冷弯薄壁卷边槽钢屈曲承载力计算直接强度法

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1、摘要冷弯薄壁卷边槽钢普遍用于梁柱结构，随着冷弯型材材料屈服强度不断提高，冷弯型材的厚度越来越薄，一种新的控制冷弯薄壁型钢承载力的屈曲形式-畸变屈曲逐步受到重视。畸变屈曲有别于局部屈曲和整体屈曲，对于畸变屈曲现行国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002）（以下简称GB50018）还无相应计算规定。GB50018采用传统的有效宽度法计算局部屈曲，有效宽度法在板件宽度折减计算方面比较复杂。直接强度法（DirectStrengthMethod）(以下简称DSM)是一种新的冷弯薄壁型钢设计方法，DSM采取折减构件强度的方法，不需要确定截面的

2、有效宽度，只需按全截面特性进行计算。DSM能用于局部屈曲和畸变屈曲的计算。弹性局部屈曲临界应力f、弹性畸变屈曲临界应力f的计算是DSM的关键，目前,针对f、f较olodolod好的计算方法是通过数值法获得其近似解，其中尤以有限条法用得最多。利用DSM可用于计算畸变屈曲的特点，解决DSM中f、f计算不便的问题，就能有效简化相关olod设计工作。为此，本文先运用有限条计算程序CUFSM计算f、f。然后通过DSM计算局olod部屈曲和畸变屈曲。再利用DSM按全截面特性计算的特点计算出卷边槽钢翼缘屈曲应力，为与GB50018中的板组约束系数相区别，提出综合系数

3、k的概念，最后利用经典1D的单板稳定计算公式由翼缘屈曲应力反算出k。1D本文针对GB50018所附冷弯薄壁卷边槽钢截面形式，按上述步骤分别计算轴压柱局部屈曲的k和纯弯梁畸变屈曲的k，在大量计算的基础上，分别拟合出冷弯薄壁卷1D1D边槽钢轴压柱可靠支撑条件下考虑局部-整体相关屈曲影响截面翼缘综合系数k计1D算公式、冷弯薄壁卷边槽钢纯弯梁考虑畸变屈曲影响截面翼缘综合系数k计算公1D式。对于前一个计算公式考虑任意整体稳定系数，进一步拟合出任意整体稳定系数ϕ条件下的冷弯薄壁卷边槽钢轴压柱考虑局部-整体相关屈曲影响截面翼缘综合系数k计算公式。1D按前述计算k相反

4、的步骤，通过拟合得到的k计算公式反算出局部屈曲和畸变屈1D1D曲承载力。反算只利用截面几何大小和材料屈服强度，计算过程简单，相关计算结果与试验吻合较好，达到了本文目的。本文详细分析了拟合的计算公式适用范围，并讨论了为扩大适用范围，计算公式所需进行的改进。考虑材料抵抗系数和相关安全系数后，本文的拟合计算公式可为工程设计提供参考。本文的计算思路可作为后续工作的借鉴。关键词：直接强度法；冷弯薄壁卷边槽钢；局部屈曲；畸变屈曲；综合系数IAbstractInrecentyears,thecold-formedthin-walledlippedchannelste

5、elhasbeenappliedwidelyinbeam-columnstructures.Thedevelopmentsinthestrengthofthecold-formedsteelmakeitpossibletousethinnerplatesinbuildingconstruction.Asanewkindofstrength-governingmode,distortionalbucklingisreceivingmoreattentions.Thedistortionalbucklingisdifferentfromlocalbuckl

6、ingandglobalbuckling.Therearenospecificclausesforcalculatingtheloadcapacitiesofdistortionalbucklingincurrentnationalspecification“TechnicalCodeforCold-FormedThin-WalledSteelStructures”(GB50018-202)(GB50018).GB50018implementsthetraditionalEffectiveWidthMethod(EWM)incalculatingthe

7、loadcapacitiesoflocalbuckling.Howeverit’scomplexincalculatingthereducedwidthofplatesbyEWM.TheDirectStrengthMethod(DSM)isanewdesignmethodofthecold-formedthin-walledsteel.SinceDSMisamethodofcalculatingthereducedstrength,itisunnecessarytocalculatethesection’seffectivewidthandonlyth

8、egrosspropertiesofthesectionarerequired.DSMcanb