《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≥僚90尾%脉时，希为刚街接；当俊≤亩20棉%相时，功为铰波接；当昏20柄%＜融＜膨90计%且时，赛为半牌刚接龟。但美浊国规军范尚夸没列悲入此妙建议咏。3）秧我国养尚无刷具体袋规定弄。弯矩奴转角润曲线谊的三苗种类钓型（2务）关洞于纯预框架件的近踪蝶似二大阶弹自性分迁析1）仓“普珠钢”避规范拆的方险法新规悦范采吉用附鹅加水飞平荷选载Hni的方休法来跪考虑行结构纯和构逢件中锡的各台种缺古陷的杜影响酬，如摆下图夕：研究集表明嘱，框棒架层震数越盾多，肢构件缺缺陷输分布乡丰的随混机性铁越大践，在斯同一机个方疮向缺蠢陷叠逼加的娱几率遥就越控小，促我国奶规范站采用兔下式府计算郊附加南水平狗荷载职：（3日.2袖.8鉴-1独）式中Qi—责第i楼层勉的总动重力累荷载熟；ns—疮框猴架总抹层数松；αy—直钢材款强度卵影响州系数什，钢凶材强猪度等级贸越高小，αy越大及。在考寒虑二丢阶弹依性分竭析时绪，采衣用了监近似笔的方鸽法—煌层烦间放讨大法扬。假核定某洋层的央受力满特性号与其刮它各毁层无始关；衰由P–Δ效应伤引起蚊的柱脆内附班加弯基矩，伴等效销于侧目向力株引起歉的效别应。层的丑侧移夜刚度愉可定凭义为婚：由上极式可刚解得挥：上式迅表明妙，某骄层的略最终脾侧移Δ可由榨一阶牺侧移Δ1乘以轿一个类放大魂系数演求得合。由霞假定莫可知厕，该扣楼层雁的侧边移弯旷矩与影该层示侧向刻挠度蕉成正株比，屯即上式摆中态—P-Δ弯矩某放大矮系数M1s—趟由衰该层划侧移取引起吗的最佳大一蔽阶弯闻矩对于林多层喝纯框舒架，等可采怀用层揉间放直大法休进行插二阶覆近似毯弹性凯分析吧如下泄：上图跃为一宴阶弹絮性分孔析，器框架味杆件遣端弯秘矩M1为：当采承用二拳阶近物似弹刊性分格析时母，框仙架杆名件端溜弯矩M2为：（3间.2柜.8骄-2招）（3蚊.2孝.8饰-3压）式中泽：M1b—练假定租框架增无侧年移时圈，按唯一阶酸弹性心分析拌求得纳的杆件雨端弯粉矩；M1s—翻框架属各节绣点侧邀移时援，按躬一阶择弹性避分析容求得字的杆件倚端弯议矩；—爹考虑附二阶坡效应隔第i层杆罢件的升侧移咸弯矩今增大田系数辈；—夸所计梯算楼倡层各违柱轴妹压力腐设计圈值之绑和；—棒产生勾层间湖侧移Δu的所锤计算晨楼层谷及以慎上各纽奉层水皆平力之和兆，包方括考县虑缺按陷的政附加屡水平肿荷载召在内怨；—待按一遇阶弹嚼性分尘析求丸得的蹄所计两算楼移层的酒层间木侧移柱；h—宝所计苦算楼梢层的病高度叙。2）挎欧洲脂和美洗国规峰范的泊方法欧洲绩规范帮5.婆2.击6.糕2乒款中临有关锦侧移多框架钥的弹踩性分愚析，嘱与我匙国规膀范相例似，杨不同锡之处斜是在沈附加盆水平崇荷载刮中还萍考虑侄了同甘一层停中柱约子数努量的轰影响哄。美国课规范苹采用系下式非考虑但二阶乎弹性帖分析蜂：式中Mu—眼考虑壮二阶炉效应维的框育架杆恳件弯烈矩；Mnt—梁无侧斯移框慈架中迈杆件岭的一鼓阶弯胳矩；Mlt—傻侧移球框架糟中杆际件的淘一阶雄弯矩赔；B1—挂不考待虑侧帜移时瞎杆中晓弯矩屯增大迹系数格；或称为禁层间伴侧移误弯矩旬放大绢系数吴。其中鹅—静计算臭楼层昼所有丘柱的恶轴力畅之和鸽；—如计算键层的险层间稠侧移平；—缓引起假的杀各楼环层水阻平力嗓之和兴；L—柜楼层北高度帮；—腹计算莫楼层设所有些柱的斯侧移纯失稳中临界痒力之宇和。3）器当采岭用二剑阶弹瞎性分进析计康算的零框架臭内力忌验算光构件盒的承害载力碗时魔，计渡算长双度系谅数均歇应取室1。2.勤2宋“重薄钢行”规接范的杜补充增列滴了受残力蒙径皮作快用的右有关屡条文差。受力执蒙皮永作用他：因赔围护甘面层拿在自饥身平隔面内喷的抗遣剪能案力而加强塞了结浴构的添整体体工作妄性能糖的效币应。受力始蒙皮耕作用序的条希件：滥围护荷面层汗、可地靠的序紧固霸连接醋件、周边集构件受力苍蒙皮进作用牺的机残理如幅下面疲两页龄图所久示。3祥关堪于基伪本构掌件设酷计3.配1堪“拥普钢娘”规咳范的筹主要匀修订占内容（1扔）焊咏接组炸合钢止梁腹控板的胶局部唇稳定侮和屈瞒曲后神强度1）紫承受咏静力疑荷载叙的组致合梁宜宜考迷虑腹帝板屈反曲后依强度2）死腹板绍局部促稳定客计算猫公式伙的调池整（2宁）强粘调了蒙开口俘薄壁术构件呼弯扭难屈曲腹的概南念1）售增补子了单谱轴对鲜称截公面绕巨对称稿轴发享生弯喘扭屈零曲时容的换母算长洲细比λyz的计爹算方秘法。2）降给出磨了由鉴角钢联组成订的单霜轴对蚕称截侧面绕搁对称任轴发抚生弯领扭屈尾曲时λyz的简毁化计摸算方标法。（3类）增促补了况由厚谅板焊引接组脱成的寺实腹浓截面肯轴压驰柱的夸截面高分类皱及d曲线胞。（4狼）参膜照欧指洲规友范增专补了牙用于弯减小末柱计帝算长首度的副支撑廊受力漫的计算幸方法灭。（5拖）完杀善了险框架皱柱计胡算长竞度的见计算挡方法激（创悦新条疮文）1）押定义康了无甩支撑亡纯框尸架、休强支低撑框邀架和占弱支娘撑框夏架对有负支撑找框架授，以妈侧移春刚度断划线朵：当驻（5当.3屡.3昆-1割）时为故强支旨撑（针无侧两移）松框架慰；当Sb不满决足上嫌式时独为弱贫支撑哑（有絮侧移微）框任架。式中营、当分别德为层沫间所勺有框么架用它无侧努移框馒架和石有侧移凡框架手柱计持算长萍度系斑数算葡得的野轴压赚杆稳祸定承氧载力惊之和赠。2）开弱支弊撑框内架柱崇的轴肺压杆来的稳归定系漆数考赤虑如走下例罩题：令蓝，有胀微分货方程解得慕稳定蛮特征缘瑞方程可画耍出稳省定特茫性曲窗线为可见秧当时，双相当妙于悬偷臂柱贩；当笨时碑，相菊当于寄一端田嵌固摘一端毛铰支臂柱展；当想时，净。规范掉给出侧当Sb不满婚足（蓬5.多3.殊3-主1）掩式的喜要求值时，莲弱支袋撑框庸架柱无的轴推压杆欲稳定其系数欲近似尘采用烤插值螺法求蔽之：（5撤.3梳.3帅-2息）式中臂，塞和俱分扮别是什框架拼柱用蒜无侧而移框咱架柱清和有天侧移中框架亚柱计店算长拨度系狠数算叙得的腐轴压步杆稳丛定系利数。（6冬）补木充了纸钢-拉砼组忍合梁粘负弯谣矩部瓜分的户计算兴。3.驴2玻“吩薄钢触”规叮范的目主要弯修订显内容（1每）考布虑板午组屈型曲后绕性能美的有粱效宽缠厚比城计算淋方法惊（创坡新条捞文）1）口美国蚂和欧见洲规慢范的评方法欧美原等国煎的规滤范均奶采用进单个脾板件朋的折装减系苹数法亿求板幅件的碗有效茄宽度爷，不味考虑哈相邻拜板件剪的影墓响。伐即be=ρb当λ≤0寻.6六73时，ρ=芽1.愚0；当λ＞暗0.紧67蚀3时，ρ=垃（1市.0-0.妈22庭/λ）处/λ搞。式中戚，拦为渣板的拔相对评宽厚繁比b—老板宽be—满有效致宽度ρ—召板宽网折减绳系数K—酸相应帐于不毒同应勾力分育布和虽侧边火支承昼条件昏的单个桨板的季屈曲壤系数f—租钢材星的强烂度设让计值E—铅弹性珍模量t—涝板厚2）复我国廉规范插的方恐法旧规此范：ⅰ不考聚虑板胜组的咽相互段影响只；ⅱ非加青劲板天件旋和动非均押匀受抖力的设部分逢加劲植板件应全彩截面假有效握；ⅲ只给铁出加兄劲板打件鞠和均善匀受悉力的爸部分影加劲板件曾的有晋效宽关厚比丈表格刑；ⅳ将有缩慧效宽反度平谅均分姜布于掩板件想的两嚷侧。新规茶范：ⅰ采用拍