中美冷成型钢结构设计规范比较

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1、中美冷成型钢结构设计规范比较∗孙彤王士奇山东省冶金设计院，济南250014摘要：主要介绍中美冷成型钢设计规范在发展历程、使用范围、设计方法以及有效宽度和冷作强化效应的计算等方面存在的差异，并提出了一些建议。关键词冷成型钢；计算方法；设计规范；有效宽度；直接强度法COMPARISONOFCHINESEWITHNORTHAMERICANCODEOFCOLD-FORMEDSTEELSTRUCTURALMEMBERSSunTongWangShiqi（MetallurgicalDesignInstituteofShandongProvince,Jin

2、an250014,China）ABSTRACTTherearesomedifferencesbetweenChineseandNorthAmericancodeofcold-formedsteelstructuralmembers,suchascourseofdevelopment,serviceablerange,designmethodandcalculationmethodofeffectivewidthandstrainhardening,whicharemainlypresentedandsomeadviceareputforwa

3、rdinthispaper.KEYWORDSCold-formedsteel,Calculationmethod,Designcode,Effectivewidth,Directstrengthmethod1引言冷成型钢构件由钢板通过冷加工制成，相对于热轧型钢，板件宽厚比较大，可以加工成多种形式的经济截面，得到令人满意的强度重量比，达到优化截面的目的，设计时可以不受现有截面形式[1]的限制，满足不同的设计要求。对于冷成型钢构件的设计，中国现行规范是冷弯薄壁型钢结构技术规范（GB50018-2002）（以下简称中国规范），美国、加拿大、墨西哥

4、、英国、澳大利亚、欧洲、南非等国家都有自行制定的冷成型钢结构设计规范，这些规范基本上都是基于北美冷成型钢结构设计规范（NorthAmericanSpecificationfortheDesignofCold-FormedSteelStructuralMembers，2001）（以下简称北美规范）。虽然中美冷成型钢设计规范都是使用有效宽度的设计方法考虑屈曲后强度，但在使用范围以及考虑因素等方面存在着一定的差异。为了使设计人员更好地理解和使用两个规范，本文主要介绍两规范存在的差异，并通过纯弯构件有效宽度的计算实例予以说明。2中美规范对比虽然中国

5、规范在一些方面借鉴了北美规范，如在考虑屈曲后强度时都是使用有效宽度的方法。但在发展历程、使用范围以及有效宽度和冷作强化效应的计算方法等方面还存在着一些差异，以下详述中美两规范的差异。2.1发展历程∗孙彤(1964.5-)，男，高级工程师第1页共5页中国自五十年代起开始对冷弯薄壁型钢结构进行研究，1969年颁布了第一部《弯曲薄壁型钢结构技术规范》草稿，1975年修订为《薄壁型钢结构技术规范》(TJl8-75)试行，1987年颁布了国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GBJl8-87)，2002年颁布了国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(G

6、B500l8-2002)。国外冷弯薄壁型钢的计算理论研究始于美国，1939年美国钢铁协会（AISI）出资在康纳尔大学(CornellUniversity)由乔治·温持(GeorgeWinter)教授负责对冷弯薄壁型钢的设计理论进行了研究，并做了大量的试验。在此基础上，世界上第一本冷弯薄壁型钢结构构件的容许应力设计（ASD）设计规范于1946年问世。1991年，第一版荷载抗力系数设计（LRFD）规范由AISI发行，1996年，AISI将ASD规范和LRFD规范合并成一本规范，1999年，AISI发布了1996年版AISI规范的补充，2001年

7、，美国、加拿大和墨西哥三个国家把以前版本的美国AISI规范和加拿大的S136规范合并在一起，形成了现行的《北美冷成型钢构件设计规范》。2.2使用范围中国冷成型钢结构设计规范仅适用于工业与民用房屋和一般构筑物的经冷弯（或冷压）成型的冷弯薄壁型钢结构的设计与施工，构件壁厚不宜大于6mm，也不宜小于1.5mm（压型钢板除外），主[2]要承重结构构件的壁厚不宜小于2mm，不适用于承受直接承受动力荷载的承重结构；对用于承重结构的冷弯薄壁型钢的带钢或钢板，只限于采用符合现行规范《碳素结构钢》GB/T700规定的Q235钢和《低合金高强度结构钢》GB/T

8、1591规定的Q345钢，只有在具有可靠依据且符合相应有关国家标准要求时才能采用其他牌号的钢材；非加劲板件、部分加劲板件和加劲板件宽厚比的限值，Q235钢分别为45、60、250