冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)
[拼音]:lengwan-bobixinggang jiegou
[外文]:cold-formed thin-walled steel structure
用各種冷彎型鋼制成的結(jié)構(gòu)。冷彎薄壁型鋼由厚度為1.5~6毫米的鋼板或帶鋼,經(jīng)冷加工(冷彎、冷壓或冷拔)成型,同一截面部分的厚度都相同,截面各角頂處呈圓弧形。在工業(yè)民用和農(nóng)業(yè)建筑中,可用薄壁型鋼制作各種屋架(見圖)、剛架、網(wǎng)架、檁條、墻梁、墻柱等結(jié)構(gòu)和構(gòu)件。壓型鋼板常用0.4~1.2毫米厚的鍍鋅鋼板和彩色涂塑鍍鋅鋼板,冷加工成型,可廣泛用作屋面板、墻面板和隔墻。在上下兩層壓型鋼板間填充輕質(zhì)保溫材料,還可制成保溫或隔熱的夾層板。在雙向有凹凸的壓型鋼板上還可澆筑混凝土制成“鋼-混凝土”組合樓板,此時(shí)壓型鋼板代替了受力鋼筋,同時(shí)又可兼作澆筑混凝土的模板。
構(gòu)造特點(diǎn)
與熱軋型鋼相比,在同樣截面積下,薄壁型鋼截面具有較大的回轉(zhuǎn)半徑和慣性矩。冷彎型鋼在成型過程中因冷作硬化的影響,鋼材屈服點(diǎn)顯著提高,即所謂冷彎效應(yīng),對(duì)構(gòu)件受力性能有利,從而可節(jié)省鋼材。冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)的重量輕、功能多、能工業(yè)化生產(chǎn),是一種有發(fā)展前途的結(jié)構(gòu)。冷彎薄壁型鋼厚度小,如何防止銹蝕以增加耐久性是必須重視的問題。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意使用環(huán)境,有強(qiáng)烈侵蝕作用的房屋中不宜采用;選用合理的結(jié)構(gòu)形式和構(gòu)造細(xì)節(jié),如盡量選用圓管、方管等表面積小的截面和采用便于檢查、清刷和油漆的構(gòu)造細(xì)節(jié)。施工時(shí)在采用防腐措施前,應(yīng)徹底清除鐵銹和污垢,特別要注意節(jié)點(diǎn)和不便清除的部位。防腐可視具體情況選用鍍鋅或各種底漆和面漆。實(shí)踐證明:重視防腐問題并在使用中注意維護(hù),冷彎薄壁型鋼是具有一定的耐久性的。
計(jì)算要點(diǎn)
基本計(jì)算方法與普通鋼結(jié)構(gòu)相同。所不同的是:在驗(yàn)算軸心受壓、偏心受壓和受彎構(gòu)件的受壓強(qiáng)度時(shí),按有效凈截面計(jì)算;驗(yàn)算穩(wěn)定性時(shí),按有效截面計(jì)算。而在普通鋼結(jié)構(gòu)中,受壓強(qiáng)度則按凈截面計(jì)算,穩(wěn)定性按毛截面計(jì)算。有效截面的大小與組成截面的板件所受的約束條件、板件的寬厚比和構(gòu)件的長細(xì)比等因素有關(guān)。
冷彎薄壁型鋼截面中除圓管外,大多是由若干個(gè)板件組成。板件的兩個(gè)縱邊按其變形所受約束條件的不同分成三種情況:有支承、帶卷邊和自由邊。如矩形管截面系由四個(gè)兩邊有支承的板件組成;卷邊槽鋼截面由一個(gè)兩邊有支承的板件(腹板)和兩個(gè)一邊支承一邊帶卷邊的板件(翼緣)組成;不帶卷邊的槽鋼截面的兩個(gè)翼緣各為一邊支承一邊自由的板件。有支承和帶卷邊時(shí),板件的變形分別受到相鄰板件和卷邊的約束,而自由邊的變形則不受任何約束。
冷彎薄壁型鋼截面的板件有較大的寬厚比,受壓時(shí)在構(gòu)件失去整體穩(wěn)定之前,個(gè)別板件常先局部屈曲。屈曲板件如系有支承和帶卷邊時(shí),屈曲后板件內(nèi)隨即產(chǎn)生薄膜張力,阻止板件繼續(xù)屈曲,因此,板件還可繼續(xù)承受荷載,亦即具有屈曲后強(qiáng)度。但繼續(xù)加載后,原先均勻受壓截面上的應(yīng)力呈不均勻分布,所增加的荷載使靠近板件支承處的部分截面上的應(yīng)力加大。目前,冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)的受壓計(jì)算中,利用了上述屈曲后強(qiáng)度,采用了基于有效截面的一種簡化方法,即假定到達(dá)一定荷載后,板件一部分截面完全退出工作,而由余下的靠近支承處的部分截面抵抗所受全部荷載。此余下的部分截面即稱為有效截面,其寬度稱為有效寬度,有效寬度與厚度之比稱為有效寬厚比。冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)的受壓強(qiáng)度和整體穩(wěn)定,應(yīng)按有效截面計(jì)算。
對(duì)一邊支承一邊自由的板件,屈曲后強(qiáng)度不顯著,不能用上述有效截面的概念,而應(yīng)采用限制其寬厚比的辦法保證構(gòu)件不先局部屈曲。當(dāng)其寬厚比滿足容許值時(shí),板件截面全部有效。
- 參考書目
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- 中國建筑科學(xué)研究院建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究所、鐵道部建廠工程局勘測(cè)設(shè)計(jì)處:《輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)資料集》,中國建筑工業(yè)出版社,北京,1980。
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