中国和北美冷弯薄壁型钢有效宽度计算方法对比

美标钢板负差是指美国国家标准协会（ANSI）制定的一种钢板规格标准，其规格要求和测量方法等均符合美国国家标准。

而国内负差则是指国内钢铁行业标准的一种规格标准，按照国内的标准制定和执行。

在钢材制造和使用过程中，负差是一个非常重要的参数。

钢材的质量和使用性能，与负差密切相关。

不同的负差标准对钢板的性能和用途有着直接的影响。

下面，将分别介绍美标钢板负差与国内负差相对应的规格。

一、美标钢板负差的规格1. 美标负差标称：它是以英制单位英寸（inch）来表达的，比如2inch，3inch等。

2. 美标负差的公差：美标负差一般分为H型和L型两种，H型负差是正负公差，L型负差是单面正公差。

公差的大小决定了钢板在生产和使用过程中的尺寸精度。

3. 美标负差的材质：根据不同用途和工艺要求，美标钢板负差的材质也有不同要求，一般包括碳素结构钢板、低合金高强度钢板、锰钢板等。

二、国内负差的规格1. 国内负差标称：国内负差一般以毫米（mm）或厘米（cm）来标识，如10mm，20mm等。

2. 国内负差的公差：国内负差的公差一般与美标不同，国家电力公司、建材行业协会等单位都有相应的标准规范。

3. 国内负差的材质：国内负差的材质涉及到用途广泛的普通碳素结构钢板、低合金高强度钢板、耐磨板等，其材质标准也由相关部门进行制定。

三、美标钢板负差与国内负差的比较1. 规格标称单位不同：美标钢板负差以英寸为单位，而国内负差以毫米为单位。

2. 公差的差异：美标钢板负差的公差一般为正负公差或单面正公差，而国内负差的公差标准由国家相应部门进行制定。

3. 材质差异：虽然美标和国内负差采用的材质大致相同，但是在具体标准和要求上可能有些许的差异。

在国际贸易和采购合作中，钢板的规格是非常重要的一环，根据具体的使用需求选择合适的规格对于产品的质量保障和生产效益都有着重要的影响。

美标钢板负差和国内负差在规格、公差和材质等方面都存在一定差异，但可以通过相应的转换和调整来满足不同需求。

冷弯薄壁卷边槽钢轴压柱有效宽度法和直接强度法计算对比摘要:对冷弯薄壁卷边槽钢轴压柱承载力分别用中国规范(GB50018-2002)中的有效宽度法和美国规范AISI S100-2007附录中的直接强度法(DSM)进行了稳定承载力计算。

计算结果表明:采用0.85的直接强度法可以有效预测冷弯薄壁卷边槽钢轴压柱稳定承载力,与GB50018-2002中的有效宽度法计算结果吻合较好,可供修订规范和设计时参考。

关键词:冷弯薄壁卷边槽钢轴压柱有效宽度法直接强度法冷弯薄壁型钢作为一种高效、经济、环保型建筑材料,具有截面形状合理、力学性能良好、钢材利用率高等特点,随着我国钢产量的不断增加,以及国家对于钢结构住宅产业的大力扶持,冷弯薄壁型钢住宅体系在国内蓬勃的发展,在建筑行业尤其是轻钢房屋建设中得到日益广泛的应用。

冷弯薄壁卷边槽钢是冷弯薄壁型钢住宅中的常用构件之一,由于受初始缺陷、长细比、材料特性等诸多因素影响,使得冷弯薄壁卷边槽钢受压构件的极限承载力理论计算比较复杂,国内外学者主要采用试验和有限元方法对其进行研究［1-3］,但也提出了许多简化的实用设计方法。

简化设计方法中,有效宽度法应用最普遍,己成为各国设计规范的基础［4］。

但是,由于有效宽度是截面应力分布的函数,而应力分布又与截面几何特征有关,使得有效宽度设计方法实际上是一个迭代过程,工程设计者对迭代方法难以接受。

近年来,美国Schafer和Pekoz［5］提出了直接强度法,与有效宽度法相比,直接强度法是全截面采用有效应力设计板件,且考虑板件局部屈曲、畸变屈曲和整体屈曲相关影响。

目前,该方法已经被大量的试验数据所证实,并已被列入北美规范NAS 2004［6］中,大有取代有效宽度法的趋势［7］。

但直接强度法需要依赖有限条或有限元程序计算构件全截面的局部屈曲和畸变屈曲临界应力,尚无简单的解析方法,导致了计算上的不方便。

本文对冷弯薄壁卷边槽钢轴压柱承载力分别用中国规范(GB50018-2002)中的有效宽度法和北美规范AISI S100-2007附录中的直接强度法(DSM)进行了稳定承载力计算和分析。

冷弯薄壁型钢檩条两种稳定计算模式的比较陈友泉!浙江杭萧钢构股份有限公司"杭州!75///7#摘!要!讨论国家规范K <U //58].//.!冷弯薄壁型钢结构技术规范"#和欧盟规范>%7]5]7对冷弯薄壁型钢檩条承载能力的两种计算模式的差异$拉条和屋面板对檩条抗扭约束刚度及其整体稳定的重要影响%进行檩条畸变屈曲和翘曲应力的计算%评估工程实践中可滑动的卷边咬合式屋面板对檩条的抗扭约束刚度以及拉条的构造等对檩条的工况作用问题&对工程实践具有重要参考价值&关键词!蒙皮效应’局部屈曲’弯扭屈曲’畸变屈曲’扭转约束刚度%’/"!+$)’(’1&5’)&!3$#$D ,-%!#%*#!&$’(/’-,)’1%’#->1’+/,-&<$(>5!##)&,,#"*+$#$()$%2&!#(-("&(X G #D ,;’B E ;’B Q ,;&!"##$!")*+"*)#Z ":%E ;’BP G &*75///7%%G ,’;)!3)&+!%&$I ",(("*:,#:"G ;""G #:,J J #)#’+#&J +&$:S J &)@#:L *)$,’(")*+"*);$+;$+*$;",&’@#"G &:(O #"R ##’"G #’;",&’;$+&:#K <U //58].//.7J A K ,&A L 9;M R J M 8;M 9R D E M N O J R7K &,D %L 99+/J J 9+/N .A /.N J Q ;’:>*)&L #;’+&:#>%7]5]7-H &";",&’;$(L ),’B (",J J ’#((&J L *)$,’(B ,?#’O N )&&J(G ##"(;’:;’",S (;B O ;)(@;V #;’,@L &)";’"#J J #+"(&’L *)$,’O *+V $,’B )#(,(";’+#-M &)(,&’;$O *+V $,’B ;’:R ;)L ,’B (")#((&J L *)$,’;)#+;$+*$;"#:-C )&O $#@&J "G #)&";",&’;$(L ),’B (",J J ’#((O #"R ##’L *)$,’(;’:)&&J(G ##"(R ,"G($,:,’B (#;";’:;’",S (;B O ;);+",’B &’L *)$,’(,(+&’(,:#)#:-M G ,(L ;L 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//58对檩条的计算按理想化模式"对于局部屈曲和弯扭整体失稳的相关联作用可通过计算有效截面的方法得到解决"但对于畸变屈曲则不计算"只是将理想化状态下畸变产生的翘曲应力直接叠加到总应力中去%显然"对于轻型结构围护板的蒙皮效应这样一个重要的作用#理想化模式不能给出符合实际情况的考虑#K<U//58仅给出一个简单的原则性意见#没有具体的计算方法#而蒙皮效应涉及的因素太多$太复杂%5&#应结合试验研究才行#我国在这方面只做了一些零星试验#缺乏系统的试验研究#没有形成可用于工程设计的计算方法和设计理念’北美规范趋于用直接强度法计算冷弯薄壁型钢的极限承载能力%.&#它考虑了局部屈曲与整体弯扭屈曲的相关关系#对于畸变屈曲则做独立计算#没有进行相关关系的整体综合考虑’欧盟规范>%7]5]7%7&!以下简称>%7]5]7"结合围护板蒙皮效应试验及理论研究#给出了适合于围护板蒙皮作用下的檩条计算方法#这个方法符合工程的实际情况#使围护板蒙皮效应这个重要而复杂的因素得到考虑#我国的规程%>%!5/.直接引用这个计算方法来计算风吸力作用下的檩条稳定问题’但实际上#由于计算模式中的围护板仅是针对简单的肋型板#而工程中为了更好地防雨水#已很少采用这种简单的肋型板#大多采用可滑动式屋面板#它的构造和连接方式与前者大不相同#因此#采用这个计算方法仍有问题’本文对K<U//58和>%7]5]7这两种不同规范下冷弯薄壁型钢檩条的计算方法进行分析比较#从中得到有工程应用价值的设计理念’8!关于翘曲应力K<U//58对檩条不计算畸变屈曲#而是用直接叠加翘曲应力的办法解决#翘曲应力是由扭矩引起的#对于工程上常规的%形和X形构件#外荷载不可能通过其弯心#因此必定有偏心扭矩#也就必定要计算这个翘曲应力!见K<U//58的第U-7-7条"#但在实际工程设计中极少有人去计算翘曲应力#用户最多的C g C A软件仅在墙檩支承单侧挂板时计算翘曲应力#对屋面檩条并不计算翘曲应力’应该说K<U//58第U-7-7条的规定是有一定问题的#它的问题在于对屋面板的蒙皮效应认识不足’下面针对两种常规檩条进行应力计算#构件为%.//i1U i./i.-/和X.//i1U i./i.-/#简支跨度为1-U@#荷载朝下为5-3V4(@#分跨中设两道拉条和不设拉条两种情况’假定拉条分别设在靠近檩条的上$下翼缘处#对檩条构成侧向支撑和扭转约束#分别计算翘曲应力的影响#构件几何参数定义见图5#用于计算翘曲应力!以拉为正"的扇性坐标!以逆时针为正"见图.’5"计算无拉条时檩条内力)图5!截面几何特征图.!扇性坐标!@@.)$f V9.(8(0-833V4*@).f V9.(8*+&(0(0-.80V4*@)<f V9.(8*(,’0(7-.U1V4*@对%形檩条#双力矩F!以逆时针为正")F(V J%525+G!19(."&(1.(3-U U U55/04*@@. 1(W#V(!6#*$"f.-0..i5/]3@@]5对于X形檩条#双力矩F!以逆时针为正")1(W#V(!6#*$"f.-U/i5/]3@@]5V J(V<J.3V.J<f]U7-854F(2U7-855%525+G!.-U i5/]3i1U//(."&( !.-U i5/]3".f].-1T i5/84*@@. ."计算有.道拉条时的檩条内力))$f0-833V4*@).f0-.80V4*@)<f/-/.U i5-3i.-U.i(,’50-7..m f /-/1.V4*@对%形檩条)F(5-351/5%525+G!.-0..i5/]3i.U//(."&(!.-0..i 5/]3".f/-1.3i5/84*@@.对于X形檩条)F(2U7-855%525+G!.-U i5/]3i.U//(."&(!.-U i5/]3".f]/-3/3i5/84#@@.几何特性见表5$应力计算结果见表.%从表.的计算结果可得到以下结论&表6!构件几何特性檩条规格位置点扇性坐标1’@@.%$或%.’@@7%<’@@7#V’@@3#*’@@T跨中双力矩F’!4#@@."无拉条时.道拉条%.//i1U i./i.-/5.77.8U]703.]U0U03-1T1i5/33-1T1i5/3U-0U8i5/3]]]5/503-U0i5/03-U U U i5/8/-1.3i5/8X.//i1U i./i.-/5和3.和U7和T.5T0]U/U8]T33UU-T15i5/33-381i5/3U-773i5/35-/8/i5/35-///i5/3/-831i5/35/50T-.1i5/0].-1T i5/8]/-3/3i5/8表8!跨中截面应力值/"J檩条规格位置点主弯曲应力!$或!.无拉条侧弯曲应力!<翘曲应力!*总应力%!二道拉条弯曲应力!<翘曲应力!*总应力%!%.//i1U i./i.-/5./T]7.T U7.]U..U8 ../T]]705]58U]]T.53375T U]]U05]3.T]]0315 X.//i1U i./i.-/5]5T7]7/.]0U]U T/]1]53]58U .]./17.U..7735!177]5T17]513783.83303!03.]5.335T77/.]0U71/!1]535U TU./1]7.U..75/U]177.7.T513]783.8313]03../1 !!注&拉力为正%!!5"跨中设有拉条可极大地降低侧向弯矩)<和双力矩F(."X形檩条的侧向弯曲应力值和翘曲应力大于主弯曲应力值$控制设计(但当设有.道拉条时$其应力值极大地降低$尤其是侧向弯曲应力降低得更多$此时主弯曲应力控制设计%以上计算表明$如果不设拉条$翘曲应力是一个很大的数值$控制设计(当设有.道拉条后$其应力值大为降低$但不可忽略不计%另外需要说明的是&按拉条作为简支点计算双力矩有夸大拉条抗扭约束之嫌$但另一方面檩条在此处的截面属于有约束扭转$其截面不能自由翘曲$前者对跨中双力矩不利$而后者对之有利$两项抵消$按简支模式是合理的%9!两种稳定计算模式的比较对于檩条计算稳定承载能力的计算方法$国内规范主要是K<U//58和%>%!5/.$而>%>!5/.直接引用>%7]5]7k500T年版的计算公式$按照K<U//58的计算公式&)$ .O$%#$3)’%#’3F1#*,8!5"按照>%7]5]7的计算公式&)$2%#$3)B’%J$’,8!."式!5"采用的是理想化计算模式$需计及侧向弯矩和双力矩F$式!."考虑了檩条受屋面板蒙皮效应的约束%注意在式!."中$由于受拉翼缘受到屋面板蒙皮效应约束使之化解了侧向弯矩)’$也化解了荷载偏心扭矩产生的双力矩F$而代之以畸变引起的受压自由翼缘的侧向弯矩)B’$只要有蒙皮效应或拉条约束$则此项引起的应力很小$一般不超过5/A C;$远小于式!5"中的)’和F引起的应力%下面对前面算例中的%形檩条按式!5"和式!."计算风吸力作用下的稳定承载能力$按无拉条和.道拉条两种情况分别计算%为了比较>%7]5]7新修订版本的变化$式!."按>%7]5]7新修订版本)7*和旧版本分别计算%统一按K<U//58规则计算有效截面!!5按实际应力算"$设风荷载为/-U UV4’@.$方向朝上$恒载为/-5UV4’@.$檩距为5-U@$因计算的是稳定应力$以压为正$双力矩以顺时针为正%V’f!/-U U]/-5U"i5-U f/-TV4’@)$(V9.’8(/-T51-U.’8(3-.50V4#@%#$f3-.10i5/3@@75"按K<U//58公式计算&无拉条时#.O$(/-7/TTF(3-U U U55/85/-T$5-3(5-0U.55/84% @@.!f3-.50i5/T$!3-.10i5/3i/-7/TT"a 5-0U.i5/8i7.8U$!3-U0i5/0"f3T5A C;跨中有.道拉条时#.O$f/-0T0F f/-1.3i5/8i/-T$5-3f/-75i5/84%@@.!f3-.50i5/T$!3-.10i5/3i/-0T0"a /-75i5/8i7.8U$!3-U0i5/0"f5.3A C;."按>%7]5]7模式计算#对于可滑动式屋面板#不考虑蒙皮效应#取檩条所受的侧向扭转约束刚度为零#>%7]5]7新&旧版本计算结果见表7’表9!%8C C K A;K8C K87C檩条风吸力作用下应力计算有无蒙皮约束拉条按旧版>%7]5]7k500T计算)B’$!V4%@"!B’$A C;2!$$A C;%!$A C;按新版>%7]5]7k.//T计算)B’$!V4%@"!B’$A C;2!$$A C;%!$A C;无无5-.T5.3/-.U T78U U/05-.T5.3/-.373/U-1U7/ .道/-/3T13-T/-.U T78U70//-/3T13-T/-1.157U-T53/有无/-/U7U U-7/-8/35..-15.8/-/U7U U-7/-171577-8570 .道/-/3U3-3/-8/35..-15.1/-/3U3-3/-171577-8578 !!注(%J$N f5-/53i5/3@@7’!!比较K<U//58的计算和表7的结果可以得到如下结论(5"蒙皮效应对檩条的扭转约束可极大地减少翘曲应力#提高稳定承载力#拉条也有类似作用’."按>%7]5]7k.//T新版本计算的应力略高于按500T旧版本计算的应力#其原因是.//T新版本将稳定曲线由原取;类改用O类’按K< U//58计算的应力低于按>%7]5]7计算应力的57_!注(如在>%7]5]7中计算的有效截面按欧美规范#则檩条翼缘屈曲系数远大于K<U//58)U*#所计算的有效截面会大一些#应力会小一些#此时按K<U//58计算的应力比按>%7]5]7计算的应力约低U_#可见#对于无蒙皮效应时檩条的计算#中&外规范偏差不大"’7">%7]5]7(500T仅在计算)B’时考虑拉条作用#计算稳定系数2不考虑拉条作用#使得檩条稳定性很差!见表7中无蒙皮约束第.行数值的比较"#>%7]5]7k.//T取拉条间距为受压翼缘计算长度#拉条成为稳定檩条的重要因素#显然>%7] 5]7k.//T新修订版更为合理’3"综合上面7条(K<U//58不适合用于计算有蒙皮约束的檩条+>%7]5]7k500T不适合用于计算考虑拉条作用的檩条!当有蒙皮效应且较强时#拉条作用被替代也可不考虑除外"+>%7]5]7k.//T新版适合所有情况下的檩条计算#%>%!5/.在即将进行的修订版中应改用>%7]5]7k.//T中的计算公式’:!檩条所受的侧向扭转约束问题从第7节的讨论得知#屋面板蒙皮效应约束檩条的受拉翼缘#但对其受压自由翼缘的稳定性极为有效’实际上#蒙皮效应不能像第7节那样仅按,有-和,无-这两种理想化的状态来考虑’在各种围护板中#由自攻钉直接固定在檩条上的肋型钢板具有最强的蒙皮效应+在工程中#为了加强防雨水功能#广泛采用的是一种具有温度自由伸缩的屋面板#它不直接由自攻钉固定在檩条上#而是通过固定座上的可滑动连接片与屋面板58/m"7T/m卷边咬合在一起的构造方式#其不能约束檩条上翼缘的侧向位移#在板平面内抗剪刚度只有普通肋型钢板的7_左右)5#3*#但能在相当程度上对檩条有扭转约束#其扭转约束刚度的大小随固定座的构造不同而差异很大#对于这种屋面板构造中檩条的计算#显然#按>% 7]5]7没有给出这种屋面板的抗扭约束刚度计算公式#它所给的公式是针对由自攻钉直接固定的肋型钢板且无保温棉夹在当中’在第7节的算例中#如果取用不同的屋面板抗扭约束刚度#可以得到关于屋面板对檩条抗扭约束刚度与檩条应力之间的关系#规一化之后的关系曲线见图7#强抗扭约束下的应力只图7!抗扭约束刚度与檩条应力之间的关系!下转第U8页"范将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"该计算公式可用于加劲板件#部分加劲板件和非加劲板件!也可用于均匀受压和非均匀受压板件"97A!连接计算T0版规范和1U版规范列出了焊缝连接#普通螺栓连接和高强度螺栓摩擦型连接的计算"81版规范增加了小直径高强度螺栓摩擦型连接和电阻点焊连接的计算".//.版规范又增加了自攻$自钻%螺钉#拉铆钉#射钉及喇叭形焊缝等新型连接方式的计算"97H!薄壁型钢结构的防腐81版规范基于对薄壁型钢结构防腐的详细研究!对1U版规范作了较全面的修改和补充"内容包括外界条件对冷弯薄壁型钢结构的侵蚀作用分类#表面处理和防护措施#防腐涂料底和面配套及维护年限等".//.版规范根据多年来的实践经验!对81版规范作了进一步的修改和完善":!我国规范的特色从几版规范制#修订的特点及其内容的发展!可以看出我国规范能够充分结合我国实际情况!并能建立在我国大量系统的科研成果的基础上!是一本具有特色且能与国外相关规范媲美的规范"81版规范曾获国家科技进步三等奖!.//.版规范获华夏科学技术二等奖";!规范修订的展望自.//.版规范颁布以来!我国冷弯型钢结构无论在应用上和科研上都有系统和全面的发展"因此!在规范再次修订时应考虑这一情况!主要有7个方面&5%应增加高强超薄壁冷弯型钢结构的设计与构造内容".%应增加厚壁冷弯型钢结构的设计与构造内容"要完成这两方面的内容!其实有很多工作需要做!如&构件的初始缺陷#冷弯效应#截面上残余应力和屈服强度的分布#有效宽厚比的计算公式#各类受力构件强度和稳定的计算公式#畸变屈曲的计算#连接计算#各种构造规定#可靠指标的确定#抗力分项系数的确定等"7%应增加冷弯薄壁型钢结构的抗震设计内容!包括冷弯型钢构件的滞回性能#连接节点的滞回性能#结构在多遇地震作用下#基本烈度地震作用下和罕遇地震作用下的设计方法等""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""$上接第T U页%有无抗扭约束的.T_!且应力递减在弱刚度阶段比强刚度阶段要强烈得多!这表明较小的扭转约束刚度就可对檩条稳定起很大作用!当扭转约束刚度到一定时再增加刚度效果极小!这与一般弹性支撑原理是一致的"因此!工程界应结合试验研究测定出卷边咬合式屋面板$弱蒙皮效应%对檩条的抗扭约束刚度!对于工程的实际应用具有重要的意义"另外值得注意的是!在实际工程中!拉条对檩条的连接是否能构成对檩条的理想化约束存在一定的问题!比如常见的问题有&为了施工方便!在檩条上开长圆孔’采用轻型角铁做拉条在端头简单折弯扣住檩条等构造方式’再者!拉条的位置并不连在翼缘!而是连在靠近上#下翼缘的腹板上’甚至有设计人员图方便!只设一根拉条连在腹板中央!显然!这样的拉条最多只能约束檩条的侧移$与肋型屋面板共同作用!也能提供一定的抗扭转约束%"这些构造细节对檩条工况性能影响均无专项研究!造成长期以来!要么设计中完全不考虑这些约束!如K< U//58!直接计入翘曲应力!过于保守’要么设计中不分条件!完全不顾约束的欠缺!计算结果偏于不安全"解决这些问题对理论界来说!需要结合试验研究’对工程界来说!需要规定标准化构造方式!两者的结合才能有效地推动这项技术的发展和应用"参考文献(5)!陈友泉!王彦敏-轻钢结构蒙皮效应的应用探讨([)6建筑结构!.//.!7.$.%&.0S776(.)!郭鹏!何保康!毛辉-美国Y I!I规范中关于冷弯型钢构件设计的直接强度法(K)**第六届全国现代结构工程学研讨会论文集6工业建筑!.//T$增刊%&5.77S5.3/6(7)!>*)&+&:#76=#(,B’&J!"##$!")*+"*)#(6C;)"5]7&<!>45007]5]7&.//T&8.S806(3)!2;)+&S C)*:#’<*,$:,’B(6=#(,B’A;’*;$(A)6500U&5S516 (U)!陈绍蕃-卷边槽钢的局部相关屈曲和畸变屈曲(K)**陈绍蕃论文集-北京&科学出版社!.//3&78/6。

冷弯薄壁型钢的国内外研究现状摘要随着冶金技术的不断进步，近几年高强度冷弯薄壁型钢得到了大力的发展。

由于冷弯薄壁型钢构件便于实现工业化生产并可以充分发挥钢材的性能，因此以冷弯薄壁型钢作为主要承重构件的轻型钢结构在国内外得到了较为广泛的应用。

由于此类构件的壁厚大多不超过6mm，因此构件的稳定性问题显得尤为突出，更是在设计中必须要攻克的难题。

卷边薄壁H 形截面型钢是近几年提出的新型截面形式，翼缘增加卷边的主要目的在于提高翼缘的屈曲后强度和侧向弯曲刚度。

然而，目前关于此类截面形式的构件研究资料相对匮乏，各类卷边薄壁H 形截面型钢构件的稳定性能还不明确，因此成为了此类构件得以应用和发展的桎梏。

本文主要针对卷边薄壁H 形截面梁在单向受弯情况下的稳定性能进行研究。

我国现行规范《冷弯薄壁型钢结构技术规范（GB50018-2002）》采用有效宽度法对受弯构件进行稳定承载力的计算；澳洲规范COLD-FORMED STEEL STRUCTURES(AS/NZS 4600：2005)在附录中引入了直接强度法。

对于卷边薄壁H形截面型钢而言，若采用直接强度法进行设计则会使稳定承载力的计算变得更加简洁准确。

关键词：冷弯薄壁型钢，卷边薄壁H 形截面，畸变屈曲，有限条法，直接强度法稳定承载力第1章绪论1.1引言冷弯薄壁型钢是指由薄钢带通过辊弯成型、冷拔成型等冷加工的方法制成的各种截面形状的钢材。

与截面面积相同的热轧型钢相比，冷弯薄壁型钢的回转半径可增大约50%，截面惯性矩可增大50%～180%。

由于加工时成型方便，冷弯型钢的截面形式可以多种多样，以便适应不同使用情况下的不同需求。

常用的冷弯薄壁型钢截面主要有 C 型钢、Z 型钢、U 型钢、带钢、镀锌带钢、镀锌卷板、镀锌C 型钢、镀锌Z 型钢、镀锌U 型钢等，截面形式如图1-1 所示。

图1-1常用的冷弯薄壁型钢截面形式目前世界各国生产的冷弯型钢的规格和品种已多达11000 种，型钢壁厚的范围从0.4mm到25.4mm不等。

国外冷弯薄壁型钢设计有效宽度理论介绍
梁爱华;Van,GJ
【期刊名称】《安徽建筑》
【年(卷),期】1999(000)002
【摘要】本文介绍了目前国在冷弯薄壁型钢设计的发展并重点阐述了国外冷弯薄壁型钢设计中的有效宽度理论的形成和计算方法，供国内钢结构设计和研究人员参考。

【总页数】3页(P13-15)
【作者】梁爱华;Van,GJ
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TU392.101
【相关文献】
1.国外公路工程设计软件介绍及其与国内设计软件的比较 [J], 宋世海;于仁杰
2.国外认知取向的自杀心理学理论介绍及简评 [J], 张宏宇;许燕
3.“当代国外马克思主义经济学基本理论研究”：系统介绍和研究当代国外马克思主义经济学基本理论的最新进展 [J], 无
4.浅谈冷弯薄壁型钢设计理论国内外关于最小壁厚的差异性 [J], 陈伟;王季宁
5.国外护理中域理论和情境理论构建方法介绍及启示 [J], 徐佳敏;应碧荷;练正梅;Azadeh T Stark
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中、美、澳三国冷弯薄壁型钢结构规范对比研究的开题报告一、研究背景冷弯薄壁型钢是一种结构钢材，在建筑工程中有广泛应用。

不同国家或地区的钢结构设计规范不同，因此需要进行规范对比研究，以便为钢结构设计提供更可靠的参考。

二、研究目的本研究旨在比较中、美、澳三国的冷弯薄壁型钢结构规范，分析其异同点及其对设计的影响，以提高钢结构设计的水平。

三、研究内容1. 搜集中、美、澳三国的冷弯薄壁型钢结构规范，进行对比分析，包括规范体系、设计参数、材料选用等方面。

2. 重点研究三国在冷弯薄壁型钢结构设计参数上的异同点，如截面形状系数、屈曲反力系数、弯曲扭转常数、材料拉伸强度等参数。

3. 通过案例分析，探讨三国不同规范对冷弯薄壁型钢结构设计的影响，如安全性、经济性和施工性等方面。

四、研究方法采用文献调研和实例分析相结合的方法，通过查阅相关资料和实际项目的设计案例，进行规范对比和参数分析，得出结论。

五、论文结构第一章：引言。

介绍冷弯薄壁型钢结构的基本概念和研究背景，提出研究目的和内容。

第二章：中、美、澳三国冷弯薄壁型钢结构规范概述。

介绍三国的规范体系、设计参数、材料选用等方面。

第三章：冷弯薄壁型钢结构设计参数的对比分析。

分析三国在截面形状系数、屈曲反力系数、弯曲扭转常数、材料拉伸强度等参数上的异同点。

第四章：实例分析。

通过案例分析，探讨三国不同规范对冷弯薄壁型钢结构设计的影响，包括安全性、经济性和施工性等方面。

第五章：结论与展望。

总结研究结果，提出进一步研究的方向和建议。

六、预期结果通过比较中、美、澳三国冷弯薄壁型钢结构规范的异同点及其对设计的影响，可以为钢结构设计提供更可靠的参考，提高其安全性、经济性和施工性。

在钢结构的设计、施工及维护方面提供科学、实用的技术指导，促进钢结构的发展。

简介美国冷弯薄壁型钢规范全面升级在美国钢框架联盟(Steel Framing Alliance)网站下单2个多月后，今天公司终于收到了刚刚升级完成的全套北美冷弯薄壁型钢结构设计规范（(North American Standard for Cold-formed Steel Framing 2007Edition).之前据说这次升级幅度很大，反映了最近几年北美冷弯薄壁型钢结构界的最新研究成果，下班回家后大致翻了一下，果然动作很大。

先简要摘录如下：一是有更新又有新增；这是再原有基础上更新的标准:•AISI S200-07: North American Standard for Cold-Formed Steel Framing – General Provisions •AISI S211-07: North American Standard for Cold-Formed Steel Framing – Wall Stud Design •AISI S212-07: North American Standard for Cold-Formed Steel Framing – Header Design •AISI S213-07: North American Standard for Cold-Formed Steel Framing – Lateral Design •AISI S214-07: North American Standard for Cold-Formed Steel Framing – Truss Design •AISI S230-07: Standard for Cold-Formed Steel Framing –Prescriptive Method for One and Two Family Dwellings以下是这次新增的标准:•AISI S201-07: North American Standard for Cold-Formed Steel Framing – Product Data •AISI S210-07: North American Standard for Cold-Formed Steel Framing – Floor and Roof System Design二是这次将加拿大和墨西哥规范一起统一了起来，真正形成了北美标准；三是内容进行了很大的更新，特别是Lateral Design分册，有了很大的扩充；四是发现North American Specification and Commentary fo the Design of Cold-Formed Steel Structural Members 2007 Edition先于North American Standard for Cold-Formed Steel Framing 标准发布了。

简介美国冷弯薄壁型钢规范全面升级在美国钢框架联盟(Steel Framing Alliance)网站下单2个多月后，今天公司终于收到了刚刚升级完成的全套北美冷弯薄壁型钢结构设计规范（(North American Standard for Cold-formed Steel Framing 2007Edition).之前据说这次升级幅度很大，反映了最近几年北美冷弯薄壁型钢结构界的最新研究成果，下班回家后大致翻了一下，果然动作很大。

先简要摘录如下：一是有更新又有新增；这是再原有基础上更新的标准:•AISI S200-07: North American Standard for Cold-Formed Steel Framing – General Provisions •AISI S211-07: North American Standard for Cold-Formed Steel Framing – Wall Stud Design •AISI S212-07: North American Standard for Cold-Formed Steel Framing – Header Design •AISI S213-07: North American Standard for Cold-Formed Steel Framing – Lateral Design •AISI S214-07: North American Standard for Cold-Formed Steel Framing – Truss Design •AISI S230-07: Standard for Cold-Formed Steel Framing –Prescriptive Method for One and Two Family Dwellings以下是这次新增的标准:•AISI S201-07: North American Standard for Cold-Formed Steel Framing – Product Data •AISI S210-07: North American Standard for Cold-Formed Steel Framing – Floor and Roof System Design二是这次将加拿大和墨西哥规范一起统一了起来，真正形成了北美标准；三是内容进行了很大的更新，特别是Lateral Design分册，有了很大的扩充；四是发现North American Specification and Commentary fo the Design of Cold-Formed Steel Structural Members 2007 Edition先于North American Standard for Cold-Formed Steel Framing 标准发布了。

冷弯薄壁卷边型钢构件有限条法屈曲计算误差分析孙冰【摘要】通过对不同长度C型和Z型截面冷弯薄壁型钢构件进行屈曲临界荷载计算,将有限条法(FSM)计算结果和有限元法(FEM)计算结果进行对比,分析了有限条法计算误差产生的原因;并且归纳了有限条法在冷弯薄壁型钢构件屈曲分析中的适用范围.算例分析表明,有限条计算结果中只有长细比较大且发生一个半波屈曲的情况才与实际相符合.%The error of finite strip method is analysed after calculating the critical buckling load on different length of C section and Z section cold-formed steel members by finite strip method and finite element method.Then the suitable range of the buckling analysis of cold-formed thin-walled steel members by finite strip method are concluded.The example show that only the members with only one half wave and large slenderness ratio are in accordance with the practice.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2017(017)014【总页数】6页(P173-178)【关键词】有限条法;冷弯薄壁型钢;屈曲;长细比【作者】孙冰【作者单位】南京理工大学理学院,南京 210094【正文语种】中文【中图分类】TG386.31冷弯薄壁型钢构件是指冷加工而成的各种截面形状的型材，如图1所示。

与热轧型钢构件相比，冷弯薄壁型钢构件具有截面形式多样、易于加工成型等优点；与同样面积的热轧钢相比，冷弯薄壁型钢的截面回转半径可以增大50%以上，惯性矩也能相应提高50%～180%左右[1—3]。

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COMPARISON OF CHINESE WITH NORTH AMERICAN CODE OF COLD-FORMED STEEL STRUCTURAL MEMBERSSun Tong Wang Shiqi（Metallurgical Design Institute of Shandong Province, Jinan 250014, China）ABSTRACT There are some differences between Chinese and North American code of cold-formed steel structural members, such as course of development, serviceable range, design method and calculation method of effective width and strain hardening, which are mainly presented and some advice are put forward in this paper.KEY WORDS Cold-formed steel, Calculation method, Design code, Effective width, Direct strength method1 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的限制，满足不同的设计要求[1]。

北美规范与中国规范关于冷弯薄壁型钢C形截面受弯构件设计的比较徐磊;周绪红;苑小丽;刘競楠;刘永健【期刊名称】《建筑科学与工程学报》【年(卷),期】2014(000)001【摘要】对比了北美规范CSA S136-07和中国规范GB 50018-2002关于冷弯薄壁型钢C形截面受弯构件的名义抗弯强度。

首先介绍了2本规范计算名义抗弯强度的方法，然后分析了控制构件名义抗弯强度的2个主要参数，即弯扭屈曲应力和有效截面模量，并对2本规范进行了深入对比，最后对典型的6 m跨长的C形托梁构件进行了名义抗弯强度比较。

研究结果表明：依据GB 50018-2002计算的弯扭屈曲应力不小于依据CSA S136-07规范计算的结果，而根据GB 50018-2002计算的翼缘有效宽度则远远小于根据CSA S136-07规范计算的结果；2本规范名义抗弯强度的不同主要由C形截面翼缘尺寸和构件所受荷载类型控制；当翼缘尺寸较小，名义抗弯强度主要由弯扭屈曲而非局部屈曲控制时，如果构件用于均布荷载，则GB 50018-2002的计算结果大于 CSA S136-07规范的结果，但是当构件用于抵抗均布弯矩时，则没有区别；当翼缘尺寸较大，名义抗弯强度主要由局部屈曲而非弯扭屈曲控制时，在2种工况下GB 50018-2002的计算结果均小于CSA S136-07规范的计算结果。

【总页数】20页(P16-35)【作者】徐磊;周绪红;苑小丽;刘競楠;刘永健【作者单位】滑铁卢大学土木与环境工程学院，安大略滑铁卢 N2L 3G1;重庆大学土木工程学院，重庆 400045;滑铁卢大学土木与环境工程学院，安大略滑铁卢N2L 3G1;滑铁卢大学土木与环境工程学院，安大略滑铁卢 N2L 3G1;长安大学公路学院，陕西西安 710064【正文语种】中文【中图分类】TU375.4【相关文献】1.加劲冷弯薄壁型钢Z形截面受弯构件有限元分析 [J], 王全邦;赵金友;董俊巧2.北美规范与中国规范关于冷弯薄壁型钢C形截面受压构件设计的比较 [J], 周绪红;苑小丽;徐磊;刘永健;刘競楠3.非对称配筋圆（环）形截面受弯构件设计的直解法 [J], 季国文4.对《非对称配筋圆（环）形截面受弯构件设计的直解法》的简短讨论 [J], 陈际唐5.单轴受弯方矩形截面冷弯薄壁型钢构件设计的连续强度法 [J], 邓家明;宋令群因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

中美建筑钢结构钢材性能对比分析共3篇中美建筑钢结构钢材性能对比分析1随着建筑行业的不断发展，钢结构建筑已经成为一个不可忽视的建筑领域。

在中美两个国家内，钢结构建筑的比例也逐年上升。

当中涉及的钢材性能对比问题，更是至关重要，因为这关系到建筑质量和安全。

因此，本文将对中美建筑钢结构钢材性能进行详细的对比分析。

首先，我们需要了解钢的基本性质。

钢是由一种或多种金属元素与碳元素共同组成的合金。

钢的特点是强度高、韧性好、耐磨性强且容易加工。

在建筑行业中，钢的使用可以提高建筑物的抗风、抗震、抗火等性能，保证建筑安全。

在钢结构建筑的设计中，钢材的选择非常重要，因为不同的钢材性能不同，对建筑的影响也不同。

在中美两国，虽然钢结构建筑的发展比较相似，但在钢材的选用上却有较大的差异。

首先我们来看一下国内。

由于我国资源丰富，钢材生产产量巨大，因此国内构建钢结构建筑的钢材大多是钢筋、角钢、工字钢、螺栓、焊材等产品。

这些钢材都有较高的强度和韧性，可以保证建筑在抗风、抗震方面的稳定性。

同时，钢筋、角钢等常用钢材在建筑中的应用广泛，容易实现生产和加工，可以加快施工进度并降低施工难度和成本。

而在美国，由于钢材生产量不足，所以较多地引进外国钢材，如来自加拿大和墨西哥的钢材。

与国内的情况相比，美国的钢材选用范围更广，几乎覆盖了各种类型的钢材。

在建筑钢结构中，美国更多选择高强度钢材，例如ASTM A572，它可以在保证建筑稳定的前提下经受更大的负载，提高建筑的耐久性和安全性。

同时，在钢材的设计和工艺方面，中美两国也存在着差异。

在我国的钢材设计中，大多数焊接点处使用螺栓连接，这是因为螺栓连接具有可靠性高，可维护性强等特点。

而在美国，更多的采用焊接技术，因为焊接可以减少连接的数量，提高钢材的整体强度，同时节省人力、材料和时间成本。

中美两国的建筑钢结构钢材性能对比分析，是两国建筑安全保障工程中的重要内容，尤其是在钢结构建筑的应用领域中。

因此，选择高品质的钢材非常必要。

中美标钢结构设计对比分析摘要：某项目中采用的钢材为美标钢材，不易采购，造价高且管理风险较高，需要采用中国钢材进行替换。

针对此情况，本文采用对比中、美两国规范的计算方法出发，同时分析了中、美规范中钢材的化学成分、受力性能等特性，提出了采用按照强度和刚度等效的原则进行中国钢材替换美国钢材的设计准则，并完成了常用中国型钢和美国型钢的替换表。

关键字：钢材国产化设计原理许用应力法1 概述AP1000技术是我国引进的第三代先进核电堆型，对AP1000技术的消化吸收和材料国产化是提高我国自主化设计水平的基础。

因此做好结构用钢材国产化的工作具有深远的意义。

目前采用中国钢材替换美国钢材存在以下问题：(1)由于美国规范计算方法、钢材的强度取值和中国规范均不相同，需要证明采用中国钢材替换美国钢材，并采用美国规范计算方法得到的结果是安全可靠的。

(2)美国规范中钢材和中国钢材的物理特性、型号、化学成份、材料强度、试验方法等规定均不一样，需要证明采用合理的替换原则使得替换后的钢构件具有足够的安全度。

(3)美国规范中对钢构件的各种构造要求和中国规范不一样，需要采用适当的措施保证替换后的钢构件满足中国规范要求。

本文针对以上三个问题，从规范的计算方法出发，同时分析了中、美规范中钢材的物理特性、化学成分、受力性能等，提出了采用中国钢材替换美国钢材的替换准则。

2 计算方法2.1美国钢结构规范设计方法2.1.1设计原理美国钢结构计算方法：采用容许应力法进行设计。

容许应力法为使用比例配置对结构构件进行设计的方法。

安全性由一个安全系数Ω提供。

钢材的容许应力值等于钢材的标准强度值除以一个安全系数Ω。

2.1-12.1.2荷载组合根据SEI/ASCE7规范2.4节和ANSI-AISC N690规范6.3节要求，抗震Ⅱ类厂房钢结构部分对应的荷载组合如表2-1所示：表2-1美国规范荷载载组合根据AISC-S335-1989版规范，材料的许用应力取值分为以下几种情形：(1)构件的抗拉、抗压、抗弯许用应力 2.1-2(2)构件的抗剪许用应力 2.1-3Fy为钢材最小屈服强度。

冷弯薄壁卷边槽钢轴压柱有效宽度法和直接强度法计算对比
冷弯薄壁卷边槽钢轴压柱的有效宽度法和直接强度法是两种不同的计算方法，用于确定轴压柱的承载能力。

下面对两种方法进行对比：
1. 有效宽度法：该方法将卷边槽钢的轴压柱看作由一系列等效矩形截面组成的构件。

根据这个假设，每个等效截面的宽度会根据应力分布进行确定，而有效宽度就是这些等效宽度的总和。

然后，承载力可以通过根据边缘截面的宽度和截面属性计算轴压柱的抗弯能力来确定。

2. 直接强度法：该方法则主要关注冷弯薄壁卷边槽钢的直接抗压强度。

直接强度法认为整个截面都能承受轴向压力，而不仅仅是边缘截面。

因此，该方法计算轴压柱的承载能力可以通过直接将轴压载荷除以截面面积来确定。

两种方法的计算结果可能有所不同。

有效宽度法更适用于考虑边缘效应的情况，因为它将边缘截面的宽度纳入考虑，并且能更准确地反映轴向压力分布的非均匀性。

而直接强度法则更为简化和一般化，适用于均匀刚性截面的情况。

故在实际工程中，可以根据需要和具体情况选择合适的方法进行计算。