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冷弯薄壁C型钢的承载能力及控制因素

发布者:鑫诺压瓦机 发布时间:2019-07-29 18:30
冷弯薄壁C型钢是一种轻型材料,白于其具备的结构性能及延性,非常适用于房屋建筑,它被广泛地用于屋盖中的凛条、中等跨度楼板中的横梁,墙板中的内柱,仓库的储藏架以及在建建筑物的围护结构。

冷弯薄壁C型钢是一种轻型材料,白于其具备的结构性能及延性,非常适用于房屋建筑,它被广泛地用于屋盖中的凛条、中等跨度楼板中的横梁,墙板中的内柱,仓库的储藏架以及在建建筑物的围护结构。

由于冷弯薄壁轻钢结构体系的特殊构造,如果按节点刚接的框架提取力学模型,将高估结构的承载能力;而如果按节点铰接的排架提取力学模型,当柱脚也采用此种构造形式时,又会形成机构,使计算无法进行。因此,为了合理正确地预测此种体系的实际受力性能,应在结构的分析和设计中考虑真实连接的非线性即半刚性连接的影响。

轻钢结构一般指承受相对较小的外加荷载,采用较小的构件截面尺寸,结构自重较轻的钢结构。轻钢住宅结构是以经济型材构件,包括冷弯C型钢成型机、热轧或焊接H型钢、焊接或无缝钢管及其组合构件作为住宅承重骨架,轻型墙体材料作为围护结构所构成,与传统的住宅结构相比,轻钢结构住宅有许多优点:①建筑空间布置灵活,真正体现“以人为本”的设计理念;②选材合理,结构多样,与钢结构配套的轻质墙板、复合楼板等新型材料,符合建筑节能和环保的要求,可以达到节能50%的目标,极大地节约了我国人均缺少的能源,在竖向可布置跃层和错层体系,屋顶形式可丰富多姿;③轻质高强、抗震性能好,,使用年限长;④轻钢结构在工厂制作,现场安装,易于工厂规模生产和标准化、系列化,可采用工业化生产方式,实现技术集成化,提高住宅的科技含量和使用功能;⑤施工方便、工期短,不受季节限制;⑥符合环保和可持续性发展的要求;⑦综合经济效益好,轻钢结构截面尺寸小,增加了住宅的使用面积,降低了房屋高度,增加了净高;房屋保温隔热性能好,使用能耗低;基础处理难度和费用降低,可降低10%-20%;节约投资利息一般可达总投资的20%左右;投资周期短,收效快;人工费用和模板等其他辅助材料费用减少;⑧具有较高的性能价格比,小高层钢结构住宅单位建筑面积造价与规模相同的混凝土结构建筑造价基本相当,多层钢结构住宅单位建筑面积造价比规模相同的混凝土结构建筑造价高约5%-10%左右,由于具有上述几方优点,所以具有较高的性能价格比。

冷弯薄壁C型钢是通过改变其截面形状而提高力学性能为代表的轻型钢结构,其主要特征“轻”而受力状况好,有关统计资料表明,同样面积的冷弯C型钢与热轧型钢相比,其回转半径可增大50%以上;其惯性矩及面积矩增加50%~180%,因而可以节约钢材约30%-60%,由于其具备的结构性能及延性,非常适用于房屋建筑,它被广泛地用于屋盖中的凛条、中等跨度楼板中的横梁,墙板中的内柱,仓库的储藏架以及在建建筑物的围护结构。这种材料被引入作为房屋建筑中的主要构件是从1990年开始的,如中低层住宅结构、中等跨度的门式刚架。此外用冷弯薄壁C型钢做成的建筑产品有:冷弯C型钢屋盖、用于房屋围护的彩板以及波纹钢板做成的组合楼盖等。

冷弯C型钢较常见的截面形式为卷边z形和卷边形,其厚度约为1.2mm至3.2mm,通常屈服强度为280N/mm2和350N/mm2,然而它的截面形式也有多种变化,如单边卷边截面、双边卷边截面及设有内部加劲肋的截面。由于冷弯C型钢的厚度较薄,因而在其截面承载力设计时局部屈曲成为主要控制因素。此外通常因其抗扭刚度小,以致柱常发生弯扭屈曲,梁则发生侧扭屈曲。在冷弯C型钢结构中,螺栓和自攻自钻螺丝是常见的紧固件。而焊接则由于受到截而厚度薄以及镀锌表面的限制而少用。

冷弯薄壁C型钢住宅建设研究已列入欧洲的重点研究项目,并陆续开发了各类样品房,目前已进人批量化商业生产阶段。冷弯薄壁型构件主要由0.5~3.5mm厚普通钢板或镀锌钢板经冷压或冷弯而成,基本形状为C形、Z形和方(矩)管型,并可形成各种折皱和卷边、拼成1形或Z'形截面。承重结构为平面框架,布置柱间支撑保证整体稳定性,楼层采用主次梁体系,组合楼盖。不上人屋面采用襟条和压型钢板,内墙为轻质隔断,外墙采用轻质保温板。冷弯薄壁C型钢房屋体系在我国已进入了快速发展时期,已在工业建筑中得到了广泛的应用,但与国外的发展水平相比,无论是在建筑、结构设计,还是在制作安装技术方面,我们都有很大差距,需要对结构设计理论和设计方法进行深人研究。相关学科问题研究包括:轻钢结构屋面和墙面围护结构在风力作用下的整体稳定性,屋面板和凛条、墙板和墙梁相互作用分析,以及构件整体稳定性分析的实用设计方法、节点半刚性的理论与构造要求及试验研究,多层建筑采用何种结构体系以保证结构整体刚度和抗震性能,如何考虑空间整体作用等。


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