美国冷弯型钢结构的应用与研究情况.pdf

美国冷弯型钢结构的应用与研究情况 何保康周天华 （西安建筑科技大学钢结构研究所西安 “ ） 一、 概述 冷弯型钢与热轧型钢的主要区别是 “） 在室温下弯曲 成型， 截面弯角部分由于钢材的冷弯效应， 其强度高于平 板部分； ） 型钢壁厚较薄， 截面板件宽厚比较大， 容易出现 局部屈曲， 通常采用有效宽度设计方法利用其屈曲后的强 度； 0 9 6 7 * 2 8 4 * 3 9 6） ； 另一类是 从上世纪四十年代开始广泛应用的冷弯型钢结构， 负责编 制冷弯型钢结构国家设计规范、 标准和手册等文件的组织 机构是美国钢铁学会- . / .（- 1 2 3 4 5 6. 2 9 65 6 1 4 3 3 4 5 * 3 9 6 7） ， 负责编制和修订设计规范和组织课题研究。 - . / .对冷弯型钢结构的研究工作也十分重视， 由- . / .向 美国各大钢铁公司筹措科研资金并资助和组织大专院校、 科研机构开展冷弯型钢课题研究。- . / .组织研究的课题 主要侧重于冷弯型钢构件的基本性能方面， 研究成果通过 - . / .规范委员会审定后可作为修订规范的依据。 多年 来， 由于冷弯型钢结构研究在美国持续不断地开展， 其设 计规 范、 标 准 也 在 不 断 修 订 和 完 善， 自“ , ’ 年 第 一 版 - . / .冷弯型钢结构设计规范问世后， 已先后作了次修 订和补充， 其最新版本是“ , , 版冷弯型钢结构构件设计 规范 （ “ / 1 4 3 5 ; * E0 9 6 1 2 1 6 4 1） 。由- . / .等组织并由密苏里 F罗拉大学主办， 每隔二年在美国举行一届冷弯型钢结构 国际学术会议， 自“ , “年以来， 已先后举办了“ 届冷弯 型钢国际学术会议， 这“ 届国际会议都由美籍华人于炜 文教授 （G 2 9 1 7 7 9 2H HI 8） 担任会议主席。这对冷弯型钢 结构在世界各国的应用与发展起着良好的推动和促进作 用。 在美国， 冷弯型钢结构构件已经走向专业化、 产业化 的生产模式。因此在美国除- . / .以外， 还建立了许多有 关冷弯型钢构件生产的行业学 （协） 会， 他们针对自身从事 的冷弯型钢产品， 也不断开展课题研究， 出版设计标准、 指 南， 组织学术会议等。这些行业学 （协） 会有 “） 金属房屋 制造商协会J KJ-（J 1 * 5 ;K 8 3 ; ） 结构体 系 用螺栓连接的冷弯型钢桁架性能； 用于住宅建筑的冷 弯型钢屋面桁架的性能； 檩条与屋面板系统的非弹性有限 元分析。 （1 ） 动力和抗震性能 蒙皮结构刚架的抗震、 抗 风性能； 轻型刚架的抗震性能；G H 0 9 9 C楼面系统的动力 性能； 冷成型矩形钢管在高循环荷载作用下的性能。 （1 ） 房屋建筑 冷成型钢建成的轻型刚架房屋； 低造价轻型刚 架房屋在伊朗的应用。 （1 ） 试验、 设计规范和指南 标准 直立缝屋面体系的设计指南； 扭转和侧向稳定的简化计算 规定和辅助设计； 冷弯型钢设计教材； 1 2 2 3年版4 5 5冷 弯型钢结构设计规范的补充规定； 住宅和商业房屋用的轻 型刚架设计标准。 （1 3） 截面特性 薄壁轻型金属截面设计 和分析的基础数据。 （1 F） 夹心板 连续夹心板的承载能力 分析； 开孔夹心板的强度和刚度计算。 （1 ） 管结构 冷弯 成型钢管的塑性弯曲承载力的试验研究。 （1 2） 汽车部件 冷成型汽车部件在静力和动力作用下的性能。 （ ） 基本 数据和数据库 欧洲规范E H 0 7 I 7 J 中的稳定曲线用于冷 弯型钢构件初始缺陷系数的修正； 冷弯型钢截面的试验数 据。 （ 1） 疲劳强度 冷弯型钢结构构件和连接在反复荷载 作用下的疲劳设计； 疲劳荷载作用下冷成型钢管的连接 性能。 四、 结语 从上面介绍的近年美国和部分欧洲国家开展的 冷弯型钢结构研究项目看出， 他们不仅从事结构和结构体 系的研究， 也从事材料和基本构件性能的研究； 不仅从事 构件的静力性能研究， 也从事构件的动力性能研究。此 外， 美国的冷弯型钢结构的研究工作都是在一些美国钢铁 大公司资助下， 由4 5 5和其他各行业学 （协） 会组织进行 的， 因此研究经费充足， 每一研究课题不仅有理论分析， 也 作了大量试验研究。其次， 他们的研究课题密切结合生产 实际， 研究成果通过编制设计规范、 标准或设计指南等方 式用于指导或改进设计和制造， 从而也不断推动冷弯型钢 结构的应用与发展。当今世界各国都十分重视设计规范 和标准的编制工作。因为设计规范、 标准是该学科领域研 究成果水平的集中体现， 也是科研成果转化为生产力的重 要手段， 规范中的一个公式、 一条曲线、 一个系数都可能给 国家带来重大的经济效益。我国自五十年代起开展冷弯 薄壁型钢结构的研究， 1 2 3 2年也颁布了第一部 弯曲薄壁 （下转第3 页） 2 层为砂质粉土， “ ） 极限分析与土体塑性人民交通出版社， “ 4 陈仲颐等土力学清华大学出版社， “ - （上接第4 页） 型钢结构技术规范 草稿， “ 2 4年修订为 薄壁型钢结 构技术规范（ “ .. 2） 。从我国八十年代所发 表的论文报告和编制的设计规范 “ .. 2看， 当时 我们的研究和规范水平与国际先进国家相比虽有差 距， 但也不是相差很远的。“ *年美国 6 A出版的 金属结构稳定 世界观点 一书中， 深圳大学张中 权教授在该书中编写并比较了我国冷弯薄壁型钢结构 设计规定， 我国规范与世界各国规范规定相差不大。 “ . .年.月由规范管理组和西安建筑科技大学共同 组织的中美冷弯型钢结构设计规范讲座， 美国专家对 我国 规 范 “ .. 2也 给 予 了 较 好 的 评 价。 ’ * , ’- . , , / , 0 1 2 3一书第一版中汇总世界上已编制 冷弯型钢结构设计规范的国家时还没有中国， 而“ 4 年该书再版时， 就加上了中国， 这说明我国编制的设计 规范已得到了国际重视和认可。但是近* 多年来， 我 国在冷弯型钢结构方面的试验研究远远落后于世界各 国， 分析其原因主要是冷弯型钢结构在我国应用太少， 研究课题和经费缺乏。反过来， 科研工作跟不上也必 然影响冷弯型钢结构的应用与发展， 这种恶性循环的 局面应该引起重视和得到改进。 参考文献 “ B C D 6 E F G H I E J 8 G K L 8 8 F G 8 K M N 9 D E 7 9 M F 8 OP E 9 K，Q 9 R D “ . 4D * 8 E S “ .. 2规范讲座资料’ E D “， 中南建筑设计院，“ . . ./