21世纪轻型钢结构的发展和展望.pdfVIP

中国土木工程学会第八届年会沦文集 1998年3月 21世纪轻型钢结构的发展与展望 赵晓林 郭彦林 (清华大学土木系北京100084) 提要轻型，快速，高教赋予了轻型钢结构体系扳强的生命力，21世纪轻型钢结构的发展必将走 向一个高潮．本文将分析国内外轻型钢结构的研究现状．对中国21世纪轻型钢结构的发展提出战略性的 建议．展望包括：基础研究，新型截面，新型接头，新型结构形式，动载性能，计算机分析，优化和评 估，国际规范以求轻钢发展之良性循环． 关键词 轻型钢结构，薄壁结构，冷成型截面 一、引言 轻型钢结构不仅仅指由薄壁型钢组成的结构。其具有更广泛的内容和含义． “轻” 既指结构白重与承载能力之比小，又指经济效益好。轻型钢结构的代表形式有薄壁型钢 桁架结构，实腹式和格构式钢刚架结构以及钢网架或网壳结构，其可用于工业厂房，民 用住房，体育馆和游乐场等…。 冷成型(包括冷弯，冷冲，冷轧)的薄壁型钢和压型钢板是轻型钢结构的主要构件 之一“。‘’。1995年美国建筑行业冷弯型钢的用量达850万吨”’．估计美国的民用住房有25％ 采用轻型钢结构”1，澳大利亚现约为12％”1，到2001年将增至30％…。 轻型钢结构的优点很多，如节省钢材，结构高效，施工方便，节约劳力，建筑美 观，经久耐用和对环境有利．轻型，快速，高效赋予了轻型钢结构体系极强的生命力， 21世纪轻型钢结构的发展必将走向一卟甫潮。 近年来，国外轻钢生产厂家和厂商纷纷打人国内市场”。，国内轻钢生产厂家和厂商 也迅猛崛起。但是由于这方面的科研不足，还没有制定自己的轻型钢结构计算，设计和 施工规程，严重地阻碍了轻型钢结构体系在我国的发展和推广。同内轻钢制造厂家和设 计院仍沿用现行的普通钢结构规范对轻型钢结构进行计算和设计，使轻钢结构的用钢量 指标攀高不下，或者在没有充足理论根据的情况下凭经验一味追求低用钢量或盲目套用 国外规范而造成设计事故者也时有发生…。 本文针对这种情况，从研究对象和设计规范两方面总结了国内外已做的研究，提出 了21世纪轻型钢结构的发展展望． 二、已做的研究 国内外对轻型钢结构的研究已有五十多年的历史。本文将从研究对象和设计规范两 一65～ 中国土木工程学j：；第八届年会论文集 998年3闫 方断加以简单总结．由于篇幅有限，所引的文献仅为代表之作。 从研究对象方面看，已做的研究主要睦基本构件和连接在静载作用下的情况．截面 形状分为开口和闭口两种。举例如下： ．冷加工对材料性能的影响。薄钢板在冷弯成型时会经受一定的塑性变形 并出现 强化和硬化，冷弯成型后的弯角部：圩更是如此．弯角处的材料屈服点已有公式E’ 用。“”．冷成型截面的残余应力分布以及材料强度沿截面的变化也得以研究”””’。 这些特性在进行理论分析和有限元模拟时已加以考虑”。““。 ．受压板件．在考虑了受压板件屈I{|j时的应力分布后，提出的有效宽度设计公式 ””，以及在考虑了几何缺陷和残余应力后的有效宽度公式““。已做的研究还有受 压板件在各种加劲情况下的屈曲后强度”。”‘，受压板件的局部扭曲。’”‘． ．轴心受压构件。已做的研究主要包括短柱的受压强度，拄的局部屈曲与整体稳定 的相关作用“”…。 ．腹板屈曲．已做的研究主要包括腹板在剪力，弯矩，弯剪联合作用，集中载荷以 及弯矩和集中载荷联合作用下的屈曲强度”’”1。 ．受弯构件。已做的研究丰要存梁的弯扭失稳方面”4。“，包括考虑截面的局部扭曲 之后…1 ．压弯构件．压弯构件中弯矩的产生町能是由于偏心受压，也可能由于轴向力和横 向分布载荷的联合作用或足轴向力．端部弯