《钢结构设计规范》和《冷弯薄壁型钢结构技术规范》修订内容评述

《钢结构设计规范》（GB50017)和《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018)修订内容评述

主要内容1.关于建筑结构用钢2.关于基本设计原则3.关于基本构件设计4.关于连接、节点和构造5.关于用钢量指标6.应进一步研究的问题1关于建筑结构用钢1.1“普钢”规范的主要变动（1）增加了Q420级钢，钢材的强度等级界于美国和欧洲规范之间，如下表所示：国内外主要建筑用钢对照表

牌号

材质Fy（N/㎜2）Fu（N/㎜2）国别Q235碳素结构钢235～185375～460中国A36碳素结构钢250400～550美国Fe360碳素结构钢235～215360～340欧洲A529碳素结构钢290414～586美国Fe430碳素结构钢275～255430～410欧洲FeE275细晶粒结构钢275～255390～370欧洲Q345低合金高强度结构钢345～275470～630中国A242*,A441A588*低合金高强度结构钢345～290480～435美国Fe510热轧非合金结构钢355～335510～490欧洲FeE355热轧细晶粒结构钢355～335490～470欧洲Q390低合金高强度结构钢390～330490～650中国A572Grade60钶-钒低合金高强度结构钢415～520～美国Q420低合金高强度结构钢420～360520～680中国A572Grade65钶-钒低合金高强度结构钢450～550～美国A514适于焊接的经调质处理的高强度合金钢板690～620690～895美国*为抗腐蚀钢（2）关于钢材选用1）强调了防止钢材脆性破坏问题；2）补充和完善了需要验算疲劳的焊接结构的选用原则；3）补充了受拉或受弯的焊接构件中，当板厚≥16㎜时，钢材应具有常温冲击韧性的合格保证；4）补充了厚度方向性能钢板的规定。（3）调整Q345的抗力分项系数为1.11，使设计值降低了1.6%左右。1.2“薄钢”规范的主要变动

（1）将冷弯构件的最大壁厚由6㎜扩大到12.5㎜；（2）采用国家标准，统一了钢材名称：Q235、Q345,与欧、美规范相比，钢种偏少，强度等级偏低。国外用于冷弯的钢板屈服强度可达550，具体见下页表：钢种等级fyb(N/㎜2)fu(N/㎜2)prEN1049:Part2S315MC315390S355MC355430S420MC420480S460MC460520S500MC500550S550MC5506001.3国内外规范有关钢材板厚方面的规定比较（板厚对抗脆断设计影响较大）（1）我国“普钢”规范只在3.3.1和8.7.1款有原则的规定，可操作性不强。欧洲薄钢规范建议的适用于冷弯的高强度钢另在3.3.3款中提出板厚≥16㎜的焊接钢构件，在受拉或受弯时应满足常温冲击功要求。（2）美国规范在重型型材一节中，提出翼缘板厚≥44㎜的型材采用全熔透焊缝连接成的构件；或由厚度≥50㎜板材采用全熔透焊缝焊成的组合截面构件，其钢材应满足常温20℃(+70℉)冲击功不小于27J(20ft·lbs)的要求。（3）欧洲规范承受静力荷载或疲劳荷载(非冲击荷载)的房屋结构的钢材不需要进行抗脆断检查的最大厚度如下表所示：

不需验算脆断的最大板厚(㎜）使用条件ⅰ钢材等级和质量0℃-10℃-20℃S1S2S1S2S1S2EN10025ⅱ:Fe360B15041108307422Fe360C2501102507518753Fe360D250250250212250150Fe430B902663194514Fe430C250631504512333Fe430D25015025012725084Fe510B4012299216Fe510C1062973215216Fe510D250731775215038Fe510DDⅲ2501282508525059i使用条件S1非焊接或只承受压力的构件S2焊接或承受拉力的构件ii超过100㎜厚的轧制型钢，其V型缺口冲击功应满足下列要求：厚度在150㎜之内时，在规定的试验温度下最小值为27J;板厚在150㎜到250㎜之间时，最小值为23J。ⅲ对Fe510DD级钢,在-20℃时的最小冲击功为40J。列入此行的钢材假定具有-30℃不小于27J的相当冲击功。（4）举例比较分析以工作温度低于-20℃需验算疲劳的Q345级钢的焊接钢构件为例：中国：不管板厚均选用Q345D美国：t≥44㎜轧制型钢Q345Bt≥50㎜焊接组合截面Q345B板厚小于上述值时,Q345A欧洲：t≤6㎜时，Q345B6㎜＜t≤16㎜时，Q345C16㎜＜t≤38㎜时，Q345D38㎜＜t≤59㎜时，Q345DD2关于基本设计原则2.1“普钢”规范的补充（1）框架梁柱节点的刚接、铰接和半刚性连接问题是如何判断三种连接形式？1）欧洲规范规定：当时，为铰接；当时，为刚接；当时，为半刚接；式中：为连接的转动刚度

Ib

—被连接梁的惯性矩

Lb

—被连接梁的长度2）美国有关资料建议：采用梁线公式(Beam-Lineequation)区分节点的类型

梁端最终的弯矩和转角两端嵌固的梁端弯矩假定端部有一定约束作用的梁在承受分布荷载作用下最终的变形和端弯矩如上页图，则可写出梁的转角位移方程如下：由以上两式可求出(*)

考虑梁上为对称横向荷载作用时，，，(*)式变为：,该式称为梁线方程。

当时，

,相当于嵌固情况；当时，,相当于铰接情况。当

≥90%时，为刚接；当≤20%时，为铰接；当20%＜＜90%时，为半刚接。但美国规范尚没列入此建议。3）我国尚无具体规定。弯矩转角曲线的三种类型（2）关于纯框架的近似二阶弹性分析1）“普钢”规范的方法新规范采用附加水平荷载Hni的方法来考虑结构和构件中的各种缺陷的影响，如下图：研究表明，框架层数越多，构件缺陷分布的随机性越大，在同一个方向缺陷叠加的几率就越小，我国规范采用下式计算附加水平荷载：

（3.2.8-1）

式中

Qi

—第i楼层的总重力荷载；

ns—框架总层数；

αy—钢材强度影响系数，钢材强度等级越高，αy越大。在考虑二阶弹性分析时，采用了近似的方法—层间放大法。假定某层的受力特性与其它各层无关；由P–Δ效应引起的柱内附加弯矩，等效于侧向力引起的效应。层的侧移刚度可定义为：由上式可解得：上式表明，某层的最终侧移Δ可由一阶侧移Δ1乘以一个放大系数求得。由假定可知，该楼层的侧移弯矩与该层侧向挠度成正比，即上式中—P-Δ弯矩放大系数

M1s—由该层侧移引起的最大一阶弯矩对于多层纯框架，可采用层间放大法进行二阶近似弹性分析如下：上图为芬一阶弹游性分析痰，框架芳杆件端筒弯矩M1为：当采直用二丧阶近目似弹岔性分具析时盖，框拌架杆裁件端盆弯矩M2为：（3馆.2窗.8茎-2挖）（3.层2.8熟-3）式中天：M1b—弯假定仍框架河无侧逐移时渣，按坏一阶初弹性湿分析省求得火的杆件端骆弯矩；M1s—雨框架姓各节储点侧辫移时堪，按旷一阶拆弹性莫分析侄求得嫁的杆件赵端弯纷矩；—考腾虑二阶跟效应第i层杆亚件的闭侧移忌弯矩罢增大旨系数狂；—刷所计忙算楼屋层各器柱轴奇压力律设计偷值之床和；—籍产生喜层间猫侧移Δu的所计海算楼层逐及以上婆各层水咽平力之和，像包括考妻虑缺陷减的附加赢水平荷键载在内缠；—库按一有阶弹朋性分傻析求沿得的飞所计窑算楼扯层的腿层间酒侧移给；h—亚所计革算楼跑层的绩高度咸。2）欧润洲和美课国规范让的方法欧洲起规范疑5.竹2.筒6.炼2征款中拜有关按侧移茧框架才的弹逃性分屡析，尤与我浸国规逐范相夫似，带不同良之处年是在混附加晓水平王荷载稻中还恰考虑脑了同讽一层圣中柱象子数县量的批影响旅。美国禽规范计采用保下式恭考虑往二阶购弹性星分析森：式中Mu—考顺虑二阶尊效应的滑框架杆念件弯矩产；Mnt—无度侧移框拒架中杆撞件的一森阶弯矩匀；Mlt—搂侧移座框架痰中杆报件的恐一阶数弯矩疯；B1—不兔考虑侧维移时杆刺中弯矩胶增大系桃数；或称为铸层间抬侧移泄弯矩烂放大番系数们。其中骂—创计算楼城层所有阴柱的轴羽力之和泥；—倡计算也层的吗层间火侧移为；—引杆起的袭各楼层即水平力邮之和；L—央楼层照高度纯；—魄计算法楼层洗所有错柱的耐侧移万失稳陶临界兴力之映和。3）当庄采用二纷阶弹性日分析计欠算的框朽架内力肆验算构睛件的承抽载力凯时昼，计算蹲长度系裤数均应摄取1。2.2跪“政薄钢”渡规范的临补充增列了料受力蒙稍皮作用氧的有关拦条文。受力堡蒙皮璃作用棒：因愧围护伤面层山在自令身平横面内奶的抗糕剪能砌力而加强跑了结庙构的痕整体巾工作裹性能愁的效岩应。受力蒙蚁皮作用娃的条件胡：围护稀面层、临可靠的昼紧固连屡接件、周边构标件受力蒙每皮作用胡的机理思如下面布两页图腾所示。3促关售于基球本构确件设蠢计3.载1申“肯普钢凝”规您范的表主要运修订腔内容（1瓶）焊谎接组侧合钢左梁腹蒜板的莲局部蚕稳定我和屈痕曲后剥强度1）袍承受尝静力旷荷载则的组予合梁卡宜考绕虑腹渴板屈宿曲后过强度2）煎腹板贴局部攀稳定级计算钉公式甘的调她整（2）摩强调了旬开口薄纺壁构件位弯扭屈交曲的概蜓念1）康增补言了单痕轴对鹿称截称面绕交对称晓轴发背生弯撤扭屈匀曲时扒的换左算长装细比λyz的计棍算方答法。2）给蜘出了由莲角钢组勿成的单赢轴对称礼截面绕锤对称轴兆发生弯肥扭屈曲毙时λyz的简扎化计晕算方藏法。（3）趁增补了客由厚板炎焊接组弦成的实匙腹截面恒轴压柱旦的截面塑分类及咏d曲线。（4）俊参照欧搂洲规范挪增补了债用于减缩慧小柱计匙算长度舱的支撑垦受力的计算方蜻法。（5收）完购善了府框架嘴柱计强算长荡度的戴计算糊方法妹（创忽新条容文）1）描定义纽奉了无侨支撑览纯框拒架、对强支乐撑框巷架和仪弱支置撑框槽架对有汇支撑孟框架岩，以澡侧移厅刚度般划线热：当于（5.奔3.3绵-1）时为强梳支撑（机无侧移菌）框架国；当Sb不满岛足上响式时却为弱糠支撑饭（有给侧移惨）框是架。式中出、惕分别层为层愧间所抢有框拾架用援无侧详移框贷架和醉有侧移框艰架柱计腥算长度寒系数算裂得的轴怎压杆稳自定承载智力之和荣。2）店弱支虾撑框傻架柱俊的轴道压杆后的稳险定系龟数考四虑如去下例书题：令敢，有荐微分方粉程解得稳揉定特征侍方程可画出颤稳定特蓄性曲线妙为可见当时，相烧当于悬素臂柱备；当溜时隶，相赖当于太一端代嵌固袭一端古铰支巷柱转；当腊时，彩。规范给获出当Sb不满足肤（5.雹3.3狱-1）箱式的要旷求时，盘弱支撑妙框架柱衬的轴压昂杆稳定化系数近刺似采用党插值法恒求之：（5听.3赠.3勤-2牛）式中，送和家分别是饺框架柱袭用无侧语移框架凑柱和有惊侧移框泥架柱计计算长度专系数算努得的轴页压杆稳星定系数跌。（6沫）补晨充了里钢-礼砼组拿合梁愈负弯撑矩部砖分的织计算造。3.味2昏“袍薄钢巨”规绿范的陵主要迈修订槽内容（1校）考篮虑板暮组屈伴曲后柱性能搏的有永效宽掏厚比婶计算旧方法壳（创趟新条愚文）1）美梳国和欧块洲规范基的方法欧美等娘国的规穷范均采盒用单个滔板件的乔折减系呆数法求兔板件的删有效宽建度，不川考虑相曲邻板件债的影响府。即be=ρb当λ≤0.盟673时，ρ=矩1.漆0；当λ＞0聪.67昂3时，ρ=（妄1.0-0.撕22锡/λ）廉/λ脊。式中，姐为伸板的相锈对宽厚恐比b—标板宽be—巩有效设宽度ρ—众板宽种折减脆系数K—筋相应誓于不同带应力分本布和侧峰边支承反条件的单个板治的屈曲沈系数f—驼钢材燥的强度柳设计值E—脚弹性酸模量t—陕板厚2）昌我国虹规范耳的方撕法旧规私范：ⅰ不考饱虑板葛组的寸相互间影响蒙；ⅱ非加盗劲板帆件另和惩非均甩匀受尚力的宽部分虹加劲狼板件应全截经面有效望；ⅲ只给毒出加票劲板梢件缘瑞和均炼匀受汗力的嗓部分帅加劲板件的蹄有效宽纵厚比表段