【摘 要】
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腹板与翼缘加劲的冷弯薄壁型钢拼合梁,由于加劲肋的设置,其截面惯性矩、板件有效宽度和截面有效面积增大,承载力较未加劲构件有较大的提升。本文对双肢拼合弓形冷弯薄壁型钢闭合截面梁的受弯承载力进行研究,分析各截面参数和翼缘加劲对该截面拼合梁极限弯矩的影响,并对现行规范进行评估和修正。为验证有限元建模方法的可靠性,对腹板加劲冷弯薄壁型钢拼合梁受弯试验进行模拟。与试验结果进行验证并对模型的建立过程进行了详细说
【基金项目】
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2019/03-2019/12,参加陕西省工业攻关项目(2014K06-23)“节能冷弯薄壁型钢多肢拼合龙骨组合墙体产业化关键技术研究”; 2019/06-至今,参加中央高校基本科研业务费专项资金(300102289205)“绿色节能装配式轻钢复合建筑结构关键技术集成研究”;
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腹板与翼缘加劲的冷弯薄壁型钢拼合梁,由于加劲肋的设置,其截面惯性矩、板件有效宽度和截面有效面积增大,承载力较未加劲构件有较大的提升。本文对双肢拼合弓形冷弯薄壁型钢闭合截面梁的受弯承载力进行研究,分析各截面参数和翼缘加劲对该截面拼合梁极限弯矩的影响,并对现行规范进行评估和修正。为验证有限元建模方法的可靠性,对腹板加劲冷弯薄壁型钢拼合梁受弯试验进行模拟。与试验结果进行验证并对模型的建立过程进行了详细说明。将有限元分析得到的破坏模式、弯矩-跨中挠度曲线和极限承载力与试验结果进行了对比,发现数据吻合较好。验证了有限元方法的准确性后,建立起双肢拼合弓形冷弯薄壁型钢闭合截面梁的有限元模型。对可能影响该截面拼合梁受弯承载力的螺钉间距、腹板加劲肋深度与翼缘宽度之比、腹板加劲肋高度与腹板高度之比、截面高宽比、翼缘宽厚比、翼缘加劲肋深度与翼缘长度之比、翼缘加劲肋宽度与翼缘宽度之比进行了参数分析。研究了该截面拼合梁的极限承载力随各参数变化的规律。结果表明,螺钉间距在150—500mm之间变化时,对拼合梁的极限承载力影响较小,但是螺钉间距较大时,拼合梁更容易在跨中发生破坏,承载力迅速下降。结合工程实际,建议螺钉间距取300mm。通过与腹板和翼缘未加劲的箱形梁进行对比,发现腹板加劲与翼缘加劲均能显著提高拼合梁的受弯承载力。拼合梁极限受弯承载力随着腹板加劲肋深度与翼缘宽度之比、腹板加劲肋高度与腹板高度之比、截面高宽比、翼缘加劲肋深度与翼缘长度之比的增加而增加,随着翼缘宽厚比的增加而减小。翼缘加劲肋宽度与翼缘宽度之比对极限承载力的影响较小。且翼缘加劲肋对极限受弯承载力的提升随着截面高宽比的增大而减小,随着翼缘宽厚比的减小而增大。使用中美规范有效宽度法和直接强度法对受弯承载力进行计算。发现直接强度法计算结果最大,与有限元值最为接近,但对部分模型的估计偏于不安全。而中美有效宽度法的计算结果则过于保守,没有充分利用好该截面拼合梁的承载力。根据抗弯模量折减法,对影响拼合梁受弯承载力的各项参数进行拟合,得出抗弯模量折减系数的计算公式。在北美直接强度法基础上进行参数修正,得出适用于该截面拼合梁受弯承载力计算的修正直接强度法。两种方法与有限元值吻合较好,可以为工程实践起到参考作用。
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