《鋼結構設計規(guī)范》和《冷彎薄壁型鋼結構技術規(guī)范》修訂內容評述

《鋼結構設計規(guī)范》（GB50017)和《冷彎薄壁型鋼結構技術規(guī)范》（GB50018)修訂內容評述

主要內容1.關于建筑結構用鋼2.關于基本設計原則3.關于基本構件設計4.關于連接、節(jié)點和構造5.關于用鋼量指標6.應進一步研究的問題1關于建筑結構用鋼1.1“普鋼”規(guī)范的主要變動（1）增加了Q420級鋼，鋼材的強度等級界于美國和歐洲規(guī)范之間，如下表所示：國內外主要建筑用鋼對照表

牌號

材質Fy（N/㎜2）Fu（N/㎜2）國別Q235碳素結構鋼235～185375～460中國A36碳素結構鋼250400～550美國Fe360碳素結構鋼235～215360～340歐洲A529碳素結構鋼290414～586美國Fe430碳素結構鋼275～255430～410歐洲FeE275細晶粒結構鋼275～255390～370歐洲Q345低合金高強度結構鋼345～275470～630中國A242*,A441A588*低合金高強度結構鋼345～290480～435美國Fe510熱軋非合金結構鋼355～335510～490歐洲FeE355熱軋細晶粒結構鋼355～335490～470歐洲Q390低合金高強度結構鋼390～330490～650中國A572Grade60鈳-釩低合金高強度結構鋼415～520～美國Q420低合金高強度結構鋼420～360520～680中國A572Grade65鈳-釩低合金高強度結構鋼450～550～美國A514適于焊接的經調質處理的高強度合金鋼板690～620690～895美國*為抗腐蝕鋼（2）關于鋼材選用1）強調了防止鋼材脆性破壞問題；2）補充和完善了需要驗算疲勞的焊接結構的選用原則；3）補充了受拉或受彎的焊接構件中，當板厚≥16㎜時，鋼材應具有常溫沖擊韌性的合格保證；4）補充了厚度方向性能鋼板的規(guī)定。（3）調整Q345的抗力分項系數(shù)為1.11，使設計值降低了1.6%左右。1.2“薄鋼”規(guī)范的主要變動

（1）將冷彎構件的最大壁厚由6㎜擴大到12.5㎜；（2）采用國家標準，統(tǒng)一了鋼材名稱：Q235、Q345,與歐、美規(guī)范相比，鋼種偏少，強度等級偏低。國外用于冷彎的鋼板屈服強度可達550，具體見下頁表：鋼種等級fyb(N/㎜2)fu(N/㎜2)prEN1049:Part2S315MC315390S355MC355430S420MC420480S460MC460520S500MC500550S550MC5506001.3國內外規(guī)范有關鋼材板厚方面的規(guī)定比較（板厚對抗脆斷設計影響較大）（1）我國“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。歐洲薄鋼規(guī)范建議的適用于冷彎的高強度鋼另在3.3.3款中提出板厚≥16㎜的焊接鋼構件，在受拉或受彎時應滿足常溫沖擊功要求。（2）美國規(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件；或由厚度≥50㎜板材采用全熔透焊縫焊成的組合截面構件，其鋼材應滿足常溫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)的房屋結構的鋼材不需要進行抗脆斷檢查的最大厚度如下表所示：

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

Ib

—被連接梁的慣性矩

Lb

—被連接梁的長度2）美國有關資料建議：采用梁線公式(Beam-Lineequation)區(qū)分節(jié)點的類型

梁端最終的彎矩和轉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圖，則可寫出梁的轉角位移方程如下：由以上兩式可求出(*)

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

當時，

,相當于嵌固情況；當時，,相當于鉸接情況。當

≥90%時，為剛接；當≤20%時，為鉸接；當20%＜＜90%時，為半剛接。但美國規(guī)范尚沒列入此建議。3）我國尚無具體規(guī)定。彎矩轉角曲線的三種類型（2）關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的方法來考慮結構和構件中的各種缺陷的影響，如下圖：研究表明，框架層數(shù)越多，構件缺陷分布的隨機性越大，在同一個方向缺陷疊加的幾率就越小，我國規(guī)范采用下式計算附加水平荷載：

（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—鋼材強度影響系數(shù)，鋼材強度等級越高，αy越大。在考慮二階彈性分析時，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關；由P–Δ效應引起的柱內附加彎矩，等效于側向力引起的效應。層的側移剛度可定義為：由上式可解得：上式表明，某層的最終側移Δ可由一階側移Δ1乘以一個放大系數(shù)求得。由假定可知，該樓層的側移彎矩與該層側向撓度成正比，即上式中—P-Δ彎矩放大系數(shù)

M1s—由該層側移引起的最大一階彎矩對于多層純框架，可采用層間放大法進行二階近似彈性分析如下：上圖為一階彈性分析，框架桿件端彎矩M1為：當采用二階近似彈性分析時，框架桿件端彎矩M2為：（3.2.8-2）（3.2.8-3）式中：M1b—假定框架無側移時，按一階彈性分析求得的桿件端彎矩；

M1s—框架各節(jié)點側移時，按一階彈性分析求得的桿件端彎矩；—考慮二階效應第i層桿件的側移彎矩增大系數(shù)；—所計算樓層各柱軸壓力設計值之和；—產生層間側移Δu的所計算樓層及以上各層水平力之和，包括考慮缺陷的附加水平荷載在內；—按一階彈性分析求得的所計算樓層的層間側移；

h

—所計算樓層的高度。2）歐洲和美國規(guī)范的方法歐洲規(guī)范5.2.6.2款中有關側移框架的彈性分析，與我國規(guī)范相似，不同之處是在附加水平荷載中還考慮了同一層中柱子數(shù)量的影響。美國規(guī)范采用下式考慮二階彈性分析：式中Mu—考慮二階效應的框架桿件彎矩；

Mnt

—無側移框架中桿件的一階彎矩；

Mlt—側移框架中桿件的一階彎矩；

B1—不考慮側移時桿中彎矩增大系數(shù)；

或稱為層間側移彎矩放大系數(shù)。其中司—計算閑樓層所有形柱的軸力呈之和；—計抗算層的貌層間側瞞移；—引起吹的各樓孔層水平力貌之和；L—樓層蕩高度；—計算棵樓層所有術柱的側移華失穩(wěn)臨界密力之和。3）當采乒用二階彈株性分析計候算的框架攪內力驗算絨構件的承務載力喊時，計崖算長度系另數(shù)均應取火1。2.2烘“什薄鋼”幣規(guī)范的容補充增列了衛(wèi)受力蒙獲皮作用冬的有關處條文。受力蒙毒皮作用門：因圍貸護面層烈在自身債平面內蹈的抗剪升能力而加強了倘結構的辯整體工番作性能樂的效應堵。受力蒙烈皮作用研的條件腫：圍護晴面層、眼可靠的蒼緊固連孩接件、周邊構培件受力蒙穿皮作用靜的機理李如下面州兩頁圖幼所示。3關雪于基本構姓件設計3.1犬“普鋼題”規(guī)范的彈主要修訂猛內容（1）焊屑接組合鋼攤梁腹板的刊局部穩(wěn)定哭和屈曲后咳強度1）承受布靜力荷載協(xié)的組合梁但宜考慮腹拆板屈曲后鮮強度2）腹板語局部穩(wěn)定君計算公式您的調整（2）強閱調了開口繩薄壁構件憐彎扭屈曲洲的概念1）增醋補了單育軸對稱地截面繞顆對稱軸賢發(fā)生彎尿扭屈曲嗎時的換身算長細教比λyz的計算副方法。2）給出用了由角鋼愿組成的單固軸對稱截境面繞對稱沙軸發(fā)生彎主扭屈曲時λyz的簡化計蚊算方法。（3）米增補了行由厚板攪焊接組訓成的實瘦腹截面源軸壓柱扒的截面顫分類及工d曲線。（4）參贈照歐洲規(guī)跌范增補了衫用于減小送柱計算長要度的支撐歷受力的計算方法邀。（5）完怖善了框架婆柱計算長己度的計算填方法（創(chuàng)垃新條文）1）定郵義了無寄支撐純礦框架、老強支撐嚷框架和叉弱支撐決框架對有支兼撐框架脖，以側險移剛度幼劃線：當當（5.緩3.3蕉-1）時為強曲支撐（答無側移械）框架京；當Sb不滿足淘上式時挎為弱支玩撐（有銅側移）貨框架。式中勸、遍分別挪為層間圾所有框顫架用無船側移框考架和有側移框架玻柱計算長恐度系數(shù)算疼得的軸壓嫌桿穩(wěn)定承仙載力之和長。2）弱附支撐框體架柱的搶軸壓桿養(yǎng)的穩(wěn)定往系數(shù)考盆慮如下譯例題：令魚，有做微分方程解得穩(wěn)隸定特征貪方程可畫出箭穩(wěn)定特旨性曲線聲為可見當時，相尾當于懸處臂柱古；當肢時侍，相當凡于一端殊嵌固一挨端鉸支噴柱虛；當圖時，耐。規(guī)范給出赤當Sb不滿足（串5.3.艙3-1）序式的要求膀時，弱支瓶撐框架柱臣的軸壓桿觸穩(wěn)定系數(shù)宮近似采用伴插值法求群之：（5.糕3.3柜-2）式中，師和倒分別是選框架柱燈用無側炮移框架彈柱和有照側移框俗架柱計襯算長度鏈系數(shù)算庫得的軸戰(zhàn)壓桿穩(wěn)測定系數(shù)續(xù)。（6）補降充了鋼-氏砼組合梁稀負彎矩部枝分的計算研。3.2垃“薄鋼淋”規(guī)范的島主要修訂派內容（1）考熊慮板組屈光曲后性能厚的有效寬灣厚比計算替方法（創(chuàng)疼新條文）1）美傲國和歐針洲規(guī)范衣的方法歐美等庫國的規(guī)譽范均采壘用單個寧板件的甲折減系性數(shù)法求慮板件的塵有效寬攻度，不倍考慮相善鄰板件令的影響編。即be=ρb當λ≤0.6擦73時，ρ=1.揭0；當λ＞0.貫673時，ρ=（1克.0-0.2訴2/λ）/λ臭。式中，姐為殘板的相含對寬厚員比b—屈板寬be—倘有效寬度ρ—帆板寬每折減系裕數(shù)K—粱相應氏于不同顆應力分宗布和側妥邊支承鈴條件的單個板搶的屈曲侍系數(shù)f—襖鋼材肚的強度表設計值E—守彈性模量t—長板厚2）我我國規(guī)范毒的方法舊規(guī)范騙：ⅰ不考慮喘板組的捎相互影高響；ⅱ非加勁疤板件