《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》和《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》修訂內(nèi)容評(píng)述

《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017)和《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》（GB50018)修訂內(nèi)容評(píng)述

主要內(nèi)容1.關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)用鋼2.關(guān)于基本設(shè)計(jì)原則3.關(guān)于基本構(gòu)件設(shè)計(jì)4.關(guān)于連接、節(jié)點(diǎn)和構(gòu)造5.關(guān)于用鋼量指標(biāo)6.應(yīng)進(jìn)一步研究的問(wèn)題1關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)用鋼1.1“普鋼”規(guī)范的主要變動(dòng)（1）增加了Q420級(jí)鋼，鋼材的強(qiáng)度等級(jí)界于美國(guó)和歐洲規(guī)范之間，如下表所示：國(guó)內(nèi)外主要建筑用鋼對(duì)照表

牌號(hào)

材質(zhì)Fy（N/㎜2）Fu（N/㎜2）國(guó)別Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼235～185375～460中國(guó)A36碳素結(jié)構(gòu)鋼250400～550美國(guó)Fe360碳素結(jié)構(gòu)鋼235～215360～340歐洲A529碳素結(jié)構(gòu)鋼290414～586美國(guó)Fe430碳素結(jié)構(gòu)鋼275～255430～410歐洲FeE275細(xì)晶粒結(jié)構(gòu)鋼275～255390～370歐洲Q345低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼345～275470～630中國(guó)A242*,A441A588*低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼345～290480～435美國(guó)Fe510熱軋非合金結(jié)構(gòu)鋼355～335510～490歐洲FeE355熱軋細(xì)晶粒結(jié)構(gòu)鋼355～335490～470歐洲Q390低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼390～330490～650中國(guó)A572Grade60鈳-釩低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼415～520～美國(guó)Q420低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼420～360520～680中國(guó)A572Grade65鈳-釩低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼450～550～美國(guó)A514適于焊接的經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的高強(qiáng)度合金鋼板690～620690～895美國(guó)*為抗腐蝕鋼（2）關(guān)于鋼材選用1）強(qiáng)調(diào)了防止鋼材脆性破壞問(wèn)題；2）補(bǔ)充和完善了需要驗(yàn)算疲勞的焊接結(jié)構(gòu)的選用原則；3）補(bǔ)充了受拉或受彎的焊接構(gòu)件中，當(dāng)板厚≥16㎜時(shí)，鋼材應(yīng)具有常溫沖擊韌性的合格保證；4）補(bǔ)充了厚度方向性能鋼板的規(guī)定。（3）調(diào)整Q345的抗力分項(xiàng)系數(shù)為1.11，使設(shè)計(jì)值降低了1.6%左右。1.2“薄鋼”規(guī)范的主要變動(dòng)

（1）將冷彎構(gòu)件的最大壁厚由6㎜擴(kuò)大到12.5㎜；（2）采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一了鋼材名稱：Q235、Q345,與歐、美規(guī)范相比，鋼種偏少，強(qiáng)度等級(jí)偏低。國(guó)外用于冷彎的鋼板屈服強(qiáng)度可達(dá)550，具體見(jiàn)下頁(yè)表：鋼種等級(jí)fyb(N/㎜2)fu(N/㎜2)prEN1049:Part2S315MC315390S355MC355430S420MC420480S460MC460520S500MC500550S550MC5506001.3國(guó)內(nèi)外規(guī)范有關(guān)鋼材板厚方面的規(guī)定比較（板厚對(duì)抗脆斷設(shè)計(jì)影響較大）（1）我國(guó)“普鋼”規(guī)范只在3.3.1和8.7.1款有原則的規(guī)定，可操作性不強(qiáng)。歐洲薄鋼規(guī)范建議的適用于冷彎的高強(qiáng)度鋼另在3.3.3款中提出板厚≥16㎜的焊接鋼構(gòu)件，在受拉或受彎時(shí)應(yīng)滿足常溫沖擊功要求。（2）美國(guó)規(guī)范在重型型材一節(jié)中，提出翼緣板厚≥44㎜的型材采用全熔透焊縫連接成的構(gòu)件；或由厚度≥50㎜板材采用全熔透焊縫焊成的組合截面構(gòu)件，其鋼材應(yīng)滿足常溫20℃(+70℉)沖擊功不小于27J(20ft·lbs)的要求。（3）歐洲規(guī)范承受靜力荷載或疲勞荷載(非沖擊荷載)的房屋結(jié)構(gòu)的鋼材不需要進(jìn)行抗脆斷檢查的最大厚度如下表所示：

不需驗(yàn)算脆斷的最大板厚(㎜）使用條件ⅰ鋼材等級(jí)和質(zhì)量0℃-10℃-20℃S1S2S1S2S1S2EN10025ⅱ:Fe360B15041108307422Fe360C2501102507518753Fe360D250250250212250150Fe430B902663194514Fe430C250631504512333Fe430D25015025012725084Fe510B4012299216Fe510C1062973215216Fe510D250731775215038Fe510DDⅲ2501282508525059i使用條件S1非焊接或只承受壓力的構(gòu)件S2焊接或承受拉力的構(gòu)件ii超過(guò)100㎜厚的軋制型鋼，其V型缺口沖擊功應(yīng)滿足下列要求：厚度在150㎜之內(nèi)時(shí)，在規(guī)定的試驗(yàn)溫度下最小值為27J;板厚在150㎜到250㎜之間時(shí)，最小值為23J。ⅲ對(duì)Fe510DD級(jí)鋼,在-20℃時(shí)的最小沖擊功為40J。列入此行的鋼材假定具有-30℃不小于27J的相當(dāng)沖擊功。（4）舉例比較分析以工作溫度低于-20℃需驗(yàn)算疲勞的Q345級(jí)鋼的焊接鋼構(gòu)件為例：中國(guó)：不管板厚均選用Q345D美國(guó)：t≥44㎜軋制型鋼Q345Bt≥50㎜焊接組合截面Q345B板厚小于上述值時(shí),Q345A歐洲：t≤6㎜時(shí)，Q345B6㎜＜t≤16㎜時(shí)，Q345C16㎜＜t≤38㎜時(shí)，Q345D38㎜＜t≤59㎜時(shí)，Q345DD2關(guān)于基本設(shè)計(jì)原則2.1“普鋼”規(guī)范的補(bǔ)充（1）框架梁柱節(jié)點(diǎn)的剛接、鉸接和半剛性連接問(wèn)題是如何判斷三種連接形式？1）歐洲規(guī)范規(guī)定：當(dāng)時(shí)，為鉸接；當(dāng)時(shí)，為剛接；當(dāng)時(shí)，為半剛接；式中：為連接的轉(zhuǎn)動(dòng)剛度

Ib

—被連接梁的慣性矩

Lb

—被連接梁的長(zhǎng)度2）美國(guó)有關(guān)資料建議：采用梁線公式(Beam-Lineequation)區(qū)分節(jié)點(diǎn)的類型

梁端最終的彎矩和轉(zhuǎn)角兩端嵌固的梁端彎矩假定端部有一定約束作用的梁在承受分布荷載作用下最終的變形和端彎矩如上頁(yè)圖，則可寫(xiě)出梁的轉(zhuǎn)角位移方程如下：由以上兩式可求出(*)

考慮梁上為對(duì)稱橫向荷載作用時(shí)，，，(*)式變?yōu)椋?該式稱為梁線方程。

當(dāng)時(shí)，

,相當(dāng)于嵌固情況；當(dāng)時(shí)，,相當(dāng)于鉸接情況。當(dāng)

≥90%時(shí)，為剛接；當(dāng)≤20%時(shí)，為鉸接；當(dāng)20%＜＜90%時(shí)，為半剛接。但美國(guó)規(guī)范尚沒(méi)列入此建議。3）我國(guó)尚無(wú)具體規(guī)定。彎矩轉(zhuǎn)角曲線的三種類型（2）關(guān)于純框架的近似二階彈性分析1）“普鋼”規(guī)范的方法新規(guī)范采用附加水平荷載Hni的方法來(lái)考慮結(jié)構(gòu)和構(gòu)件中的各種缺陷的影響，如下圖：研究表明，框架層數(shù)越多，構(gòu)件缺陷分布的隨機(jī)性越大，在同一個(gè)方向缺陷疊加的幾率就越小，我國(guó)規(guī)范采用下式計(jì)算附加水平荷載：

（3.2.8-1）

式中

Qi

—第i樓層的總重力荷載；

ns—框架總層數(shù)；

αy—鋼材強(qiáng)度影響系數(shù)，鋼材強(qiáng)度等級(jí)越高，αy越大。在考慮二階彈性分析時(shí)，采用了近似的方法—層間放大法。假定某層的受力特性與其它各層無(wú)關(guān)；由P–Δ效應(yīng)引起的柱內(nèi)附加彎矩，等效于側(cè)向力引起的效應(yīng)。層的側(cè)移剛度可定義為：由上式可解得：上式表明，某層的最終側(cè)移Δ可由一階側(cè)移Δ1乘以一個(gè)放大系數(shù)求得。由假定可知，該樓層的側(cè)移彎矩與該層側(cè)向撓度成正比，即上式中—P-Δ彎矩放大系數(shù)

M1s—由該層側(cè)移引起的最大一階彎矩對(duì)于多層純框架，可采用層間放大法進(jìn)行二階近似彈性分析如下：上圖為芬一階彈游性分析痰，框架芳桿件端筒彎矩M1為：當(dāng)采直用二喪階近目似彈岔性分具析時(shí)蓋，框拌架桿裁件端盆彎矩M2為：（3館.2窗.8莖-2挖）（3.層2.8熟-3）式中天：M1b—彎假定仍框架河無(wú)側(cè)逐移時(shí)渣，按壞一階初彈性濕分析省求得火的桿件端駱彎矩；M1s—雨框架姓各節(jié)儲(chǔ)點(diǎn)側(cè)辮移時(shí)堪，按曠一階拆彈性莫分析侄求得嫁的桿件趙端彎紛矩；—考騰慮二階跟效應(yīng)第i層桿亞件的閉側(cè)移忌彎矩罷增大旨系數(shù)狂；—刷所計(jì)忙算樓屋層各器柱軸奇壓力律設(shè)計(jì)偷值之床和；—籍產(chǎn)生喜層間貓側(cè)移Δu的所計(jì)海算樓層逐及以上婆各層水咽平力之和，像包括考妻慮缺陷減的附加贏水平荷鍵載在內(nèi)纏；—庫(kù)按一有階彈朋性分傻析求沿得的飛所計(jì)窯算樓扯層的腿層間酒側(cè)移給；h—亞所計(jì)革算樓跑層的績(jī)高度咸。2）歐潤(rùn)洲和美課國(guó)規(guī)范讓的方法歐洲起規(guī)范疑5.竹2.筒6.煉2征款中拜有關(guān)按側(cè)移繭框架才的彈逃性分屢析，尤與我浸國(guó)規(guī)逐范相夫似，帶不同良之處年是在混附加曉水平王荷載稻中還恰考慮腦了同諷一層圣中柱象子數(shù)縣量的批影響旅。美國(guó)禽規(guī)范計(jì)采用保下式恭考慮往二階購(gòu)彈性星分析森：式中Mu—考順慮二階尊效應(yīng)的滑框架桿念件彎矩產(chǎn)；Mnt—無(wú)度側(cè)移框拒架中桿撞件的一森階彎矩勻；Mlt—摟側(cè)移座框架痰中桿報(bào)件的恐一階數(shù)彎矩瘋；B1—不兔考慮側(cè)維移時(shí)桿刺中彎矩膠增大系桃數(shù)；或稱為鑄層間抬側(cè)移泄彎矩爛放大番系數(shù)們。其中罵—?jiǎng)?chuàng)計(jì)算樓城層所有陰柱的軸羽力之和泥；—倡計(jì)算也層的嗎層間火側(cè)移為；—引桿起的襲各樓層即水平力郵之和；L—央樓層照高度純；—魄計(jì)算法樓層洗所有錯(cuò)柱的耐側(cè)移萬(wàn)失穩(wěn)陶臨界興力之映和。3）當(dāng)莊采用二紛階彈性日分析計(jì)欠算的框朽架內(nèi)力肆驗(yàn)算構(gòu)睛件的承抽載力凱時(shí)晝，計(jì)算蹲長(zhǎng)度系褲數(shù)均應(yīng)攝取1。2.2跪“政薄鋼”渡規(guī)范的臨補(bǔ)充增列了料受力蒙稍皮作用氧的有關(guān)攔條文。受力堡蒙皮璃作用棒：因愧圍護(hù)傷面層山在自令身平橫面內(nèi)奶的抗糕剪能砌力而加強(qiáng)跑了結(jié)廟構(gòu)的痕整體巾工作裹性能愁的效巖應(yīng)。受力蒙蟻皮作用娃的條件胡：圍護(hù)稀面層、臨可靠的晝緊固連屢接件、周邊構(gòu)標(biāo)件受力蒙每皮作用胡的機(jī)理思如下面布兩頁(yè)圖騰所示。3促關(guān)售于基球本構(gòu)確件設(shè)蠢計(jì)3.載1申“肯普鋼凝”規(guī)您范的表主要運(yùn)修訂腔內(nèi)容（1瓶）焊謊接組側(cè)合鋼左梁腹蒜板的蓮局部蠶穩(wěn)定我和屈痕曲后剝強(qiáng)度1）袍承受嘗靜力曠荷載則的組予合梁卡宜考繞慮腹渴板屈宿曲后過(guò)強(qiáng)度2）煎腹板貼局部攀穩(wěn)定級(jí)計(jì)算釘公式甘的調(diào)她整（2）摩強(qiáng)調(diào)了旬開(kāi)口薄紡壁構(gòu)件位彎扭屈交曲的概蜓念1）康增補(bǔ)言了單痕軸對(duì)鹿稱截稱面繞交對(duì)稱曉軸發(fā)背生彎撤扭屈勻曲時(shí)扒的換左算長(zhǎng)裝細(xì)比λyz的計(jì)棍算方答法。2）給蜘出了由蓮角鋼組勿成的單贏軸對(duì)稱禮截面繞錘對(duì)稱軸兆發(fā)生彎肥扭屈曲斃時(shí)λyz的簡(jiǎn)扎化計(jì)暈算方藏法。（3）趁增補(bǔ)了客由厚板炎焊接組弦成的實(shí)匙腹截面恒軸壓柱旦的截面塑分類及詠d曲線。（4）俊參照歐摟洲規(guī)范挪增補(bǔ)了債用于減縮慧小柱計(jì)匙算長(zhǎng)度艙的支撐墾受力的計(jì)算方蜻法。（5收）完購(gòu)善了府框架嘴柱計(jì)強(qiáng)算長(zhǎng)蕩度的戴計(jì)算糊方法妹（創(chuàng)忽新條容文）1）描定義紐奉了無(wú)僑支撐覽純框拒架、對(duì)強(qiáng)支樂(lè)撐框巷架和儀弱支置撐框槽架對(duì)有匯支撐孟框架巖，以澡側(cè)移廳剛度般劃線熱：當(dāng)于（5.奔3.3綿-1）時(shí)為強(qiáng)梳支撐（機(jī)無(wú)側(cè)移菌）框架國(guó)；當(dāng)Sb不滿島足上響式時(shí)卻為弱糠支撐飯（有給側(cè)移慘）框是架。式中出、惕分別層為層愧間所搶有框拾架用援無(wú)側(cè)詳移框貸架和醉有側(cè)移框艱架柱計(jì)腥算長(zhǎng)度寒系數(shù)算裂得的軸怎壓桿穩(wěn)自定承載智力之和榮。2）店弱支蝦撐框傻架柱俊的軸道壓桿后的穩(wěn)險(xiǎn)定系龜數(shù)考四慮如去下例書(shū)題：令敢，有薦微分方粉程解得穩(wěn)揉定特征侍方程可畫(huà)出顫穩(wěn)定特蓄性曲線妙為可見(jiàn)當(dāng)時(shí)，相燒當(dāng)于懸素臂柱備；當(dāng)溜時(shí)隸，相賴當(dāng)于太一端代嵌固襲一端古鉸支巷柱轉(zhuǎn)；當(dāng)臘時(shí)，彩。規(guī)范給獲出當(dāng)Sb不滿足膚（5.雹3.3獄-1）箱式的要曠求時(shí)，盤(pán)弱支撐妙框架柱襯的軸壓昂桿穩(wěn)定化系數(shù)近刺似采用黨插值法恒求之：（5聽(tīng).3贈(zèng).3勤-2牛）式中，送和家分別是餃框架柱襲用無(wú)側(cè)語(yǔ)移框架湊柱和有驚側(cè)移框泥架柱計(jì)計(jì)算長(zhǎng)度專系數(shù)算努得的軸頁(yè)壓桿穩(wěn)星定系數(shù)跌。（6沫）補(bǔ)晨充了里鋼-禮砼組拿合梁愈負(fù)彎撐矩部磚分的織計(jì)算造。3.味2昏“袍薄鋼巨”規(guī)綠范的陵主要邁修訂槽內(nèi)容（1校）考籃慮板暮組屈伴曲后柱性能搏的有永效寬掏厚比嬸計(jì)算舊方法殼（創(chuàng)趟新條愚文）1）美梳國(guó)和歐塊洲規(guī)范基的方法歐美等娘國(guó)的規(guī)窮范均采盒用單個(gè)滔板件的喬折減系呆數(shù)法求兔板件的刪有效寬建度，不川考慮相曲鄰板件債的影響府。即be=ρb當(dāng)λ≤0.盟673時(shí)，ρ=矩1.漆0；當(dāng)λ＞0聰.67昂3時(shí)，ρ=（妄1.0-0.撕22錫/λ）廉/λ脊。式中，姐為伸板的相銹對(duì)寬厚恐比b—標(biāo)板寬be—鞏有效設(shè)寬度ρ—眾板寬種折減脆系數(shù)K—筋相應(yīng)誓于不同帶應(yīng)力分本布和側(cè)峰邊支承反條件的單個(gè)板治的屈曲沈系數(shù)f—駝鋼材燥的強(qiáng)度柳設(shè)計(jì)值E—腳彈性酸模量t—陜板厚2）昌我國(guó)虹規(guī)范耳的方撕法舊規(guī)私范：ⅰ不考飽慮板葛組的寸相互間影響蒙；ⅱ非加盜勁板帆件另和懲非均甩勻受尚力的寬部分虹加勁狼板件應(yīng)全截經(jīng)面有效望；ⅲ只給毒出加票勁板梢件緣瑞和均煉勻受汗力的嗓部分帥加勁板件的蹄有效寬縱厚比表段