冷弯薄壁型钢计算公式及参考文献

1、直接法原始公式：（注：原公式仅根据纯弯实验得出）文献：1、【首次提出直接法】92B.WSchaienT.Pekoz.DirectStrengthPredictionofCcld-FormedSteelMembersUsingNumericalElasticBucklingSolution.Second.InternationalConferenceonThin-XlledStructures:Thin-WalledStructuresResearchandDevelopment,Singap-ore.EhevierScienceLtd,1998137-1442、【美国2004规范以及澳大利亚4

2、600规范】J9NorthAmericanspecification(NAS).Appendix1ofLheSTorthAmericanSpecificationfbt;heDesignofCold-FcrmedSteelStructuralMe：mburs.Washington(DC)AmericanIronandSteelInstitute.200420AS/NZS4600.AxisLralian/NewZealandStandard,ColdkormedStelStructures20053、【详细说明】98 B.WSchaferDirectStrengthMethodDesigntju

3、ideWashmgtciii(DC),AmeiicanIronandSteelInstitute.200699 BW.SchaferDesignofCold-FormedSteelUsingtheDirectStrengthMethod.Proceedingsof18thInLcrnationalSpecialtyConferenceonCoId-formedSteelStmctiires,20064、【对发展历程以及未来的展望】：13B.W,Schafer.Progress皿theDirectStrengthMethod.Proceedingsof18tbTmemaiionalSpecial

4、tyC<inferencedeCold-FormedSteelStructures,2006:647-621l-lB.W,SchaferAdvanceinDirectStrengthDesigiofThin-WailedMembers.ProceedingsoftheIii；ernationalConferenceonAdvancesmStructuresiSteel,Concrete,CompositeandAluminum,2003:333-340：丨5B.W,SchaferReviw:LaeDirec：StrengthMethodofCold-bDrmedSteeMemberDes

5、ign.Joi.rna1ofConstructionalSteelResearch2008,64(7-8):766-7785、【用于校核受弯构件的设计公式的实验数据相关的直卷边的C和Z截面受弯构件】132133134135136137138139140141142143SteelResearch.1994,31(2-3):169186T.Hoglund.DesignofTrapezoidalSheetingProvidedwithIntermediateStiffeners.SwedishCouncilforBuildingResearch.D2&1980J.Konig.Transve

6、rsallyLoadedThin-WalledC-ShapedPanelswithIntermediateStiffeners.SwedishCouncilforBuildingResearch.D7:1970R.A.LaBoute,W.W.Yu.StructuralBehaviorofBeamWebsSubjectedtoBendmgStress.CivilEngineeringStudyStructuralSeries,78-1,DepartmentofCivilEngineering.UniversityofMissouri-Rolla,Rolla,Missouri1978Ivl.E.M

7、oreyra.TheBehaviorofCold-FormedLippedChannelsUnderBendingMSThesis,CornellUniversity.1993R.P.Papazian.R.M.Schuster,TSommersteinMultipleStiffenedDeckProfiles.TwelfthInternationalSpecialConferenceonCold-FormedSteelStructures,UniversityofMissouri-Rolla1994N.Phung,W.W.Yu.StructuralBehaviorofLongitudinalR

8、einforcedBeamWebs.CivilEngineeringStudyStructuralSeries.78-6,DepartmentofCivilEngineering,UniversityofMissouri-Rolla,Rolla,Missouri1978C.A.Rogers,R.MSchusterInteractionBucklingofFlange,EdgeStiffenersandWebofC-SectioninBending.ResearchintoCold-FormedSteeLFinalReportofCSSBI/IRAPProject.DepartmentofCiv

9、ilEngineering.UniversityofWaterloo,Waterloo,Ontario.1995R.SchardtW.Schrade.Kaltprofil-pfetten.InstitutFurStatik,TechnischeHochschuleDarmstadt,BerichtNr.1,Darmstadt.1982R.M.Schuster.TestingofPerforatedCStudSectionsinBending.ReportfortheCanadianSheetSteelBuildingInstitute,UniversityofWaterloo,Waterloo

10、,Ontario.1992卜1Shan,R.A.LaBoute,W.W.Yu.BehaviorofWebElementswithOpeningsSubjectedtoBending,ShearandtheCombinationofBendingandShear.CivilEngineeringStudyStructuralSeries,94-2,DepartmentofCivilEngineering,UniversityofMissouri-Rolla,Rolla.Missouri.1994C.T.Willis,B.Wallace.BehaviorofCold-FonnedSteelPurl

11、insunderGravityLoading.JournalofStructuralEngineering,1990,116(8):20612069G.Wmter.TestsonLightBeamsofCold-FormedSteel.FortyFifthProgressReport.CornellUniversity.1946128ES.Bernard.KexuralBehaviorofCold-formedProfiledSteelDeckmgLPhDThesis,UniversityofSydney,Australia.199312?TP.Desmond.J'heBehavior

12、andDesignofThin-WailedC'oinpressionElementswithLongitudinalStiffeners.PhDThesis,CornellUniversity,Ithaca,MewYork.1.977130 D.Ellifnt匚B.Glover,J.Hren.DistortionalBucklingofChannelandZeesnotAttackedtoSheathingReportfortheAmericanIronandSteelInstitute1997131 G.J.HancocksY.EKwon,E.S.Bernard.StrengthD

13、esignCurTesforThm-WalledSectionsUndergoingDiaturtionalBuckling.JournalofConstmctionrtlSchafer推导出了有关受弯构件分别考虑局部与整体相关失稳及畸变屈曲的直接强度法公式局部和整体的相关屈曲A<0.776J-0.1504£也丿>0776U-26)武S心必讯为弹性局部屈曲荷载；+的受弯构件的整休屈曲承载力，具体表达式为：叫为不考虑局部屈曲影响订-27)>2.7U<式Ll'X/m为构件的弹性弯扭屈曲荷载"畸变屈曲：1-0.22-1Z05也二"Zd&l

14、t;0.673人>0.673(¥)式中无_尿7亦二叽为弹性畸变屈曲荷载。由上面原始公式不难发现：在求解之前要先求解4个参数弹性局部屈曲荷载、弹性畸变屈曲荷载、整体屈曲荷载以及截面边界屈服弯矩。1、整体屈曲荷载M/弹性弯扭屈曲荷载M/截面边缘屈曲弯矩荷载公式Mnecrey截而边缘祖服弯矩为屈=略少受弯构件的整体屈曲承载力耐皿为:对于C形截面构件绕其对称轴弯曲时,弹性整体弯扭屈曲临界弯矩为:10f%-、胚1-y936A/:l;My(6-3)叽<0.56Mv0.56Mv-化<2.78A/zOGMcre>2.7&My2、局部屈曲荷载Mch单元法：(原公式)kE

15、匹礼12(1"板间弹性屈曲公式根据边界条件、受力等屈曲系数k不同,然后取各板件最小；对于受纯弯的卷边槽钢来说,腹板23.9,翼缘4.0卷边略大于0.43文献：31陈骥一冷弯薄壁型钢构件的直接强度设计法.建筑钢结构进展一2003,5(4)5-13修正：但是相应的由于板间会相互作用,所以有板间局部屈曲的相互作用(后面也提到了)；所以有文献对屈曲系数的取值进行了修正：腹板取24.5(由于腹板受压边可以看成简支,而受拉边看成固支,相对于受压构件,受弯构件的腹板对翼缘有较好的约束作用)文献：33陈绍蕃”钢结构设计原理(第二版.科学出版社,2001同时由于腹板对翼缘有约束作用所以翼缘屈曲系数k取

16、值应该大于4.0文献：陈绍蕃、恵颖.冷弯型钢局部屈附的相关性和卷边板们的有效宽西安建筑科技大学学报1995,27(1)：1-735陈剑，顾强，陈绍蕃一薄壁卷边槽钢樂板件相关屈曲分析及受压翼缘的有效宽厚比(I).西安建筑科技大学学报.1996,28(1):1MB36陈剑：顾强.陈绍欝一薄壁卷边槽钢梁板件相关屈曲分析及受压翼缘的有效宽厚比(11).PL|安建筑科技大学学报.1996,28(4):S8M87Schafer修正后的有侧向支撑的受弯构件弹性局部屈曲；文献：考虑了受弯构件的局部屈曲公式26B.W.Schafe：,二peki>z.LiituulBracedCold-fonnedStee

17、lFlexuralNiemberswithKdgeStiffened?langesJoui'iialofStructuralEngnicermg.1999,15(2)'118-127但是由于板间会相互作用，所以有板间局部屈曲的相互作用；陈绍蕃对比了受压构件相关屈曲的分析之后，发现原来偏于保守；这在受弯构件中影响较大。文献：32陈绍蕃一卷边槽钢的局部相关屈曲和畸变屈曲.建筑结构学报一2002,23(1)：27-31中国2002年规范对此提出板组相关系数(对比尚有不足)，英国采用受弯受压不同情况下的屈曲系数；3、弹性畸变屈曲荷载Mcrd一般用有限条法软件计算CUFSM但是只能求纯弯

18、的；也有学者推出了相应的手算公式，最常用的是Hancock法和Schafer法。(见文章绪论)HANCOCK法的受弯构件文献46G.J.Hancock.DesignforDistortionalBucklingofflexuralMembers.nm-WaKedStructures.1997.27(1):3-12SCHAFER法的受弯构件文献26B.W.SchaferT.PekozLiteralBracedCoId-formedSteelFlexuralMemberswitliEdgeStiffenedFlanges.JournalofStructuralEngineering.1999,12

19、5(2):118-127本文提出的简化公式：1)直卷边弹性畸变屈曲应力简化公式dH0.47-0.0S卜D.06+0.3681£丿tB式屮E为弾世模量卩为波松比.H.B、B分别为腹板話度、麓缘宽度和卷边宽度，t为板厚。本公式是通过畸变屈曲系数kd反算得出的。相对与以上两种手算公式，本公式相对简单，同时相对于上面把翼缘与卷边分开考虑，本公式直接计算全截面省去了很多中间公式。2)斜卷边弹性畸变屈曲应力简化公式把式(8-23)K入式3就可反算求紂斜卷边构件弹性畸变屈III【应力的简化计算公式为dH<i>0.348-0.076-卜0136+0.161L16tB由罠(8-24)可以右

20、岀其基木形武与H卷边构件和小只是对公武中的系数略做修止，使得公式的计算结果打有限条结果相星最小。此公式只适用于卷边打翼缘成芈。角的悄况，对丁成具他角度时则有待进卅研究°方法和上面的一样。文中用CUFSM来计算弹性局部屈曲荷载、弹性畸变屈曲荷载(只能求纯弯，所以对于非纯弯的采用ANSYS来计算)最后修正了DSM公式，原DSM公式只能用于纯弯构件，但是现在可以分析非纯弯构件，并对应了不同的屈曲模式。4、修正的DSM公式1(注：材料为Q345B级热轧)1)纯弯构件承载能力DSM公式由于原公式没有考虑局部以及畸变屈曲的相关性问题(本文发现当特征值屈曲模态是局部屈曲时，由于研究段没有压板连接，在非线性分析中随着荷载的不断增加，受压翼缘以及卷边交线处存在一定程度的畸变屈曲，整体表现为畸变与局部相关屈曲，而这种相关屈曲不利于构件承载能力/同时当特征值模态模拟为畸变屈曲时，一般不会出现局部屈曲)所以本文把畸变屈曲与畸变和