冷弯薄壁型钢结构技术规范

前言本规范是根据建设部建标［１９９８］９４号文的要求，由主编部门湖北省发展计划委员会、主编单位中南建筑设计院会同有关单位对１９８７年国家计划委员会批准颁布的《冷弯薄壁型钢结构技术规范》ＧＢＪ１８—８７进行全面修订而成的。本规范共１１章５个附录，这次修订的主要内容有：１．按新修订的国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》的规定，增加了在采用不同安全等级时需结合考虑设计使用年限的内容；２．增列了在单层房屋设计中考虑受力蒙皮作用的设计原则；３．补充了弯矩作用于非对称平面内的单轴对称开口截面压弯构件稳定性的计算公式；４．对三种不同的受压板件的有效宽厚比计算修改成以板组为计算单元，考虑相邻板件的约束影响，并采用统一的计算公式；５．新增了自攻（自钻）螺钉、拉铆钉、射钉及喇叭形焊缝等新型连接方式的内容；６．对广泛应用的压型钢板增加了用作非组合效应楼板、同时承受弯矩和剪力作用的计算方法；７．新增了应用十分广泛的薄壁型钢墙梁的设计规定与构造要求；８．补充了多跨门式刚架体系中刚架柱的计算长度计算公式，补充了刚架梁垂直挠度限值、柱顶侧移限值等规定。本规范将来可能进行局部修订，有关局部修订的信息和条文内容将刊登在《工程建设标准化》杂志上。本规范以黑体字标志的条文为强制性条文，必须严格执行。本规范由建设部负责管理和对强制性条文的解释，中南建筑设计院负责具体技术内容的解释。为了提高规范的质量，请各单位在执行本规范过程中，结合工程实践，认真总结经验，并将意见和建议寄至：湖北省武汉市武昌中南二路十号中南建筑设计院《冷弯薄壁型钢结构技术规范》国家标准管理组（邮编：４３００７１，Ｅ／ｍａｉｌ：[e-mail]）。本规范主编单位、参编单位和主要起草人：主编单位：中南建筑设计院参编单位：同济大学深圳大学西安建筑科技大学哈尔滨工业大学福州大学湖南大学东风汽车公司基建管理部武汉大学上海交通大学中国建筑标准设计研究所浙江杭萧钢构股份有限公司南昌大学福建长祥建筑钢结构有限公司喜利得（中国）有限公司主要起草人：陈雪庭陆祖欣沈祖炎张中权何保康徐厚军张耀春魏潮文周绪红孔次融方山峰周国木梁蔡益燕陈国津郭耀杰高轩能单银木熊皓王稚目次１总则２术语、符号３材料４基本设计规定５构件的计算６连接的计算与构造７压型钢板８檩条与墙梁９屋架１０刚架１１制作、安装和防腐蚀附录Ａ计算系数附录Ｂ截面特性附录Ｃ考虑冷弯效应的强度设计值的计算方法附录Ｄ侵蚀作用分类和防腐涂料底、面漆配套及维护年限本规范用词说明１总则１．０．１为使冷弯薄壁型钢结构的设计和施工贯彻执行国家的技术经济政策，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，特制定本规范。１．０．２本规范适用于建筑工程的冷弯薄壁型钢结构的设计与施工。１．０．３本规范未考虑直接承受动力荷载的承重结构和受有强烈侵蚀作用的冷弯薄壁型钢结构的特殊要求。１．０．４本规范的设计原则是根据现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》ＧＢ５００６８制定的。１．０．５设计冷弯薄壁型钢结构时，应结合工程实际，合理选用材料、结构方案和构造措施，保证结构在运输、安装和使用过程中满足强度、稳定性和刚度要求，符合防火、防腐要求。１．０．６冷弯薄壁型钢结构的设计和施工，除应符合本规范外，尚应符合现行有关国家标准的规定。２术语、符号２．１术语２．１．１板件薄壁型钢杆件中相邻两纵边之间的平板部分。２．１．２加劲板件两纵边均与其他板件相连接的板件。２．１．３部分加劲板件一纵边与其他板件相连接，另一纵边由符合要求的边缘卷边加劲的板件。２．１．４非加劲板件一纵边与其他板件相连接，另一纵边为自由的板件。２．１．５均匀受压板件承受轴心均匀压力作用的板件。２．１．６非均匀受压板件承受线性非均匀分布应力作用的板件。２．１．７子板件一纵边与其他板件相连接，另一纵边与符合要求的中间加劲肋相连接或两纵边均与符合要求的中间加劲肋相连接的板件。２．１．８宽厚比板件的宽度与厚度之比。２．１．９有效宽厚比考虑受压板件利用屈曲后强度时，为了简化计算，将板件的宽度予以折减，折减后板件的计算宽度与板厚之比。２．１．１０冷弯效应因冷弯引起钢材性能改变的现象。２．１．１１受力蒙皮作用与支承构件可靠连接的压型钢板体系所具有的抵抗板自身平面内剪切变形的能力。２．１．１２喇叭形焊缝连接圆角与圆角或圆角与平板间隙处的焊缝。２．２符号３材料３．０．１用于承重结构的冷弯薄壁型钢的带钢或钢板，应采用符合现行国家标准《碳素结构钢》ＧＢ／Ｔ７００规定的Ｑ２３５钢和《低合金高强度结构钢》ＧＢ／Ｔ１５９１规定的Ｑ３４５钢。当有可靠根据时，可采用其他牌号的钢材，但应符合相应有关国家标准的要求。３．０．２用于承重结构的冷弯薄壁型钢的带钢或钢板，应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度、冷弯试验和硫、磷含量的合格保证；对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。３．０．３在技术经济合理的情况下，可在同一构件中采用不同牌号的钢材。３．０．４焊接采用的材料应符合下列要求：１手工焊接用的焊条，应符合现行国家标准《碳钢焊条》ＧＢ／Ｔ５１１７或《低合金钢焊条》ＧＢ／Ｔ５１１８的规定。选择的焊条型号应与主体金属力学性能相适应。２自动焊接或半自动焊接用的焊丝，应符合现行国家标准《熔化焊用钢丝》ＧＢ／Ｔ１４９５７的规定。选择的焊丝和焊剂应与主体金属相适应。３二氧化碳气体保护焊接用的焊丝，应符合现行国家标准《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》ＧＢ／Ｔ８１１０的规定。４当Ｑ２３５钢和Ｑ３４５钢相焊接时，宜采用与Ｑ２３５钢相适应的焊条或焊丝。３．０．５连接件（连接材料）应符合下列要求：１普通螺栓应符合现行国家标准《六角头螺栓Ｃ级》ＧＢ／Ｔ５７８０的规定，其机械性能应符合现行国家标准《紧固件机械性能、螺栓、螺钉和螺柱》ＧＢ／Ｔ３０８９．１的规定。２高强度螺栓应符合现行国家标准《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈与技术条件》ＧＢ／Ｔ１２２８～１２３１或《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副》ＧＢ／Ｔ３６３２～３６３３的规定。３连接薄钢板或其他金属板采用的自攻螺钉应符合现行国家标准《自钻自攻螺钉》ＧＢ／Ｔ１５８５６．１～４、ＧＢ／Ｔ３０９８．１１或《自攻螺栓》ＧＢ／Ｔ５２８２～５２８５的规定。３．０．６在冷弯薄壁型钢结构设计图纸和材料订货文件中，应注明所采用的钢材的牌号和质量等级、供货条件等以及连接材料的型号（或钢材的牌号）。必要时尚应注明对钢材所要求的机械性能和化学成分的附加保证项目。４基本设计规定４．１设计原则４．１．１本规范采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，以分项系数设计表达式进行计算。４．１．２冷弯薄壁型钢承重结构应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计。４．１．３设计冷弯薄壁型钢结构时的重要性系数应根据结构的安全等级、设计使用年限确定。一般工业与民用建筑冷弯薄壁型钢结构的安全等级取为二级，设计使用年限为５０年时，其重要性系数不应小于１．０；设计使用年限为２５年时，其重要性系数不应小于0.95。特殊建筑冷弯薄壁型钢结构安全等级、设计使用年限另行确定。４．１．４按承载能力极限状态设计冷弯薄壁型钢结构，应考虑荷载效应的基本组合，必要时尚应考虑荷载效应的偶然组合，采用荷载设计值和强度设计值进行计算。荷载设计值等于荷载标准值乘以荷载分项系数；强度设计值等于材料强度标准值除以抗力分项系数，冷弯薄壁型钢结构的抗力分项系数＝１．１６５。４．１．５按正常使用极限状态设计冷弯薄壁型钢结构，应考虑荷载效应的标准组合，采用荷载标准值和变形限值进行计算。４．１．６计算结构构件和连接时，荷载、荷载分项系数、荷载效应组合和荷载组合值系数的取值，应符合现行国家标准《建筑结构荷载规范》ＧＢ５０００９的规定。注：对支承轻屋面的构件或结构（屋架、框架等），当仅承受一个可变荷载，其水平投影面积超过６０时，屋面均布活荷载标准值宜取０．３ｋＮ／。４．１．７设计刚架、屋架、檩条和墙梁时，应考虑由于风吸力作用引起构件内力变化的不利影响，此时永久荷载的荷载分项系数应取１．０。４．１．８结构构件的受拉强度应按净截面计算；受压强度应按有效净截面计算；稳定性应按有效截面计算。４．１．９构件的变形和各种稳定系数可按毛截面计算。４．１．１０当采用不能滑动的连接件连接压型钢板及其支承构件形成屋面和墙面等围护体系时，可在单层房屋的设计中考虑受力蒙皮作用，但应同时满足下列要求：１应由试验或可靠的分析方法获得蒙皮组合体的强度和刚度参数，对结构进行整体分析和设计；２屋脊、檐口和山墙等关键部位的檩条、墙梁、立柱及其连接等，除了考虑直接作用的荷载产生的内力外，还必须考虑由整体分析算得的附加内力进行承载力验算；３必须在建成的建筑物的显眼位置设立永久性标牌，标明在使用和维护过程中，不得随意拆卸压型钢板，只有设置了临时支撑后方可拆换压型钢板，并在设计文件中加以规定。４．２设计指标４．２．１钢材的强度设计值应按表４．２．１采用。４．２．２计算全截面有效的受拉、受压或受弯构件的强度，可采用按本规范附录Ｃ确定的考虑冷弯效应的强度设计值。４．２．３经退火、焊接和热镀锌等热处理的冷弯薄壁型钢构件不得采用考虑冷弯效应的强度设计值。４．２．４焊缝的强度设计值应按表４．２．４采用。４．２．５Ｃ级普通螺栓连接的强度设计值应按表４．２．５采用。４．２．６电阻点焊每个焊点的抗剪承载力设计值应按表４．２．６采用。４．２．７计算下列情况的结构构件和连接时，本规范４．２．１至４．２．６条规定的强度设计值，应乘以下列相应的折减系数。１平面格构式檩条的端部主要受压腹杆：０．８５；２单面连接的单角钢杆件：１）按轴心受力计算强度和连接：０．８５；２）按轴心受压计算稳定性：０．６＋０．００１４λ；注：对中间无联系的单角钢压杆，λ为按最小回转半径计算的杆件长细比。３无垫板的单面对接焊缝：０．８５；４施工条件较差的高空安装焊缝：０．９０；５两构件的连接采用搭接或其间填有垫板的连接以及单盖板的不对称连接：０．９０。上述几种情况同时存在时，其折减系数应连乘。４．２．８钢材的物理性能应符合表４．２．８的规定。４．３构造的一般规定４．３．１冷弯薄壁型钢结构构件的壁厚不宜大于６ｍｍ，也不宜小于１．５ｍｍ（压型钢板除外），主要承重结构构件的壁厚不宜小于２ｍｍ。４．３．２构件受压部分的壁厚尚应符合下列要求：１构件中受压板件的最大宽厚比应符合表４．３．２的规定。２圆管截面构件的外径与壁厚之比，对于Ｑ２３５钢，不宜大于１００；对于Ｑ３４５钢，不宜大于６８。４．３．３构件的长细比应符合下列要求：１受压构件的长细比不宜超过表４．３．３中所列数值；２受拉构件的长细比不宜超过３５０，但张紧的圆钢拉条的长细比不受此限。当受拉构件在永久荷载和风荷载组合作用下受压时，长细比不宜超过２５０；在吊车荷载作用下受压时，长细比不宜超过２００。４．３．４用缀板或缀条连接的格构式柱宜设置横隔，其间距不宜大于２～３ｍ，在每个运输单元的两端均应设置横隔。实腹式受弯及压弯构件的两端和较大集中荷载作用处应设置横向加劲肋，当构件腹板高厚比较大时，构造上宜设置横向加劲肋。７．２压型钢板的构造７．２．１压型钢板腹板与翼缘水平面之间的夹角θ不宜小于４５°。７．２．２压型钢板宜采用镀锌钢板、镀铝锌钢板或在其基材上涂有彩色有机涂层的钢板辊压成型。７．２．３屋面、墙面压型钢板的基材厚度宜取０．４～１．６ｍｍ，用作楼面模板的压型钢板厚度不宜小于０．５ｍｍ。压型钢板宜采用长尺板材，以减少板长方向之搭接。７．２．４压型钢板长度方向的搭接端必须与支承构件（如檩条、墙梁等）有可靠的连接，搭接部位应设置防水密封胶带，搭接长度不宜小于下列限值：波高≥７０ｍｍ的高波屋面压型钢板：３５０ｍｍ；波高＜７０ｍｍ的低波屋面压型钢板：屋面坡度≤１／１０时２５０ｍｍ，屋面坡度＞１／１０时２００ｍｍ；墙面压型钢板：１２０ｍｍ。７．２．５屋面压型钢板侧向可采用搭接式、扣合式或咬合式等连接方式。当侧向采用搭接式连接时，一般搭接一波，特殊要求时可搭接两波。搭接处用连接件紧固，连接件应设置在波峰上，连接件应采用带有防水密封胶垫的自攻螺钉。对于高波压型钢