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标题：不锈钢绞线设计取值的讨论
发布日期：2010-08-19
不锈钢绞线设计取值的讨论
《建筑用不锈钢绞线》JG/T200-2007、《建筑幕墙用钢索压管接头》JG/T201-2007自2007-07-01实施以来，对这两个标准的理解，以及执行JGJ102-2003 5.2.5条1款“高强钢绞线或不锈钢绞线的抗拉强度设计值应按其极限抗拉承载力标准值除以系数1.8，并按其等效截面面积换算后采用。当已知钢绞线的极限抗拉承载力标准值时，其抗拉强度设计值应取该值除以系数1.8采用。”的规定，近年在实际设计计算时有不同的做法：
一.《不锈钢丝》GB4240-2009
4 分类、牌号
钢丝按组织分为三类，其类别、牌号、状态及代号见表1。
一.《不锈钢丝》GB4240-2009
4 分类、牌号
钢丝按组织分为三类，其类别、牌号、状态及代号见表1。
表1
|
类别
|
牌号
|
交货状态及代号
|
|
奥氏体型
|
12Cr17Mn6Ni5N
12Cr18Mn9Ni5N
12Cr18Ni9
06Cr19Ni9
10Cr18Ni12
06Cr17Ni12Mo2
Y06Cr17Mn6Ni6Cu2
Y12Cr18Ni9
Y12Cr18Ni9Cu3
02Cr19Ni10
06Cr20Ni10
16Cr23Ni13
06Cr23Ni13
06Cr25Ni20
20Cr25Ni20Si2
022Cr17Ni12Mo2
06Cr19Ni13Mo3
06Cr17Ni12Mo2Ti
|
软态（S）、轻拉（LD）、冷拉（WCD）
|
7.3.3力学性能应符合表6规定。
表6
|
牌号
|
公称尺寸范围/
|
抗拉强度，Rm/（N/mm2）
|
|
12Cr17Mn6Ni5N
12Cr18Mn9Ni5N
12Cr18Ni9
06Cr19Ni9
10Cr18Ni12
06Cr17Ni12Mo2
|
0.1~1.00
＞1.00~3.00
＞3.00~6.00
＞600~120
|
1200~1500
1150~1450
1100~1400
950~1250
|
二. 不锈钢绞线标准值
《建筑用不锈钢绞线》JG/T200-2007规定：
5.3.1不锈钢绞线其最小破断拉力应满足表2对应级别要求。
5.5.1建筑用不锈钢绞线的结构与性能参数见表2。
6 试验方法
6.1 拉伸试验
6.1.1不锈钢丝强度试验按GB/T228-2002的规定执行。
6.1.2不锈钢绞线最小破断拉力可采用下列试验方法：
方法一：整绳破断拉力试验按GB/T8358的规定执行。
方法二：最小破断拉力可按式（1）计算：
Fm=（K•S•σb）/1000 （1）
式中：
Fm——不锈钢绞线最小破断拉力，单位为千牛（kN）；
K——不锈钢绞线强度折减系数（最小破断拉力系数），其中1×7和1×19结构绞线K值为0.87，1×37和1×61结构绞线K值为0.86；
S——不锈钢绞线公称金属截面积单位为平方毫米（mm2）；
σb——不锈钢丝公称抗拉强度单位为兆帕（MPa）。
《建筑用不锈钢绞线》JG/T200-2007规定：
5.3.1不锈钢绞线其最小破断拉力应满足表2对应级别要求。
5.5.1建筑用不锈钢绞线的结构与性能参数见表2。
6 试验方法
6.1 拉伸试验
6.1.1不锈钢丝强度试验按GB/T228-2002的规定执行。
6.1.2不锈钢绞线最小破断拉力可采用下列试验方法：
方法一：整绳破断拉力试验按GB/T8358的规定执行。
方法二：最小破断拉力可按式（1）计算：
Fm=（K•S•σb）/1000 （1）
式中：
Fm——不锈钢绞线最小破断拉力，单位为千牛（kN）；
K——不锈钢绞线强度折减系数（最小破断拉力系数），其中1×7和1×19结构绞线K值为0.87，1×37和1×61结构绞线K值为0.86；
S——不锈钢绞线公称金属截面积单位为平方毫米（mm2）；
σb——不锈钢丝公称抗拉强度单位为兆帕（MPa）。
表2 不锈钢绞线的结构和性能参数
|
绞线公称直径/mm
|
结构
|
公称金属截面积/mm2
|
钢丝公称直径/mm
|
绞线计算最小破断拉力
|
每米理论质量/（g/m）
|
交货长度/m ≥
|
|
|
高强度级/kNa
|
中强度/kNb
|
||||||
|
6.0
7.0
8.0
10.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
16.0
16.0
18.0
20.0
22.0
24.0
26.0
28.0
30.0
32.0
34.0
|
1×7
1×7
1×7
1×7
1×19
1×19
1×19
1×19
1×19
1×19
1×37
1×37
1×37
1×37
1×37
1×61
1×61
1×61
1×61
1×61
|
22.0
30.4
38.6
61.7
21.5
38.2
59.7
86.0
117
153
154
196
236
288
336
403
460
538
604
692
|
2.00
2.35
2.65
3.35
1.20
1.60
2.00
2.40
2.80
3.20
2.30
2.60
2.85
3.15
3.40
2.90
3.10
3.35
3.55
3.80
|
28.6
39.5
50.2
80.2
28.0
49.7
77.6
112
152
199
200
255
307
375
437
524
598
699
785
899
|
22.0
30.4
38.6
61.7
21.5
38.2
59.7
86.0
117
153
154
196
236
288
336
403
460
538
604
692
|
173
239
304
486
170
302
472
680
925
1209
1223
1563
1878
2294
2673
3228
3688
4307
4837
5542
|
600
600
600
600
500
500
500
500
500
500
400
400
400
400
400
300
300
300
300
300
|
注1：表中绞线计算最小破断拉力是不锈钢丝公称抗拉强度乘以不锈钢绞线强度折减系数（最小破断拉力系数）的结果，当已知不锈钢丝公称抗拉强度（σb），则绞线计算破断拉力=σb×K，计算绞线计算最小破断拉力时采用的不锈钢丝公称抗拉强度最小值=σb÷K。表中高强度级、中强度级用不锈钢丝公称抗拉强度最小值如下：
a. 高强度级（≥1300MPa）1×7和1×19结构绞线，不锈钢丝公称抗拉强度≥1494 MPa（1300/0.87=1494）；
高强度级（≥1300MPa）1×37和1×61结构绞线，不锈钢丝公称抗拉强度≥1512 MPa（1300/0.86=1512）；
b. 中强度级（≥1000MPa）1×7和1×19结构绞线，不锈钢丝公称抗拉强度≥1149MPa（1000/0.87=1149）；
中强度级（≥1000MPa）1×37和1×61结构绞线，不锈钢丝公称抗拉强度≥1163 MPa（1000/0.86=1163）。
注2：公称金属截面积=（钢丝公称直径/2）2×3.14159×钢丝根数
绞线公称直径截面积=（绞线公称直径）2/4×3.14159
例：绞线公称直径6.0mm，1×7结构，钢丝公称直径2mm，求公称金属截面积。
公称金属截面积=（ 2/2）2×3.14159×7=21.99113mm2 ≈22.0 mm2
绞线公称直径截面积=62/4×3.14159=28.27431 mm2
对以上规定有两种不同解读：
A. 不锈钢丝公称抗拉强度仅作为确定绞线高（中）强度级的依据，确定绞线高（中）强度级别后即按JG/T200-2007表2所列参数采用为不锈钢绞线标准值，例如：φ28 mm，1×61结构不锈钢绞线，其不锈钢丝公称抗拉强度为1320 MPa，为中强度级，其绞线计算最小破断拉力为460kN；
B. JG/T200-2007表2所列参数仅作为说明该不锈钢绞线属于高强度级还是中强度级，不锈钢绞线标准值用不锈钢丝公称抗拉强度×公称金属截面积×0.87（0.86）求得。例如：φ28 mm，1×61结构不锈钢绞线，不锈钢丝公称抗拉强度为1320 MPa，其绞线计算最小破断拉力为：1320×460×0.86=522 kN。
三. 《建筑幕墙用钢索压管接头》JG/T201-2007
4.2规格
接头的系列及代号以钢索公称直径和类别代号(钢绞线代号为A，钢丝绳代号为B)来表示，见表1。
a. 高强度级（≥1300MPa）1×7和1×19结构绞线，不锈钢丝公称抗拉强度≥1494 MPa（1300/0.87=1494）；
高强度级（≥1300MPa）1×37和1×61结构绞线，不锈钢丝公称抗拉强度≥1512 MPa（1300/0.86=1512）；
b. 中强度级（≥1000MPa）1×7和1×19结构绞线，不锈钢丝公称抗拉强度≥1149MPa（1000/0.87=1149）；
中强度级（≥1000MPa）1×37和1×61结构绞线，不锈钢丝公称抗拉强度≥1163 MPa（1000/0.86=1163）。
注2：公称金属截面积=（钢丝公称直径/2）2×3.14159×钢丝根数
绞线公称直径截面积=（绞线公称直径）2/4×3.14159
例：绞线公称直径6.0mm，1×7结构，钢丝公称直径2mm，求公称金属截面积。
公称金属截面积=（ 2/2）2×3.14159×7=21.99113mm2 ≈22.0 mm2
绞线公称直径截面积=62/4×3.14159=28.27431 mm2
对以上规定有两种不同解读：
A. 不锈钢丝公称抗拉强度仅作为确定绞线高（中）强度级的依据，确定绞线高（中）强度级别后即按JG/T200-2007表2所列参数采用为不锈钢绞线标准值，例如：φ28 mm，1×61结构不锈钢绞线，其不锈钢丝公称抗拉强度为1320 MPa，为中强度级，其绞线计算最小破断拉力为460kN；
B. JG/T200-2007表2所列参数仅作为说明该不锈钢绞线属于高强度级还是中强度级，不锈钢绞线标准值用不锈钢丝公称抗拉强度×公称金属截面积×0.87（0.86）求得。例如：φ28 mm，1×61结构不锈钢绞线，不锈钢丝公称抗拉强度为1320 MPa，其绞线计算最小破断拉力为：1320×460×0.86=522 kN。
三. 《建筑幕墙用钢索压管接头》JG/T201-2007
4.2规格
接头的系列及代号以钢索公称直径和类别代号(钢绞线代号为A，钢丝绳代号为B)来表示，见表1。
表1 钢索公称直径与接头系列
|
钢绞线公称直每项/mm
|
接头系列代号
|
钢绞线结构参数
|
钢绞线公称金属截面积/mm2
|
钢丝绳公称直径/mm
|
接头系列代号
|
钢丝绳结构参数
|
钢丝绳公称金属截面积/mm2
|
|
φ6
|
6A
|
1×19
|
21.50
|
φ6
|
6B
|
6×19+IWS
|
15.0
|
|
φ8
|
8A
|
38.20
|
φ8
|
8B
|
27.0
|
||
|
φ10
|
10A
|
59.70
|
φ10
|
10B
|
41.0
|
||
|
φ12
|
12A
|
86.00
|
φ12
|
12B
|
60.0
|
||
|
φ14
|
14A
|
117.00
|
φ14
|
14B
|
93.0
|
||
|
φ16
|
16A
|
1×37
|
153.00
|
φ16
|
16B
|
122.0
|
|
|
φ18
|
18A
|
196.00
|
φ18
|
18B
|
155.0
|
||
|
φ20
|
20A
|
236.00
|
φ20
|
20B
|
191.0
|
||
|
φ22
|
22A
|
288.00
|
φ22
|
22B
|
235.0
|
||
|
φ24
|
24A
|
336.00
|
φ24
|
24B
|
267.0
|
||
|
φ26
|
26A
|
1×61
|
403.00
|
φ26
|
26B
|
295.0
|
|
|
φ28
|
28A
|
460.00
|
φ28
|
28B
|
374.0
|
||
|
φ30
|
30A
|
538.00
|
φ30
|
30B
|
429.0
|
||
|
φ32
|
32A
|
604.00
|
φ32
|
32B
|
460.0
|
||
|
φ34
|
34A
|
692.00
|
φ34
|
34B
|
524.0
|
||
|
φ36
|
36A
|
767.00
|
φ36
|
36
|
592.0
|
5要求
5.1材料
5.1.1金属套管材料
金属套管材料宜选用GB/T699、GB/T1220、GB/T1591、GB/T3077中规定的抗拉强度σb不小于520MPa、断面收缩率ψ不小于40%、伸长率δ5不小于25%的奥氏体不锈钢、超低碳纯铁素体不锈钢、超低碳纯铁素体-奥氏体不锈钢，低碳合金钢或类似材料；抗拉强度σb与屈服强度σs之比（σb/σs）应大于1.4。同时应附材料质量合格证书。
5.1.2钢索
与压管接头相匹配的钢索应符合GB8918、GB/T9944、JG/T200-2007中的规定。并应附有质量合格证书。当公称直径小于6mm、大于36mm和钢丝抗拉强度大于1700MPa及异型股的钢索时，应由供需双方协商解决。
5.2接头性能及使用条件
5.2.1接头最小破坏拉力
5.2.1.1接头最小破坏拉力应大于钢索最小破断拉力的90%。
5.2.1.2接头应在承受不少于7.5万次钢索最小破断拉力的15%~30%的脉动冲击荷载后，仍满足5.2.1.1的要求。
5.2.2接头的使用条件
5.2.2.1压管接头工作环境温度为-400C~+1000C。
5.2.2.2压管接头在使用中不应受弯矩及剪切。
5.2.2.3在腐蚀环境中使用接头应采取防腐措施。
5.3工艺及质量要求
5.3.1接头应按规定程序批准的图纸加工制造。
5.3.2接头的压制应符合下列要求：
a)压制前应清洁模具的模膛并检查模具安装是否平齐；
b)压制时应按图纸所标尺寸确定接头号并选用相应压制模具；
c)接头应在压力机上缓慢压制成形。
5.3.3接头外观质量应符合下列要求：
a)接头不允许有裂纹存在；
b)接头表面应光滑,无毛刺；
c)接头直径Dm值允许偏差1%~5%。
四. 不锈钢绞线设计值取值也有两种做法：
1) 不锈钢绞线标准值
A. 按JG/T200-2007表2所列参数采用为不锈钢绞线标准值，除以1.8后为不锈钢绞线设计值。例如：φ28mm，1×61结构不锈钢绞线，其不锈钢丝公称抗拉强度为1320 MPa，为中强度级，绞线计算最小破断拉力为460kN；其设计值为460/1.8=256 kN。
B.取不锈钢丝公称抗拉强度×公称金属截面积×0.87（0.86）为标准值，除以1.8后为不锈钢绞线设计值，例如：φ28 mm，1×61结构不锈钢绞线，不锈钢丝公称抗拉强度为1320 MPa，绞线计算最小破断拉力为522 kN，其设计值为：522/1.8 =290kN。(0.9已在抗力分项系数的因数“几何参数不确定性”中考虑，即1.8中已包含几何参数不确定性1/0.9=1.11的因子。)
2）不锈钢绞线组件的极限抗拉承载力标准值
A . 不锈钢绞线组件的极限抗拉承载力标准值是指不锈钢绞线与钢索压管接头组成的组件的极限抗拉承载力，应按JG/T201-2007 5.2.1.1款的规定，将不锈钢绞线最小破断拉力乘以0.9后作为不锈钢绞线组件的极限抗拉承载力标准值。例如：φ28mm，1×61结构不锈钢绞线，其不锈钢丝公称抗拉强度为1320 MPa，为中强度级，绞线计算最小破断拉力为460kN；其极限抗拉承载力设计值为460×0.9/1.8=230 kN。
B.取不锈钢丝公称抗拉强度×公称金属截面积×0.87（0.86）×0.9为极限抗拉承载力标准值，除以1.8后为绞线计算极限抗拉承载力设计值，例如：φ28mm，1×61结构不锈钢绞线，不锈钢丝公称抗拉强度为1320 MPa，绞线计算最小破断拉力标准值为522 kN，其极限抗拉承载力设计值为：522×0.9/1.8 =261kN。
五. 经与有关人士讨论，对不锈钢绞线设计取值统一按如下公式计算：
不锈钢绞线组件的极限抗拉承载力标准值=不锈钢丝冷拉公称抗拉强度×公称金属截面积×0.87（0.86）×0.9
不锈钢绞线组件组件的极限抗拉承载力设计值=不锈钢绞线整绳的极限抗拉承载力标准值/1.8。
例如：绞线公称直径20mm 、1×37结构结构，不锈钢丝冷拉公称抗拉强度1400 MPa，求不锈钢绞线组件的极限抗拉承载力标准值和设计值。
解： 不锈钢绞线组件绳的极限抗拉承载力标准值=1400×0.86×236×0.9=255.7 kN
不锈钢绞线组件的极限抗拉承载力设计值=255.7/1.8=142.1 kN如果以后编制组发布书面解释，以编制组发布的书面解释为准。
5.1材料
5.1.1金属套管材料
金属套管材料宜选用GB/T699、GB/T1220、GB/T1591、GB/T3077中规定的抗拉强度σb不小于520MPa、断面收缩率ψ不小于40%、伸长率δ5不小于25%的奥氏体不锈钢、超低碳纯铁素体不锈钢、超低碳纯铁素体-奥氏体不锈钢，低碳合金钢或类似材料；抗拉强度σb与屈服强度σs之比（σb/σs）应大于1.4。同时应附材料质量合格证书。
5.1.2钢索
与压管接头相匹配的钢索应符合GB8918、GB/T9944、JG/T200-2007中的规定。并应附有质量合格证书。当公称直径小于6mm、大于36mm和钢丝抗拉强度大于1700MPa及异型股的钢索时，应由供需双方协商解决。
5.2接头性能及使用条件
5.2.1接头最小破坏拉力
5.2.1.1接头最小破坏拉力应大于钢索最小破断拉力的90%。
5.2.1.2接头应在承受不少于7.5万次钢索最小破断拉力的15%~30%的脉动冲击荷载后，仍满足5.2.1.1的要求。
5.2.2接头的使用条件
5.2.2.1压管接头工作环境温度为-400C~+1000C。
5.2.2.2压管接头在使用中不应受弯矩及剪切。
5.2.2.3在腐蚀环境中使用接头应采取防腐措施。
5.3工艺及质量要求
5.3.1接头应按规定程序批准的图纸加工制造。
5.3.2接头的压制应符合下列要求：
a)压制前应清洁模具的模膛并检查模具安装是否平齐；
b)压制时应按图纸所标尺寸确定接头号并选用相应压制模具；
c)接头应在压力机上缓慢压制成形。
5.3.3接头外观质量应符合下列要求：
a)接头不允许有裂纹存在；
b)接头表面应光滑,无毛刺；
c)接头直径Dm值允许偏差1%~5%。
四. 不锈钢绞线设计值取值也有两种做法：
1) 不锈钢绞线标准值
A. 按JG/T200-2007表2所列参数采用为不锈钢绞线标准值，除以1.8后为不锈钢绞线设计值。例如：φ28mm，1×61结构不锈钢绞线，其不锈钢丝公称抗拉强度为1320 MPa，为中强度级，绞线计算最小破断拉力为460kN；其设计值为460/1.8=256 kN。
B.取不锈钢丝公称抗拉强度×公称金属截面积×0.87（0.86）为标准值，除以1.8后为不锈钢绞线设计值，例如：φ28 mm，1×61结构不锈钢绞线，不锈钢丝公称抗拉强度为1320 MPa，绞线计算最小破断拉力为522 kN，其设计值为：522/1.8 =290kN。(0.9已在抗力分项系数的因数“几何参数不确定性”中考虑，即1.8中已包含几何参数不确定性1/0.9=1.11的因子。)
2）不锈钢绞线组件的极限抗拉承载力标准值
A . 不锈钢绞线组件的极限抗拉承载力标准值是指不锈钢绞线与钢索压管接头组成的组件的极限抗拉承载力，应按JG/T201-2007 5.2.1.1款的规定，将不锈钢绞线最小破断拉力乘以0.9后作为不锈钢绞线组件的极限抗拉承载力标准值。例如：φ28mm，1×61结构不锈钢绞线，其不锈钢丝公称抗拉强度为1320 MPa，为中强度级，绞线计算最小破断拉力为460kN；其极限抗拉承载力设计值为460×0.9/1.8=230 kN。
B.取不锈钢丝公称抗拉强度×公称金属截面积×0.87（0.86）×0.9为极限抗拉承载力标准值，除以1.8后为绞线计算极限抗拉承载力设计值，例如：φ28mm，1×61结构不锈钢绞线，不锈钢丝公称抗拉强度为1320 MPa，绞线计算最小破断拉力标准值为522 kN，其极限抗拉承载力设计值为：522×0.9/1.8 =261kN。
五. 经与有关人士讨论，对不锈钢绞线设计取值统一按如下公式计算：
不锈钢绞线组件的极限抗拉承载力标准值=不锈钢丝冷拉公称抗拉强度×公称金属截面积×0.87（0.86）×0.9
不锈钢绞线组件组件的极限抗拉承载力设计值=不锈钢绞线整绳的极限抗拉承载力标准值/1.8。
例如：绞线公称直径20mm 、1×37结构结构，不锈钢丝冷拉公称抗拉强度1400 MPa，求不锈钢绞线组件的极限抗拉承载力标准值和设计值。
解： 不锈钢绞线组件绳的极限抗拉承载力标准值=1400×0.86×236×0.9=255.7 kN
不锈钢绞线组件的极限抗拉承载力设计值=255.7/1.8=142.1 kN如果以后编制组发布书面解释，以编制组发布的书面解释为准。
信息来源：钢结构