《钢结构》课程教学资源（PPT课件讲稿）冷弯型钢结构特性与热轧型钢结构的性能主要差别 The Main Behavior Differences Between Cold-Formed Steel & Hot-rolled Steel Structures、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018修订介绍

起, Above and beiow South Wellington Underpass tor Highway 19 interchange at Nanaimo on Vancouver Istand typifies the use ot so steel bridge structureg as a at alternative to conventional snor-span badges

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三、冷弯型钢结构特性与热轧型钢结构的性能主要差别 The Main Behavior Differences Between Cold-Formed Stee/& Hot-rolled stee/ Structures 钢结构按型钢轧制方式分 热轧型钢结构,又称普钢结构、重钢结构。设计规范 GB50017-2003(2003年12月01日起实施) 冷弯型钢结构,又称薄钢结构,属轻钢结构。设计规范 GB50018-2002(2003年01月01日起实施)

2 三、冷弯型钢结构特性与热轧型钢结构的性能主要差别 The Main Behavior Differences Between Cold-Formed Steel & Hot-rolled Steel Structures  钢结构按型钢轧制方式分: 热轧型钢结构，又称普钢结构、重钢结构。设计规范： GB50017-2003 (2003年12月01日起实施); 冷弯型钢结构，又称薄钢结构，属轻钢结构。设计规范： GB50018-2002 (2003年01月01日起实施)

2.冷弯型钢结构特性与热轧型钢结构的性能主要差别 有人提出:冷弯、热轧都是钢构件,两本规范能否合成一本? 回答是:不能。因为,二者在以下性能有很大差别。 由于生产方法不同,冷弯型钢冷弯形成残余应力;热轧钢由焊接和温度 变化形成残余应力。截面残余应力大小及分布完全不同。 冷弯型钢截面有冷弯效应 冷弯型钢截面材性冷弯后发生变化弯角处出现冷弯效应即强度 提高塑性降低平板部分强度亦有提高设计时可利用冷弯后强度 提高值(规范有计算公式后面专题讲) Effect of cold Work 3s uEIOUDGNJELMUPn

3 2.冷弯型钢结构特性与热轧型钢结构的性能主要差别 有人提出：冷弯、热轧都是钢构件，两本规范能否合成一 本？ 回答是：不能。因为，二者在以下性能有很大差别。 由于生产方法不同，冷弯型钢冷弯形成残余应力；热轧钢由焊接和温度 变化形成残余应力。截面残余应力大小及分布完全不同。 冷弯型钢截面有冷弯效应 冷弯型钢截面材性冷弯后发生变化,弯角处出现冷弯效应，即强度 提高,塑性降低;平板部分强度亦有提高;设计时可利用冷弯后强度 提高值(规范有计算公式,后面专题讲）

(3)冷弯型钢截面板件宽厚比大设计中不限制板件宽厚比, 冷弯型钢结构允许局部屈曲并利用板件屈曲后强度; Geton A 热轧型钢结构不允许出现局部屈曲,限制截面板件宽厚比

4 (3).冷弯型钢截面板件宽厚比大,设计中不限制板件宽厚比， 冷弯型钢结构允许局部屈曲并利用板件屈曲后强度; 热轧型钢结构不允许出现局部屈曲，限制截面板件宽厚比;

热轧型钢构件整体屈曲之前不允许出现截面板件的局部屈曲,方法是限制 板件的宽厚比或设置加劲肋等。如轴压杄工字型翼缘和腹板宽厚比规定为: ho 235 ≤(25+0.54) b/≤(10+01)235 又如梁腹板设置加劲肋 235 >80 设置横向加劲肋 4>150/235 设置纵向加劲肋

5 热轧型钢构件整体屈曲之前不允许出现截面板件的局部屈曲，方法是限制 板件的宽厚比或设置加劲肋等。如:轴压杆工字型翼缘和腹板宽厚比规定为: y f t b 235 (10 0.1 ) 1  +  y w f t h 235 (25 0.5 ) 0  +  又如:梁腹板设置加劲肋: 设置横向加劲肋 设置纵向加劲肋 y w f t h 235 80 0  y w f t h 235 150 0 

(4)冷弯型钢单轴对称开口截面较多,截面抗扭性能弱 由于单轴对称截面一般形心与剪心不重合,若荷载不通过剪心 压杆常弯扭屈曲起控制; 横向受弯构件岀现扭转产生双力矩B。 Eccentricity trum shear center 上圖 Doublv svrnetnc S C Point sverterric Flexural Formation ngv symmetr TorquerE Fleur Aunsvmrretn Aunt lond mode FICLFE 7.1 Thin-walled sections: (a) general cross-grction rsionat-flexural (b)section types. FIGURE 1.13 Torsional deformations: (a)eccentrically loaded channel beam; (b) axially loaded channel column

6 (4).冷弯型钢单轴对称开口截面较多,截面抗扭性能弱 由于单轴对称截面一般形心与剪心不重合,若荷载不通过剪心： 压杆常弯扭屈曲起控制; 横向受弯构件出现扭转,产生双力矩B

(5)压杆失稳模式有不同 压杆失稳模式( Buckling Modes in Compression Members 整体屈曲模式二者基本相同,有: 弯曲屈曲( Flexural buckling) 弯扭屈曲( Torsional- Flexural Buckling) 扭转屈曲( Torsional Buckling) 但局部屈曲热轧钢不出现,冷弯 型钢有两种局部屈曲模式即: 局部屈曲( Local buckling) Icl N 图51轴心压杆整体失稳的形态 畸变屈曲 Distortional buckling)

7 (5).压杆失稳模式有不同 压杆失稳模式(Buckling Modes in Compression Members): 整体屈曲模式二者基本相同，有: 弯曲屈曲(Flexural Buckling) 弯扭屈曲(Torsional-Flexural Buckling) 扭转屈曲(Torsional Buckling) 但局部屈曲热轧钢不出现，冷弯 型钢有两种局部屈曲模式即： 局部屈曲(Local Buckling) 畸变屈曲(Distortional Buckling)

局部屈曲( Local buckling) 截面板件交角仍然保持不变,截面形状不变板件 交线挺直 cdon MA

8 局部屈曲(Local Buckling) 截面板件交角仍然保持不变,截面形状不变,板件 交线挺直

冷弯型钢受压构件特有一种局部屈曲称之为崎变屈曲 截面除发生局部变形外还发生形状改变; 截面板件交角仍然保持不变;畸变屈曲GB50018尚无计算方法, 澳大利亚AS/NzS4600规范, G. Hancock提供了部分截面的 计算方法 Translation Translation Rotation Rotation Compression flange FIGURE 1.14 Distortional buckling modes: (a)compression Tenure Fig, 3.8 Flange Distortional Buckle of Lipped Channel Column- Section 2

9 冷弯型钢受压构件特有一种局部屈曲称之为畸变屈曲 截面除发生局部变形外,还发生形状改变; 截面板件交角仍然保持不变;畸变屈曲GB50018尚无计算方法， 澳大利亚AS/NZS4600规范，G.Hancock提供了部分截面的 计算方法

截面出现哪一种局部屈曲,取决与截面形状杄件长度和杄 件支承条件等因素 如下图a截面由局部屈曲控制(局部屈曲为49ks;崎变屈曲 为54ks)而下图b由畸变屈曲控制(畸变屈曲为26ksi;局部 屈曲49ksi) Buckling Modes of Thin-Walled Members distortional mode Timoshenko Flexural Timoshenko Flexural Torsional Buckling Torsional Bucklin Formula(Eq 7.10) Formula(Eq. 7.10) Local Flange mode distortional Flexural- torsional 11.0 in FLexural . torsional 138in Buckle half-wavelength (in) Buckle Half-Wavelength(in

10 截面出现哪一种局部屈曲,取决与截面形状,杆件长度和杆 件支承条件等因素. 如下图a截面由局部屈曲控制(局部屈曲为49ksi;畸变屈曲 为54ksi),而下图b由畸变屈曲控制(畸变屈曲为26ksi;局部 屈曲49ksi)