【摘 要】
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冷弯型钢的力学性能优越,强度自重比高,加工生产高效,在常温下由钢带或者钢板冷弯或者辊弯成型。冷弯型钢构件有着较高的材料利用效率,使用相对较少的材料可获得较高的承载力;还可以在不增加板件厚度的前提下,通过优化截面的形状来提高构件的承载力,因此冷弯型钢结构在别墅、厂房、塔架等多个领域得到大量应用。工程应用中为了追求更加优越的构件性能,往往会在截面上设置卷边或复杂卷边,提高板件的局部屈曲承载力。但是目前
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冷弯型钢的力学性能优越,强度自重比高,加工生产高效,在常温下由钢带或者钢板冷弯或者辊弯成型。冷弯型钢构件有着较高的材料利用效率,使用相对较少的材料可获得较高的承载力;还可以在不增加板件厚度的前提下,通过优化截面的形状来提高构件的承载力,因此冷弯型钢结构在别墅、厂房、塔架等多个领域得到大量应用。工程应用中为了追求更加优越的构件性能,往往会在截面上设置卷边或复杂卷边,提高板件的局部屈曲承载力。但是目前针对冷弯型钢复杂卷边构件的设计方法并不完善,对复杂卷边作用机理还需要深入研究,因此本文开展冷弯型钢复杂卷边轴心受压构件设计方法研究,主要工作如下:1.采用有限条软件CUFSMv5.04对不同尺寸的简单卷边和复杂双卷边共计2600个板件进行了分析,研究了一次卷边宽度与板件宽度比和二次卷边宽度与一次卷边宽度比对板件局部屈曲稳定系数的影响,根据板件的局部屈曲稳定系数总结了复杂卷边的三种约束状态:无约束(kcrl=0),少量约束(0<kcrl<4)和足量约束(4≤kcrl≤kmax),并给出了不同宽厚比板件的最小简单卷边限值、最优简单卷边设置、最优复杂卷边设置以及足量约束卷边的建议设置区间。通过有限条计算了复杂卷边板组的局部屈曲稳定系数,提出了考虑板组影响的局部屈曲修正系数的计算公式,并验证了通过该修正系数计算板件局部屈曲临界应力的准确性。2.采用有限条软件CUFSM v5.04对715个简单卷边板件和复杂双卷边板件进行了参数化分析,研究了一次卷边宽度与板件宽度比、二次卷边宽度与一次卷边宽度比和相邻板件半宽度与板件宽度比对复杂卷边板件畸变屈曲稳定系数的影响。根据静力平衡法推导了复杂卷边板件的弹性畸变屈曲临界应力的计算公式,结合参数化分析的结果,研究了截面板组间局部屈曲和畸变屈曲的相关作用,提出了考虑相邻板件影响的复杂卷边板件畸变屈曲临界应力计算公式,并验证了公式有效性。3.基于有效宽度法提出了复杂卷边冷弯型钢轴心受压构件的设计方法,该方法考虑了截面局部屈曲和畸变屈曲中的最不利影响,同时考虑了板组之间的相关作用,将采用该设计方法得到的构件承载力与试验结果进行了对比,验证了设计方法的可靠性。4.根据现有规范规定的简单卷边冷弯型钢轴心受压构件设计方法和提出的复杂卷边冷弯型钢轴心受压构件设计方法,采用面向对象的编程的方法,总结了设计流程中的对象和方法,将程序架构分成了板件类、截面类、材料类、构件类等,编制了基于Python的冷弯型钢轴心受压构件设计程序。
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