冷成型鋼構(gòu)件畸變屈曲及結(jié)構(gòu)體系抗側(cè)性能研究.pdf

1、冷成型鋼結(jié)構(gòu)體系源于傳統(tǒng)的木結(jié)構(gòu)體系，具有綠色、環(huán)保、用鋼量省、施工速度快等優(yōu)點，在國外低層住宅中已得到廣泛應(yīng)用。然而多層冷成型鋼結(jié)構(gòu)才是符合我國基本國情，同時也是加快住宅產(chǎn)業(yè)化、預(yù)制裝配化的一條有效途徑。本文利用理論推導(dǎo)及數(shù)值方法對多層冷成型鋼住宅結(jié)構(gòu)構(gòu)件畸變屈曲及其結(jié)構(gòu)體系抗側(cè)性能進(jìn)行了研究，主要內(nèi)容如下：
　　 1.對卷邊槽鋼壓彎構(gòu)件的彈性畸變屈曲軸力-彎矩相關(guān)性進(jìn)行了研究：(1)考查了相關(guān)性的主要影響因素，發(fā)現(xiàn)腹板翼緣高

2、寬比越大，相關(guān)曲線越偏離線性關(guān)系：對于腹板翼緣尺寸相同的槽形截面，卷邊長厚比越小，相關(guān)曲線越偏離線性關(guān)系。(2)利用有限條分析方法擬合得到不考慮彎矩梯度的卷邊槽鋼壓彎構(gòu)件彈性畸變屈曲簡化計算公式。通過48種截面驗證表明簡化公式具有較高求解精度，滿足工程設(shè)計要求。(3)對等效彎矩假設(shè)應(yīng)用于壓彎構(gòu)件的適用性進(jìn)行了分析。提出了壓彎構(gòu)件彎矩梯度處理方法，并結(jié)合有限元方法給出了卷邊槽鋼壓彎構(gòu)件彈性畸變屈曲放大系數(shù)公式。(4)提出了壓彎構(gòu)件非彈性畸

3、變屈曲簡化公式，試驗結(jié)果比較表明簡化公式符合良好，具有借鑒價值。
　　 2.對工字梁的彈性側(cè)向\約束畸變屈曲進(jìn)行了研究：(1)將現(xiàn)有的彈性地基壓桿模型進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)，推導(dǎo)出兩種基于改進(jìn)壓桿模型的變軸力穩(wěn)定計算表達(dá)式；借助于有限元方法，分析了現(xiàn)有變軸力壓桿模型方法用于組合梁約束畸變屈曲的求解精度。(2)對等效彎矩假設(shè)應(yīng)用于約束畸變屈曲的適用性進(jìn)行了分析，提出了約束畸變屈曲等效彎矩假設(shè)臨界長度簡化公式，進(jìn)而再通過三步簡化實現(xiàn)了連續(xù)組合

4、梁彈性約束畸變屈曲計算。(3)基于非線性理論，推導(dǎo)了新的雙軸對稱工字梁側(cè)向屈曲總勢能一般表達(dá)式。該表達(dá)式在不考慮腹板畸變時，與經(jīng)典側(cè)扭屈曲勢能表達(dá)式等價：在考慮腹板畸變時，可適用于端彎矩、橫向集中力及橫向分布荷載作用情況；進(jìn)而根據(jù)Ritz法，推導(dǎo)了橫向均布荷載作用下簡支工字梁側(cè)向畸變屈曲表達(dá)式以及三角形負(fù)彎矩作用下簡支工字梁約束畸變屈曲表達(dá)式，后者亦可用于連續(xù)組合梁彈性約束畸變屈曲計算。
　　 3.對多層冷成型鋼結(jié)構(gòu)的抗側(cè)及節(jié)點

5、性能進(jìn)行了研究：(1)將現(xiàn)有的冷成型鋼結(jié)構(gòu)體系通過四點改進(jìn)擴(kuò)展為多層冷成型鋼結(jié)構(gòu)體系。(2)提出了結(jié)構(gòu)整體及標(biāo)準(zhǔn)層有限元建模方法。該方法可以考慮連接件的間距和滑移影響，盡可能真實地反映了結(jié)構(gòu)在水平荷載下的工作性能。(3)以6層住宅結(jié)構(gòu)為例，利用本文有限元建模方法，分析了結(jié)構(gòu)在風(fēng)載、地震作用下的抗側(cè)性能以及加強(qiáng)環(huán)節(jié)點工作性能，并給出設(shè)計建議。案例同時表明：多層冷成型鋼住宅結(jié)構(gòu)具有類似框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的變形特點，即呈現(xiàn)反S型變形；在保證施工