高强冷弯薄壁型钢卷边槽形截面构件设计可靠度分析

基于已有的承载力试验研究结果,对屈服强度550MPa高强冷弯薄壁型钢中常用的卷边槽形截面轴压构件和偏压构件的计算模式不定性进行了分析,并统计分析了高强冷弯薄壁型钢强度不定性、几何特性不定性。在此基础上,采用改进一次二阶矩方法,按现有规范的抗力分项系数要求,计算了高强冷弯薄壁型钢卷边槽形截面轴压构件和偏压构件不同可能荷载组合下的可靠指标。结果表明：对于宽厚比符合规范要求的屈服强度550MPa高强冷弯薄壁型钢卷边槽形截面轴压构件和偏压构件,按现有规范的抗力分项系数计算得到的可靠指标均能满足目标可靠指标的要求,证明了所采用的承载力计算方法的适用性;但对于宽厚比超出规范要求的轴压和偏压构件,计算得到的可靠指标不能满足目标可靠指标的要求。     

冷弯槽形受弯构件畸变屈曲承载力研究

采用《冷弯薄壁型钢结构技术规范》、北美规范、澳洲规范以及低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规程(报批稿)对文献[2]的18根冷弯型钢纯弯构件畸变屈曲极限承载力进行了计算分析.结果表明:《冷弯薄壁型钢结构技术规范》过于保守,北美规范、澳洲规范虽与试验比较吻合但安全性不高,而《低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规程》(报批稿)具有较好...     

高强冷弯薄壁型钢卷边槽形截面轴压构件畸变屈曲性能研究

建立了考虑材料和几何双重非线性的550MPa高强冷弯薄壁型钢卷边槽形截面轴压构件畸变屈曲性能分析的有限元模型,并通过对两种厚度高强冷弯薄壁型钢轴压构件畸变屈曲试验已有结果的分析比较验证了其有效性;采用该模型进一步分析了厚度、长度、初始缺陷模式及幅值等参数对畸变屈曲轴压构件承载力的影响,并对轴压构件畸变屈曲发生机理进行了探讨。结果表明：厚度、长度和初始缺陷模式是影响畸变屈曲轴压构件承载力的主要因素,且卷边面内屈曲是槽形截面轴压构件发生畸变屈曲的主要原因。通过理论计算与试验结果的对比分析,表明可以采用建议方法计算此类复杂截面轴压构件的畸变屈曲承载力。     

高强冷弯薄壁型钢柱畸变屈曲研究

随着冷弯薄壁型钢构件朝着高强、超薄和复杂截面形式的趋势发展,畸变屈曲成了近年来国内外冷弯薄壁型钢结构研究领域的重要课题。在查阅大量文献和已有试验结果的基础上,利用有限元着重研究了不同腹板高度、翼缘宽度、卷边高度、厚度、长度、初始缺陷值大小对高强冷弯薄壁型钢槽形截面轴压构件的屈曲形式和极限承载力的影响。     

考虑畸变屈曲的冷弯薄壁型钢卷边槽形截面构件设计可靠度分析

基于已有的冷弯薄壁型钢卷边槽形截面构件承载力试验研究结果,对不同牌号冷弯薄壁型钢卷边槽形截面构件考虑畸变屈曲的有效宽度法承载力计算模式不定性进行了分析,并统计了冷弯薄壁型钢强度不定性和几何特性不定性。在此基础上,采用改进一次二阶矩方法,按《冷弯型钢结构技术规范》(修订稿)的抗力分项系数要求,计算了不同牌号冷弯薄壁型钢卷边槽形截面受压构件在不同可能荷载组合下的可靠指标。结果表明:对于LG550、S350、S280冷弯薄壁型钢卷边槽形截面受压构件,按《冷弯型钢结构技术规范》(修订稿)的抗力分项系数计算得到的可靠指标均能满足目标可靠指标的要求,证明了所采用的考虑畸变屈曲的有效宽度法计算构件承载力的适用性。     

冷弯型钢受弯构件非弹性承载力设计

针对冷弯薄壁型钢卷边槽形截面受弯构件非弹性屈曲设计方法进行研究。在名义屈服强度235MPa的30根冷弯薄壁型钢卷边槽形截面受弯构件试验的基础上研究,通过承载力计算对比分析,提出了基于有效宽度法的受弯构件非弹性屈曲承载力的计算方法,通过与试验结果以及北美冷弯薄壁型钢结构技术规范计算结果进行对比,表明建议计算方法能够较好的考虑受弯构件在非弹性阶段承载力的提高作用。     

高强冷弯薄壁型钢卷边槽形截面轴压构件畸变屈曲控制试验研究

针对屈服强度550MPa高强冷弯薄壁型钢轴压构件提出了一种控制畸变屈曲的构造措施--在卷边间设缀板,并通过试验对其有效性进行了验证。试验结果表明：屈服强度550MPa高强冷弯薄壁型钢卷边槽形截面轴压构件易发生畸变屈曲,通过构造措施能有效地阻止翼缘的转动,试件的畸变屈曲荷载和极限承载力都有很大的提高;随着缀板布置间距的不同,构件承载力的提高幅度也不同;缀板间距越小,试件承载力提高越多,但当缀板间距大于畸变屈曲半波长时,缀板不能起到提高承载力的作用。最后,在此基础上提出了构件不考虑畸变屈曲影响的若干条件,供实际设计参考。     

高强冷弯薄壁型钢卷边槽形截面偏压构件试验研究及承载力分析

进行了48根屈服强度550MPa高强冷弯薄壁型钢卷边槽形截面偏心受压构件试验,考虑了不同截面形式、厚度、长细比和荷载偏心方式的影响,研究了这类偏心受压构件的破坏模式、承载力影响因素以及构件承载力计算方法。结果表明：高强冷弯薄壁型钢偏压构件由于材料强度高,截面宽厚比较大,局部屈曲和畸变屈曲的影响较大,我国规范仅考虑了局部屈曲的影响而没有全面考虑畸变屈曲的影响,这使得部分发生畸变屈曲的试件计算结果偏于不安全,但又对不发生畸变屈曲的长细比较大的构件偏于保守。最后,在试验和现有规范方法比较分析的基础上,提出了一种适用于高强冷弯薄壁型钢偏压构件极限承载力的建议计算方法。该建议方法计算所得结果与试验结果吻合较好,且安全可靠,可供设计参考。     

基于直接强度法的高强箱形轴压柱研究

采用直接强度法对高强箱形轴压柱的极限承载力进行计算,将计算结果与我国现行行业标准《低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规程》（报批稿）计算结果进行比较,验证直接强度法公式的适用性.直接强度法计算中,利用有限条程序CUFSM计算截面的屈曲临界应力,分析组合柱的屈曲性能,并找出其翼缘宽厚比对柱子极限承载力的影响规律.     

高强冷弯薄壁型钢卷边槽形截面轴压柱畸变屈曲试验研究

本文对550MPa高强冷弯薄壁型钢卷边槽形截面轴压构件畸变屈曲性能进行了试验研究,17根试件的试验结果表明:由于试件局部屈曲一般发生在畸变屈曲之前,促使畸变屈曲提前出现,这种相关作用减弱了构件整体刚度,降低了构件承载力;澳洲规范AS/NZS 4600:1996及北美规范NAS 2004中关于发生畸变屈曲构件承载力的计算方法没有考虑局部屈曲和畸变屈曲相关作用的不利影响。依据试验结果本文提出了一种修正直接强度法的建议计算方法,该法计算结果与试验结果较为接近且偏安全。     

高强冷弯薄壁型钢抱合箱形截面受压构件承载力试验研究

由两个槽形截面构成的抱合箱形截面在超薄壁冷弯型钢结构中应用广泛,但关于其承载力的计算只是将单个构件的承载力简单地数学叠加,并没有相应公式来考虑单个槽形截面构件之间的相互加强。对40根高强冷弯薄壁型钢抱合箱形截面受压构件进行试验研究,考察其受力特性及破坏特征,包括轴压构件21个,绕弱轴偏心和绕强轴偏心构件共19个。试验研究结果表明:抱合箱形截面构件由于两个槽形截面试件的相互约束作用,实测承载力比按单根构件计算承载力叠加结果提高10%～20%左右。最后,在试验和理论分析的基础上,针对高强冷弯薄壁型钢抱合箱形截面受压构件极限承载力提出了一种建议计算方法,依照建议计算方法所得结果与试验结果吻合较好,且偏于安全,可供实际设计参考。     

屈服强度550MPa高强冷弯薄壁型钢结构轴压构件承载力计算模式研究

本文收集了目前国内外屈服强度550MPa高强钢材冷弯薄壁型钢结构轴心受压构件的试验数据,参考现行的《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB 50018—2002),对其承载力的合理计算模式进行了系统研究。结果表明,现行规范考虑板组约束计算截面有效宽厚比的方法对屈服强度550MPa高强钢材冷弯薄壁型钢结构轴心受压构件极限承载力的计算是可靠的。     

屈服强度550MPa高强冷弯薄壁型钢轴压构件承载力设计

高强冷弯薄壁型钢结构在国外低层住宅和门式刚架体系中应用较广,国内已开始采用,但尚无相应设计规范可依。针对屈服强度550MPa高强钢材冷弯薄壁型钢结构常用的轴压构件的承载力设计方法进行了研究,包括其承载力计算模式及设计可靠度分析,并据此提出了相应的设计方法。最后,通过国内外现有相关试验数据的分析,验证了所提出的强度设计指标及承载力设计方法的合理性与可靠性。     

冷弯薄壁型钢卷边槽形截面构件畸变屈曲控制研究

基于部分加劲板件的畸变屈曲和局部屈曲的稳定系数比较,提出了冷弯薄壁型钢卷边槽形截面构件畸变屈曲发生于局部屈曲之后或畸变屈曲不发生的临界控制条件;给出了通过构件畸变屈曲计算长度控制畸变屈曲的临界条件;提出一种控制畸变屈曲的构造措施,即在卷边间加设缀板,并通过已有试验对其有效性进行验证,同时推导了卷边间缀板的刚度需求。结果表明：通过构件截面尺寸控制畸变屈曲不发生或发生在局部屈曲之后,可以不考虑构件畸变屈曲的影响,简化冷弯薄壁型钢卷边槽形截面构件承载力的计算;计算长度小于畸变屈曲半波长一半的构件不发生畸变屈曲;通过在卷边间加设缀板的构造措施能有效阻止部分加劲板件的转动,构件的畸变屈曲荷载和承载力都有很大的提高,缀板布置间距不同,构件承载力的提高幅度也不同,缀板间距越小,构件承载力提高幅度越大。算例分析表明,满足一定间距和刚度需求的缀板能够提高构件的畸变屈曲承载力或避免畸变屈曲的发生。     

屈服强度550MPa高强冷弯薄壁型钢结构轴心受压构件可靠度分析

本文采用二阶矩概率法,考虑强度、截面几何参数、计算模式、外荷载等不定因素的影响,针对屈服强度550MPa高强冷弯薄壁型钢轴心受压构件的可靠度进行了分析,并考虑材料特性,在已有试验的基础上对其承载力计算方法、目标可靠指标及强度设计指标的合理选取进行了研究。结果表明,在按厚度分类合理确定高强冷弯薄壁型钢的强度设计指标后,可依据现行的《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB 50018—2002)给定的考虑板组稳定计算截面有效宽厚比的方法对其轴心受压构件的极限承载力进行有效分析,并满足预定设计可靠指标的要求。     

高强薄壁冷弯卷边槽钢柱承载力计算方法

在分析比较有效宽度法(EWM)和直接强度法(DSM)的基础上,以1 mm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GB 50018-2002冷弯薄壁型钢结构技术规范计算槽钢柱是可行的。     

Analysis and design reliability of axially compressed members with high-strength cold-formed thin-walled steel

High-strength cold-formed thin-walled steel has been widely used in developed countries in the last several years. However, the application and popularization of the new materials in China is still very limited, and there are no related provisions in current design codes for reference in engineering practice. In this paper, considering the effects of the variations from material strength in structural members, geometrical parameters of sections, analysis methods for limit load-carrying capacity and external loadings, the second-order moment probability method was used for conducting the design reliability analysis of 550 MPa high-strength cold-formed thin-walled steel structures, from which the reasonable target reliability index, the corresponding resistance partial coefficient and the design strength values were discussed and proposed. Existing experimental data related have been collected and used to demonstrate the suitability and reasonability of the proposed results, which shows that, with reasonable determination of the design strength value of 550 MPa high-strength cold-formed thin-walled steel sections, the effective width-to-thickness ratio method considering coupling stability of plates recommended by “Technical Code of Cold-formed Thin-Walled Steel Structures (GB50018-2002)” can be efficiently used to estimate the load-carrying capacities of the axially compressed elements of high-strength cold-formed thin-walled steel structures, and well satisfy the target reliability index in structural design.