冷弯薄壁卷边槽钢偏心受压构件承载力计算折减强度法

冷弯薄壁卷边槽钢在受力过程中除可能出现整体屈曲和局部屈曲外,还可能出现畸变屈曲。发生畸变屈曲会恶化构件的受力性能,从而降低构件的极限承载力。比较研究了5个国家或地区规范针对畸变屈曲的设计计算方法,并对最新的畸变屈曲承载力计算方法研究成果进行归纳,最后就既有的5种考虑畸变屈曲的承载力计算方法与有关试验进行对比分析,结果表明:北美规范采用的直接强度法适用范围广且精度相对较高。

对冷弯薄壁卷边槽钢轴压柱承载力进行了稳定承载力计算,结果表明:直接强度法可以有效地预测冷弯薄壁卷边槽钢轴压柱的稳定承载力,与gb50018-2002中的有效宽度法计算结果和试验结果吻合良好且偏于安全。

在分析比较有效宽度法(ewm)和直接强度法(dsm)的基础上,以1mm厚q345冷弯薄壁卷边槽钢柱为例,对其极限承载力进行了较深入的探讨和对比分析,计算与试验结果表明:按gb50018-2002冷弯薄壁型钢结构技术规范计算槽钢柱是可行的。

基于直接强度法,拟合冷弯薄壁卷边槽钢轴压柱局部屈曲、畸变屈曲实用计算公式,取局部屈曲、畸变屈曲与整体屈曲三者的最小值作为轴压柱屈曲计算结果。3种屈曲计算值与有关试验值的对比分析表明,所提出的实用计算公式在适用范围内与试验值吻合较好,且计算公式简单、实用,避免了对专用计算程序的依赖。

通过计算得到了适合各种弯起角度的斜卷边槽形截面特性计算公式,方便了手算求解构件的屈曲应力。采用直接强度计算法对斜卷边槽钢轴压固支柱的稳定承载力及破坏模式进行了分析,并与已有的试验资料进行了对比。结果表明:直接强度法可以有效地预测斜卷边槽钢轴压固支构件的稳定承载力,从而说明了建立在简支试验结果基础上,经回归得到的直接强度法同样适用于固支柱稳定承载力的计算。

冷弯薄壁卷边槽钢檩条的有效截面分析

为了解腹板v形加劲冷弯薄壁卷边槽钢构件的受压性能,对8根短柱和中长柱进行了轴心受压试验研究。在试验之前首先用有限条和有限元方法对柱试件进行了详细的设计,以确保发生畸变屈曲失效。柱受压试验结果发现:所有试件均发生畸变屈曲失效破坏,同时在峰值荷载时中长柱试件有绕弱轴的弯曲产生,畸变屈曲和局部屈曲一样也有一定的屈曲后强度。在总结分析现有国内外规范计算理论的基础上,提出了基于直接强度法设计腹板v形加劲冷弯薄壁卷边槽钢轴压构件畸变屈曲承载力的计算方法。采用该建议方法计算所得结果与试验值和参数分析值吻合较好,其设计过程简便且安全可靠。

为研究腹板开孔具中间加劲肋的冷弯薄壁卷边槽钢构件的受压性能,对两种截面形式的短柱和中长柱共计16根轴压构件的承载力和屈曲模式进行了试验分析.结果表明:所有试件均发生畸变屈曲失效,中长柱试件还伴随有绕弱轴的整体弯曲;腹板孔洞导致构件屈曲模式发生变化,孔洞周边板件有局部屈曲产生;孔洞的存在使试件承载力降低,短柱试件承载力的减小幅度比中长柱试件的大;同组试件中畸变初始缺陷大的,一般承载力较小,畸变变形偏大;极限承载力下开孔构件的畸变变形一般大于未开孔构件.文中还对所有试件进行了有限元模拟,发现有限元分析结果与试验值吻合较好.

研究了高强冷弯薄壁卷边槽钢柱在高温下的性能和承载力计算。在试验基础上建立了高强冷弯薄壁卷边槽钢柱的有限元模型,模型考虑了局部和整体初始缺陷的影响;利用高强度冷弯薄壁钢材的高温材料性能试验结果,进行了高强冷弯薄壁卷边槽钢柱在均匀温度和非均匀温度分布下的性能研究;基于《冷弯薄壁型钢结构技术规范》提出了均匀高温下的承载力计算公式,基于直接强度法提出了非均匀高温下的承载力计算公式。

随着高强冷弯薄壁型钢在建筑业中的大规模应用,使得构件畸变屈曲的出现可能先于板件的局部屈曲,成为构件失效控制模式。畸变屈曲的破坏机理不同于局部屈曲,其弹性屈曲应力计算过程也大相径庭。现有畸变屈曲临界应力的计算公式异常复杂,在设计中可以借助数值分析的方法进行计算。有限条方法和有限元方法是常用的两种数值分析方法,采用有限条方法和有限元方法计算了冷弯薄壁型钢柱构件弹性畸变屈曲应力和屈曲半波长度,对比研究发现二者结果非常接近,均可用于分析柱试件的弹性畸变屈曲。

直接强度法是确定薄壁构件承载力非常有效的一种新方法。利用ansys分析确定了卷边槽钢截面的有效形心偏移量,并建立了有效形心偏移的计算公式。在此基础上,提出了对称轴平面内偏心受压状态下,卷边槽钢简支构件在弯矩作用平面内的稳定承载力直接强度计算方法。方法中考虑了局部与整体以及畸变与整体的相关屈曲,并考虑了截面有效形心的偏移。与试验及有限元分析结果的对比表明,用该方法确定卷边槽钢截面有效形心的偏移及偏压构件的极限承载力是可行的。

墙面板、主柱和导轨梁通过连接件连接构成了冷弯薄壁型钢结构住宅体系的竖向承重单元。墙面板即使较弱，也能在一定程度上提高立柱的承载力。目前国内对墙面板支撑主柱（墙柱）的竖向承载力还没有相应规范。借鉴国内外最新研究成果，推导了卷边槽钢墙柱的竖向承载力计算公式，并用试验结果对其进行了验证。

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aisis100-2007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0.85fy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。

-1- 4.2轴心受压构件承载力计算 一、偏心受压构件破坏特征 偏心受压构件在承受轴向力n和弯矩m的共同作用时，等效于承受一个偏心距 为e0=m/n的偏心力n的作用，当弯矩m相对较小时，e0就很小，构件接近于轴心受 压，相反当n相对较小时，e0就很大，构件接近于受弯，因此，随着e0的改变，偏 心受压构件的受力性能和破坏形态介于轴心受压和受弯之间。按照轴向力的偏心距和 配筋情况的不同，偏心受压构件的破坏可分为受拉破坏和受压破坏两种情况。 1.受拉破坏 当轴向压力偏心距e0较大，且受拉钢筋配置不太多时，构件发生受拉破坏。在这 种情况下，构件受轴向压力ｎ后，离ｎ较远一侧的截面受拉，另一侧截面受压。当ｎ 增加到一定程度，首先在受拉区出现横向裂缝，随着荷载的增加，裂缝不断发展和加 宽，裂缝截面处的拉力全部由钢筋承担。荷载继续加大，受拉钢筋首先达到屈服，

畸变屈曲是冷弯型钢结构稳定设计的重要屈曲模式之一,正逐步受到人们的重视。传统的有效宽度法难以解决畸变屈曲计算问题,在新近提出的直接强度法中,弹性畸变屈曲应力fod的求解是畸变屈曲计算的关键。利用现有文献数据,针对冷弯薄壁卷边槽钢轴压柱,分析了截面各种几何参数对畸变屈曲应力fod的影响,在此基础上拟合得到了fod的计算式,从而提出可用于直接强度法的卷边槽形冷弯薄壁型钢柱弹性畸变屈曲实用计算式。该式不仅简单实用、物理意义明确,而且具有较高工程精度,既摆脱了对专用计算程序的依赖,又避免了繁琐的计算。

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为了研究冷弯薄壁型钢拼合截面柱的轴压承载力,对各国有关冷弯薄壁型钢拼合截面柱的轴压试验进行了ansys有限元模拟分析,有限元计算结果与试验结果吻合良好,从而验证了有限元方法的正确性。采用有限元方法分析了构件截面形式、截面尺寸以及长细比对冷弯薄壁型钢拼合截面柱拼合效应的影响,提出了冷弯薄壁型钢拼合截面柱轴压承载力的简化计算方法。分析结果表明:随着长细比的增大,拼合截面柱的拼合效应随之增大。对于主要通过螺钉将腹板进行拼合的构件,当翼缘宽厚比一定时,随着截面宽高比的增大,腹板拼合的整体性增强,从而使拼合效应增大,而截面面积的改变对拼合效应的影响则不是很明显。

对冷弯薄壁槽钢轴压柱分别用中国规范(gb50018-2002)中的有效宽度法(ewm)和美国规范(aisis100-2007)中的直接强度法(dsm)进行了稳定承载力计算,并与试验进行了比较。结果表明:有效宽度法和直接强度法均可有效预测冷弯薄壁槽钢轴压柱稳定承载力,gb50018-2002中的有效宽度法计算结果偏于安全。

关于冷弯内卷边槽钢（c220*75*20*2.5mm） 加工生产工艺说明 一、冷弯内卷边槽钢与普通热轧槽钢区别： 普通槽钢为热轧型属于型材类由钢铁厂直接生产，而冷弯内卷边 槽钢是热卷板冷弯加工而成。冷弯内卷边槽钢用于钢结构建筑的 檩条，墙梁（特点：壁薄自重轻、截面性能优良、强度高同等强 度可以节约材料30%）。 二、冷弯内卷边槽钢配件： 1.檩托板（加工流程：钢板切割下料，除锈，钻孔，焊接组装， 喷漆）： （檩托板大样图） 2.螺栓螺帽； 3.拉条（加工流程：圆钢切割，滚丝，除锈，喷漆）； 4.隅撑（加工流程：角钢切割，钻孔，除锈，喷漆） 三、冷弯内卷边槽钢加工制作流程： 1.钢结构公司购买整卷带钢; （带钢原材料） 2.钢结构公司通过冷弯内卷边槽钢设备按照设计院设计师计算 的长度及数量来生产冷弯内卷边槽钢（半成品）。 （冷弯内卷边制作加工设备） 3.生产出来的冷弯槽钢人工除

采用有限元软件abaqus对两端固接的冷弯薄壁槽钢柱的屈曲性能进行研究分析,探讨卷边形式、卷边高度和壁厚对槽钢轴压柱的屈曲荷载和屈曲模式的影响,从而确定当构件截面面积不变时对抵抗屈曲最有利的卷边形式。

为研究复杂卷边槽钢轴压固支构件的稳定性能,选取不同的翼缘宽厚比、截面形式、构件长度、卷边长度等几何参数,对共计292个构件进行非线性有限元分析,研究上述参数对复杂卷边槽钢固支构件稳定性能的影响。结果表明:固支构件较易发生畸变屈曲,翼缘宽厚比较大时,构件的整体失稳模式多为弯扭屈曲。构件的极限承载力随着翼缘宽厚比、构件长细比的增大而减小,卷边对构件承载效率的影响随翼缘宽厚比的不同而呈现两种不同的规律。