壁钢规范GB50018―2002修订工作简介

发表于2004-12-07    5721人浏览    11人跟帖    总热度:11  

国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》
GB 50018―2002修订工作简介
国家标准管理组
1.前言
新颁布的国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB 50018-2002(以下简称新规范)是根据建设部建标[1998]94号文的要求,由中南建筑设计院会同全国有关设计、科研、施工和高等院校等14个单位,对国家计划委员会1987年批准颁布的《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GBJ 18-87(以下简称原规范)加以全面修订而成。
在规范修订过程中,修订组对原规范中存在的问题和不足进行了深入的剖析与研究,认真收集了原规范颁布以来各方面提出的意见和建议,总结、吸纳了近年来国内外该领域内的有关科研成果和大量工程实践经验,参照、借鉴了国外有关标准规范的规定,经广泛征求意见、反复讨论、协商、修改,数易其稿,经2001年12月由规范主管部门湖北省计划委员会主持召开的由国内各有关部门的专家参加的规范审查会审查,并按审查意见作了相应修改定稿后上报建设部批准颁布。建设部2002年9月27日以第63号公告批准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》为国家标准,编号为GB 50018-2002,自2003年1月1日起实施,并组织计划出版社出版发行。
新规范有11章25节5个附录,共计171条,主要内容包括:总则,术语、符号,材料,基本设计规定,构件的计算,连接的计算与构造,压型钢板,檩条与墙梁,屋架,刚架,制作、安装与防腐蚀。原规范含9章20节7个附录,共计120条。与原规范相比,新规范的章节数与排序均略有调整,原规范68%的条款内容有程度不同的修改、增删、补充与完善,还增加了51条新的条款,增幅达43%,使新规范的内容较原规范更为合理、完善、完整。
2.原规范(GBJ 18-87)存在的主要问题
制订原规范时,由于时间、条件所限,对其中某些问题的研究未臻深入、全面,加之近年来,国内冷弯薄壁型钢结构的应用日趋广泛,国外产品及技术的不断涌入,亦激发、暴露了原规范中有关规定的不足与缺漏,这主要表现在以下几个方面:
1)原规范中关于轴心受压构件、受弯构件和压弯构件的强度和稳定性计算公式中规定采用有效截面特性来考虑构件中受压板件局部屈曲的影响,对这种构件整体屈曲和受压板件的局部屈曲之间的相互关系及其对构件承载力的互相影响缺乏深入的理论分析和系统的试验研究,有必要作进一步的探讨,提出更为合理的可供工程实践采用的实用计算方法。
2)原规范所列冷弯薄壁型钢结构构件中受压板件局部稳定性的计算方法不尽完善、合理,亟需加以改进,如:
①对于两边支承受压板件及均匀受压的一边支承、一边卷边板件,考虑屈后强度的影响,采用有效宽厚比法来计算其局部稳定性;对于一边支承、一边自由的均匀受压板件及非均匀受压的一边支承、一边卷边板件,则采用容许宽厚比法,限制此类板件的宽厚比值以使其不发生局部屈曲。这三类板件局部稳定性的计算方法未臻一致,也未能真正反映非均匀受压的一边支承、一边卷边板件的实际工作特性。
②原规范基于“当量板”理论,将非均匀受压两边支承板件的有效宽度均等置于板件两端,物理概念不太清楚,不易自圆其说,某些场合甚至会出现一部分受拉板件无效的矛盾结果。
③原规范中关于受压板件局部稳定性的计算方法均以单板作为分析单元,未曾计及相邻板件的约束影响,故易在设计中导致某些计算结果过于保守,某些计算结果偏于不安全的弊病,无法保证设计安全度的一致性。
④原规范系以表格形式列示两边支承受压板件和均匀受压的一边支承、一边卷边板件的有效宽厚比,未列出适用的相应计算公式,不利于编程计算。
3)原规范未给出弯矩作用于非对称平面内的单轴对称截面压弯构件弯矩作用平面外的稳定性计算公式,而这种情况在实际工程中是经常碰到的,亟待补充。
4)原规范有关连接的计算和构造的条款中,主要提供的是一些比较传统的连接方式(如对接焊缝连接、角焊缝连接、普通螺栓连接以及小直径高强度螺栓摩擦型连接等),电阻点焊仅限用于构件的缀合或组合连接。近年来,在冷弯薄壁型钢结构中广泛采用了异形铆钉、自攻(自钻)螺钉及射钉等新颖连接件和连接方式,其强度计算方法及构造要求在原规范中均未提及,应予补充。
5)原规范中未列入应用相当广泛的冷弯薄壁型钢墙梁的计算方法及构造要求。
6)原规范对于压型钢板容许挠度的规定过严,对于山形门式刚架的变形控制不够明确,导致近年来按原规范设计的某些国内生产的建筑产品与国外同类产品相比耗材较多、造价偏高,影响了市场竞争力。我国业已入世,这个问题如果不加以妥善解决,将会严重阻碍我国冷弯型钢业的发展。
3.新规范(GB 50018)的主要修订内容
原规范颁布执行后,规范管理组即针对前述有待进一步研究的主要问题,及时组织国内有关单位协同攻关,进行了系统的调查研究和必要的科学试验,在此基础上,制订新规范时,又认真总结了近年来国内外工程实践经验,对国外的相关标准和科研成果进行了全面的分析、比照,使新规范的规定更为科学、合理、可靠,更符合当前工程实践和技术进步的需要。新规范的主要修订内容如下
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 发表于2004-12-07   |  只看该作者      

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《冷弯薄壁型钢结构技术规范》来函答复
《冷弯薄壁型钢结构技术规范》
国家标准管理组
主讲人 陈雪庭
联系电话:027-87337163
问题一冷弯薄壁型钢由Q235钢或Q345钢的带钢或钢板冷加工而成,钢材经过冷加工后,强度提高,塑性和冲击韧性下降,即钢材的伸长率变小,从而使冷弯薄壁型钢不能保证《冷弯薄壁型钢结构技术规范》中3.0.2条伸长率合格保证。请问对此如何解决?
答薄钢规范第3.0.2条中所提要求是针对冷弯型钢成型前的母材Q235或Q345钢而言的。经冷加工成型后的冷弯型钢,由于冷作硬化的影响,其屈服强度较母材有较大的提高,而塑性和冲击韧性也会有所降低,这两者并不矛盾。本规范提出了有条件的利用考虑冷弯效应的强度设计值而不考虑直接承受动力荷载的承重结构的规定。

 发表于2004-12-07   |  只看该作者      

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问题二规范中所附的冷弯型钢断面特性规格太少了,矩型管一点也没有,而市场上可以买到,近年来已逐渐对冷弯型钢的优点有所认识,使用的地方多了。在国标6728-86中有较多的规格,但表中的扭转特性只有及 ,没有(扇形惯性矩),计算要用及,在那能找到?
答随着冷弯型钢结构的日益发展,各种规格的冷弯型钢也日渐增多,规范不可能一一列出,仅能选择一批常用的截面规格(板厚在6mm以内)采用材料力学截面特性计算公式编制电算程序计算后列入现行规范。但为了补充其不足及方便使用,在其截面特性表后面补充列出了常用的截面形式的截面特性近似计算公式以供参考应用。

 发表于2004-12-07   |  只看该作者      

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问题三闭口截面压弯构件平面外稳定公式(5.5.2-2)中 可取1.0,老规范是1.4,现在上面加了 ,而 ,而在受弯构件中,却没有直接注明闭口截面
=1.0,是否也可以用 =1.0呢?闭口截面 =1.0,所以在方、矩型截面特性表中不列入 及 ,是吗?
答:闭口截面压弯构件平面外稳定公式中 可取1.0,原规范GBJ18-87规定闭口截面 =1.4,这是因为闭口截面的抗扭承载能力较大,采用 =1.4更接近于理论分析结果。这次规范修订,改为在 项的前面加截面影响系数 (闭口截面 =0.7,其他截面 =1.0),其实质是一样的( ),但可避免原规范 =1.4在概念上不合理现象,因此闭口截面的 也没必要计算了(当然也不需要 及 )。闭口截面受弯构件其道理是一样的。

 发表于2004-12-08   |  只看该作者      

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问题五关于受压板件宽厚比的确定,按规范计算十分麻烦,要考虑四种因素,每个构件条件都不同,都要来回计算,有没有简便的方法。在5.6.8之1中有一句话“…其余板件最大压应力按 推算”,请解释一下,并举例说明。
答新规范关于受压板件的有效宽厚比,是在原规范查表格的基础上将各种板件(如加劲板件、部分加劲板件及非加劲板件)采用了统一的计算公式,并将原规范以板件为计算单元修改成以板组为计算单元,考虑了相邻板件的约束影响,在计算理论上更为严谨合理,但对于手算是较原规范麻烦,但适合于编写电算程序,等计算软件出来后就方便多了。至于规范5.6.8之1
值推算问题,可参见该条条文说明,对于压弯构件,截面各板件上各点的压应力均由构件毛截面按强度计算求出(不考虑双力矩影响),从而可算出每块板件的压应力分布不均匀系数,这时假定截面上实际压应力最大的点的最大控制应力 为 (不是其实际应力),其余各点的应力根据及前面求出的 进行线性推算,即可确定截面板组中每块板件的最大控制应力 及 ,这样规定是为了避免进行迭代计算,减小计算工作量,试算表明这样规定计算一次就可满足工程设计精度的要求。
目前有些未参加规范修订的单位与个人,出版了所谓设计手册,除大部分抄袭外,因对新规范理解不深,还错误百出。如受压板件有效宽厚比计算方面,有的采用折扣5%~10%的截面面积当作有效截面,小则造成浪费,大则影响工程质量;还有的将普钢规范与薄钢混合使用等。因此设计人员在使用有关参考资料时应注意其是否符合新规范。我们规范管理组正在组织规范编制组主要成员编写新版设计手册,使读者能正确理解与使用新规范。

 发表于2004-12-08   |  只看该作者      

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问题六受弯构件的最大压应力如何确定,规范5.6.8条2款说明按毛截面计算,如果一个截面在正弯矩作用下,按毛截面计算中性轴偏于上方,即未考虑有效截面时靠近受压翼缘,最大压应力小于f,下翼缘拉应力达到了强度设计值。按此时的最大压应力计算出受压翼缘的有效受压宽度,按有效截面计算可以得出中性轴位置,考虑受压区有效宽度后,截面的中性轴位置可能靠近受拉翼缘,如何计算其抗弯承载力?若计算得出的应力小于强度设计值,是否需要进一步迭代?
答本规范第5.6.8条2款是针对第5.6.1条各种板件最大压应力 的取值规定,是为求得受压板件的有效宽度的一个系数,当计算受弯构件及拉弯构件时,因没有或可忽略 效应,规定其最大压应力值(为实际最大应力)按毛截面(或全截面)按强度计算得到,不考虑双力矩的影响,然后据此求得有效截面。如果全截面有效,则中性轴位置不变,毛截面即为有效截面,从而计算其强度,此时有可能需要考虑双力矩的影响;如果截面部分无效,则计算时应扣除无效部分的面积,此时中性轴位置下移,应重新计算有效截面模量,然后进行强度计算,此时如有双力矩,可近似计算截面扇性模量 。理论上需进行反复迭代,但经规范修订组试算并与试验结果对比,按上述方法计算即只进行一次迭代可满足工程精度要求。作此规定主要是为了减少计算工作量。

 发表于2004-12-08   |  只看该作者      

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问题七连续檩条在工程中应用较多。国内设计单位的图纸在施工中常被国外的钢构公司改为连续檩条,然后要求设计单位予以确认,为了避免图纸被优化设计单位也越来越多的采用连续檩条。在檩条的计算中,因为《门规》提供的方法限制了维护面板的基板厚度,在工程中基本无法应用。对于整体稳定系数的计算,薄钢规范中也只是提供了两端为简支的受弯构件相关参数。相关文献中稳定理论多从简支梁起笔。但是国外的有些软件可以计算。请问稳定理论中是否提供连续钢梁(檩条)的稳定计算?规范的后期修订会不会考虑连续檩条的稳定计算?
答连续檩条的稳定问题,国内所做的工作还不够深入,本规范未提及,将来在专门的规程中可能会作出具体的规定,目前只能暂时参照国外有关规定或根据有关单位所做的试验研究的成果进行设计。

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问题八本规范和《门规》CECS102:2002附录中均附有冷弯槽钢和斜卷边Z形钢的参数表,在使用过程中发现有些数字不正常或打印错误,尤其是斜卷边Z形钢表中的很多参数与旧《门规》相差颇大,但表中均未给出型钢转角的圆弧半径,无法准确对规范表格验算,不知能否提供规范编制表格时所采用的转角圆弧半径?
答本规范和《门规》附录中均附有冷弯槽钢和斜卷边Z形钢的参数表,该参数表的编制均是福州大学的魏潮文教授(现在杭萧钢构),两者有些数字确实不一致,存在打印错误,我们规范组仔细核对了原稿,本规范没错,应该是门规有打印错误,我们将与门规编制组协调。旧门规中的参数有误,应以新版规范或门规为准。表中型钢转角的圆弧半径是按内侧r=2t编制的(t为壁厚),可进行计算核对。

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问题九薄壁槽钢截面参数按照规范P90的公式算出来的结果与规范P79的表B.1.1-3给出的值不一致,何故?
答本规范P90的公式中的b、h是截面中各板件中心线的尺寸,而规范中P79的表B.1.1-3中给出的参数,是按b、h为截面外包尺寸计算的,两者不同,此外表B.1.1-3 中给出的参数考虑了弯角为圆角的影响,肯定比P90的近似计算公式精确,考虑圆角影响时可参考由薄壁型钢规范管理组组织编写的《冷弯薄壁型钢结构设计手册》P569,该书由中国建筑工业出版社1996年3月出版。

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问题十参数Wenx――对主轴x轴的较小有效净截面模量,请问这个有效净截面的意思是5.6.5中的阴影部分的截面吗?这个Wenx具体如何计算呢?
答有效净截面与图5.6.5中截面的阴影部分(即有效截面)不完全相同,当有效截面部分无孔洞或孔洞位于截面无效部位时两者是一样的,孔洞位于截面有效截面部位时,有效截面扣除孔洞的影响后就是有效净截面。计算Wenx时,应先计算有效净截面面积、有效净截面惯性矩、中性轴位置(距上、下翼缘的距离),从而可分别求出最大和最小有效净截面模量。
另外还有些术语如毛截面面积、净截面面积、有效截面面积、有效净截面面积等见规范术语部分解释,其用法见规范第4.1.8、4.1.9条。

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