冷弯薄壁型钢结构介绍T39

冷弯薄壁型钢结构介绍

IntroductionofCold-FormedThin-WalledSteelStructures

1一、冷弯薄壁型钢结构和它的应用

Cold-FormedSteelStructures&ItsApplications1.什么是冷弯薄壁型钢结构(WhatisCold-FormedSteel?)定义:

在室温下将较薄钢带通过辊轧或冲压弯折成各种截面的型钢。2房屋建筑中的冷弯型钢截面形式Sectionsofcold-formedsteelusedinbuildings2.冷弯薄壁型钢的截面型式(SectionsofCold-FormedSteel)33.冷弯薄壁型钢截面特性(CharacteresticsofCold-FormedSteel)

冷弯型钢构件用相对较少材料承受较大的外载，不是单纯用增大截面面积，而是通过改变截面形状的方法获得。称之高效截面型钢（承载示意图）承载能力比较图ComparisonofLoadCapacity

44.冷弯薄壁型钢发展概况(DevelopmentofCold-FormedSteel)1838年沙俄为世界上第一次利用压力机生产出冷弯型钢的国家;1946年美国AISI颁布了世界上第一本冷弯型钢结构设计规范;冷弯型钢在建筑中广泛应用有50余年历史；1958年中国诞生了第一台冷弯轧机并建造冷弯型钢结构厂房;目前中国的冷弯型钢生产能力约500万吨／年，实际生产是200-300万吨／年.55.冷弯薄壁型钢结构的应用(ApplicationsofCold-FormedSteel)应用:建筑业，汽车.农机业，机械制造业，造船业，电力工业，国防工业，物流仓储业及家电业等。建筑业中的应用实例：

(1)由冷弯型钢建成3层以下民用住宅建筑。6789101112(2).单层工工业厂厂房冷冷弯型型钢门门式刚刚架结结构1314(3)轻型门门式刚刚架结结构中中的檩檩条、、墙梁梁、墙墙柱柱、屋屋面板板、墙墙面板板及楼楼面面组合合板等等均由由冷弯弯型钢钢作成成。15(4)冷弯型钢农农村建建筑1617(5)仓储建建筑中中的冷冷成型型钢货架结结构18(6)公路护护栏、、挡土土墙板板、钢钢板桩桩等19(7)冷弯型钢涵涵管、、隧道道涵洞洞等2021二、冷弯型型钢结结构特特性与与热轧轧型钢钢结构构的性性能主主要差差别TheMainBehaviorDifferencesBetweenCold-FormedSteel&Hot-rolledSteelStructures1.钢结构构按型型钢轧轧制方方式分分:热轧轧型型钢钢结结构构，，又又称称普普钢钢结结构构、、重重钢钢结结构构。。设设计计规规范范：：GB50017-2003(2003年12月01日起起实实施施);冷弯弯型型钢钢结结构构，，又又称称薄薄钢钢结结构构，，属属轻轻钢钢结结构构。。设设计计规规范范：：GB50018-2002(2003年01月01日起起实实施施)。222.冷弯弯型型钢钢结结构构特特性性与与热热轧轧型型钢钢结结构构的的性性能能主主要要差差别别有人人提提出出：：冷冷弯弯、、热热轧轧都都是是钢钢构构件件，，两两本本规规范范能能否否合合成成一一本本？？回答是：：不能。。因为，，二者在在以下性性能有很很大差别别。<1>由于生产产方法不不同，冷冷弯型钢钢冷弯形形成残余余应力；；热轧钢钢由焊接接和温度度变化形形成残余余应力。。截面残残余应力力大小及及分布完完全不同同。<2>冷弯型钢钢截面有有冷弯效效应冷弯型钢钢截面材材性冷弯弯后发生生变化,弯角处出出现冷弯弯效应，，即强度度提高,塑性降低低;平板部分分强度亦亦有提高高;设计时可可利用冷冷弯后强强度提高高值.23(3).冷弯型钢钢截面板板件宽厚厚比大,设计中不不限制板板件宽厚厚比，冷冷弯型钢钢结构允允许局部部屈曲并并利用板板件屈曲曲后强度度;热轧型钢钢结构不不允许出出现局部部屈曲，，限制截截面板件件宽厚比比;24又如:梁腹板设置加劲劲肋:设置横向向加劲肋肋设置纵向向加劲肋肋热轧型钢钢构件整体体屈曲之之前不允允许出现现截面板板件的局局部屈曲曲，方法法是限制制板件的的宽厚比比或设置置加劲肋肋等。如如:轴压杆工工字型翼翼缘和腹腹板宽厚厚比规定定为:25(4).冷弯型钢钢单轴对对称开口口截面较较多,截面抗扭扭性能弱弱由于单轴轴对称截截面一般般形心与与剪心不不重合,若荷载不不通过剪剪心：压杆常弯弯扭屈曲曲起控制制;横向受弯弯构件出出现扭转转,产生双力矩B。26冷弯薄壁型钢钢构件的截面面由各种不同同类型的板件件(elements)组成板件的屈曲后后承载力来源源于薄膜拉力力27压杆失稳模式(BucklingModesinCompressionMembers):整体屈曲模式式二者基本相相同，有:弯曲屈曲(FlexuralBuckling)弯扭屈曲(Torsional-FlexuralBuckling)扭转屈曲(TorsionalBuckling)但局部屈曲热热轧钢不出现现，冷弯型钢有两种局局部屈曲模式式即：局部屈曲(LocalBuckling)畸变屈曲(DistortionalBuckling)(5).压杆失稳模式式有不同28局部屈曲(LocalBuckling)截面板件交角角仍然保持不不变,截面形状不变变,板件交线挺直直.29冷弯型钢受压压构件特有一一种局部屈曲曲称之为畸变变屈曲截面除发生局局部变形外,还发生形状改改变;截面板件交角角仍然保持不不变;畸变屈曲GB50018尚无计算方法法，澳大利亚亚AS/NZS4600规范提供了部部分截面的计计算方法30截面出现哪一一种局部屈曲曲,取决与截面形形状,杆件长度和杆杆件支承条件件等因素.如下图a截面由局部屈屈曲控制(局部屈曲为49ksi;畸变屈曲为54ksi),而下图b由畸变屈曲控控制(畸变屈曲为26ksi;局部屈曲49ksi).31(6)冷弯型钢集中中力作用下易易出现腹板承承压折曲(WebCrippling)由于冷弯截面面圆弧弯角,集中力由翼缘缘偏心传至腹腹板;腹板承压折曲曲与截面形状和和集中力作用用位置等有关关;腹板承压折曲曲承载力通常由由试验确定,GB50018第7章公式7.1.7-1-2有具体计算方方法。32(7).冷弯型钢构件件连接方式与与热轧型钢不不同1.热轧轧型型钢钢构件件中中主主要要是是焊焊接接和和高高强强螺螺栓栓连连接接，，而而冷弯弯型型钢钢构件件焊焊接接少少用用，，损损坏坏涂涂锌锌层层，，焊焊接接薄薄板板焊焊接接技技术术高高。。它它特特有有焊焊接接型型式式如如啦啦叭叭焊焊和和电电阻阻点点焊焊等等。。332.螺栓栓连连接接冷冷弯弯型型钢钢有有时时也也用用，，但但破破坏坏模模式式与与热热轧轧不不同同。。因冷冷弯弯型型钢钢板板薄薄常常为为板板件件承承压压破破坏坏，，而而不不是是螺螺栓栓剪剪切切破破坏坏。。34冷弯弯型型钢钢现现主主要要采采用用自自攻攻自自钻钻螺螺钉钉连连接接、、拉拉铆铆钉钉、、射射钉钉连连接接等等新新连连接接方方法法因冷弯弯型型钢钢板薄薄采采用用无无螺螺帽帽的的自自攻攻自自钻钻螺螺钉钉等等，，GB50018规范范修修订订补补充充了了自自攻攻自自钻钻螺螺钉钉抗抗拔拔承承载载力力计计算算公公式式。。35冷弯弯型型钢钢构构件件之之间间还还采采用用机机械械连连接接(咬合、、扣合合)无连接接件连连接:咬合示示例36扣合式式示例GB50018对此类类连接接无计计算方方法，，由实实验或或生产产商提提供承承载力力数据据37(8)冷弯型型钢壁壁薄，GB50018规范规规定构构件截截面计计算不不计塑塑性发发展，，以边边缘屈屈服为为准则则;而热轧轧型钢钢截面面可考考虑部部分塑塑性发发展。。此外外，冷弯型型钢构件截截面可可采用用线性性法计计算其其截面面特性性。38(9)、冷弯型型钢生生产设设备简简单，，投资资少，，冷轧机机更换换轧辊辊即出出新产产品‘‘产品繁繁多(国外己己生产产万余余种，，我国国也巳巳生产产约700余种);热轧型型钢生生产设设备复复杂，，投资资大，，热轧机机不能能更动动轧辊辊，产产品单单一，，只生生产规格的标准准截面面;基于以以上9大不同同点，冷弯型型钢与与热轧轧型钢钢设计计规范范不能能合一一。冷冷弯型型钢结结构最最大特特点是是：冷冷加工工、壁壁薄、、截面面允许许局部部屈曲曲且形形式多多样,有其自