嵌套加强的LQ550高强冷弯薄壁C型钢连续檩条受力性能研究

为提高LQ550级高强冷弯薄壁C型钢连续檩条的承载能力,采用在支座处嵌套的方法来加强连续檩条。对未加强和采用两种嵌套方式加强的檩条共7组试件进行三点受弯试验,得到了试件的承载性能和破坏形态,试验结果表明加强后的试件出现跨中局部屈曲和嵌套端部局部屈曲两种破坏形态。采用ABAQUS软件建立了非线性有限元模型对嵌套加强的檩条进行数值模拟,有限元分析得到的承载力和破坏形态与试验结果吻合良好,验证了有限元模型的准确性。基于验证的有限元模型,分析了两种嵌套方式和不同嵌套长度对檩条承载力的提升,且表明嵌套檩条的长度宜取为连续檩条跨度的1/5~1/4。

光伏支架高强冷弯C型钢檩条的受弯性能研究

为研究光伏支架中高强冷弯C型钢檩条的受弯性能,对5种布置方式下的LQ550高强冷弯C型钢檩条(下文简称为“C型钢檩条”)开展了跨间6个加载点集中加载试验。建立C型钢檩条有限元模型,并通过试验得到的C型钢檩条受弯性能验证模型的准确性,并依此模型探究檩条相对长细比对其受弯稳定承载力的影响规律。参照GB 50018—2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》的规定,分析了撑杆约束对檩条受弯稳定承载力的有利作用。结合实际项目,对采用C型钢撑杆的光伏支架开展现场加载试验。研究结果表明:1)檩条的抗弯刚度和受弯稳定承载力通过在跨间设置撑杆约束后明显提高,且设置C型钢撑杆约束的提高效果强于圆管撑杆。2)C型钢撑杆可视为理想侧向支承,檩条平面外计算长度系数可以根据C型钢撑杆的设置情况取值。3)现场加载试验证明C型钢撑杆对檩条扭转具有良好的约束效果,充分验证了采用C型钢撑杆体系的新型光伏支架结构的适用性。

简支C形钢檩条内嵌式连续化加固技术研究

简支变连续加固方式是解决现有檩条加固方式用钢量大、施工效率低等问题的有效方法。采用有限元软件ABAQUS对不同跨度L的简支C形钢檩条内嵌式连续化加固,搭接长度系数α取值0.02~0.20,根据连续性指标β得出简支C形钢檩条合理的嵌套搭接长度,并对比分析简支C形钢檩条支座处采用螺栓连接和结构胶粘结两种连接方式的连接性能。结果表明:简支C形钢檩条内嵌式连续化加固的搭接长度宜≥10%L且当α取0.10时,内嵌式C形钢檩条的β能够达到90%且能够满足檩条加固要求;综合考虑简支C形钢檩条支座处两种连接方式的施工操作性和加固成本,简支C形钢檩条内嵌式连续化加固可优先选择螺栓连接。

C型连续檩条的可行性研究

从理论分析与实验研究两方面对C型连续檩条的可行性进行了研究,提出了C型连续檩条的计算模型和计算方法.并以一工程设计实例论证了C型连续檩条的经济性,进一步说明了C型连续檩条的应用价值.

考虑蒙皮效应的轻钢檩条极限承载力分析研究

压型钢板在其自身平面内具有很大的抗剪能力,其参与结构整体受力,对主体结构有加强作用,提高了结构的空间整体性,此被称为压型钢板的蒙皮效应。为了使应力蒙皮效应在工程中尽快得到应用,对蒙皮支撑C型檩条在竖向荷载作用下的稳定承载力进行了理论分析和试验研究,应用有限元方法分析了有、无蒙皮支撑两种情况下檩条的极限承载力,探讨了蒙皮板对檩条的侧向支撑和扭转约束作用机理。结果表明:檩条在有蒙皮情况下,受力后侧移、扭转角和内部应力均比无蒙皮支撑时减小,稳定承载力提高约20%。

蒙皮支撑的C形檩条在静力荷载作用下的性能

采用非线性有限元法研究了冷弯薄壁Ｃ形檩条在蒙皮板侧向支撑及扭转约束作用下的静力工作性能。分析结果表明，蒙皮的侧向支撑及扭转约束作用可以大大减小檩条翼缘的侧向变形和截面的扭转变形，并提高其承载力。在分析结果基础上得出了一些重要结论。

既有简支C型钢檩条连续化加固后性能影响因素分析

采用三线性钢材本构模型和壳单元,对2个相邻简支C型钢檩条连续化加固试件建立了同时考虑几何非线性和材料非线性的三维有限元模型进行加载试验数值模拟分析,分析了内嵌薄壁L型钢的长度与厚度、自攻螺钉布置方式、螺钉间距等参数对简支檩条连续化加固构件受力性能的影响。结果表明:随着薄壁L型钢的长度、厚度增加和螺钉间距的减小,简支檩条连续化加固后的承载能力、刚度增大。薄壁L型钢长度增加、螺钉间距的减小对刚度的提高幅度大于对承载能力的提高幅度。薄壁L型钢长度对承载能力、刚度的提高幅度由大变小,薄壁L型钢长度宜取檩条单跨跨度的10%~15%。薄壁L型钢厚度大于檩条厚度时,对加固檩条的刚度、承载能力提高较小;腹板及翼缘均有螺钉连接的加固檩条的刚度和承载能力大于仅腹板螺钉连接加固,但对承载力的提高不大。不同的薄壁L型钢长度与厚度、螺钉间距、螺钉连接方式对加固檩条的延性提升不大,各试件破坏模式基本相同,左右两跨檩条均发生整体弯曲变形破坏,并在上侧L型钢腹板中部以及加载点附近C型钢受压上翼缘与腹板处发生局部屈曲破坏。

腹板开孔对冷弯薄壁C型钢简支檩条受力性能影响

为了研究腹板开孔对冷弯薄壁C型钢简支檩条受力性能的影响,选取不同孔洞直径和间距的腹板开孔冷弯薄壁C型钢简支檩条进行有限元受力性能分析,分析腹板开孔冷弯薄壁C型钢简支檩条的刚度、承载力、应力分布和破坏模式,研究孔洞离支座距离、孔径和孔间距对简支檩条受力性能的影响。结果表明:仅距支座檩条高度(H)以上处开直径不超过檩条高度1/2孔洞时,开孔基本不影响C型钢檩条的受力性能。腹板沿全长均匀开孔会降低檩条的受力性能,随着孔径增大,孔距减少,檩条的受力性能降低,弹塑性阶段越短,屈服荷载、极限荷载明显下降,构件整体刚度下降,位移增大明显。当开孔直径不大于H/3、孔间净距不小于3H时,开孔对檩条极限荷载基本没影响,位移增大不到1.4%。开孔对檩条破坏模式没有影响,均表现为跨中上翼缘屈曲,跨中上、下翼缘应力达到屈服。

轻钢屋面檩间支撑体系探讨

檩间支撑在轻钢屋面系统中占有很重要的位置,它能有效地将檩条倾覆力传递给刚架,起到提高檩条侧向稳定与屋面整体刚度的作用。分析不同形式的檩间支撑及直拉条在不同受力情况下的支撑体系优缺点,并提出用C型钢作直拉条的檩间支撑体系。分析表明:C型檩间支撑刚度好,连接方便,而且有很好的经济效益,是值得推广的一种檩间支撑形式。

冷弯薄壁C形檩条加固有限元分析

为提高C形檩条承载力,通过附加L形钢缀板的方式提高C形檩条的稳定性和强度。利用ABAQUS软件针对6 m和7.5 m长180 mm×60 mm×20 mm×3 mm的C形檩条建立了通过L形钢缀板加固的方案,通过非线性屈曲分析计算研究了加固后结构的屈曲荷载及使檩条跨中挠度为L/150时的弯曲荷载变化情况,并考虑了L形钢缀板的下翼缘宽度、板厚以及是否卷边对其承载力的影响。有限元计算结果表明,附加L形钢缀板可有效提高C形檩条的承载力。最后,对加固效果进行了经济性分析,结果表明,当C形檩条长度较长时,采用带卷边的L形钢进行加固用钢量较小,较为经济。

冷弯薄壁檩条在檩条-覆板体系下的强度分析

该文分析了冷弯薄壁檩条 覆板体系下的檩条强度问题,体系受向上的风荷载作用,檩条 覆板体系对檩条的约束作用采用两个弹簧:一个横向弹簧和一个扭转弹簧来代替.比较了覆板刚度和偏心距对C、Z形截面檩条荷载承载力的影响,给出了C、Z形截面檩条的最佳荷载作用点.

装配式集装箱式房屋体系与屋架结构体系的设计优化

结合上海市公共卫生临床中心应急储备楼工程实际,在保证建筑功能和空间需求等设计要求的前提下,对主体结构的钢结构装配式集装箱式房屋体系与屋架结构的钢桁架体系进行了设计优化。通过对应急工程中的檩条和墙板提出特制C形檩条和保温岩棉板墙等优化措施,解决了屋架过重、墙体施工缓慢等实际问题,在确保结构安全和施工质量的同时大大提高施工效率,取得了良好的社会效益和经济效益,可以为类似工程提供参考。

冷弯薄壁型钢的应用研究

通过工程应用，具体对彩色压型钢板和Ｃ型钢檩条在使用过程中出现的问题，进行了构造方面和力学方面的分析和研究，提出了施工改进措施。

金属蒙皮支撑C形檩条的计算理论

归纳了开口冷弯薄壁截面的几何特征和薄壁杆件的受力性能、特征,对蒙皮支撑C形檩条的抗剪刚度和抗扭刚度进行了分析,研究蒙皮支撑C形檩条在风吸力作用下的基本性能,旨在更深入了解金属蒙皮支撑檩条在整体蒙皮结构中所起的作用。

《钢檩条、钢墙梁》(SG521-1～4)图集介绍

钢檩条、钢墙梁已广泛应用于以轻型板材围护的工业与民用建筑中,为便于设计应用,中国建筑标准设计研究院组织编制了标准图集《钢檩条、钢墙梁》（SG521-1~4）。该标准图集采用了檩条允许线荷载的表示方法分别列出了各荷载效应下檩条的允许线荷载值。对该图集的内容与应用范围作了较详细的介绍与说明,包括钢材牌号、截面类型与规格、荷载条件与适用范围、计算假定与公式、相关技术规范及设计选用表、有关布置图与详图等内容与应用方法,同时对钢檩条和钢墙梁的合理设计提出了建议。

高频焊接H型钢在屋面檩条中的应用

本文以云钛标准厂房檩条设计为例，通过对不同型钢檩条在不同跨度、不同荷载下的计算分析，得到不同跨度、不同荷载条件下的檩条用钢量，为高频焊接H型钢作为屋面檩条应用提供借鉴。

跨中设拉条C形截面简支檩条绕强迫轴的弯曲和扭转

分析跨中设置1道拉条的C形截面檩条承受风吸力的情况(拉条作为檩条的侧向弹性支座),将分析结果与ANSYS板壳有限元的分析结果进行对比。结果表明:除拉条截面及两端支座附近外,上翼缘水平反力与ANSYS模型的结果符合很好,拉条反力也符合;C形截面沿檩条长度的应力,除拉条截面及附近区域外,弯扭理论分析与ANSYS有限元分析结果吻合;在拉条截面,卷边尖端的应力受畸变影响很大;C形截面压应力控制点采用EC3的方法总是偏于安全;但拉应力控制点是上翼缘卷边尖端,应在单向弯曲应力计算公式上增加畸变应力。

简支C型檩条在风吸力作用下精确应力计算模型

稳定问题是C型檩条在风吸力作用下的主要控制因素,该文基于薄壁杆件结构力学以及经典梁理论,提出了可以精确计算简支C型檩条在风吸力作用下的应力计算方法,该方法可以同时考虑压型钢板对檩条上翼缘侧向及扭转约束支撑的影响。依据相关试验资料以及数值计算结果,验证了该方法的精度。然后,基于该文所提出的方法,针对檩条横截面应力分布、侧向位移等力学性能,以及有无拉条等构造措施对其极限状态的影响进行了参数分析。研究表明,压型钢板对檩条上翼缘的侧移及扭转约束及拉条措施会改变檩条横截面应力分布及侧向位移,对其稳定极限状态产生显著影响。

设置两拉条的C形截面檩条绕上翼缘的扭转分析

对屋面板采用自攻螺钉与檩条上翼缘相连且设置两根拉条的简支檩条,在风吸力作用下的应力和变形进行分析,并与有限元分析结果进行对比。分析发现,绕上翼缘扭转的理论能够比较准确地预测下翼缘的侧向变形、拉条反力和非拉条附近的屋面板反力。拉条截面下翼缘卷边的压应力最大,采用EC3方法计算的压应力与ANSYS的结果符合;拉条截面上翼缘卷边的拉应力最大,必须考虑畸变的影响,且必须采用弯扭理论求解并计算出拉条反力,才能引入畸变正应力。

既有简支薄壁C形钢檩条连续化加固研究

为提高既有简支薄壁C形钢檩条的承载能力,对相邻简支C形钢檩条在支座附近采用内嵌薄壁L形钢连接成为连续檩条。对仅腹板有螺钉连接和腹板及上、下翼缘均有螺钉连接的2组加固C形钢檩条进行静力加载试验,分析了加固后檩条的破坏模态、刚度、延性、承载能力及应变发展,并与简支C形钢檩条的受力性能进行了对比。试验结果表明:加固试件的两跨檩条以整体弯曲变形为主,C形钢檩条跨中和加载处上翼缘与受压区腹板发生局部屈曲而破坏,薄壁L形钢翼缘达到屈服。简支檩条连续化加固后的承载能力、刚度均有显著提高,延性提高较小。腹板及上下翼缘均有螺钉连接加固檩条的刚度和屈服荷载提高幅度明显高于仅腹板螺钉连接加固,但两者极限荷载和延性差别较小。采用三线性钢材本构模型和壳单元,建立了同时考虑几何非线性和材料非线性的三维有限元模型进行数值模拟,计算结果与试验结果的对比验证了有限元模型的准确性。分析了不同薄壁L形钢长度对加固檩条受力性能的影响,结果表明,薄壁L形钢长度的增加对承载能力、刚度的提高幅度由大变小,刚度的提高幅度大于承载能力的提高幅度,薄壁L形钢长度宜取檩条单跨跨度的10%~15%。