钢结构钢结构快速入门教材(冷弯薄壁型钢)

--61-第五章冷弯薄壁型钢第一节截面特性及用途冷弯薄壁型钢是型钢的一个品种，承受6mm以下的薄壁型钢板进展冷弯压制成形。一、冷弯薄壁型钢以截面形式分类闭合截面如圆形、方形、长方形、三角形等。开口截面CZ型、L冷弯薄壁型钢都在弯板机上成型，其特点在折角处都形成一个弧形。二、冷弯薄壁型钢的机械力学性能机械力学性能Q235Q345屈服点s屈服点s〔MPa〕抗拉强度〔MPa〕b应力比/伸长率sbs薄形钢板448～457559～56279.7～81.823～28冷弯型钢575～590641～66588.3～89.731～34冷弯后的平均抗拉强度与原薄钢板之比抗拉强度：

641559559

100%14.67%665562562

100%18.33%就是说抗拉强度可以提高15%～18%高，韧性下降，塑性储藏削减。这里要特别指出的Q235的冷弯薄壁型钢的设计强度fy205MPa 不得利用冷弯后的强度提高值，同时冷弯薄壁型钢作为檩条、墙梁不是强度掌握，而是挠度掌握。型钢的截面的特性(1)截面计算假定杆件长度和截面的平均尺寸及杆壁的厚度属于不同等级，称为薄壁杆件。设计仍为平面假定，但截面上的应力是均布应力；抗弯抗扭应力水平较低，简洁局部失稳；抗剪计算相当繁锁的腹板验算，简洁局部屈曲及剪力滞后效应。(2)截面特性与一般截面同样，在x、y方向应具有的惯性矩，截面抗矩及回转半径处，由于开口薄壁杆件抗扭水平较低，但构造抗扭是不行避开的，为了较正确的反响开口薄壁杆件在受Iw口薄壁杆件的稳定性。三、冷弯薄壁型钢的用途

及最大扇性截面抵抗距W

来校核开当提到冷弯薄壁型钢似乎只有用在檩条和墙梁上，由于是薄壁就想到钢材易锈蚀，使25使用冷弯薄壁型钢时，业主和设计的工程师们应有一个价值观，使设计得到较佳的经济指标和合理的使用时效，这是设计工程师应具有的准则。6.0m15m〔详见附图七十六～三层的住宅、别墅、中小型的商场，超市等。完全可以做到建筑风格特异，美观大方的现代建筑风格。其次节标准修订的内容〔GB50018-2023〕版本而言。11255156一、标准的主要修订内容原标准公布执行后，标准治理组即针对前述有待进一步争论的主要问题，准时组织国内有关单位协同攻关，进展了系统的调查争论和必要的科学试验，在此根底上，制订标准时，又认真总结了近年来国内外工程实践阅历，对国外的相关标准和科研成果进展了全面的分析、比照，使标准的规定更为科学、合理、牢靠，更符合当前工程实践和技术进步的需要。标准的主要修订内容如下：〔GB50068〕的规定，标准第4.1.3条对设计冷弯薄壁型钢构造时承受的构造重要性系数0

0

不但取决于构造的安全等级，尚应计及构造设计使用年限的影响。标准规定对于安全等级为二级的一般工业与民用建筑的冷弯薄壁型钢构造，设计使用年限为500

不应小于1.0，设计使用250

不应小于0.95，以使设计更为安全、合理。此外，由于修订的《建〔GB50009〕将住宅和办公楼楼面活荷载标准值由1.5kn/m2提高到2.0kn/m23050合原则，均对标准牢靠度有较大的影响。标准通过牢靠度分析，其目标牢靠度指标均有不同程度的提高，也改善了原标准某些构件〔如受弯杆件〕牢靠度偏低的现象，使全部〔GB50068〕要求各种安全等级下各种破坏形式的牢靠度指标不得小于标准0的规定，使设计更为牢靠。标准增列的第4.1.10条中规定，当承受不能滑动的紧固件连接压型钢板及其支承构件形成屋面和墙面等围护体系时，可在单层房屋设计中考虑受力蒙皮作用。2050带有牢靠连接的围护体系的这类构造的应力和变形均较裸骨架的相应值为小，随后英、美等国又对此进展了较为全面、深入地试验争论，结果说明，围护构造自身平面内的抗剪力量可增加构造的整体工作性能，这种效应通常被称为受力蒙皮〔STRESSEDSKIN〕作用，考虑这种效应可节约材料和工程造价的10%左右，且可大大提高构造的整体工作性能和牢靠程度。由于受力蒙皮效应与围护构造所承受的板型、尺寸、连接件的类型、尺寸、间距以及围护构造与支承构造之间、板件之间的连接方式、牢靠程度等诸多因素有关，不少设计参数确实定尚有赖于特定的试验，无法简洁套用。因此，原标准公布后，标准治理组组织了国内有关单位依据我国的实际状况对此类构造体系的受力蒙皮效应进展了系统的试验争论和理论分析，历经10载，取得了不少有价值的成果，并拟在此根底上编制相关的设计标准，以供工程实际参照承受。标准则在根本设计规定中增列了第4.1.10条提请设计人员留意，在条件具备时宜考虑受力蒙皮作用，以收节约用材、降低造价和提高构造牢靠性之利，具体的设计方法、试验要求则留待特地的设计标准加以规定。近年来，国内有关单位先后分别对冷弯薄壁型钢轴心受压构件、压弯构件及受弯构件的整体稳定性和构件中受压构件的局部稳定性的相关作用问题进展了较为深入的理论分析和系统的试验争论，使我们对此类构件整体—局部相关屈曲的生疏更为深刻，上述一系列的理论分析和试验争论构造指出，原标准内所列根本构件设计公式中引用有效截面特性替代全截面特性来考虑受压板件的局部屈曲及构件整体屈曲间的相关性和互动作用的方法具有足够的工程精度，在目前尚无更好的替代方案的状况下，沿用此法是可行的。故标准中仍承受有效宽厚比法来处理冷弯薄壁型钢构造种类根本构件整体屈曲和受压板件的局部屈曲之间的相关影响。标准对受压板件屈后强度〔POST—BUCKLINGSTRENGTH〕及有效宽厚比的计算方法作了全面的修订，与原标准的有关规定相比，计算更为便利、准确、物理概念更为合理、明晰。标准依国际惯例，将原标准中的两边支承板件，一边支承、一边卷边板件和一边支承、一边自由板件分别改称为加劲板件、局部加劲板件和非加劲板件，使含义更为明确，便于与国际接轨。标准对于上列三类受压板件规定统一的有效宽厚比计算公式，便于编程电算。(3)标准给出的受压板件有效宽厚比的计算公式是以板组〔而不是单板〕作为分析单元的，考虑了相邻板件对计算板件的约束影响，以板组受压的理论分析和试验构造为依据制订的，分析比较说明，按此法所得之计算值和相应试验值的吻合程度更好，更能反映冷弯薄壁型钢构造构件中受压板件的实际工作性能。(4)标准对非均匀受压板件有效宽度的分布图形作为调整，明确规定此类板件的受拉区全部有效，板件的有效宽度按肯定的比例安排于其受压区两端，此安排比例取决于板件类别及板件所承受的应力大小及应力比值。标准的这项规定与原标准相比，物理概念更为明确、合理，更可杜绝在某些状况下按原标准的规定可能会消灭的受拉区板件局部无效的弊病。标准完善了受弯构件整体稳定系数b

的计算公式。原标准附录三之〔二〕中列出的受弯构件整体稳定系数b

的计算公式适用于截面强轴是对称轴或非对称轴的状况，使用时简洁混淆。标准中未列出绕截面弱轴弯曲时 的b计算公式，需由设计者自行按前述公式代换相应几何特性，使用不便，亦易出错。A.23种状况的b

计算公式，避开了上述弊端，便利使用。此外，近年来对受弯构件整体稳定性的进一步的理论分析和试验争论说明，承受横b

算式中的计算系数3

的值均不大于1.0b的算式中偏安全地取3

=1.0，简化了计算，其所致误差在实际工程的允许偏差范围之内。补列了弯矩作用于非对称平面内的单轴对称开口截面压弯构件稳定性的计算公式。原标准中规定了双轴对称截面压弯构件及弯矩作用于对称平面内的单轴对称开口截面压弯构件的稳定性计算方法，却未给出弯矩作用于非对称平面内的单轴对称开口截面压弯构件的稳定性计算公式，而工程中常可能用到此类构件，因此，标准依据与轴心受压构件的稳定性计算公式及受弯构件整体稳定性计算公式自然连接协调的要求，并与有限试2个半阅历公式来计算此类构件弯矩作用于平面内、外的稳定性。增列了几种近年来在冷弯薄壁型钢构造中广泛使用的颖连接设计的有关规定。依据对近年来国内设计制造的和自国外引进的已建成的及在建的冷弯薄壁型钢构造的调查觉察，在这此构造中除习用的传统连接方式〔如焊接、螺栓连接等〕外，一些型连接件如拉铆钉、自攻〔自钻〕螺钉、射钉、喇叭形焊缝、化学螺栓等的应用已日趋普遍，但缺乏统一的设计指南。标准在分析、争论国内外有关试验争论成果及工程实践验的基础上，参照、借鉴了国外相关标准的有关规定，在第6章增列了喇叭形焊缝连接、拉铆钉连接、自攻〔自钻〕螺钉连接和射钉连接的计算方法和构造要求，试验争论说明，建议的构造要求是牢靠的，对于促进冷弯薄壁型钢构造的推广使用和进展是格外必要的。对应用最广泛的冷弯薄壁型钢构造构件〔如压型钢板、檩条、墙梁、刚架等〕的计算方法和构造要求作了全面修改与补充。①在总结近年来冷弯薄壁型钢构造工程实践阅历和工程事故教训的根底上，参照国外有关标准的规定，放宽了对压型钢板和檩条的容许挠度的限制，增列了山形门式刚架梁的容许挠度和刚架柱顶容许侧移值的规定，以在保证构造安全和正常使用前提下，适度降低冷弯薄壁型钢构造构件的材料用量，使之与国外同类型产品的经济指标较为接近，以提高我国冷弯型钢构造的市场竞争力。②近年来，在多跨门式刚架体系中不少都承受了中间摇摆柱，作为中间支承它受力合理，构造简洁，省工省料，故标准中增列了确定中间柱为摇摆柱或非摇摆柱的多跨门式刚架柱计算长度的条款，以供设计承受。③标准增列了当刚架梁为变截面构件时，刚架柱计算长度的计算方法，并依据不同的柱脚构造规定了相应的调整系数，以使计算结果更为合理、准确。④为便利叠置运输及堆放，削减相关费用，标准增列了斜卷边Z近似计算公式，以适应实际工程需要。8章中增列了关于墙梁设计的规定，主要内容包括单侧、双侧挂墙板的墙梁的强度和稳定性的计算公式、构造要求两个主要受力方向墙梁的容许挠度以及为保证墙梁整体稳定性所应实行的构造措施等。⑥近年来，压型钢板不仅被广泛用作屋面和墙面的围护构造，还大量用于高层建筑中的组合楼板及非组合效应的楼板，故在标准第7章中增列了压型钢板用作非组合效应楼板，的计算方法及构造要求方面的规定。此外，用作屋面板或墙板的长尺压型钢板往往连续跨越假设干根檩条和墙梁，故标准中亦相应增列了这方面的有关规定。主要内容包括：(a)增列了在集中力或支座反力作用处的压型钢板腹板局部折曲〔CRLPPLING〕承载力的计算公式；增列了同时承受弯矩和集中力〔或支座反力〕或同时承受弯矩和剪力作用的压型钢板的强度计算公式，以供设计承受。增列了相应在构造措施。增列了压型钢板用作非组合效应楼板的容许挠度。二、需进一步争论的问题无疑，标准分散着我国在冷弯薄壁型钢构造领域内近十年来的科研成果和工程实践阅历，对原标准的内容作了较为全面的修订与补充，能比较充分、科学地表达当前国内这类构造的设计、制作及施工的水平。但仍有不少总是有待今后进一步探究和争论。要大力进展冷弯薄壁型钢的专用钢材。这种钢材应具有较高的强度、良好的展延加工性能和耐久性，特别是应有超强的大气腐蚀性能。要大力研制、开发各种冷弯薄壁型钢构造构件的专用型钢系列，逐步实现冷弯薄壁型钢构造的标准化、商品化生产。厚壁冷弯型钢构造构件性能的试验争论。冷弯型钢的剩余应力，冷弯效应的试验争论，冷弯型钢构造构件几何缺陷的统计分析，以及上述因素与各类构造极限承载力的争论。关于计及各类受压件局部屈曲影响的冷弯钢构造构件极限承载力有用计算方法的争论。型冷弯型钢空间构造体系的争论。冷弯型钢构造疲乏性能、动力性能的争论。建立并逐步完善冷弯型钢构造试验数据库。冷弯薄壁型钢构造设计专家系统及各类设计、施工、制作适用软件的开发。冷弯型钢耐久性能的争论。在标准执行过程中，期望各单位留意积存资料，总结阅历，随时把觉察的问题和相关建议寄交标准治理组，以便今后对标准进一步的修订，以适应我国冷弯薄壁型钢构造和社会主义建设事业蓬勃进展的需要。第三节檩条和墙梁的设计与构造一、截面选型和构造要求C形和Z4～9m不等，其用钢指标7.5mC形檩条和墙梁一般设计成简友形式，Z形檩条和墙梁可以设计成简支或肯定程度的连续形式，可以减小檩条的挠度。构造要求如以下图示：1．C简支檩条〔详见附图七十七〕2．Z简支连续①布置外形〔详见附图七十八〕②构造要求〔详见附图七十九〕二、设计时风载取值1．风载的体型系数〔无女儿墙时〕(详见附图八十)构造构件分区构造构件分区封闭式建筑局部封闭式建筑A10m2A10m2中间区①-1.2①-1.6边缘带②-1.4②-1.8角部③-1.4③-1.8中间区④-1.1④-1.5+1.0+1.1边缘带⑤-1.1+1.0⑤-1.5+1.1构造构件分区构造构件分区中间区A20m2边缘带④-1.1+1.0⑤-1.1④-1.4+1.1⑤-1.5斜梁+1.0+1.1中间区①-1.2①-1.6A10m2 边缘带②-1.3②-1.7角部③-1.3③-1.7三、截面计算内力分析〔详见附图八十一〕分析时应按在两个主轴平面内受弯的构件〔双向弯曲梁〕进展计算，马上均布荷载p分解为两个荷载重量p 和px y

分别计算。〔一〕x和yp psinax 0p pcosay 0p——檩条竖向荷载设计值； ——p与主轴y的夹角：对槽形和工字截面a a，为主轴x与平行于屋面0 0x1的夹角。檩条的撑杆、拉条、斜拉条的设置原则檩条承受的线荷载可分解成垂直坡向荷载的重量qy

qx

为使两个坡度方向的重量，在屋脊处平衡，应将两根脊檩连成整体，为了防止脊檩向屋脊方向弯扭失稳应设撑杆。为了削减檩条在使用和安装阶段的侧向弯扭