屈服强度550mpa高强冷弯薄壁型钢结构设计理论系列研究

《屈服强度550mpa高强冷弯薄壁型钢结构设计理论系列研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、2007全国轻型钢结构技术研讨会论文集屈服强度550MPa高强冷弯薄壁型钢结构设计理论系列研究沈祖炎1，李元齐1，土彦敏2，申林3，秦雅菲2，王磊1，刘E1，王树坤2，刘翔1，宋延勇‘，刘伟1(1．同济大学上海200092；2．博思格建筑系统住宅部上海2叭613；3．中国建筑标准设计研究院北京100044)摘要：屈服强度550MPa高强冷弯薄壁型钢构件在澳大利亚等国家被广泛应用于低层房屋住宅中，但在国内住宅结构的发展和应用尚属于起步阶段，相关设计标准还是空白。本文系统介绍了近两年课题组及国内针对屈服强度550MPa高强冷弯薄壁型钢进行的系列研究，包括基于可靠度分析的基本构件设计理论和方法、

2、典型连接承载力性能、墙体承载力试验、屋架承载力试验、足尺模型的振动台试验等，系列研究成果为这类高强冷弯薄壁型钢结构的设计提供了技术依据，为相关标准的修改和制定提供了试验和理论研究基础。关键词：屈服强度550MPa高强冷弯薄壁型钢设计理论可靠度分析屋架墙体振动台试验1引言冷弯薄壁型钢结构住宅体系从20世纪60年代开始发展至今，以美国、加拿大以及日本、澳大利亚等国为主。该体系以其环保和抗震性能好、施工速度快等显著优点被上述国家广泛应用¨J。近年来，厚度小于2mm、屈服强度超过550MPa的高强冷弯薄壁型钢结构在国外低层冷弯薄壁型钢住宅和门式钢架体系中开始J一泛应用，并取得了较好的工程经验。目前

3、，国内建筑结构中大量使用的是Q235钢和Q345钢或同等材料的冷弯薄壁型钢，我国现行的《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018—2002)口1也主要针对这两种类型的钢材，且其规定仅适用于承重构件壁厚在2～6mm之间的情况。为了加速推广这类新型高强冷弯薄壁型钢结构在我国的应用，有必要对其设计理论和方法进行较为系统全面的研究。本文系统介绍了近两年课题组及国内针对屈服强度550MPa高强冷弯薄壁型钢进行的系列研究，包括基于可靠度分析的基本构件设计理论和方法、典型连下RoI七一接承载力性能、墙体承载力试验、屋架承载力试验、足尺模型的振动台试验等，系列研究成果为这类高强冷弯薄壁型钢结构的设计提供

4、了技术依据，为相关标准的修定提供了试验和理论研究基础。2基本构件承载力设计方法2．1轴心受压构件本文系统收集到国外完成的屈服强度550MPa高强冷弯薄壁型钢结构轴心受压构件的短柱试验∞41主要包括三种断面，即卷边箱形截面(LB截面，由两个开口帽形截面组合而成)、箱形截面(B截面，由两个开口L形截面组合而成)、六角形截面(HB截面，由一个开口六角形截面加封口的夹具组合而成)，分别如图1所示。长柱试验主要针对短柱中的卷边箱形截面(LB截面)。另外，国内西安建筑科技大学对厚度2．0m以下屈服强度达550陆Pa的高强冷弯薄壁型钢方管截面(图1a)构件进行试验研究畸¨引。基于以上研究成果，同济大学川

5、哺1对目前国内外已经完成的所有轴压构件进行可靠度分析。(a)卷边箱形截面(LB截面)(b)箱形截面(B截面)(c)六角形截面(HB截面)图1国内外已完成轴压试验试件截面形状．4一2007全国轻型钢结构技术研讨会论文集本文基于以上研究成果，完成了C型截面构件及组合构件的轴压试验睁埘，如图2所示。a)c型截面短柱(bjc型截面长桩(c)组合截面短柱(d)组合截面长柱图2C型截面构件及组合构件的轴压试验通过对63个开口C型截面的高强冷弯薄壁型钢轴压构件的试验分析凹1⋯，可以得出如下初步结论：1)高强冷弯薄壁型钢材延性较小，试验中构件在破坏时候绝大部分情况为脆性破坏，破坏前无明显征兆。因此，虽然材

6、料的兀。高达617MPa或者更高，但是，在实际设计和使用中，构件的名义屈服强度需要折减。澳洲规范川中名义屈服强度定为550MPa，文献[8]中建议按照不同的厚度取不同的设计强度。2)本文研究进一步验证了文献[8]中的结论，即，采用合理的强度设计指标，我国规范幢1建议的轴压构件承载力计算公式仍可以较好的用于计算这种厚度小于2mm的冷弯薄壁型钢开口c型截面构件的轴压承载力。3)开口薄壁构件承受轴压荷载时，一定条件下(长细比相对较小时)畸变屈曲破坏模式将控制承载力，因而需要计算畸变屈曲荷载。4)中问多加劲板件的有效面积计算，参考国外规范”¨中的计算方式，建议采用“等效厚度”的方式处理，即将加劲板

7、件换算成一个等长度的绕板件宽度方向相同惯性矩的直线板件后计算板件有效面积。5)为提高构件材料的利用率，建议对中间加劲板件的最大子板件的宽厚比应限制在不大于60。2．2偏心受压构件对偏压构件，本文完成了C型截面构件及组合构件不同长细比下的偏压试验”2’1⋯，如图3所示。一5一a)c型截面绕弱轴(b)c型截面绕强轴(c)组合截面绕弱轴(c)组合截面绕j虽轴图3c型截面构件及组合构件的偏压试验通过对48根高强冷弯薄壁型钢偏心受