新型冷弯超薄壁型钢龙骨结构建筑体系研究难点.doc

华北水利水电学院硕士学位论文新型冷弯超薄壁型钢龙骨结构建筑体系研究姓名：王镇岳申请学位级别：硕士专业：水工结构工程指导教师：魏群2011-05华北水利水电学院硕士学位论文新型冷弯超薄壁型钢龙骨结构建筑体系研究摘 要冷弯薄壁型钢结构体系建筑已经广泛的运用于低层和多层建筑中，其自重轻，抗震性能好，较少或无湿法作业，适宜工厂化模块生产，施工周期短，房屋格局布置灵活，建筑垃圾少，构件可重复使用，对环境的污染接近于零等特点越来越受到人们的关注。随着冶金技术的发展和冷弯成型技术的开发，冷弯型钢构件向着高强超薄发展。在美国，厚度在 0.55mm2mm 的高强冷弯型钢已经广泛的运用到建筑领域中。我国对此开发尚为空白，对新型高强冷弯型钢及其结构体系的开发成为冷弯型钢领域的新前沿。本文以新型开发的壁厚为 0.3mm，屈服强度达到 550MPa 的镀锌高强钢板冷弯型钢结构体系为研究对象，结合国内外研究成果，对新型冷弯超薄壁型钢结构体系的型钢形式，新的连接形式和新的结构形式系统全面的研究阐述。在前人的基础上，研究开发了该结构体系中新型连接方式，新型连接节点，新型型钢的成型设备，成型流程等生产工艺。研究总结了新型结构体系的安装施工方法。通过数值计算研究了新型构件的屈曲形式。通过国内外设计规范推荐的计算方法和数值计算方法的比较，总结出对新型构件的承载力计算公式。旨在研究开发出该结构体系的成套技术，推向市场，丰富我国的冷弯轻钢事业。关键字：冷弯超薄壁型钢结构；箍接连接；箍接节点；成型工艺；屈曲模式；轴心受压承载力；I华北水利水电学院硕士学位论文RESEARCH AND ANALYSIS OF THE NEW KINDS OFCOLD-FORMEDSTEEL STRUCTURE BUILDING SYSTEMABSTRACTCold-formed steel structure system has been widely used in buildings, its light weight, good seismic performance, and less or no wet operation, suitable for factory module production, short construction period, housing pattern layout flexibility , less construction waste, reusable components, pollution of the environment close to zero and so the characteristics of more and more attention.With the development of metallurgical technology and the development of roll forming technology, ultra high strength cold-formed steel members towards the development of the United States in the 0.55mm-2mm thick high-strength cold-formed steel has been widely applied to the construction sector. Of this development is still blank. On the development of new high-strength cold-formed steel cold-formed steel to become the new frontier areasIn this paper, a new development of the wall thickness of 0.3mm, the yield strength of 550MPa high strength steel cold-formed galvanized steel structure system for the study, to combine research results, new kinds of thin wall steel structure system of steel forms, new Connection form and structure of new systematic and comprehensive study describes. The structural system was developed in the new section of the molding equipment, molding processes and other production processes. And summarizing the new structure of system installation and construction methods. Studied by numerical buckling in the form of new components. Through domestic and international design and numerical calculation methods of comparison, summed up the elements of the new capacity calculation formula. To study the structural system developed sets of technology to the market, rich cold-formed light steel business in China.Keywords:super thin cold-formed steel structure; hoop molding; process; buckling model; axial compression capacityII独立完成与诚信声明本人郑重声明：所提交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果并撰写完成的。没有剽窃、抄袭等违反学术道德、学术规范的侵权行为。文中除已经标注引用的内容外，本学位论文中不包含其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北水利水电学院或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名：保证人（导师）签名：签字日期：签字日期：学位论文版权使用授权书本人完全了解华北水利水电学院有关保管、使用学位论文的规定。特授权华北水利水电学院可以将学位论文的全部或部分内容公开和编入有关数据库提供检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段复制、保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文原件或复印件和电子文档。（涉密的学位论文在解密后应遵守此规定）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：签字日期:华北水利水电学院硕士学位论文1 绪 论1.1 本文研究的目的及意义1.1.1 研究背景建筑用钢结构一般分为两种，一种是由热轧型钢或热轧钢板焊接型钢连接构成的重钢结构建筑，一种是由薄钢板经机械冷弯后形成的各种截面形式的冷弯型钢构件，连接组合形成冷弯薄壁结构体系即轻钢结构体系。这种从 19 世纪 50 年代发展于美英两国建筑结构体系，经过近六十的发展，受到了世界建筑领域的青睐，得到了广泛而长足的发展1。冷弯薄壁结构体系相对于传统的砖混结构、钢筋混凝土框架结构等建筑结构体系具有自重轻，抗震性能好，较少或无湿法作业，适宜工厂化模块生产，施工周期短，房屋格局布置灵活，建筑垃圾少，构件可重复使用，对环境的污染接近于零等特点，是一种绿色环保型建筑体系2。冷弯薄壁型钢主要由 0.5mm3.5mm 厚的彩色钢板、普通钢板或镀锌钢板经冷压或冷弯而成。以 C 型，U 型，Z 型，矩形为基本截面形状，配有各种加劲形式的复杂截面形状，曾大截面惯性矩，提高截面承载力。冷弯型钢过去多用于非结构构件，如屋面、货架、檩条等。随着冶金技术和冷弯成型技术的发展，越来越多的国家将冷弯型钢作为承重结构运用在低层、多层工厂和民用建筑中，逐渐形成了现在的冷弯薄壁型钢结构建筑体系。冷弯薄壁钢结构体系可分为冷弯薄壁龙骨结构体系、冷弯薄壁纯框架体系、冷弯薄壁钢框架支撑结构体系、钢框架-剪力墙结构体系等四种3，他们有着广泛的共同点和结构形式的不同：纯框架结构与钢筋混凝土框架结构相似，完全采用框架来承担荷载和抵抗剪力，框架主要由矩形轻钢，H 型轻钢构件承担。纯框架结构体系建筑一般由基础、框架梁柱、刚性节点、轻质墙体、压型钢板楼板、屋面板等组成。冷弯型钢框架结构多用于多层钢结构住宅。钢框架-支撑结构体系是将框架体系中的部分柱之间连接竖直支撑，形成支撑框