冷彎薄壁型鋼結構
正文
壓型鋼板常用0.4~1.2毫米厚的鍍鋅鋼板和彩色塗塑鍍鋅鋼板,冷加工成型,可廣泛用作屋面板、牆面板和隔牆。在上下兩層壓型鋼板間填充輕質保溫材料,還可製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築混凝土製成“鋼-混凝土”組合樓板,此時壓型鋼板代替了受力鋼筋,同時又可兼作澆築混凝土的模板。 構造特點 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迴轉半徑和慣性矩。冷彎型鋼在成型過程中因冷作硬化的影響,鋼材屈服點顯著提高,即所謂冷彎效應,對構件受力性能有利,從而可節省鋼材。冷彎薄壁型鋼結構的重量輕、功能多、能工業化生產,是一種有發展前途的結構。冷彎薄壁型鋼厚度小,如何防止鏽蝕以增加耐久性是必須重視的問題。設計時應注意使用環境,有強烈侵蝕作用的房屋中不宜採用;選用合理的結構形式和構造細節,如儘量選用圓管、方管等表面積小的截面和採用便於檢查、清刷和油漆的構造細節。施工時在採用防腐措施前,應徹底清除鐵鏽和污垢,特別要注意節點和不便清除的部位。防腐可視具體情況選用鍍鋅或各種底漆和面漆。實踐證明:重視防腐問題並在使用中注意維護,冷彎薄壁型鋼是具有一定的耐久性的。計算要點 基本計算方法與普通鋼結構相同。所不同的是:在驗算軸心受壓、偏心受壓和受彎構件的受壓強度時,按有效淨截面計算;驗算穩定性時,按有效截面計算。而在普通鋼結構中,受壓強度則按淨截面計算,穩定性按毛截面計算。有效截面的大小與組成截面的板件所受的約束條件、板件的寬厚比和構件的長細比等因素有關。
冷彎薄壁型鋼截面中除圓管外,大多是由若干個板件組成。板件的兩個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兩邊有支承的板件組成;卷邊槽鋼截面由一個兩邊有支承的板件(腹板)和兩個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翼緣各為一邊支承一邊自由的板件。有支承和帶卷邊時,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,受壓時在構件失去整體穩定之前,個別板件常先局部屈曲。屈曲板件如系有支承和帶卷邊時,屈曲後板件內隨即產生薄膜張力,阻止板件繼續屈曲,因此,板件還可繼續承受荷載,亦即具有屈曲後強度。但繼續載入後,原先均勻受壓截面上的應力呈不均勻分布,所增加的荷載使靠近板件支承處的部分截面上的應力加大。目前,冷彎薄壁型鋼結構的受壓計算中,利用了上述屈曲後強度,採用了基於有效截面的一種簡化方法,即假定到達一定荷載後,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。此餘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。冷彎薄壁型鋼結構的受壓強度和整體穩定,應按有效截面計算。
對一邊支承一邊自由的板件,屈曲後強度不顯著,不能用上述有效截面的概念,而應採用限制其寬厚比的辦法保證構件不先局部屈曲。當其寬厚比滿足容許值時,板件截面全部有效。
參考書目
中國建築科學研究院建築標準設計研究所、鐵道部建廠工程局勘測設計處:《輕型鋼結構設計資料集》,中國建築工業出版社,北京,1980。