冷湾薄壁型钢结构技术规范.docx

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冷湾薄壁型钢结构技术规范

冷湾薄壁型钢结构技术规范

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

中华人民共和国国家标准

冷湾薄壁型钢结构技术规范

Technicalcodeofcold-formedthin-wallsteelstructures

GB50018━2002

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：

2003年1月1日

中华人民共和国建设部公告

第63号

建设部关于发布国家标准

《冷湾薄壁型钢结构技术规范》的公告

现批准《冷湾薄壁型钢结构技术规范》为国家标准，编号为GB50018—2002，自2003年1月1日起实施。

其中，第3.0.6、4.1.3、4.1.7、4.2.1、4.2.3、4.2.4、4.2.5、4.2.7、9.2.2、10.2.3条为强制性条文，必须严格执行。

原《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GBJ18—87同时废止。

中华人民共和国建设部

二○○二年九月二十七日

第3页-

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在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力强制性条文，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，Email：

lwsscpublic.wh．hb．cn）。

本规范主编单位、参编单位和主要起草人：

主编单位：

中南建筑设计院第4页-

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樑蔡益燕陈国津

郭耀杰高轩能单银木熊皓王稚

第5页-

目次

前言...........................................................4

1总则.......................................................8

2术语、符号.....................................................8

2.1术语.....................................................8

2.2符号.....................................................9

3材料......................................................13

4基本设计规定..................................................14

4.1设计原则................................................14

4.2设计指标................................................15

4.3构造的一般规定.............................................17

5构件的计算....................................................18

5.1轴心受拉构件...............................................18

5.2轴心受压构件...............................................19

5.3受弯构件................................................22

5.4拉弯构件................................................24

5.5压弯构件................................................25

5.6构件中的受压板件...........................................29

6连接的计算与构造...............................................34

6.1连接的计算.................................................34

6.2连接的构造.................................................42

7

34

6.2连接的构造.................................................42

7压型钢板...................................................44

7.1压型钢板的计算.............................................44第6页-

7.2压型钢板的构造.............................................47

8檩条与墙梁....................................................48

8.1檩条的计算.................................................48

8.2檩条的构造.................................................50

8.3墙梁的计算.................................................50

8.4墙梁的构造.................................................51

9屋架......................................................51

9.1屋架的计算.................................................51

9.2屋架的构造.................................................52

10刚架.....................................................53

10.1刚架的计算................................................53

10.2刚架的构造................................................57

11制作、安装和防腐蚀...........................................57

11.1制作和安装................................................57

11.2防腐蚀..................................................60

附录A计算系数..............................................62

A.2受弯构件的整体稳定系数.....................................64

A.3刚架柱的计算长度系数.......................................68

A.4简支梁的双力矩B的计算.....................................69

附录B截面特性..............................................71

附录C考虑冷弯效应的强度设计值的计算方法........................90

附录D侵蚀作用分类和防腐涂料底、面漆配套及维护年限..............91

本规范用词说明...................................................93

第7页-

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elements

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stiffenedelements

两纵边均与其他板件相连接的板件。

2.1.3部分加劲板件partial1ystiffenedelements

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unstiffenedelements

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uniform1ycompressedelements

承受轴心均匀压力作用的板件。

2.1.6非均匀受压板件non-uniformlycompressedelements

承受线性非均匀分布应力作用的板件。

第8页-

2.1.7子板件sub-elements

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width-to-thicknessratio

板件的宽度与厚度之比。

2.1.9有效宽厚比effectivewidth-to-thicknessratio

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effectofcoldforming

因冷弯引起钢材性能改变的现象。

2.1.11受力蒙皮作用stressedskinaction

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flaregroovewelds

连接圆角与圆角或圆角与平板间隙处的焊缝。

2.2符号

2.2.1作用及作用效应

B——双力矩；

F——集中荷载；

M——弯矩；

N——轴心力；

tN——一个连接件所承受的拉力；

vN——一个连接件所承受的剪力；

P——高强度螺栓的预拉力；

V——剪力。

2.2.2计算指标

E——钢材的弹性模量；

G——钢材的剪变模量；

svN——电阻点焊每个焊点的

抗剪承载力设计值；第9页-

btN——一个螺栓的抗拉承载力设计值；

bvN——一个螺栓的抗剪承载力设计值；

bcN——一个螺栓的承压承载力设计值；

ftN——一个自攻螺钉或射钉的抗拉承载力设计值；

fvN——一个连接件的抗剪承载力设计值；

f——钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值；

cef——钢材的端面承压强度设计值；

vf——钢材的抗剪强度设计值；

yf——钢材的屈服强度；

bcf，，——螺栓的承压、抗拉和抗剪强度设计值；btfbvf

wcf，，——对接焊缝的抗压、抗拉和抗剪强度设计值；wtfwvf

wff——角焊缝的抗压、抗拉和抗剪强度设计值；

σ——正应力；

τ——剪应力。

2.2.3几何参数

A——毛截面面积；

nA——净截面面积；

eA——有效截面面积；

enA——有效净截面面积；

H——柱的高度；

oH———柱的计算高度；

I——毛截面惯性矩；

nI——净截面惯性矩；第10页-

tI——毛截面抗扭惯性矩；

ωI——毛截面扇性惯性矩；

esI——压型钢板边加劲肋的惯性矩；

isI——压型钢板中加劲肋的惯性矩；

S——毛截面面积矩；

W——毛截面模量；

nW——净截面模量；

ωW——毛截面扇性模量；

eW——有效截面模量；

enW——有效净截面模量；

a——卷边的高度；格构式檩条上弦节间长度；连接件的间距；

maxa——连接件的最大容许间距；

b——截面或板件的宽度；

0b——截面的计算宽度（或高度）；

sb——压型钢板中子板件的宽度；

eb——板件的有效宽度；

c——与计算板件邻接的板件的宽度；

d——直径；

0d——构件中孔洞的直径；

ed——螺栓螺纹处的有效直径；

e——偏心距；

ae——荷载作用点到弯心的距离；

0e——截面弯心在对称轴上的坐标（以形心为原点）；

xe——等效偏心距；

h——截面或板件的高度；

第11页-

0h——腹板的计算高度；

fh——角焊缝的焊脚尺寸；

i——回转半径；

l——长度或跨度；侧向支承点间的距离；型钢截面中心线长度；

wl——焊缝的计算长度；

0l——计算长度；

ωl——扭转屈曲的计算长度；

ir——截面第i个棱角内表面的弯曲半径；

t——厚度；

θ——夹角；

λ——长细比；

0λ——换算长细比；

wλ——弯扭屈曲的换算长细比。

2.2.4计算系数

k——受压板件的稳定系数；

1k——板组约束系数；

n——连接处的螺栓数；两侧向支承点间的节间总数；

cn——内力为压力的节间数；

vn——每个螺栓的剪切面数；

1n——同一截面处的连接件数；

α,——构件的约束系数；β

mβ——等效弯矩系数；

γ——钢材抗拉强度与屈服强度的比值；第12页-

Rγ——抗力分项系数；

1ξ,——计算受弯构件整体稳定系数时采用的系数；2ξ

η——计算受弯构件整体稳定系数时采用的系数；计算考虑冷弯效应的强度设计值时采用的系数；截面系数；

ζ——计算受弯构件整体稳定系数时采用的系数；

µ——刚架柱的计算长度系数；

bµ——梁的侧向计算长度系数；

ρ——质量密度；受压板件有效宽厚比计算系数；

ϕ——轴心受压构件的稳定系数；

bϕ,——受弯构件的整体稳定系数；bϕ′

ψ——应力分布不均匀系数。

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。

第13页-

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、拱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设计冷宵簿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簿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。

特殊建筑冷弯簿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。

Rγ

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。

第14页-

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60m2时，屋面均布活荷载标准值宜取0.3kN/m2。

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模条、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。

表4.2.1钢材的强应设计值（N/mm2）

钢材牌号抗拉、抗压和抗弯f

抗剪vf

端面承压（磨平顶紧）cef

Q235钢205120310Q345钢300175400

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簿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。

第15页-

表4.2.4焊缝的强度设计值（N/mm2）

构件钢材牌号对接焊缝角焊缝抗压wcf

抗拉wtf

抗剪wvf

抗压、抗拉和抗剪wff

Q235钢205175120140Q345钢300255175195注：

1当Q235钢与Q345钢对接焊接时，焊缝的强度设计值应按表4.2.4中Q235钢栏的数值采用；

2经X射线检查符合一、二级焊缝质量标准的对接焊缝的抗拉强度设计值采用抗压强度设计值。

4.2.5C级普通螺栓连接的强度设计值应按表4.2.5采用。

表4.2.5C级普通螺栓连接的强应设计值（N/mm2）

类别性能等级构件钢材的牌号4.6级、4.8级Q235钢Q345钢抗拉btf

165——抗剪bvf

125——承压bcf

—290370

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。

表4.2.6电阻点焊的抗剪承载力设计值

相焊板件中外层较薄板件的厚度（mm）t

每个焊点的抗剪承载力设计值（KN）svN

相焊板件中的外层较薄板件的厚度（mm）t

每个焊点的抗剪承载力设计值（KN）svN

0.40.62.05.90.61.12.58.00.81.73.010.21.02.33.512.61.54.0——

第16页-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；

GB50018-

2单画连接的单角钢杆件：

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＋0.0014；λλ

注：

对中间无联系的单角钢压杆，为按最小回转半径计算