C型鋼的龍骨結(jié)構(gòu)體系特點

近年來，在輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)居住建筑的研究中，低層住宅(別墅)的成套技術(shù)倍受人們關(guān)注，不少機構(gòu)和相關(guān)企業(yè)都力求出自己的集成體系，旨在未來的鋼結(jié)構(gòu)住宅建設(shè)市場上占有   的份額。研究的宗旨就是要設(shè)計出取材方便、連接簡單、安裝、綜合造價低廉的鋼結(jié)構(gòu)房屋。目前，除成套引進的房屋外，國內(nèi)己建和在建的鋼結(jié)構(gòu)低層住宅在結(jié)構(gòu)上尚未形成完整的體系(固定的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)體系。另一類為以小型熱軋型鋼組成的龍骨結(jié)構(gòu)體系。參照我國現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，后者的設(shè)計沒有問題，而前者的設(shè)計國內(nèi)尚無與之相應(yīng)的規(guī)范/規(guī)程可依。

C型鋼設(shè)備壓桿是龍骨結(jié)構(gòu)體系中一種重要的桿件形式，一般用于C型鋼框架柱和C型鋼析架中。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(yīng)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(jié)構(gòu)構(gòu)件和熱軋型鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(shè)周期，取得較好的經(jīng)濟效益。

構(gòu)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(shè)備鋼結(jié)構(gòu)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(dāng)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(rèn)為是   的鉸接，應(yīng)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(gòu)件。鋼結(jié)構(gòu)壓彎構(gòu)件的承載能力主要取決于桿件的整體穩(wěn)定，對于C型鋼截面而言，由于其組成截面典型的靜力學(xué)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(gòu)件喪失承載能力，可能還有相當(dāng)可觀的屈曲后強度可以利用，而且構(gòu)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(shè)計，《型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》(GB50018)考慮板件局部屈曲的相關(guān)性，以截面板組為計算單元，提出了板組承載力準(zhǔn)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(shè)計計算模型，對其受力性能進行分析。