冷彎薄壁z型鋼連續(xù)檁條受力性能試驗與理論分析-(5487)

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1、內(nèi)蒙古科技大學碩士學位論文壁型鋼是用較薄的鋼板或帶鋼經(jīng)過輥壓或沖壓等加工手段形成的鋼材，因此其寬厚比不像熱軋鋼材那樣受到限制，能根據(jù)需要生產(chǎn)出材料分布最優(yōu)的合理截面形式。和熱軋型鋼相比，冷彎薄壁型鋼構(gòu)件材料性質(zhì)均勻，截面類型豐富以及強度重量比更高，因此總體上使用更為經(jīng)濟。與熱軋型鋼相比，冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有以下優(yōu)點畸~71：(1)冷彎薄壁型鋼加工設備簡單，投資少，回收快。通過冷成型加工可經(jīng)濟地尋找異型截面，進而能獲得令人滿意的強度重量比，而熱軋型鋼設備復雜。(2)冷彎薄壁型鋼允許截面板件出現(xiàn)局部屈曲，而熱軋型鋼

2、一般不允許出現(xiàn)截面板件局部屈曲，且限制截面板件寬厚比。(3)熱軋型鋼構(gòu)件在應用中必須考慮由焊接和溫度變化形成的殘余應力，而冷彎薄壁型鋼由于壁厚較薄，現(xiàn)階段應用中可暫不考慮殘余應力的影響。(4)冷彎薄壁型鋼截面材性在冷彎后發(fā)生變化，出現(xiàn)冷彎效應，在設計時可利用冷彎效應所引起的材料強度提高值。。(5)冷彎薄壁型鋼閉口截面較多，抗扭性能較熱軋型鋼構(gòu)件要高，且單軸對稱槽型截面較多，受壓時常為彎扭屈曲控制。冷彎薄壁型鋼是一種輕型材料。由于其具備卓越的結(jié)構(gòu)性能及延性，非常適用于房屋建筑。它被廣泛地用于屋蓋中的檁條、中等跨度樓板

3、中的橫梁，墻體結(jié)構(gòu)中的立柱和墻梁，以及建筑物屋面和墻面的圍護結(jié)構(gòu)等。此外，用壓型鋼板與混凝土做成的組合樓板，在多、高層建筑中應用也十分廣泛。冷彎薄壁型鋼在用作連續(xù)檁條時，C型和Z型連續(xù)檁條的上下翼緣容易與金屬壓型鋼板實現(xiàn)可靠的連接。特別是冷彎薄壁Z型連續(xù)鋼檁條，可通過斜邊很容易地搭接(上下翼緣寬度相差2倍的板厚)。而且冷彎薄壁卷邊Z型連續(xù)鋼檁條便于疊放，有利于存放、運輸，從而降低成本。1．2冷彎薄壁型鋼的理論研究1．2．1冷彎薄壁型鋼的設計方法(1)有效截面法冷彎薄壁型鋼受壓構(gòu)件的強度、穩(wěn)定驗算均采用有效截面進行計

4、算，這是各國冷彎型鋼設計規(guī)范、也是我國《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術規(guī)范》(GBS0m8．2002)最主要的設計特點之一。冷彎型鋼截面板件寬厚比b／t比較大，在不大的壓力作用下，板件很快出現(xiàn)局部屈曲。試驗和理論分析表明，板件出現(xiàn)局部屈曲并不意味板件承載力達到極限值，它還具有屈曲后強度。因此，構(gòu)件截面出現(xiàn)局部屈曲，只是截面板件發(fā)生局部波曲，構(gòu)件整體還可繼續(xù)承受荷載，這就出現(xiàn)了冷彎型鋼內(nèi)蒙古科技大學碩士學位論文壓桿構(gòu)件局部屈曲和整體屈曲相關影響。精確分析這種相關影響比較復雜，在冷彎型鋼設計規(guī)范中，采用一種比較實用的方法，即有效

5、截面法。所謂有效截面法是指在構(gòu)件整體承載能力計算中，用部分有效截面代替原構(gòu)件截面以考慮截面板件出現(xiàn)局部屈曲對構(gòu)件整體剛度削弱影響。冷彎型鋼構(gòu)件在壓力作用下，由于截面板件出現(xiàn)局部屈曲，板件截面上的應力發(fā)生重分布(即兩邊大于板件中央部位)。有效截面法假定由部分有效截面承受外力(圖1．1)，在構(gòu)件的整體承載力計算時，應取截面的有效部分計算。只要有效截面取得正確，便可正確確定出構(gòu)件整體承載力。因此，冷彎型鋼受壓構(gòu)件確定其有效截面成為構(gòu)件設計的關鍵問題呻1。。、●：／＼．●t／●：／～．●／●jf。-、～"---n--．-●

6、圖1．1有效寬度b。圖(2)直接強度法為防止冷彎薄壁型鋼構(gòu)件截面板件局部屈曲，在截面板件上設置各種各樣形式的加勁板件及復雜的邊緣加勁板件。對于此類復雜截面冷彎型鋼構(gòu)件計算，《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術規(guī)范))(GB50018．2002)07采用傳統(tǒng)有效截面法計算時需作很多假定。為此，近十余年，美國B．W．Schafer、T．Pekoz和澳大利亞G．Hancock等教授，提出了一種新的設計方法——直接強度法。直接強度法的基本概念是：截面不折減，仍取毛截面為計算面積，而采取折減構(gòu)件強度的設計方法(如圖1．2中厶所示)。直接強

7、度法可用于復雜截面冷彎型鋼結(jié)構(gòu)設計田1。圖1．2直接強度法^v圖內(nèi)蒙古科技大學碩士學位論文1．2．2關于屈曲的研究狀況局部屈曲是冷彎薄壁型鋼的一種主要的屈曲形式，也是國內(nèi)外研究的重點。Bijlard和Fisher于1952年第一次研究了考慮板屈曲后強度利用的方管柱的極限承載力n引。VanderNeut于1969年成功地利用一個數(shù)學模型來研究截面板件的局部屈曲和構(gòu)件的整體屈曲間的相關作用n“；2003年ChengYu和B．W．Schafer進行了冷彎薄壁型鋼C型和Z型截面梁的局部屈曲試驗研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)用AISI(19

8、96)和NAS(2001)計算的極限承載力結(jié)果都在允許的范圍內(nèi)。在所有的方法中，直接強度法計算試驗試件的極限承載力與試驗值最接近，試驗也顯示有效寬度法在計算C型和Z型截面梁極限承載力時仍然適用n2l。國內(nèi)關于屈曲也有研究：如張虎，顧強，楊應華采用大撓度彈塑性有限條法分析了卷邊槽形截面受彎構(gòu)件的極限強度，根據(jù)極限狀態(tài)時受壓翼緣板的應力分布，提出了具有足夠卷邊支