卷边槽钢纯弯构件畸变屈曲板组约束系数的直接强度法分析

现行国家规范《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)提出适用于各种型钢构件板组的约束系数统一计算公式。针对冷弯薄壁卷边槽钢纯弯构件畸变屈曲运用直接强度法计算受压翼缘板组约束系数,并与GB 50018-2002计算结果比较,得到一些有价值的结论,供设计研究参考。     

卷边槽钢纯弯构件畸变屈曲板组约束系数的直接强度法计算

现行国家规范《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018—2002）提出了适用于各种型钢构件板组的约束系数统一计算公式。针对冷弯薄壁卷边槽钢纯弯构件畸变屈曲运用直接强度法计算受压翼缘板组约束系数,并与规范计算结果比较,得到一些有价值的结论,供设计研究参考。     

中美规范关于卷边槽形受弯构件承载力比较分析

新近纳入北美规范NAS 2004的直接强度法对冷弯型钢构件的畸变屈曲要求单独验算,但《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB 50018-2002)对此还无明确规定。在总结冷弯型钢构件畸变屈曲性能的基础上,对其承载力计算方法给予介绍,由简化模型计算得到的受弯构件的畸变屈曲弹性临界应力中,引入直接强度法计算“规范”(GB 50018-2002)附录中卷边槽形受弯构件的承载力。结果表明,附录中部分截面的受弯承载力由畸变屈曲控制。同时,NAS 2004与“规范”(GB 50018-2002)计算结果的比较表明,“规范”(GB 50018-2002)的计算规定虽安全,但太过保守。因此,提出将翼缘屈曲系数调高至3.0的建议。     

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。     

冷弯薄壁型钢轴压矩形空心管试验研究及承载力分析

对32根壁厚小于2 mm的冷弯薄壁型钢轴压矩形空心管构件进行试验研究,分析构件屈曲模式和极限承载力,采用GB50018—2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》和ABAQUS有限元程序计算构件承载力并与试验结果进行分析比较。结果表明:冷弯薄壁型钢轴压矩形空心管构件由于板件宽厚比较大易发生局部屈曲,通过GB50018—2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》可用于壁厚小于2 mm的冷弯薄壁型钢轴压矩形空心管构件的承载力计算,Abaqus有限元程序能较好地模拟冷弯薄壁型钢轴压矩形空心管构件的屈曲模式和分析其极限承载力。     

关于脚手架用钢管稳定系数的讨论

直接将GB 50018-2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》中关于轴心受压构件的稳定系数φ用于脚手架钢管的计算值得商榷。在保持GB50018-2002规范的综合缺陷数学模式不变的前提下,考虑48×3.5钢管的截面特性和实际的几何缺陷,提出φ系数的修订意见,并给出标准的φ系数表格。     

薄腹箱形截面构件有效面积计算方法研究

对《钢结构设计规范》（GB50017—2003）、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018—2002）、美国规范（AISC：2005）、欧洲规范（E3-1．5：2006）以及Winter公式受压板件有效宽度的计算公式进行了简要介绍,并采用各国规范对翼缘和腹板不同宽厚比的箱形截面构件有效面积进行了计算和分析,结果表明在不同翼缘和腹板宽厚比的情况下欧洲规范和《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018—2002）由于考虑了翼缘和腹板的有效宽度,具有较好的适用性,稳定性较好,因此建议对于箱形截面构件有效面积可采用《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002）的计算方法进行计算。     

采用GB 50018—2002计算壁厚小于2 mm的受弯构件承载力的适用性分析

对各国已有的壁厚小于2 mm的冷弯薄壁型钢梁受弯性能试验中的86根槽形、40根Z形、6根帽形和6根工字形冷弯薄壁型钢梁的试验资料进行总结。采用中国《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB 50018—2002）第5.3节中受弯构件的相关规定计算各构件的极限弯矩,将计算结果与试验结果进行比较。结果表明:按中国规范GB 50018—2002规定计算壁厚小于2 mm的冷弯薄壁型钢受弯构件承载力是可行的,试验值均大于规范理论计算值,规范理论计算值偏于安全。     

G450级冷弯薄壁型钢轴压柱承载力的计算方法探讨

对冷弯薄壁型钢构件承载力的几种计算方法进行了综述,引用了国外的一组试验数据,分别用美国规范(AISI 1996),中国规范(GB 50018-2002),北美规范NAS 2004附录中的直接强度法(DSM)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G450级冷弯薄壁卷边槽钢轴压柱的稳定承载力,美国规范的计算结果偏于不安全,GB50018-2002对G450级冷弯薄壁卷边槽钢轴压柱进行稳定承载力计算的结果与试验结果相比也偏于不安全,必须进行修正。考虑构件截面板组相关性的影响,修正后的计算结果与试验结果吻合良好且偏于安全,可供修订规范和设计时参考。     

《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB 50018-2002)用于计算高强度钢柱

尝试将我国《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)用于计算比Q345钢强度更高的钢材制成的冷弯薄壁型钢结构柱。将我国“规范”(GB50018-2002)计算结果与试验、有限元分析结果和国外规范计算结果比较发现,卷边槽钢和壁厚不大于3mm的卷边角钢偏于安全,壁厚在3mm以上的卷边角钢可通过对稳定系数φ乘一修正系数以保证安全。     

冷弯薄壁卷边槽钢檩条的有效截面分析

在分析比较Eurocode 3(EN 1993-1-3)和GB 50018—2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》的基础上,针对冷弯薄壁卷边槽钢檩条的有效截面进行探讨和对比分析。计算结果表明:GB 50018—2002计算有效截面模量相对保守,按Eurocode 3(EN 1993-1-3)计算相对合理。在满应力状况下,对于采用2 mm厚C180—C250规格的冷弯薄壁卷边槽钢檩条,有效截面模量的折减系数分别可取为0.9(Q235钢材)和0.8(Q345钢材)。     

Q235冷弯薄壁卷边槽钢梁承载力计算方法

在分析比较GB 50018—2002冷弯薄壁型钢结构技术规范和GB 51022—2015门式刚架轻型房屋钢结构技术规范的基础上,对卷边槽钢梁极限受弯承载力计算方法进行了探讨和比对分析。计算结果表明:按GB 50018—2002冷弯薄壁型钢结构技术规范计算冷弯薄壁卷边槽钢梁是可行的,经试验验证,偏于安全。     

高强冷弯薄壁型钢压杆试验及直接强度法计算分析

采用直接强度法分析了近期完成的62根550 MPa高强冷弯薄壁型钢轴压柱的试验结果,提出了采用折减材料屈服强度为0.85fy,并根据修正长细比λc=λ0.85fy/235查《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB 50018-2002)中Q235钢稳定系数表来计算高强冷弯型钢轴压构件稳定承载力的计算方法。该建议方法计算值与试验结果吻合较好且偏于安全。     

高强冷弯薄壁型钢轴压短柱受力性能试验研究

为了验证壁厚小于1 mm的G550级高强钢材对中国〈冷弯薄壁型钢结构技术规范〉（GB50018-2002）相关设计规定的适应性,进行了30根冷弯薄壁型钢方管截面轴压短柱的试验研究,试件的壁厚均为0.6 mm、宽厚比为20～150.试验结果表明：当宽厚比较小时（b/t≤40）,试件的初始缺陷和高强钢材本身特性对构件承载力的影响较大,试件材料的强度得不到充分发挥;当宽厚比较大时（b/t＞40）,高强钢材局部屈曲和有效截面是影响构件承载力的主要因素.通过对试验结果和各国规范计算结果的对比分析,给出了高强冷弯薄壁型钢构件按中国规范GB 50018-2002计算有效宽度的建议.     

几种卷边槽钢竖向承载力计算方法比较分析

北美规范NAS-2004的直接强度法对冷弯型钢构件的畸变屈曲要求单独验算,但我国《冷弯薄壁型钢结构设计规范》（GB 50018-2002）对此还无明确规定。文章在总结冷弯型钢构件畸变屈曲性能的基础上,对其承载力计算方法给予介绍。通过和我国《规范》（GB 50018-2002）的计算结果对比,验证了直接强度法（DSM）在判断卷边槽钢的屈曲模式,计算截面承载力的可行性,结果表明我国《规范》对于中等长度的柱计算偏于安全。因此,建议将中等长度的柱承载力适当提高7%。     

冷弯薄壁卷边槽钢檩条弯曲变形的抗弯刚度

在分析比较欧洲规范EN 1993-1-3和我国《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB 50018—2002)的基础上,针对冷弯薄壁卷边槽钢檩条弯曲变形的抗弯刚度进行了较深入的探讨和对比分析。计算结果表明:按《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB 50018—2002)计算有效截面抗弯刚度相对保守,按毛截面计算抗弯刚度稍显不安全,按EN 1993-1-3计算相对合理。在满应力状况下,对于2mm厚C140~C250规格的冷弯薄壁卷边槽钢檩条,在正常使用极限状态下,抗弯刚度折减系数可取毛截面抗弯刚度的0.95倍(Q235钢)和0.9倍(Q345钢)。     

冷弯薄壁构件腹板局部受压承载力分析及设计建议北大核心CSCD

由于冷弯薄壁构件截面厚度较薄,当无横向加劲肋时,构件可能会在集中荷载作用处发生腹板压跛现象,我国现行《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB 50018—2002)仅对压型钢板给出了验算公式,但对常用的C形、Z形截面构件并未进行具体规定。综合分析国外相关标准的规定,并考虑我国结构设计的实际情况,给出了统一的冷弯薄壁构件腹板局部受压承载力的计算公式。由试验数据、数值分析和设计算例的对比可以看出,该公式适用于压型钢板及C形、Z形截面的冷弯薄壁构件,为现行规范GB 50018—2002的修订提供依据。     

北美规范与中国规范关于冷弯薄壁型钢C形截面受弯构件设计的比较(英文)

对比了北美规范CSA S136-07和中国规范GB 50018—2002关于冷弯薄壁型钢C形截面受弯构件的名义抗弯强度。首先介绍了2本规范计算名义抗弯强度的方法,然后分析了控制构件名义抗弯强度的2个主要参数,即弯扭屈曲应力和有效截面模量,并对2本规范进行了深入对比,最后对典型的6m跨长的C形托梁构件进行了名义抗弯强度比较。研究结果表明:依据GB 50018—2002计算的弯扭屈曲应力不小于依据CSA S136-07规范计算的结果,而根据GB 50018—2002计算的翼缘有效宽度则远远小于根据CSA S136-07规范计算的结果;2本规范名义抗弯强度的不同主要由C形截面翼缘尺寸和构件所受荷载类型控制;当翼缘尺寸较小,名义抗弯强度主要由弯扭屈曲而非局部屈曲控制时,如果构件用于均布荷载,则GB 50018—2002的计算结果大于CSA S136-07规范的结果,但是当构件用于抵抗均布弯矩时,则没有区别;当翼缘尺寸较大,名义抗弯强度主要由局部屈曲而非弯扭屈曲控制时,在2种工况下GB 50018—2002的计算结果均小于CSA S136-07规范的计算结果。     

高强冷弯薄壁型钢轴压长柱受力性能试验研究

进行了15组G550级高强冷弯薄壁型钢方管截面轴压长柱的试验研究，考察了其受力特性及破坏特征，试件的壁厚均为0．6mm，截面板件宽厚比分为42、58、75三类，长细比分为40、60、80、100、120五类。试验研究结果表明：直接利用中国现行规范GB50018—2002对G550级高强冷弯薄壁型钢轴压构件进行稳定承载力计算的结果与试验结果相差较大，偏于不安全，必须进行修正。通过对试验结果的比较分析，给出了考虑构件截面板组相关性影响时，采用规范GB50018—2002计算G550级高强冷弯薄壁型钢轴压构件稳定承载力的建议，建议方法所得结果与试验结果吻合良好，且偏于安全，可供修订规范和设计时参考。     

冷弯薄壁C型钢轴压短柱承载力计算方法的改进

用我国规范有效宽度法求得的冷弯薄壁型钢短柱构件极限承载力高于试验结果,倾向于不安全。所以,通过分析提出,按照《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002中的有效宽度法计算组合截面冷弯薄壁型钢受压构件承载力时,可以对计算结果乘以一个修正系数以示其原结果的不安全程度。由于有效宽度法在计算试件极限承载力时存在不安全性,因此本文引入另一种适用于冷弯薄壁型钢构件的计算方法,即直接强度法(Direct Strength Method,DSM)。将直接强度法和有效宽度法计算求得的短柱极限承载力与试验结果进行对比,结果表明,直接强度法的计算结果与试验值更为吻合,为使其结果更加经济、安全,本文提出适用于计算组合截面冷弯薄壁型钢受压构件承载力的直接强度法建议公式。