冷成型薄壁C型鋼機(jī)的適用性能

冷成型薄壁鋼構(gòu)件可以加工成多種經(jīng)濟(jì)截面形式，受力性能較好，承載力較高，整體剛度較大，而且加工、制作簡單，運(yùn)輸、安裝方便，易于工業(yè)化，在輕鋼龍骨體系住宅等結(jié)構(gòu)中已被廣泛采用。而目前冷成型鋼構(gòu)件的研究僅集中在彈性、靜力荷載作用的范圍內(nèi)，對這類構(gòu)件的滯回性能和性能尚未深入研究。為了探索在設(shè)防地區(qū)采用輕鋼龍骨體系建造單層和多層住宅的適用性，對冷成型薄壁鋼構(gòu)件性能進(jìn)行研究具有重要的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)意義。
本文在已有的研究成果基礎(chǔ)上，采用有限元模型對冷成型薄壁鋼構(gòu)件在常軸力和循環(huán)彎矩共同作用下的滯回性能進(jìn)行數(shù)值模擬。運(yùn)用通用非線性有限元計算分析軟件ABAQUS中考慮幾何和材料非線性的九結(jié)點(diǎn)減縮積分薄殼單元S9R5，同時采用線性隨動的材料本構(gòu)關(guān)系考慮鋼材包辛格效應(yīng)以及冷加工效應(yīng)等因素的影響建立有限元模型，并通過與已有理論和試驗(yàn)結(jié)果對比，驗(yàn)證了有限元模型的正確性。
為研究普通C型鋼設(shè)備在壓彎循環(huán)荷載作用下的滯回性能，本文建立了常軸力、循環(huán)彎矩荷載下的C型鋼構(gòu)件有限元模型，分析了構(gòu)件寬厚比和軸壓比對冷成型薄壁C型鋼構(gòu)件滯回性能的影響規(guī)律，分析結(jié)果表明：寬厚比和軸壓比對構(gòu)件滯回性能影響顯著，隨著寬厚比的增加，構(gòu)件承載、轉(zhuǎn)動以及塑性變形能力降低；隨著軸壓比增加，構(gòu)件的   大承載力降低，承載力退化；研究了此類構(gòu)件在壓彎循環(huán)荷載下的   終破壞形式；通過引入延性系數(shù)這一衡量標(biāo)準(zhǔn)對冷成型C型鋼的性能作出評價，并初步給出合理的設(shè)計建議。
為解決普通C型鋼設(shè)備寬厚比較大、滯回性能較差的缺點(diǎn)，本文   先對具有相同寬厚比的C型鋼和加勁C型鋼的滯回性能進(jìn)行了比較，結(jié)果表明加勁可提高此類構(gòu)件滯回性能；然后對具有中間加勁的C型鋼在壓彎循環(huán)荷載下的滯回性能、變形情況以及   終的破壞模式進(jìn)行了深入分析；研究了加勁設(shè)置對構(gòu)件性能的影響，得出了合理的加勁布置方式；利用延性系數(shù)對本文所計算的構(gòu)件的性能進(jìn)行了評價，結(jié)果表明：通過加勁，絕大部分的C型鋼都滿足了延性要求；根據(jù)以上的分析結(jié)果，本文初步提出了具有中間加勁C型鋼的寬厚比及軸壓比限值，進(jìn)而對彩鋼壓瓦機(jī)構(gòu)件的設(shè)計提出了合理建議。
本文研究表明：只要采取合理的措施，如限制構(gòu)件寬厚比或設(shè)置中間加勁，就可以冷彎薄壁鋼構(gòu)件具有較好的性能。這為以后進(jìn)一步開展深入的理論和試驗(yàn)研究以及   冷成型薄壁鋼構(gòu)件在設(shè)防地區(qū)輕鋼龍骨體系中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。