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冷弯薄壁C型钢双向偏心受压构件稳定性能研究

发布者:鑫诺压瓦机 发布时间:2019-08-26 16:33
冷弯薄壁型钢是由钢带或钢板为原料,在常温下,通常采用辊弯成型或冷拔成型的方法得到的各种断面形状的高效型材。

冷弯薄壁型钢是由钢带或钢板为原料,在常温下,通常采用辊弯成型或冷拔成型的方法得到的各种断面形状的型材。冷弯薄壁型钢由于其冷加工方式的缘故,在其截面弯角部分会产生较强的冷弯效应,该效应使得弯角处的材料屈服强度提高,塑性性能降低,且在该处存在较大的残余应力。与同样截面积的热轧型钢相比,冷弯型钢回转半径可增大50%以上,其惯性矩可增加50%-180%左右。与热轧型钢钢构件相比,冷弯型钢构件还具有好的强度自重比、截面形式灵活多样且易于加工成型等优点,近年来得到广泛应用。

由于冷弯薄壁型钢构件厚度较薄,相关板件宽厚比较大,且截面形式大多开口、半开口,使得构件受力破坏形式多表现为板件或者板组的失稳,薄壁构件失稳也成为了结构丧失承载力的主要原因。稳定性问题在冷弯薄壁型钢结构构件设计中需要重点考虑,设计规范中有关构件计算的规定也常和稳定性问题相关。过去,冷弯薄壁型钢多用于屋面板、擦条、立柱、门窗、储物架等次要受力构件和围护结构,随着工艺和技术的革新,很多将冷弯薄壁型钢作为主要承重构件应用到单、多层住宅以及别墅建筑中,形成了冷弯薄壁型钢结构体系。目前,冷弯薄壁型钢的材料朝着高强、超薄的方向发展,且出现了许多新的截面形式,使得冷弯薄壁型钢结构变得轻质。在国外的实际工程中己经出现了厚度小于1mm,屈服强度达550Mpa的高强冷弯薄壁型钢,这些截面形式和钢材屈服强度的变化给构件的稳定设计带来了许多新的挑战,现有规范己不能满足这些设计需求,因此提出与之相适应的设计方法是当前面临的重要问题。

冷弯薄壁型钢结构构件在受力过程中,当板件上的压应力达到局部屈曲的弹性临界应力时,板件会发生出平面的凸曲现象,根据薄板的屈曲理论可知,板件在一个方向发生凸曲时,在与之垂直的另一个方向会产生薄膜拉应力,薄膜拉应力能够增强板件受压方向的刚度,因此当板件达到弹性局部屈曲临界压应力时,构件发生局部屈曲后并不会马上破坏,板件中压应力发生重分布,直到边缘应力达到钢材屈服点应力重分布才停止,这就是受压板件屈曲后强度的由来,受压板件板宽度方向应力分布的变化过程。当所加荷载较小时,应力呈均匀分布状态;随着所加荷载的增大,由于薄膜应力的影响,应力分布不再保持均匀分布,两边应力大,中部应力小;随着所加荷载的继续增大,板件的边缘压应力超过板件屈曲应力而达到材料屈服应力,板件达到了其承载力。因此研究人员在大量的试验研究基础上提出了一种等效处理方法(有效宽度法),有效截面法便是以有效宽度法为基础发展起来的。

C型钢压瓦机是一套轧辊可生产多种规格C型檩条成品的单卷成型机组。该机主要由被动装料架、整平装置、冲孔装置、成型后切断装置、液压站、电脑控制系统等。改进过程分四步完成。

一步改进,加一台打边孔的液压冲孔设备,一次同时冲四个孔,飞锯从中间切断,这样就形成了相邻两段C型钢的头、尾各两个边孔。

二步改进,针对新型C型钢要求在型材中部打出双孔的要求,将边孔4孔冲孔模具改为2孔模具,修改打边孔的程序,使得边孔冲压设备能够在中部打出双孔,并且孔距由用户设定,较大可以打8组双孔。

三步改进,再增加一台打中孔的设备,在带钢压制过程中按用户设定的间距冲出中孔,较大可以打16个中孔。

四步改进,增加长度测量装置和飞锯,当压制长度达到设定的长度时飞锯动作,自动切断型材。 

从冷弯薄壁型钢目前的发展趋势来看,截面形式越来越复杂,材料强度越来越高,板件厚度越来越薄,构件越来越多的发生以畸变屈曲破坏为主,有效截面法己明显无法适用于这些新形式下的构件设计。