钢结构的限值0.004，为什么能比混凝土放宽4倍？

本文转载自 公众号愚公解构

钢的特别之处

1.强度高，重量轻

从下面的定量数据对比可以看出， 钢结构的优势约是混凝土的6倍 。相同的荷载，钢结构的截面更小，重量更轻。

材料	抗压强度（MPa）	抗拉强度（MPa）	密度（kg/m3）	强度与重量比(kN·m)/kg
混凝土（C30）	20.1	2.01	2400	8.4
钢结构（Q355)	355	470	7850	45.2

2.高弹性模量

弹性模量（E=σ/?），是用来描述材料的应力与应变的比例关系，在弹性变形阶段。 钢结构的约是混凝土的7倍。

材料	弹性模量（MPa）
混凝土（C30）	30,000
钢结构（Q355)	206,000

意味着相同应力的需求下，钢结构所需要的变形更小，变形恢复能力更强。

3.高延性、高韧性

钢可以经历较大的塑性变形而不发生断裂；也能够吸收大量能量，而不会发生脆性破坏。混凝土要得到类似的效果，则是需要增加钢筋的含量。

1/250的由来

以上的特点，就决定了钢结构建筑具有更强的弹性，不会因为结构件的开裂影响到结构完整性和抗变形能力。

在《抗规》中5.5.1则是给出一段简短的说明：”钢结构在弹性阶段的层|可位移限值，日本建筑法施行令定为层高的 1/200 。参照美国加州规范(1988) 对基本自振周期大于0.7s 的结构的规定，本规范取 1/250。“

基本上是一模一样的描述，在《抗规》2001版中，取的是1/300，高于参照标准1/250；2010年版中，取1/250，与参照标准一致。放宽钢结构的位移限制，可以使得设计更具经济效益，在不影响安全性的情况下优化材料的使用。

以下是引自《 UNIFORM BUILDING CODE》1988版本的 原文供参考：

Calculated story drift shall not exceed 0.04/ Rw nor 0.005 times the story height for buildings less than 65 feet in height. For buildings greater in height, the calculated story drift shall not exceed 0.03/ Rw nor 0.004 times the story height. These drift limits may be exceeded when it is demonstrated that greater drift can be tolerated by both structural elements and nonstructural elements that could affect life safety. （计算的层间位移角不应超过 0.04/Rw 或 0.005 倍的层高，对于高度小于 65 英尺（19.8米）的建筑物。对于高度较大的建筑物，计算的层间位移角不应超过 0.03/Rw 或 0.004 倍的层高。当证明结构构件和可能影响生命安全的非结构构件可以容忍更大的位移时，可以超过这些位移限制。）

也就是说如果高度不超过19.8m，层间位移角还可以继续放宽到1/200。

实际怎么取？

从规范的条文说明可以发现，这个限值和墙体种类的关系也是很大。不同的墙体，有着不同的标准要求。在新西兰的标准（NZS.1170.5.2004）中给出了一些建议值，可以参考：

内隔墙

构件类型	变形损坏限值
轻质（木材或钢材）	H/150 （面内）H/300 （平面内）
重质（砌体）	H/300（面内）H/600（平面内）
玻璃	H/300
石材（包括大理石）贴面	H/300
瓷砖贴面	H/300

外墙

构件类型	变形损坏限值
外墙或预制板（轻质-包括金属面板、纤维水泥、瓷砖）	H/200（面内） H/300 （平面内）
外墙或板（预制混凝土）	H/300（面内）H/400 （平面内）
外墙或板（砌体-包括玻璃砖）	H/300 （面内）H/600（平面内）
附在外墙上的砖石贴面	H/200（面内）
幕墙系统（带框架元件）	H/150 （面内）

小结

跟钢筋混凝土剪力墙的限值不同， 1/1000 ，基本都严于所有墙体的要求。

而对于钢结构来说， 1/250 ，墙体的要求大都比这个数值要严格。这样一梳理，设计的时候，是不是就会更加有的放矢了呢？

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