《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)用于计算高强度钢柱

尝试将我国《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)用于计算比Q345钢强度更高的钢材制成的冷弯薄壁型钢结构柱。将我国“规范”(GB50018-2002)计算结果与试验、有限元分析结果和国外规范计算结果比较发现,卷边槽钢和壁厚不大于3mm的卷边角钢偏于安全,壁厚在3mm以上的卷边角钢可通过对稳定系数φ乘一修正系数以保证安全。

《冷弯薄壁型钢结构技术规范》的发展

我国的《冷弯薄壁型钢结构技术规范》自1969年规范草案颁布至今已有40年,其间经历了3次修订,内容不断得到充实和完善。除介绍我国规范的发展过程、制修订过程的特点和规范的特色外,还重点介绍了几版规范的若干重要成果的发展,包括设计方法、冷弯效应、轴心受压构件的稳定系数、双轴对称截面压弯构件的稳定承载力、单轴对称开口截面轴心受压和压弯构件的换算长细比、受压板件的屈曲后强度和有效宽厚比、连接计算、薄壁型钢结构的防腐等。还讨论了规范修订的展望,提出了在规范再次修订时应主要考虑的三个方面:即应增加高强超薄壁冷弯型钢结构的设计与构造内容;应增加厚壁冷弯型钢结构的设计与构造内容;应增加冷弯薄壁型钢结构的抗震设计内容。

《冷弯薄壁型钢结构技术规范》在我国颁布实施40周年的回顾与展望

中华人民共和国国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》1969年被国家基本建设委员会、军事管制委员会批准颁发(当时名称为《弯曲薄壁型钢结构技术规范》)实施以来,迄今已有40周年,后经该领域二代专家、学者的不懈努力,从1972年开始对规范版本进行了3次修订工作,即:1975年颁发的TJ18-75《薄壁型钢结构技术规范》、1987年颁发的GBJ18-87《冷弯薄壁型钢结构技术规范》以及2002年颁发的GB50018-2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》,共计4个版本。在每次修订中,国家标准规范管理组组织国内有关单位开展规范科研专题研究,进行较为系统的调查研究和必要的科学试验,认真总结了国内外的科研成果和工程实践经验,借鉴国外的有关标准,广泛征求全国有关单位的意见,经反复讨论修改,最后审查定稿。该国家标准对推动冷弯型钢结构的发展、保证工程质量起到了规范与指导作用。由于时间与试验经费限制等因素,规范还存在一些需研究解决的问题,有待今后继续努力加以完善。

《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GBJ 18-87)修订内容简答12题

自50年代冷弯型钢这一经济型材进入建筑和结构领域以来,由于它强重比大、生产能耗低,成型工艺简便,用它制成的结构造型轻盈新颖,且材用率高,易于维修和拼拆搬运,节能节材,有很高的技术经济效益,因而已成为结构轻型化的重要用材。如今在我国许多工程中(如仓库、机库、车库、公用堂馆以至工业厂房及旧房改造加层等)都获得了广泛采用。相应的技术规范也于70～80年代编制和修订完成,为了帮助读者更好地准确应用1987年开始实施的《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GBJ 18-87),本刊特请修订主持单位中南建筑设计院薄钢规范组的负责人员,用问答形式对修订的主要内容作一简扼介绍。

中南建筑设计研究院获奖项目:《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB 50018-2002

由中南建筑设计院、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、湖南大学共同完成的“《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002”获2005年华夏建设科学技术二等奖。

冷弯薄壁型钢结构技术体系在装配式农房中的应用研究

文中对冷弯薄壁型钢结构在装配式农房中的应用进行了深入分析,阐述了其轻质、高强、节能环保等优点,探讨了制约其推广的因素,如建筑主体和管线改造不便、技术工人缺乏等。通过具体案例,展示了冷弯薄壁型钢结构在农房建设中的实际应用效果,提出了发展策略,包括技术创新、政策完善、行业协作等措施。旨在通过系统研究,为推动农村住房建设提供新的思路和方法,为装配式农房领域的技术创新和应用提供有益参考。

冷弯薄壁型钢-结构防火一体板自攻螺钉连接性能试验研究

开展冷弯薄壁型钢-结构防火一体板自攻螺钉连接抗剪性能试验研究,完成35个典型试件单调拉伸及低周往复加载试验,分析结构防火一体板厚度、螺钉直径、螺钉端距及加载角度等因素对其抗剪性能的影响。结果表明:不同加载角度及螺钉端距的试件呈现不同的破坏模式,主要包括板材端部撕裂破坏、板材孔壁承压破坏、板材被拉断破坏等,且破坏时试件的自攻螺钉存在不同程度的倾斜。对于试验端分别采用直径为4.8、5.5 mm螺钉的试件,试件的峰值荷载及延性系数与螺钉直径无明显相关性,弹性刚度随着螺钉直径增大而显著提升;随着螺钉端距由15 mm增大至25 mm,试件的弹性刚度无明显变化,而峰值荷载和延性系数提高了约35%;随着板厚由12 mm增大到20 mm,试件的峰值荷载提高了约40%,弹性刚度提高了约90%,延性系数降低了约30%;与加载角度为0°的试件的特征参数相比,加载角度为45°时,试件弹性刚度提高了约100%,峰值荷载及延性系数无明显差别;加载角度为90°时,试件弹性刚度及峰值荷载无明显差别,延性系数降低了约40%。

冷弯薄壁型钢结构装配式建筑的防火施工要点

为了解决冷弯薄壁型钢结构在装配式建筑中的防火施工问题,以某旅游区的建筑项目为案例,对滑轨安装、竖龙骨安装、横梁安装、墙体连接、管线施工等各施工阶段的防火措施进行分析并优化,以增强冷弯薄壁型钢结构的防火适应性,确保其在实际工程中的安全应用。通过有效地实施防火措施,提升了建筑整体的施工质量和安全性。

冷弯薄壁型钢四肢箱形拼合截面柱受压承载能力设计方法

冷弯薄壁型钢四肢箱型拼合截面柱是一种常见拼合柱,主要用于多层冷弯薄壁型钢结构建筑承受集中荷载。对其极限承载力,已有大量试验研究,但仍缺少可靠的设计方法,不便于工程应用。该文基于已有的试验研究成果,建立了相应的数值分析模型,并对模型进行验证。在验证后的数值模型上进行参数分析,分析了具有不同尺寸和构造的冷弯薄壁型钢四肢箱型拼合截面柱承载能力。基于数值法和能量法分别计算拼合截面柱的局部屈曲和整体屈曲弹性临界荷载,并将该临界荷载与美国规范中的直接强度法相结合,提出其极限承载力计算方法。研究结果表明,该文提出的修正方法相较于美国规范中的计算公式精度更高,也偏于安全。

低层冷弯薄壁型钢结构住宅体系

详细介绍了冷弯薄壁型钢结构住宅体系的组成、材料、基本构件形式、一般构造、楼盖构造、墙体构造、屋盖构造、肾固件连接要求,以及该结构体系的保温隔热、隔声、防火与防护、防潮、管道与电线安装等具体构造措施;同时还根据冷弯薄壁型钢结构住宅体系的组成和构造,归纳和评述了该结构体系所具有的节能、节地、节材、环保,有利于住宅产业化,并具有结构自重轻、施工周期短、综合效益好等一系列特点。冷弯薄壁型钢结构住宅结构体系适合中国国情,符合中国土地资源政策、环保政策和可持续发展战略,在中国具有广阔的应用前景。

锁铆连接在模块化装配式冷弯薄壁型钢结构中应用可行性研究

为了解决锁铆技术在装配式冷弯薄壁型钢结构中应用的问题,采用5种常见厚度的冷弯薄壁型钢锁铆连接及自攻螺钉连接进行了抗剪性能、抗拉性能对比试验;以自攻螺钉连接的性能为标准,依据抗剪与抗拉的承载力、刚度、延性、变形量等性能指标分析了锁铆连接力学性能的可行性;基于冷弯薄壁型钢结构房屋工地建造方式及锁铆连接工艺的特殊性,分析了锁铆连接施工可行性.研究结果表明:同等情况下,锁铆连接的抗拉性能指标及抗剪承载力、抗剪刚度、剪切延性均优于自攻螺钉连接,尤其抗剪刚度优势显著,但剪切变形相对较小;锁铆连接应用于非抗震结构中可行性较大,对于有抗震需求的结构可行性有待进一步验证;锁铆仅适用于工厂生产加工的模块化装配式冷弯薄壁型钢结构体系,且被连接的钢板组合厚度不宜大于4 mm.

装配式冷弯薄壁型钢结构中4种连接的抗剪性能试验研究

为了解决自攻螺钉、拉铆钉、无铆、锁铆连接技术在装配式冷弯薄壁型钢结构中应用可行性的问题,对不同板厚组合下4种连接的抗剪性能进行了试验研究:总结了4种连接的破坏模式及荷载-变形曲线;考察了板厚比对不同连接力学性能及破坏模式的影响;通过力学性能与施工可行性的对比分析,综合评估了4种连接技术应用于装配式冷弯型钢结构中的可行性.研究结果表明:板厚比对无铆连接的破坏模式影响较小,而对自攻螺钉、拉铆钉、锁铆连接的影响较大;自攻螺钉和拉铆钉连接具有较高的承载力和变形能力,且施工灵活性较高,但自动化程度很低,主要适用于现场建造的冷弯薄壁型钢结构;无铆连接的承载力、变形能力低,且施工灵活性差,不宜用于冷弯薄壁型钢结构中的受力构件;锁铆连接具有较好的力学性能,且工序简单,自动化程度、连接效率高,成形质量好,主要适用于装配式冷弯薄壁型钢结构.基于前述研究,提出了与规范相统一的锁铆连接抗剪承载力计算公式,其计算精度高、离散性小.

多层冷弯薄壁型钢结构住宅的地震响应分析

采用结构有限元分析软件ANSYS,建立空间模型对多层冷弯薄壁型钢结构住宅进行非线性时程分析。首先对2层冷弯薄壁型钢结构住宅进行模态分析,并与低层冷弯薄壁型钢结构住宅的实测周期、振型比较,二者吻合较好,验证了本文有限元模型的正确性。接着分析3层～6层冷弯薄壁型钢结构住宅在不同地面加速度峰值下的结构响应,结果表明:结构的位移和加速度均随输入地震波加速度峰值的增大而增加,各时程曲线逐渐由密变疏,表明结构周期略有增加。最后参考《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)的相关规定,提出多层冷弯薄壁型钢结构住宅在多遇地震作用下的弹性层间位移角限值为1/750;在罕遇地震作用下的弹塑性层间位移角限值为1/100。

六层足尺冷弯薄壁型钢钢板剪力墙结构房屋抗震性能振动台试验研究

冷弯薄壁型钢结构具有结构自重轻、绿色环保、装配化程度高、施工周期短等优点,在5·12汶川大地震灾后重建中得到推广应用。目前,冷弯薄壁型钢结构房屋在中国的研究及工程应用主要集中在低层(1~3层)建筑,且墙体构造均为传统覆轻质墙板组合墙体。多层(4~6层)冷弯薄壁型钢结构住宅工程实例较少,且缺少相关试验数据及设计理论支撑。目前,仅有Ye等 [1] 对5层1 ∶2缩尺强边柱冷弯型钢剪力墙结构房屋进行了单一地震波单向输入振动台试验研究;Wang等 [2] 对6层足尺冷弯薄壁型钢剪力墙结构进行了单向输入地震动振动台试验,结构高宽比为2.6。两个试验难以反映多层房屋在双向地震动作用下的真实情况。《冷弯薄壁型钢多层住宅技术标准》(JGJ/T 421—2018)的发布,使多层冷弯薄壁型钢结构住宅有了科学指南,对于多层冷弯结构住宅在建筑行业的发展和应用具有重要的指导意义和促进作用。

冷弯薄壁型钢门式刚架结构研究现状与展望

介绍了冷弯薄壁型钢门式刚架的结构形式及特点;指出了目前冷弯薄壁型钢门式刚架结构的研究主要集中在以下两个方面:试验研究和计算机模拟分析。分析评价了国内外在这两个方面的研究成果及其最新进展,同时,也指出了目前研究中存在的问题和今后的研究方向。

低层冷弯薄壁型钢结构住宅体系抗震性能研究

研究低层冷弯薄壁型钢结构住宅体系的抗震性能是进行该类结构体系推广应用的关键。本文基于ANSYS软件建立了低层冷弯薄壁型钢结构房屋体系骨架的有限元模型,考虑了冷弯薄壁型钢构件及楼板等构件。分别分析了该结构体系在考虑设防烈度为7度、8度多遇地震组合下结构的弹性时程反应,以及结构在设防烈度为7度、8度罕遇地震组合下的弹塑性时程反应。结果表明,考虑7度、8度多遇地震作用组合时,结构的弹性层间位移由风荷载起控制作用,而在罕遇地震作用下,结构弹塑性层间侧移则由地震作用控制。总体上,该类结构在7度、8度多遇及罕遇地震作用下其弹性及弹塑性层间侧移均可满足现行规范要求,该类结构体系具有良好的抗震性能。

冷弯薄壁型钢住宅结构整体扭转效应分析

为了研究冷弯薄壁型钢住宅结构平面质量中心、楼层形心与刚度中心偏差较大时,结构整体扭转效应的不利影响,将楼层平面内水平荷载(风、地震)作用下结构位移分解为平动和转动2种状态,得到相应状态下各组合墙体所承担的剪力,然后将其效应进行叠加,推导出了结构的线弹性层间扭转角及组合墙体剪力和侧移变形计算公式。对某冷弯薄壁型钢多层住宅结构在水平荷载作用下的层间扭转效应进行了简化计算,并运用ANSYS进行了数值模拟分析。结果表明:水平扭转效应对该类结构影响显著,简化计算公式和有限元程序数值模拟所得结果具有较好的一致性,简化计算公式可供实际工程中对该类结构整体扭转效应的计算分析时参考。

冷弯薄壁型钢建筑结构体系的设计关键技术

阐述了冷弯薄壁型钢体系的建筑在国内尚属于初级阶段,在设计方面尚无相应的规范和标准,从实际的工程中总结出有关的设计关键技术进行研究并做探讨,解决一些设计中常遇到的疑问,并期望通过在设计阶段将关键问题考虑充分,使此体系更适合市场的发展需要。

多层冷弯薄壁型钢结构气弹性模型的设计与制作

气弹性模型是研究结构风致响应试验的基础。为进行多层冷弯薄壁型钢结构的风致响应试验,对某4层冷弯薄壁型钢结构气弹模型的设计、制作、模态测试过程进行了详细论述。首先在有限元中建立结构原型,给出气弹性模型设计需要满足的相似准则,然后设计建立气弹性有限元模型,最后对制作出的气弹性模型进行模态测试试验。结果表明:有限元中气弹性模型前3阶频率与原型接近,振型基本相同,主要参数均满足相似准则;制作的气弹性模型主要频率、阻尼比、振型都与原型基本吻合,验证了模型制作的合理性。

冷弯薄壁型钢-钢混合结构双层墙体抗剪性能试验研究

采用拟静力试验对4个冷弯薄壁型钢钢混合结构双层墙体施加低周往复荷载,为研究了冷弯薄壁型钢钢混合结构双层墙体抗剪性能。为了考察斜撑的影响,对其中2个试件增加斜撑,试验得到了试件的破坏特征、荷载位移滞回曲线等。试验结果表明,冷弯墙体与钢框架无明显滑移与拔起,两者可以良好的共同工作;试验过程中,下部钢框架均处于弹性阶段,其滞回曲线均为“梭形”,无捏缩现象,增强钢框架刚度对其抗剪性能影响不大,但是可以一定程度上缩小变形;上部冷弯墙体主要破坏特征为面板螺钉破坏及OSB板角部破碎;设置斜撑试件中柱龙骨破坏严重,柱顶和柱底均屈曲,斜撑在一定程度上增加了试件弹性阶段的刚度和抗剪性能。在冷弯薄壁型钢钢混合结构中,冷弯墙体与钢框架通过抗拔和抗剪螺栓形成可靠连接传递剪力与柱端附加轴力。冷弯薄壁型钢钢混合结构双层墙体可以发挥钢结构与冷弯结构的特点,实现底层大跨度,满足实际工程中的需要。