失去稳定性或失去完整性或失去绝热性三个条件之一的最小时间确定；另一类为纯结构构件（如梁、柱、屋架等），该类构件的耐火极限则由失去稳定性单一条件确定。

2. 建筑结构构件耐火极限要求

我国现行有关规范，仅考虑了上述(1) 、(2) 两个因素，对建筑结构构件的耐火极限作了明确规定。不燃性、难燃性和可燃性是指构件材料的燃烧性能，其定义如下：

(1) 不燃性。指受到火烧或高温作用时不起火、不燃烧、不炭化的材料。用于结构构件的这类材料有：钢材、混凝土、砖、石等。    

(2) 难燃性。指在空气中受到火烧或高温作用时难起火，当火源移走后，燃烧立即停止的材料。用于结构构件的这类材料有：经过阻燃、难燃处理后的木材、塑料等。

(3) 可燃性。指在明火或高温下起火，在火源移走后能继续燃烧的材料。可用于结构构件的这类材料主要有：天然木材、竹子等。

防火保护措施    

一、钢结构防火保护的主要方法

1. 浇筑混凝土或砌筑砌块

采用混疑土或耐火砖完全封闭钢构件。这种方法优点是强度高，耐冲击，但缺点是要占用的空间较大；另外，施工也较麻烦，特别在钢梁、斜撑上，施工十分闲难。

2. 涂抹防火涂料

将防火涂料涂覆于钢材表面，这种方法施工简便、重量轻、耐火时间长，而且不受钢构件几何形状限制，具有较好的经济性和实用性。

3. 外包轻质防火板材

采用纤维增强水泥板（如TK板、 浇铸混凝土或砌筑耐火砖FC板）、石膏板、硅酸钙板、蛭石板将钢构件包覆起来 。防火板由工厂加工，表面平整、装饰性好，施工为干作业。用于钢柱防火具有占用空间少、综合造价低的优点。

4. 包裹柔性毡状隔热材料

采用隔热毯、隔热膜等柔性毡状隔热材料包裹构件, 这种方法隔热性好，施工简便，造价低，适用于室内不易受机械伤害和免受水湿的部位。

5. 选用钢结构防火保护措施应注意的问题

(1) 钢结构可采用上述防火保护措施之一或其中几种的复合；

(2) 防火保护施工时，不应产生对人体有害的粉尘或气体；

(3) 钢构件受火后发生允许变形时，防火保护不发生结构性破坏与失效。

二、混凝土或砌体防火保护    

钢结构采用外包混凝土、金属网抹砂浆或砌筑砌体保护时，应符合下列规定：

(1) 外包混凝土时，混凝土的强度等级下应低于C20;

(2) 外包金属网抹砂浆时，砂浆的强度等级不应低于M5; 金属丝网的网格不应大于20mm, 丝径不应小丁0.6mm; 砂浆最小厚度不小于25mm;

(3) 砌筑砌体时，砌块的强度等级不应低于MlJlO 。

钢结构防护设计    

一、钢结构防腐涂装设计

1. 钢结构的防腐涂装设计应符合国家现行标准《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046 、《冷弯型钢结构技术规范》GB 50018 和协会标标准《钢结构防腐蚀涂装技术规程》CECS 343 的规定。应遵循预防为主、防护结合、安全可靠、经济合理的原则，并综合考虑介质环境的腐蚀性、建筑物的重要性和维护条件等因素，在建筑全寿命经济分析的基础上采取长效防腐蚀涂装措施进行防护c在强腐蚀介质环境中不宜采用钢结构，若需采用时，应对其必要性及技术经济合理性进行论证。

2. 结构的防腐设计应符合以下要求：

(1) 应根据工作环境介质的腐蚀性级别与结构的重要性及技术经济要求，确定合理的防腐蚀设防标准与涂装方案。除有特殊要求外，不应因考虑锈蚀损伤而加大构件截面厚度。

(2) 腐蚀性介质环境中钢结构的布置应符合材料栠中使用的原则，框（排）架或柜架结构宜采用较大的柱距或跨度。

(3) 构件截面宜选用实腹截面或闭口（钢管）截面；开口薄壁型钢或薄壁板件截面的构件宜仅用于微腐蚀或轻侵蚀环境中。

(4) 钢材截面除锈等级不应低于Sa2一级，表面涂层应选用合理配套的复合涂层，即以与基层表面有较好附着力和长效防腐性能的涂料为底漆，有优异屏蔽功能的涂料为中间漆，以耐候性能好的涂料为面漆组成的复合涂层。对有特殊要求的环境条件并有技术经济论证依据时，可采用金属热喷涂与封闭层及涂层组合的长效复合涂层。

(5) 构件及连接节点的构造应避免易于积尘、积潮并便于涂装作业与检查维护。    

(6) 设计文件中应提出结构在使用期间的检查、维护要求。

二、钢结构的隔热防护

1.处于高温工作环境中的钢结构，应考虑高温作用对结构的影响。高温作用为可变荷载，其设计状况为持久状况，并应按承载力极限状态和正常使用极限状态进行设计。

2. 钢结构的环境温度超过100°C 时，其承载力和变形验算应考虑长期高温作用对结构和连接性能的影响，并根据不同情况可采取以下防护措施：

(1) 以耐热涂料（板）隔护；

(2) 结构短时间内可能受到火焰直接作用或长时间受高温作用时，应采用有效的隔热降温措施（如加隔热层或水套等）。

3. 当钢结构可能受到炽热熔化金属或玻璃的侵害时，应采用厚重的耐热砌块围护加以保护。

4. 钢结构的隔热保护措施在相应的工作环境下应具有耐久性，并与钢结构的防腐、防火保护措施相兼容。

5. 高强度螺栓连接长期受辐射热（环境温度）达150°C 以上，或可能短时间受火焰作用时，应采取隔热降温措施予以保护。构件采用防火涂料进行防火保护时，其高强度螺栓连接处的涂层厚度不应小于相连接构件的涂料厚度。

三、钢结构的防火设计

1. 钢结构的防火设计应符合国家现行标准《钢结构设计标准》GB 50017 、《高层民用建筑钢结构技术规程》JG] 99和《建筑钢结构防火技术规范》GB 51249及《钢结构防火涂料应用技术规范》CECS 24的规定，其防火保护措施及构造应根据建筑物的类别与使用条件，综合考虑结构类型、耐火极限要求、t作环境等条件，按照安全可靠、经济合理的原则确定。    

2. 在钢结构设计文件中应有防火设计专项内容，应注明建筑结构的耐火等级、构件的设计耐火极限、所需防火保护材料的性能要求与防火措施及构造要求。

3. 需防火设防建筑中的压型钢板组合楼板结构，其下层的压型钢板不宜因兼作受力钢筋而进行防火涂层防护，仅适于作为施工阶段的校板使用。

4. 必要时对大跨度、大空间及超高层建筑结构，可采用性能化抗火设计方法，模拟实际火灾升温条件．验算分析结构的抗火性能．采取合理有效的防火保护措施。

5. 单、多层建筑和高层建筑中的各类钢构件，应根据防火设防要求，采取外包防火、涂料或其他有效防火隔热措施，保证各类构件的耐火极限应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016的规定。

钢结构工作特性    

一、温度的影响

钢材内部的晶体组织对温度很敏感。温度的变动会使钢材性能发生变化。总的趋势是随着温度的升高钢材强度和弹性模釐E下降，变形增大；而随着温度的下降钢材强度和弹性模量E略有所增加，但塑性和韧性却降低而变脆。

在正温范围，钢材的温度在250°C以下，其强度和弹性模量变化不大，当温度超过250°C时，即发生，＂朔性流动”，超过300°C后，应力－应变关系曲线就没有明显的屈服极限和屈服平台，430—540°C之间强度急剧下降， 600°C时变成完全塑性，强度很低，丧失抵抗外力的大部分能力。此外，在250—300°C,钢材的抗拉强度反而略有提高，同时塑性和韧性均下降，材料有转脆的倾向，钢材表面氧化膜呈现蓝色，称为蓝脆现象。故钢材应避免在蓝脆温度范围内进行热加工。当温度在260—320°C 时有徐变现象。了解钢材在正温范围的性能，有助于合理处理高温下的结构设计。

2. 在负温范围，当温度下降到某一数值时，钢材的冲击韧性突然下降，当在冲击荷载作用下完全脆性断裂，这种现象称为低温冷脆现象。通过系列温度冲击实验可以做出冲击功与温度的关系曲线，曲线的转折点所对应的温度称为冷脆转变温度。结构在使用中可能出现的最低温度必须高于钢材的冷脆转变温度。结构丁程师在工作环境温度较低的地区设计承重结构时，应选用塑性和韧性良好的钢材；构件和节点设计应避免存在双向和三向复杂应力状态，尽量避免焊缝过分集中和多条粗大焊缝会交于一处，以免引起焊接残余应力。除上述要求外，还应在钢结构设计施工图说明中要求钢结构宜在室内正温下加工制作，严格控制硬化、裂纹、气孔、夹渣、擦痕等缺陷的影响；对于构件运输、装卸和保存过程中，应采取措施防止结构变形和损伤。

二、腐蚀介质的影响    

钢结构在具有众多优良性能的同时，也存在耐腐性很差的弱点。腐蚀性环境对钢材的影响主要是锈蚀和应力腐蚀裂损引起结构承载能力的降低。钢结构的腐蚀与环境相对湿度和大气中侵蚀性介质的含址密切相关。钢结构在大气（包括工业大气、海洋大气）环境中使用，钢材表面水分、氧气等存在，加上溶有其他腐蚀性介质和钢材存在化学成分上的不均匀性，使钢材表面形成很多微小局部电池，这些电化学反应的结果使钢材腐蚀。大气中的水分吸附在钢材表面而形成的水膜，是造成钢材腐蚀的决定因素，而环境相对湿度和介质的浓度，则是影响大气腐蚀程度的重要因素。腐蚀使结构杆件截面减小．承载力下降，减少结构的使用年限，特别对轻钢结构的影响更大。而杆件的不均匀锈蚀和＂锈坑”对构件的危险最大，易导致脆性破坏。腐蚀性环境还加速钢材裂纹的开展，构件在腐蚀介质和拉应力（包括残余应力和工作应力）的共同作用下，经过一定时间，就会产生不同形式的腐蚀裂纹，降低构件脆断的临界应力，导致构件的应力达不到材料的抗拉强度，甚至还低千屈服点时就产生脆性破坏。

钢材腐蚀给社会带来很大的经济损失，根据中国工程院专题调研报告，我国每年因船舶、车辆、设备、建筑等腐蚀总损失约占国民生产总值的4%左右，其中土木建筑的腐蚀损失约占20% 以上，经验表明当规范地采取相应的防腐措施后，则可显著减少腐蚀，延长结构寿命。如宝钢，所有厂房、特种结构、通廊及支架等结构均采用钢结构，用钢量巨大，由于采用了先进的涂装技术，在腐蚀环境较好的厂房中，使用了10多年的钢结构，其锈蚀为1%~2%, 基本达到涂装体系使用寿命的预期目标。故钢结构设计应重视防腐蚀设防要求，应按相关规范遵循预防为主，防护结合的原则，在建筑全寿命经济分析的基础上，采取长效防腐蚀涂装和加强维护等综合措施进行防护。具体技术要求与措施见钢结构设计手册18章。    

三、应力集中

在钢结构的构件中不可避免存在着孔洞、槽口、凹角、截面突变以及钢材在冶炼、轧制中内部留下的几何缺陷，这些缺陷易导致应力集中出现，此时．构件中的应力分布将不再保持均匀，而是在某些区域产生局部高峰应力，在另外一些区域则应力降低，形成所谓应力集中现象。高峰区的最大应力与净截面的平均应力之比称为应力集中系数。研究表面，在应力高峰区域总是存在同号的双向或三向应力，这是因为高峰拉应力引起的截面横向收缩将受到附近应力区的阻碍而引起垂直于内力方向的拉应力，使材料处千复杂受力状态。由能量强度理论得知，这种同号的平面或立体应力场有使钢材变脆的趋势。应力集中系数愈大，变脆的趋势亦愈严重，抗疲劳性能越差。虽然建筑钢材的塑性较好，在一定程度上能促使应力进行重新分配，使应力分布严重不均的现象趋千平缓。对常温下承受静荷载作用的构件，计算中可不考虑应力集中的影响。但在负温下或动力荷载作用下工作的结构，应力集中的不利影响将十分突出，往往是引起脆性和疲劳破坏的根源，故在钢结构设计时，构造设计应与计算简图相符，传力应明确，减少应力集中。对于承受循环荷载和处千低温的结构，设计者更应注意结构的细部构造，尤论是从提高疲劳寿命和避免脆性断裂考虑，都应选择应力集中程度低的构造方案。

四、重复荷载作用

钢结构构件及其连接在重复荷载作用下，结构的抗力及性能都会发生重要变化，结构的平均应力虽然低千抗拉强度甚至低千屈服点，也会发生疲劳破坏。疲劳破坏有其特殊的发展过程，即裂纹形成、裂纹缓慢扩展和最后突然发生断裂。对于建筑钢结构，严格来讲，不存在裂纹的形成阶段，因为建筑钢结构材料和制造过程中不可避免地存在着各种缺陷（类裂纹），加之构件截面形状改变和连接构件的不均匀，局部区域会出现应力集中，    

峰值常为平均应力的数倍，其值足以引起小范围内的塑性变形，在多次重复荷载作用下逐渐形成微观裂纹。这些微观裂纹将随着应力的重复作用而扩展为宏观裂纹，裂纹两边的材料时而相互挤压、时而分离．形成光滑区，裂纹扩展的结果使截面削弱，最终导致构件突然断裂，这一特征和脆性断裂相同，但疲劳破坏的断口在距裂源较近处是灰暗的光滑区，较远处是粗糙晶粒状。脆性断裂的断口大部分呈闪光的晶粒状。

实践证明，荷载值变化不大或重复次数不多，重复荷载引起的应力如果不出现拉应力的钢结构一般不会发生疲劳破坏，结构计算中不必考虑疲劳的影响。但长期承受频繁的重复荷载的结构及其连接，例如承受重级工作制CA6~A8 级）吊车的吊车梁和重级、中级工作制(A4~A5 级）吊车衔架等，在结构设计中就必须考虑结构的疲劳问题。

国家标准《钢结构设计标准》GB 50017-2017 规定对使用期内应力变化循环次数n等于或大于50000矿次的构件即应按容许应力幅方法进行疲劳计算，设计时应严格按构件和连接类别控制容许应力幅以及合理的构造设计。在建筑钢结构中因疲劳损坏造成事故，绝大多数是工厂中的重级工作制吊车（特别是硬钩吊车）的吊车梁。工程师在疲劳设计时应注意以下几点：

1. 现行国家标准中，疲劳计算一章仍沿用以往做法采用容许应力法，而静力强度和稳定计算均采用以概率理论为基础的极限状态设计方法；

2. 疲劳计算的荷载采用标准值，不考虑荷载分项系数。疲劳计算中所有数据都来源于试验，动力影响巳经在内，计算疲劳时，动态荷载不乘动力系数；    

3. 建筑钢结构中很少遇到疲劳的情况，标准规定的疲劳计算，最常用的是重级工作制的吊车梁和重级、中级丁作制的吊车析架的计算。而其他的变幅疲劳，当缺乏可用资料的情况下，变幅疲劳也可偏千安全地近似按常幅疲劳计算；

4. 由试验证明，结构和连接类别的容许应力幅与钢材牌号尤关，因此，由疲劳控制的构件不宜采用较高强度的钢材牌号，否则不经济。

五、变形影响

钢结构的一个主要特点是强度高、塑性和韧性好、构件截面小、厚度薄，其在制作与使用过程中易产生的变形问题应引起足够的重视。设计工作者应了解结构的变形情况及其影响，并在设计文件注明控制变形的要求。

1. 制造、安装变形的影响。钢结构在制造和安装过程中允许一定的偏差，其中允许偏差值应符合现行国家有关钢结构工程施工质量验收标准的要求。钢结构在制造中焊接残余变形较为突出，焊接构件经局部加热冷却后产生各种变形，如纵、横向收缩变形、角变形、弯曲变形、扭转变形、波浪变形等。这些变形加上构件在组装和安装中的初始缺陷，对不同的构件产生不同的影响。如：焊接残余角变形的对接和搭接构件在受拉时将引起附加弯矩，其附加应力严重时可导致构件破坏；构件的初始挠度对轴心压杆随着压力的增大而增大，构件既受压又受弯，附加弯矩将使构件受压能力受到损害。

2. 变形对使用的影响。构件过大的变形影响结构的正常使用和观感，摇摆对居住者产生不适或破坏建筑的内部装饰以及非结构构件的损伤。为避免出现上述的现象，有必要限制结构的变形。《钢结构设计标准〉〉GB 50017—2017 规定了框架与受弯构件等的变形值不超过容许变形限值。对于高层和超高层钢结构建筑，在阵风荷载作用下出现较大的摆动或扭转，将使人感觉不舒适，有时无法忍受。而地震时过大振幅会引起结构严重损坏，故相关标准规定了其框架在风荷载作用下顶点最大加速度限值和地震作用下顶点位移的限值，以保证建筑的舒适度与安全度。    

3. 变形对结构内力的影响。多层框架结构一般侧向刚度较大，通常以未变形的结构简图为对象计算内力，忽略变形对内力的影响。高层和超高层建筑，随着层数的增加和建筑高宽比的增大，设计钢结构必须考虑变形对内力的影响。当结构在风荷载或地震作用水平力作用下水平位移增大，竖向荷载产生的二阶效应不能忽视，其主要影响是侧移引起竖向荷载的偏心产生附加弯矩，而附加弯矩又进一步使侧移增大，对千非对称结构还会引起附加扭矩。如果这种效应不能与竖向荷载作用相平衡，结构将出现P-1效应引起的整体失稳。

六、约束作用

在结构体系中或连接节点中，结构或构件之间，构件或板件之间，因相互连接不能自由变形而形成的相互牵制作用称为约束作用，约束的强弱程度称为约束度。约束作用可分为结构承载时，因内力引起的节点内约束作用与温差引起的结构间或节点内的约束作用。

前者是为了组成不同类型结构，由设计者预设不同的约束度，亦即不同程度嵌固作用的铰接、刚接、半刚接节点构造，组成铰接排架与框架等；后者则是设计者非预期的，不利于结构承载的约束作用，如纵向柱列对温差自由变形的约束，会对柱产生附加内力；节点焊接部位因焊接构造不合理而约束度过大时，会引起焊接板件的裂损。设计与施工时，应采取措施，避免或减少此类约束的不利影响。

1. 节点内力的约束作用    

建筑结构有各种组合形式，其节点内力的约束作用也因此而有许多种。如单层厂房的横向框架，梁与柱的连接是刚性节点，厂房柱是屋面梁的约束，屋面梁在外力作用下的变形受到柱的约束，屋面梁使柱子产生弹性侧移，柱子对屋面梁给予弹性压缩，使屋面梁的变形减少。这就形成了柱与梁之间的约束作用。又如横向框架中柱脚被基础完全约束，柱在外力作用下不能转动只产生约束力。结构工程师在结构设计中可利用约束作用保证构件的嵌固和传力作用以及减少结构变形。

2. 温度影响约束作用

温度影响约束作用的性质与一般的荷载不同，不能硬“抗＂，只能适当采用“放”的办法，只要让结构构件和连接具有适当伸缩能力，温度影响的约束作用就可大幅减少。以单层钢结构厂房为例，当厂房纵向长度超过《钢结构设计标准》GB 50017—2017 规定的纵向温度区段长度时应设横向温度缝，在温度缝两侧设双柱，在纵向温度区段内根据传力需要设置一至二道柱间支撑，通过支撑的弹性嵌固约束作用，即可保证厂房骨架的整体稳定和纵向刚度并给柱基础传递纵向水平力（风力、吊车纵向刹车力、纵向地震力）。

至于厂房横向宽度较大时，亦宜考虑用“放”的办法，解决温度影响的约束作用。即在边列采用柔性柱（上部柱的截面宽度减小，屋架与柱铰接）的办法来解决，尽量避免设横向温度缝。

结构工程师在结构设计中可以利用“放”的办法解决建筑钢结构平面布置超长超宽温度影响约束作用。

钢构件在焊接后产生残余变形和残余应力，这是不可避免的客观规律，对于刚度较大、板件厚的构件，焊后产生较大的内应力，结构荷载作用时内力在重分布过程中往往导致塑性变形区扩大，局部材料塑性下降，对结构承受动载和二向应力状态下有不利影响。    

因此，对于一些截面大，板件厚、节点复杂、约束度大，钢材强度级别高的重要结构在施焊过程中应采取降低约束作用的措施，降低应力峰值并使其均匀分布。