高强冷弯薄壁型钢帽型截面两跨连续檩条试验研究与直接强度设计法

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1、第七届全国现代结构工程学术研讨会高强冷弯薄壁型钢帽型截面两跨连续檩条试验研究与直接强度设计法王文可廖芳芳何保康王彦敏(西安建筑科技大学士木工程学院，西安710055)c博思格建筑系统住宅部．上海201613)摘要：本文完成了24根550肝a高强冷弯薄壁型钢截面型式为_rS40与Ts6l的两种帽型截面两跨连续檩条的受力性能试验研究，并在此基础上利用有限条软件吣M结合直接强度法对两种截面两跨的试验檩条进行了极限承载力的计算．计算结果与试验结果吻合较好，用直接强度法进行高强冷弯薄壁型钢帽型截面两跨连续檩条的设计是可行的。关键词．高强冷弯型钢，榇条，受弯性能，直接强度法，有限条。一、概

2、述高强冷弯薄壁型钢帽型截面连续檩条广泛应用于低层冷弯薄壁型钢房屋中。此种帽型截面较为复杂(见图2．1)，在压力作用下，截面板件稳定系数k和板组相关影响系数k·难以确定。故采用我国现行设计规范GB50018—2002设计时，其有效宽度难以确定。，‘一二近年开发研究的直接强度法是冷弯型钢构件设计的新方法，该法不必计算有效截面，采用毛截面确定构件承载能力。目前只在2004年的北美冷弯薄壁型钢设计规范附录中给出了轴压和受弯构件的承载力计算公式⋯。．本文将应用文献[1]附录中给出的受弯构件的承载力直接强度法计算公式．对本文完成的24根高强冷弯薄壁型钢两跨连梁试件进行计算，并与试验结果比较

3、，由于文献[1]方、法仅适用于单跨简支粱，故本文将直接强度法应用于两跨连续檩条的计算不仅是对这种新的设计方法的验证，也是拓宽对这种新设计方法的应用范围。二、高强冷弯薄壁型钢帽型截面檩条试验研究[2](一)试验研究内容t’一。(1)材性试验：试件材料为澳大利亚生产的G550镀铝锌板材，由材性试验得到本文试待采用的截面板件厚度t=0．48Ⅻ、0．60m、0．75口、1-00Ⅷ的主要材性指标见表2．1。表2．1材性试验主要试验结果工业建筑2007增刊厚度t朋晨强度扁，-Z弹性蕞量j伸长率(1柚)(N／—f)f)(105M／-0，∞o．蚰舶7五2434．07O．∞∞1互衢33．6lo．

4、75蝴2．1612．∞1．∞∞l2．20B11．931287第七届全国现代结构工程学术研讨会(2)檩条弯曲试验：试件采用实际工程应用l：l比例的Ts40与Ts6l两种帽型截直『形式，如图2．1(a)(b)所示。试件截而板件厚度分为t=0．48唑、。0．60II】ln、0．75m、1．00m四类，跨度121200、3000m，按两跨连续檩条试件进行弯曲试验，一试件的编号、尺寸见表2．2。-(a)TOPsPAN40截面形式(b)TOPsPAN61截面形式图21试件截面形式表2．2连续檩条试件编号及尺寸(m)试件编号跨度(m)试件加工长度(m)厚度(m)试件十数Ts4㈣．48—712

5、0025蚰0．482Ts4㈣．48_81B∞3740O．482Ⅱ砖瑚．4¨一2400蚰帅0．482Ts4㈣．60—lO120025蚰O．∞2Ps4㈣．60一ll1800。3740O．∞2TS40．o．60一122枷49400．∞2TS6l-o．75—718003740O．752Ts6I—o．7鼬’240049400．752Ts6l_0．7蚋舢6140。O．762Ts6卜1．Oo．10180037401．002Ts61—1．OO一11240049401．002Ts6卜1．Oo-12300061401．002总计‘24(=)试验装置及试验结果。试件每～跨采用两级分配四点集中力加载，

6、如图2．2(a)所示，两跨连续檩条的加载装置见图2．2(b)，试件变形和应变由TDs一602数据采集仪自动采集和记录，见图2．2(c)。试验过程中，加载速率控制在O．05kN／s。对于连续檩条，试验过程中始终控制两台液压千斤顶加载器同步工作。此外，为防止试件侧向失稳，在连续檩条试件中间支座处设侧向约束木块(见图2．2(d))。／1288二』L上—皇』L—型—望』L-(a)连续檩条加载简图工业建筑2007增刊：篁主旦全望翌垡笙塑王堡兰查堕堕室(b)连续檩条试验装置(c)TDs一602数据采集仪(d)中间支座侧向约束装置图2．2试验装置及仪器设备试件在加载过程中，除壁厚t=1．00

7、m的试件外，其余试件均出现截面扳件局部屈曲现象，如图2．3所示，试件挠曲变形两跨对称(见图2．4)，全部试件均为弯曲强度破坏，其破坏位置均在受力最大的中间支座处(见图2．5)，试件破坏规律与理论预测是致的。表2．3给出了所有两跨连续檩条试件的试验极限承载力Pt。图23试件Ts4048—9b局部屈曲图2．5试件Ts4048—7a中间支座处破坏1200—900600—300O3006009001200图24试件Ts4048—7a挠曲变形图两跨连梁试件试验极限弯矩是中阳J支座处最大负弯矩M，其计算