Q235冷彎薄壁卷邊槽鋼梁承載力計算方法★

何嘉成 李 凱 孫德發

(嘉興學院土木工程系，浙江 嘉興 314001)

0 引言

冷彎薄壁型鋼，主要是卷邊槽鋼和卷邊Z形鋼，具有輕質高強、截面開展等特點，是近年來用做實腹式檁條[1]最多的鋼材。目前GB 50018—2002冷彎薄壁型鋼結構技術規范[2]和GB 51022—2015門式剛架輕型房屋鋼結構技術規范[3]采用有效寬厚比，考慮受壓板件屈曲后強度利用。本文在Q235冷彎薄壁卷邊槽鋼梁受彎試驗的基礎上，結合有效截面計算，對兩端簡支Q235冷彎薄壁卷邊槽鋼梁的極限受彎承載力分別采用GB 50018—2002冷彎薄壁型鋼結構技術規范和GB 51022—2015門式剛架輕型房屋鋼結構技術規范進行計算與分析，以檢驗規范的適用性。

1 試驗介紹

試件鋼材Q235，fy=235 N/mm2，f=205 N/mm2，E=2.06×105N/mm2，v=0.3；截面代號為C200×2.0，具體截面尺寸板厚為2.0 mm，截面腹板高為200 mm，翼緣寬為70 mm，卷邊寬為20 mm，試件長度2 000 mm，計算跨度1 700 mm，試件截面中線尺寸幾何特性見表1，截面符號定義如圖1[4]所示：hp=h-t，bp=b-t，cp=c-t/2；試驗加載裝置和試件布置示意見圖2，能夠滿足兩端鉸接約束要求。每組測試三根試件，試驗極限承載力平均值為21.7 kN。

表1 試件截面中線尺寸幾何特性

2 有效截面計算

按單向受彎梁計算，計算簡圖見圖3，截面應力分布和有效截面示意見圖4。

板件的有效寬厚比按下列公式計算：

(1)

(2)

(3)

式中符號含義見GB 50018—2002冷彎薄壁型鋼結構技術規范第5.6.1條，C200×2.0有效截面特性見表2。

表2 C200×2.0有效截面特性

3 按GB 50018—2002冷彎薄壁型鋼結構技術規范計算

3.1 按荷載通過截面彎心并與主軸平行的受彎構件計算

強度計算同GB 51022—2015門式剛架輕型房屋鋼結構技術規范第9.1.5條1的規定；穩定性計算同GB 51022—2015門式剛架輕型房屋鋼結構技術規范第9.1.5條2的規定。

3.2 按荷載偏離截面彎心但與主軸平行的受彎構件計算

小貸公司的資金使用率的計算方法為放出貸款的資金效用占小貸公司可用資金總效用的比例，金額乘以占用天數即為效用，計算公式如下：

(4)

(5)

式中符號含義見GB 50018—2002冷彎薄壁型鋼結構技術規范第5.3.2條，簡支梁跨中雙力矩：

Bmax=0.02δ·F·e·l

(6)

其中，δ≈17，e=50.2 mm，l=1 700 mm。

受彎構件的整體穩定系數：

(7)

η=2ξ2ea/h

(8)

(9)

(10)

4 按GB 51022—2015門式剛架輕型房屋鋼結構技術規范計算

4.1 屋面能阻止檁條側向位移和扭轉

(11)

4.2 屋面不能阻止檁條側向位移和扭轉

要做整體穩定性計算，穩定性按下式計算：

(12)

5 比對分析

對兩端簡支Q235冷彎薄壁卷邊槽鋼梁的極限承載力分別采用GB 50018—2002冷彎薄壁型鋼結構技術規范和GB 51022—2015門式剛架輕型房屋鋼結構技術規范進行了計算與分析，并與試驗結果做了比對，如圖5所示。

從圖5可以看出，對于兩端簡支Q235冷彎薄壁卷邊槽鋼梁來說，按GB 50018—2002冷彎薄壁型鋼結構技術規范計算，考慮雙力矩，計入翹曲應力的計算結果的理論值均小于試驗值，說明該計算方法是偏于安全和保守的[5]。按GB 51022—2015門式剛架輕型房屋鋼結構技術規范計算，理論值均大于試驗值，因為考慮了屋面的作用，未計入翹曲應力，這種完全不顧約束的欠缺，計算結果有可能偏于不安全。如何消除或減弱翹曲應力的影響至關重要。

6 結語

計算結果表明：按GB 50018—2002冷彎薄壁型鋼結構技術規范計算冷彎薄壁卷邊槽鋼梁極限受彎承載力是可行的，經試驗驗證，偏于安全。是否考慮約束作用，要綜合構造和實際狀況。