冷彎薄壁C型鋼的龍骨結構體系特點

近年來，在輕型房屋鋼結構居住建筑的研究中，低層住宅(別墅)的成套技術倍受人們關注，不少機構和相關企業(yè)都力求出自己的集成體系，旨在未來的鋼結構住宅建設市場上占有   的份額。研究的宗旨就是要設計出取材方便、連接簡單、安裝、綜合造價低廉的鋼結構房屋。目前，除成套引進的房屋外，國內(nèi)己建和在建的鋼結構低層住宅在結構上尚未形成完整的體系(固定的結構形式、成套的扣配件和與之配套的其他材料)，   談不上完整的建筑體系。

從歐、美、日、奧等發(fā)達   所建成的低層住宅鋼結構的結構體系來看，大致可分為兩類，一類是以冷彎C型鋼組成龍骨結構體系。另一類為以小型熱軋型鋼組成的龍骨結構體系。參照我國現(xiàn)行鋼結構設計規(guī)范，后者的設計沒有問題，而前者的設計國內(nèi)尚無與之相應的規(guī)范/規(guī)程可依。

冷彎薄壁C型鋼設備壓桿是龍骨結構體系中一種重要的桿件形式，一般用于冷彎薄壁C型鋼框架柱和冷彎薄壁C型鋼析架中。冷彎薄壁型鋼系在常溫下加工成型，這種成型方式有很大的靈活性，能根據(jù)需要生產(chǎn)出材料分布   優(yōu)的合理截面形狀。因此，冷彎型鋼的問世及應用，開拓了主要靠優(yōu)化截面形狀而不是單純依賴增加材料用量及材性來提高材料利用率的新途徑。統(tǒng)計資料表明，同樣面積的冷彎型鋼和熱軋型鋼相比，回轉(zhuǎn)半徑可增大50-180，故若以同樣質(zhì)量制成的冷彎型鋼結構構件和熱軋型鋼結構構件相比，前者承載力較高，整體剛度較大，受力性能較好，可以節(jié)約材料、減輕結構重量，制作、施工、運輸、安裝均較方便，利于工業(yè)化、系列化生產(chǎn)，有利于勞動條件，縮短建設周期，取得較好的經(jīng)濟效益。

構件在制作、安裝、堆放、吊裝過程中，因其自身自重不可避免地會產(chǎn)生彎曲，安裝過程中，柱子也不可能做到   平直，這些初始偏差的存在將降低桿件的承載能力。因此，雙層彩鋼設備鋼結構規(guī)范對其   大值都加以了限制。這些規(guī)定值主要針對普通軋制型鋼或焊接組合截面，當用于由冷彎成型的薄壁C型鋼時，因組成板件太薄，制作安裝中很難滿足規(guī)范規(guī)定值。

無論是冷彎薄壁C型鋼機框架節(jié)點還是析架節(jié)點，其連接均采用抽心鉚釘、自攻螺釘和射釘連接，這種連接節(jié)點無法做到   的剛接，也不能認為是   的鉸接，應該屬于半剛性連接。在荷載的作用下既傳遞軸力，同時也傳遞一部分彎矩和剪力，因此壓桿的實際受力狀態(tài)是壓彎構件。鋼結構壓彎構件的承載能力主要取決于桿件的整體穩(wěn)定，對于冷彎薄壁C型鋼截面而言，由于其組成截面典型的靜力學特性：局部和整體失去穩(wěn)定，形成不同的失穩(wěn)現(xiàn)象。板件局部失穩(wěn)，不等于構件喪失承載能力，可能還有相當可觀的屈曲后強度可以利用，而且構件   終承載能力還可能高于發(fā)生局部失穩(wěn)前的承載能力。允許板件產(chǎn)生局部失穩(wěn)，利用板失穩(wěn)(屈曲)后的強度進行設計，《冷彎薄壁型鋼結構技術規(guī)范》(GB50018)考慮板件局部屈曲的相關性，以截面板組為計算單元，提出了板組承載力準則和計及板組屈曲后強度的截面計算方法。本文采用柱撓度曲線法(CDC法)對冷彎薄壁C型鋼壓桿進行分析，考慮了初始缺陷(初始彎曲、初始偏心)和節(jié)點半剛性的影響，按截面設計計算模型，對其受力性能進行分析。