冷彎薄壁型鋼計算公式及參考文獻(xiàn)

直接法原始公式：（注：原公式僅根據(jù)純彎實驗得出）文獻(xiàn)：1、 【首次提出直接法】92B.WSchaienT.Pekoz.DirectStrengthPredictionofCcld-FormedSteelMembersUsingNumericalElasticBucklingSolution.Second.InternationalConferenceonThin-X^lledStructures:Thin-WalledStructuresResearchandDevelopment,Singap-ore..EhevierScienceLtd,1998137-1442、 【美國2004規(guī)范以及澳大利亞4600規(guī)范】J9NorthAmericanspecification(NAS).Appendix1ofLheSTorthAmericanSpecificationfbt;heDesignofCold-FcrmedSteelStructuralMe：mburs.Washington(DC)AmericanIronandSteelInstitute.200420AS/NZS4600.AxisLralian/NewZealandStandard,ColdkormedSte^lStructures20053、 【詳細(xì)說明】B.WSchaferDirectStrengthMethodDesigntjuideWashmgtciii(DC),AmeiicanIronandSteelInstitute.2006BW.SchaferDesignofCold-FormedSteelUsingtheDirectStrengthMethod.Proceedingsof18thInLcrnationalSpecialtyConferenceonCoId-formedSteelStmctiires,20064、 【對發(fā)展歷程以及未來的展望】：13B.W,Schafer.Progress皿theDirectStrengthMethod.Proceedingsof18tbTmemaiionalSpecialtyC<inferencedeCold-FormedSteelStructures,2006:647-€621l-lB.W,SchaferAdvanceinDirectStrengthDesig]iofThin-WailedMembers.ProceedingsoftheIii；ernationalConferenceonAdvancesmStructuresiSteel,Concrete,CompositeandAluminum,2003:333-340：丨5B.W,SchaferReviw:LaeDirec：StrengthMethodofCold-bDrmedStee]MemberDesign.Joi.rna1ofConstructionalSteelResearch2008,64(7-8):766-7785、【用于校核受彎構(gòu)件的設(shè)計公式的實驗數(shù)據(jù)相關(guān)的直卷邊的C和Z截面受彎構(gòu)件】132133134135136137138139140141142143SteelResearch.1994,31(2-3):169?186T.Hoglund.DesignofTrapezoidalSheetingProvidedwithIntermediateStiffeners.SwedishCouncilforBuildingResearch.D2&1980J.Konig.TransversallyLoadedThin-WalledC-ShapedPanelswithIntermediateStiffeners.SwedishCouncilforBuildingResearch.D7:1970R.A.LaBoute,W.W.Yu.StructuralBehaviorofBeamWebsSubjectedtoBendmgStress.CivilEngineeringStudyStructuralSeries,78-1,DepartmentofCivilEngineering.UniversityofMissouri-Rolla,Rolla,Missouri?1978Ivl.E.Moreyra.TheBehaviorofCold-FormedLippedChannelsUnderBending?MSThesis,CornellUniversity.1993R.P.Papazian.R.M.Schuster,\T?Sommerstein?MultipleStiffenedDeckProfiles.TwelfthInternationalSpecialConferenceonCold-FormedSteelStructures,UniversityofMissouri-Rolla?1994N.Phung,W.W.Yu.StructuralBehaviorofLongitudinalReinforcedBeamWebs.CivilEngineeringStudyStructuralSeries.78-6,DepartmentofCivilEngineering,UniversityofMissouri-Rolla,Rolla,Missouri?1978C.A.Rogers,R.M?Schuster?InteractionBucklingofFlange,EdgeStiffenersandWebofC-SectioninBending.ResearchintoCold-FormedSteeLFinalReportofCSSBI/IRAPProject.DepartmentofCivilEngineering.UniversityofWaterloo,Waterloo,Ontario.1995R.SchardtW.Schrade.Kaltprofil-pfetten.InstitutFurStatik,TechnischeHochschuleDarmstadt,BerichtNr.1,Darmstadt.1982R.M.Schuster.TestingofPerforatedC?StudSectionsinBending.ReportfortheCanadianSheetSteelBuildingInstitute,UniversityofWaterloo,Waterloo,Ontario.1992卜1?Shan,R.A.LaBoute,W.W.Yu.BehaviorofWebElementswithOpeningsSubjectedtoBending,ShearandtheCombinationofBendingandShear.CivilEngineeringStudyStructuralSeries,94-2,DepartmentofCivilEngineering,UniversityofMissouri-Rolla,Rolla.Missouri.1994C.T.Willis,B.Wallace.BehaviorofCold-FonnedSteelPurlinsunderGravityLoading.JournalofStructuralEngineering,1990,116(8):2061?2069G.Wmter.TestsonLightBeamsofCold-FormedSteel.Forty?FifthProgressReport.CornellUniversity.1946128ES.Bernard.KexuralBehaviorofCold-formedProfiledSteelDeckmgLPhDThesis,UniversityofSydney,Australia.199312?TP.Desmond..J'heBehaviorandDesignofThin-WailedC'oinpressionElementswithLongitudinalStiffeners.PhDThesis,CornellUniversity,Ithaca,MewYork.1.977D.Ellifnt匚B.Glover,J.Hren.DistortionalBucklingofChannelandZeesnotAttackedtoSheathingReportfortheAmericanIronandSteelInstitute1997G.J.HancocksY.EKwon,E.S.Bernard.StrengthDesignCur\TesforThm-WalledSectionsUndergoingDiaturtionalBuckling.JournalofConstmctionrtlSchafer推導(dǎo)出了有關(guān)受彎構(gòu)件分別考慮局部與整體相關(guān)失穩(wěn)及畸變屈曲的直接強度法公式局部和整體的相關(guān)屈曲’A]<0.776J-0.15\04￡也丿J-0.15\04￡也丿^>0776U-26)武⑺S『心?武⑺S『心?必訊為彈性局部屈曲荷載；+的受彎構(gòu)件的整休屈曲承載力，具體表達(dá)式為：叫為不考慮局部屈曲影響訂-27)>2.7U<式Ll'X/m為構(gòu)件的彈性彎扭屈曲荷載"畸變屈曲：1-0.22■-1—Z \051-0.22■-1—Z \05■也二"Zd<0.673人>0.673(￥)式中無_尿7亦二嘰為彈性畸變屈曲荷載。由上面原始公式不難發(fā)現(xiàn)：在求解之前要先求解4個參數(shù)彈性局部屈曲荷載、彈性畸變屈曲荷載、整體屈曲荷載以及截面邊界屈服彎矩。1、整體屈曲荷載M/彈性彎扭屈曲荷載M/截面邊緣屈曲彎矩荷載公式Mne cre y

截而邊緣祖服彎矩為屈=略少受彎構(gòu)件的整體屈曲承載力耐皿為:對于C形截面構(gòu)件繞其對稱軸彎曲時,彈性整體彎扭屈曲臨界彎矩為:截而邊緣祖服彎矩為屈=略少受彎構(gòu)件的整體屈曲承載力耐皿為:10f%-?、—胚1-y9『36A/:l;’My(6-3)嘰<0.56Mv0.56Mv■-化<2.78A/z OGMcre>2.7&My2、局部屈曲荷載Mch單元法：(原公式)k^E匹禮12(1"板間彈性屈曲公式根據(jù)邊界條件、受力等屈曲系數(shù)板間彈性屈曲公式根據(jù)邊界條件、受力等屈曲系數(shù)k不同,然后取各板件最??；對于受純彎的卷邊槽鋼來說,腹板23.9,翼緣4.0卷邊略大于0.43文獻(xiàn)：31陳驥一冷彎薄壁型鋼構(gòu)件的直接強度設(shè)計法.建筑鋼結(jié)構(gòu)進展一2003,5(4)5-13修正：但是相應(yīng)的由于板間會相互作用,所以有板間局部屈曲的相互作用(后面也提到了)；所以有文獻(xiàn)對屈曲系數(shù)的取值進行了修正：腹板取24.5(由于腹板受壓邊可以看成簡支,而受拉邊看成固支,相對于受壓構(gòu)件,受彎構(gòu)件的腹板對翼緣有較好的約束作用)文獻(xiàn)：33陳紹蕃”鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理(第二版〉.科學(xué)出版社,2001同時由于腹板對翼緣有約束作用所以翼緣屈曲系數(shù)k取值應(yīng)該大于4.0文獻(xiàn)：陳紹蕃、恵穎.冷彎型鋼局部屈附的相關(guān)性和卷邊板們的有效寬西安建筑科技大學(xué)學(xué)報1995,27(1)：1-735陳劍，顧強，陳紹蕃一薄壁卷邊槽鋼樂板件相關(guān)屈曲分析及受壓翼緣的有效寬厚比(I).西安建筑科技大學(xué)學(xué)報.1996,28(1):1MB36陳劍：顧強.陳紹欝一薄壁卷邊槽鋼梁板件相關(guān)屈曲分析及受壓翼緣的有效寬厚比(11).PL|安建筑科技大學(xué)學(xué)報.1996,28(4):S8M87

Schafer修正后的有側(cè)向支撐的受彎構(gòu)件彈性局部屈曲；文獻(xiàn)：考慮了受彎構(gòu)件的局部屈曲公式26B.W.Schafe：,二peki>z.LiituulBracedCold-fonnedSteelFlexuralNiemberswithKdgeStiffened?langesJoui'iialofStructuralEngnicermg.1999,1^5(2)'118--127但是由于板間會相互作用，所以有板間局部屈曲的相互作用；陳紹蕃對比了受壓構(gòu)件相關(guān)屈曲的分析之后，發(fā)現(xiàn)原來偏于保守；這在受彎構(gòu)件中影響較大。文獻(xiàn)：32陳紹蕃一卷邊槽鋼的局部相關(guān)屈曲和畸變屈曲.建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報一2002,23(1)：27-31中國2002年規(guī)范對此提出板組相關(guān)系數(shù)(對比尚有不足)，英國采用受彎受壓不同情況下的屈曲系數(shù)；3、彈性畸變屈曲荷載Mcrd一般用有限條法軟件計算CUFSM但是只能求純彎的；也有學(xué)者推出了相應(yīng)的手算公式，最常用的是Hancock法和Schafer法。(見文章緒論)HANCOCK法的受彎構(gòu)件文獻(xiàn)46G.J.Hancock.DesignforDistortionalBucklingofflexuralMembers..nm-WaKedStructures.1997.27(1):3-12SCHAFER法的受彎構(gòu)件文獻(xiàn)26B.W.SchaferT.PekozLiteralBracedCoId-formedSteelFlexuralMemberswitliEdgeStiffenedFlanges.JournalofStructuralEngineering.1999,125(2):118-127本文提出的簡化公式：1)直卷邊彈性畸變屈曲應(yīng)力簡化公式d H0.47-0.0S本文提出的簡化公式：1)直卷邊彈性畸變屈曲應(yīng)力簡化公式d H0.47-0.0S——卜D.06—+0.3681￡丿t B式屮E為弾世模量’卩為波松比.H.B、B分別為腹板話度、麓緣寬度和卷邊寬度，t為板厚。本公式是通過畸變屈曲系數(shù)kd反算得出的。相對與以上兩種手算公式，本公式相對簡單，同時相對于上面把翼緣與卷邊分開考慮，本公式直接計算全截面省去了很多中間公式。2)斜卷邊彈性畸變屈曲應(yīng)力簡化公式把式(8-23)K入式3⑹就可反算求紂斜卷邊構(gòu)件彈性畸變屈III【應(yīng)力的簡化計算公式為「d H<i>0.348-0.076—-卜0136—+0.16^1L16t B農(nóng)￡由罠(8-24)可以右岀「其基木形武與H卷邊構(gòu)件和小只是對公武中的系數(shù)略做修止，使得公式的計算結(jié)果打有限條結(jié)果相星最小。此公式只適用于卷邊打翼緣成羋。角的悄況，對丁成具他角度時則有待進」卅研究°方法和上面的一樣。文中用CUFSM來計算彈性局部屈曲荷載、彈性畸變屈曲荷載(只能求純彎，所以對于非純彎的采用ANSYS來計算)最后修正了DSM公式，原DSM公式只能用于純彎構(gòu)件，但是現(xiàn)在可以分析非純彎構(gòu)件，并對應(yīng)了不同的屈曲模式。4、修正的DSM公式1(注：材料為Q345B級熱軋)1)純彎構(gòu)件承載能力DSM公式由于原公式?jīng)]有考慮局部以及畸變屈曲的相關(guān)性問題(本文發(fā)現(xiàn)當(dāng)特征值屈曲模態(tài)是局部屈曲時，由于研究段沒有壓板連接，在非線性分析中隨著荷載的不斷增加，受壓翼緣以及卷邊交線處存在一定程度的畸變屈曲，整體表現(xiàn)為畸變與局部相關(guān)屈曲，而這種相關(guān)屈曲不利于構(gòu)件