冷弯薄壁型钢结构技术规范【GB 50018-2002】条文说明.pdf
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1、筑龙网 WWW.SINOAEC.COM 筑 龙 网 冷湾薄壁型钢结构技术规范条文说明 资料编号:GB50018-2UDC 中华人民共和国国家标准 中华人民共和国国家标准 P GB 500182002 冷湾薄壁型钢结构技术规范冷湾薄壁型钢结构技术规范 Technical code of cold-formed thin-wall steel structures 2002-09-27 发布 2003-01-01 实施实施 第 1 页 002-SM 联合发布 中 华 人 民 共 和 国 建 设 部 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 筑龙网 WWW.SINOAEC.COM 筑 龙 网 冷湾
2、薄壁型钢结构技术规范条文说明 资料编号:GB50018-2中华人民共和国国家标准中华人民共和国国家标准 冷湾薄壁型钢结构技术规范冷湾薄壁型钢结构技术规范 Technical code of cold-formed thin-wall steel structures GB 500182002 条 文 说 明 主编部门:湖北省发展计划委员会 批准部门:中华人民共和国建设部 施行日期: 2 0 0 3 年 1 月 1 日 筑筑 龙龙 网网 第 2 页 002-SM 2002 北 京 筑龙网 WWW.SINOAEC.COM 筑 龙 网 冷湾薄壁型钢结构技术规范条文说明 资料编号:GB50018-2
3、目 次 1 总 则1 总 则 .5.5 3 材 料3 材 料 .5.5 4 基本设计规定4 基本设计规定 .5.5 4.1 设 计 原 则 . 5 4.2 设 计 指 标. 7 4.3 构造的一般规定 . 8 5 构件的计算5 构件的计算 .8.8 5.1 轴心受拉构件 . 8 5.2 轴心受压构件 . 9 5.3 受 弯 构 件. 11 5.4 拉 弯 构 件. 11 5.5 压 弯 构 件. 12 5.6 构件中的受压板件 . 13 6 连接的计算与构造6 连接的计算与构造 .21.21 6.1 连接的计算 . 21 6.2 连接的构造 . 23 7 压 型 钢 板7 压 型 钢 板 .2
4、4.24 7.1 压型钢板的计算 . 24 第 3 页 002-SM 7.2 压型钢板的构造 . 25 筑龙网 WWW.SINOAEC.COM 筑 龙 网 冷湾薄壁型钢结构技术规范条文说明 资料编号:GB50018-28 檩条与墙梁8 檩条与墙梁 .25.25 8.1 檩条的计算 . 25 8.2 檩条的构造 . 27 8.3 墙梁的计算 . 28 9 屋 架9 屋 架 .28.28 9.1 屋架的计算 . 28 9.2 屋架的构造 . 29 10 刚 架10 刚 架 .29.29 10.1 刚架的计算 . 29 10.2 刚架的构造 . 30 11 制作、安装和防腐蚀11 制作、安装和防腐
5、蚀 .31.31 11.1 制作和安装 . 31 11.2 防 腐 蚀 . 32 第 4 页 002-SM 筑龙网 WWW.SINOAEC.COM 筑 龙 网 冷湾薄壁型钢结构技术规范条文说明 资料编号:GB50018-21 总 则 1 总 则 1.0.2 1.0.2 本条明确指出本规范仅适用于工业与民用房屋和一般构筑物的经冷弯(或冷压)成型的冷弯薄壁型钢结构的设计与施工,而热轧型钢的钢结构设计应符合现行国家标准钢结构设计规范GB 50017 的规定。 1.0.3 1.0.3 本条对原规范“不适用于受有强烈侵蚀作用的冷弯薄壁型钢结构”有所放宽,虽然本次修订仍保持原规范钢材壁厚不宜大于 6mm
6、 的规定,锈蚀后果比较严重,但随着钢材材质及防腐涂料的改进, 冷弯型钢的应用范围日益扩大, 目前我国已能生产壁厚 12.5mm或更厚的冷弯型钢,与普通热轧型钢已无多大区别,故适当放宽。但受强烈侵蚀介质作用的薄壁型钢结构,必须综合考虑其防腐蚀的特殊要求。现行国家标准工业建筑防腐蚀设计规范GB 50046 中将气态介质、腐蚀性水、酸碱盐溶液、固态介质和污染土对建筑物长期作用下的腐蚀性分为四个等级,在有强烈侵蚀作用的环境中一般不采用冷弯薄壁型钢结构。 3 材 料 3 材 料 3.0.1 3.0.1 本规范仍仅推荐现行国家标准碳素结构钢GB/T 700 中规定的 Q235 钢和低合金高强度结构钢GB/
7、T 1951 中规定的 Q345 钢,原因是这两种牌号的钢材具有多年生产与使用的经验,材质稳定,性能可靠,经济指标较好,而其他牌号的钢材或因产量有限、性能尚不稳定,或因技术经济效果不佳、使用经验不多,而未获推荐应用。但本条中加列了“当有可靠根据时,可采用其他牌号的钢材”的规定,此外,在现行国家标准碳素结构钢中提出:“A 级钢的含碳量可以不作交货条件”,由于焊接结构对钢材含碳量要求严格,所以 Q235A 级钢不宜在焊接结构中使用。 3.0.63.0.6 本条提出在设计和材料订货中应具体考虑的一些注意事项。 4 基本设计规定 4 基本设计规定 4.1 设 计 原 则 4.1 设 计 原 则 第 5
8、 页 002-SM 4.1.3 4.1.3 新修订的国家标准建筑结构可靠度设计统一标准GB 50068 对结构重要性系数做了两点改变:其一,不仅仍考虑结构的安全等级,还考虑了结构的设计使用年限;其二,将原标准取值中的“等于”均改为“不应小于”,给予不同投资者对结构安全度设计要求选择的余地。对于一般工业与民用建筑冷弯薄壁型钢结构,经统计分析000筑龙网 WWW.SINOAEC.COM 筑 龙 网 冷湾薄壁型钢结构技术规范条文说明 资料编号:GB50018-2其安全等级多为二级,其设计使用年限为 50 年,故其重要性系数不应小于 1;对于设计使用年限为 25 年的易于替换的构件(如作为围护结构的
9、压型钢板等),其重要性系数适当降低,取为不小于 0.95;对于特殊建筑物,其安全等级及设计使用年限应根据具体情况另行确定。 4.1.54.1.5 本条系参照现行国家标准建筑结构荷载规范GB 50009 规定对于正常使用极限状态,应根据不同的设计要求,采用荷载的标准组合、频遇值组合或准永久组合。对于冷弯薄壁型钢结构来说,只考虑荷载效应的标准组合,采用荷载标准值和容许变形进行计算。 4.1.94.1.9 构件的变形和各种稳定系数,按理也应分别按净截面、有效截面或有效净截面计算,但计算比较繁琐,为了简化计算而作此规定,采用毛截面计算其精度在允许范围内。 4.1.104.1.10 现场实测表明,具有可
10、靠连接的压型钢板围护体系的建筑物,其承载能力和刚度均大于按裸骨架算得的值。这种因围护墙体在自身平面内的抗剪能力而加强了的结构整体工作性能的效应称为受力蒙皮作用。 考虑受力蒙皮作用不仅能节省材料和工程造价,还能反映结构的真实工作性能,提高结构的可靠性。 连接件的类型是发挥受力蒙皮作用的关键。用自攻螺钉、抽芯铆钉(拉铆钉)和射钉等紧固件可靠连接的压型钢板和檩条、墙梁等支承构件组成的蒙皮组合体具有可观的抗剪能力,可发挥受力蒙皮作用。采用挂钩螺栓等可滑移的连接件组成的组合体不具有抗剪能力,不能发挥受力蒙皮作用。 受力蒙皮作用的大小与压型钢板的类型、屋面和墙面是否开洞、支承檩条或墙梁的布置形式以及连接件
11、的种类和布置形式等因素有关,为了对结构进行整体分析,应由试验方法对上述各部件组成的蒙皮组合体(包括开洞的因素在内)开展试验研究,确定相应的强度和刚度等参数。 图 1a 表示有蒙皮围护的平梁门式刚架体系在水平风荷载作用下的变形情况, 整个屋面像平放的深梁一样工作,檐口檩条类似上、下弦杆,除受弯外,还承受轴向压、拉作用。 第 6 页 002-SM 为把风荷载传给基础,山墙处可设置墙梁蒙皮体系,也可设交叉支撑体系。图 lb 表示有蒙皮围护的山形门式刚架体系,在竖向屋面荷载作用下的变形情况。两侧屋面类似于斜放的深梁受弯,屋脊檩条受压,檐口檩条受拉。为保证受力蒙皮作用,山墙柱顶水平处应设置拉杆。当承受水
12、平风荷作用时,也有类似于图 1a 的受力情况。因此脊檩、檐口檩条和山墙部位是关键部位,设计中应予重视。 筑龙网 WWW.SINOAEC.COM 筑 龙 网 冷湾薄壁型钢结构技术规范条文说明 资料编号:GB50018-2由于考虑受力蒙皮作用,压型钢板及其连接等就成了整体受力结构体系的重要组成部分,不能随便拆卸。 4.2 设 计 指 标 4.2 设 计 指 标 4.2.1、4.2.4、4.2.54.2.1、4.2.4、4.2.5 本规范对钢材的强度设计值、焊缝强度设计值仍按原规范取值,但 4.2.5 条中普通粗制螺栓, 改为 C 级普通螺栓并对构件钢材为 Q345 钢中螺栓的承压强度设计值之值有
13、所降低。 b cf4.2.24.2.2 (含附录 C)冷弯薄壁型钢系由钢板或钢带经冷加工成型的。由于冷作硬化的影响,冷弯型钢的屈服强度将较母材有较大的提高,提高的幅度与材质、截面形状、尺寸及成型工艺等项因素有关,原规范利用塑性理论导得了此冷弯效应的理论公式,并经试验证实作了简化处理以方便使用。由于 80 年代方、矩形钢管的成型方式均为先将钢板经冷弯高频焊成圆管,然后再冲成方、矩形钢管(即圆变方)形成两次冷加工,故其与屈服强度提高因素有关的成型方式系数取 1.7,对于圆管和其他开口型钢取 1.0.近年来冷弯成型方式不断改进,由圆变方的已不是唯一的成型方式,可以由钢板一次成型成方、矩管,即少了一道
14、冷加工工序,故本规范规定其他方式成型的方矩管=1.0。 第 7 页 002-SM 4.2.34.2.3 经退火、 焊接和热镀锌等热处理的冷弯薄壁型钢构件其冷弯硬化的影响已不复存筑龙网 WWW.SINOAEC.COM 筑 龙 网 冷湾薄壁型钢结构技术规范条文说明 资料编号:GB50018-2在,故作此规定。 4.3 构造的一般规定 4.3 构造的一般规定 4.3.1 4.3.1 本条仍保持了原规范对壁厚不宜大于 6mm 的限制。 由于冷弯型钢结构与普通钢结构的主要区别在于结构材料成型方式的不同以及由此导致截面特性、材性及计算理论等方面的差异,按理不宜对冷弯型钢的壁厚加以限制,且随着冷弯型钢生产
15、状况的改善及设备生产能力的日益发展,我国已能生产壁厚 12.5mm(部分生产厂的可达 22mm、国外为25.4mm)的冷弯型钢,但由于实验数据不足及使用经验不多,所以仍保留壁厚的限制,但如有可靠依据,冷弯型钢结构的壁厚可放宽至 12.5mm。 5 构件的计算 5 构件的计算 5.1 轴心受拉构件 5.1 轴心受拉构件 5.1.15.1.1 轴心受拉构件中的高强度螺栓摩擦型连接处, 应按公式 5.1.1-2 和 5.1.1-3 计算其强度。这是因为高强度螺栓摩擦型连接系藉板间摩擦传力,而在每个螺栓孔中心截面处,该高强度螺栓所传递的力的一部分已在孔前传走,原规范考虑孔前板间的接触面可能存在缺陷,孔
16、前传力系数可能不足一半,为安全起见,取孔前传力系数为 0.4,但根据试验, 孔前传力系数大多数情况为 0.6, 少数情况为 0.5, 同时, 为了与现行国家标准 钢结构设计规范GB 50017 协调一致,故在公式 5.1.1-2 中取孔前传力系数为 0.5。此外由于(1-0.5nn1),因此,除应按公式 5.1.1(计算螺栓孔处构件的净截面强度外,尚需按公式 5.1.1-3 计算构件的毛截面强度。 NN5.1.25.1.2 当轴心拉力不通过截面弯心(或不通过形截面的扇性零点)时,受拉构件将处于拉、扭组合的复杂受力状态,其强度应按下式计算: ZWB ANn= (1) f式中 轴心拉力; NnA
17、净截面面积; B 双力矩; W 毛截面的扇性模量。 第 8 页 002-SM 筑龙网 WWW.SINOAEC.COM 筑 龙 网 冷湾薄壁型钢结构技术规范条文说明 资料编号:GB50018-2有时,公式(1)中第 2 项翘曲应力可能占总应力的 30%以上,在这种情况下,不计双力矩的影响是不安全的。 )/(WB=B但是,双力矩及截面弯扭特性(除有现成图表可查者外)的计算比较繁冗,为了简化设计计算,对于闭口截面、双轴对称开口截面等的轴心受拉构件,则可不计双力矩的影响,直接按第 5.1.1 条的规定计算其强度。 B由于轴心受压构件、拉弯及压弯构件均有类似情况,故亦一并列入本条。 5.2 轴心受压构
18、件 5.2 轴心受压构件 5.2.15.2.1 当轴心受压构件截面有所削弱(如开孔或缺口等)时,应按公式 5.2.1 计算其强度,式中、为有效净截面面积,应按下列规定确定: enA1 有效截面面积,按本规范第 5.6.7 条中的规定算得; eA2 若孔洞或缺口位于截面的无效部位,则=;若孔洞或缺口位于截面的有效部位,则=(位于有效部位的孔洞或缺口的面积)。 enAeAenAeA3 开圆孔的均匀受压加劲板件的有效宽度b ,可按下列公式确定。 e当d0.1 时: b/0eb=b e当 0.10.5 时: bd /02091. 0ceedbb= 当 0.50.7 时: bd /02011. 1cee
19、dbb= Eftby c=53. 0 式中 d 孔径; 0第 9 页 002-SM eb 相应未开孔均匀受压加劲板件的有效宽度,按第 5.6 节的规定计算; 筑龙网 WWW.SINOAEC.COM 筑 龙 网 冷湾薄壁型钢结构技术规范条文说明 资料编号:GB50018-2b 、t板件的实际宽度、厚度; yf 钢材的屈服强度; E 钢材的弹性模量。 若轴心受压构件截面没有削弱,则仅需按公式 5.2.2 计算其稳定性而毋须计算其强度。 5.2.2 5.2.2 轴心受压构件应按公式 5.2.2 计算其稳定性。 通过理论分析和对各类开口、闭口截面冷弯薄壁型钢轴心受压构件的试验研究,证实轴心受压杆件的
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