浅谈冷弯薄壁型钢的应用及屈曲问题的研究方法

浅谈冷弯薄壁型钢的应用及屈曲问题的研究方法

摘要：简要的介绍了目前冷弯薄壁型钢的应用，总结了目前对其屈曲问题的几种常见的研究方法。

关键词：冷弯型钢薄壁屈曲研究手段

一、冷弯型钢简介

冷弯型钢是用较薄的钢板或带钢经过冷轧或冲压等加工手段形成的钢材，采用这些冷加工成型的工艺，型钢壁板的宽厚比不像热轧钢材那样受到限制，因而可以做得既薄又宽。由于冷轧成型速度快，产量高，且不损伤涂层，所以成为大批生产常用的方式。我国用于承重的冷弯型钢，壁厚一般小于6mm，又称冷弯薄壁型钢。冷弯薄壁型钢由于成型方便，截面型式可以做成多种多样，以适应使用条件的需要。冷弯型钢被广泛应用于建筑、交通运输、汽车及拖拉机制造、机械制造、造船、电力等行业。建筑业应是冷弯型钢最主要的用户, 国外发达国家建筑业用冷弯型钢已占其建筑用钢的40%～70%。

冷弯型钢能得到较为广泛的应用，主要是其具有如下特点：（1）逐渐的连续变形方式，适合大规模生产；（2）高质量的热轧和冷轧带钢，经过连续的辊弯成型，仍然可以保持其优良的表面质量和精确的尺寸；（3）不同架次的冷弯型钢机组和不同工艺参数的成型机组，为生产各种规格、各种断面形状的产品提供了技术保证（4）与其他加工设备相配合，可进行复合加工，生产各种复合型材；（5）由于加工通常在常温下进行，故可以用各种涂镀层的带钢进行加工，而且不至于破坏其表面的涂层和镀层；（6）冷弯成型可生产出一般热轧难以生产的复杂断面、品种多样的薄壁冷弯型材，从而在金属消耗最少的情况下，获得最大的强刚度；（7）在大规模生产中，成型辊的费用比冲模少，而使用寿命却比冲模长得多。

尽管冷弯型钢构件在建筑房屋中有其优越性，但其不利之处也是显而易见的。薄壁构件的截面转角部分材料由于冷加工塑性变形出现冷作硬化，即强度提高，塑性下降，产生冷弯效应，与同样面积的热轧型钢相比，冷弯型钢回转半径可增大50%以上，其惯性矩可增大50%-180%左右。薄壁型钢构件的高强度、薄壁、截面开口大等截面特性使得构件受力时比较易于失稳。

二、冷弯型钢构件的失稳屈曲形式及特征

受压和受弯的冷弯薄壁型钢构件主要发生3种基本的失稳屈曲形式：

(1)板件的局部屈曲，是冷弯薄壁型钢构件中发生最普遍的一种失稳屈曲形式，主要特征是翼缘、卷边和腹板在相互关联的条件下同时屈曲，板件转折处的棱线保持直线，构件截面的轮廓形状保持不变。另外，板件局部屈曲有一定的相关作用，冷弯薄壁型钢构件是由较薄的钢板制成，其板件的宽厚比较大。这类构件的板件之间存在相互约束作用。当较弱的板件在压力增加到一定程度首先趋于屈曲时，相邻较强的板件会对它起支援作用，延缓其屈曲，直到荷载继续增加到

某一特定值时，各板件同时屈曲，这就是板件局部屈曲的相关作用。

(2)截面的畸变屈曲，或称歪曲屈曲。畸变屈曲是指纵向荷载产生的弯矩，使上翼缘对自身弱轴屈曲的同时形成对自身强轴的屈曲。各板件交接的棱线不再保持原来的直线，整个构件产生侧向弯曲和扭转的屈曲行为。畸变屈曲时在受压板件的连接处产生转动，使相邻的板件产生位移，因而将改变原来的截面形状和轮廓尺寸。截面的畸变屈曲应力与受压翼缘的抗弯刚度、扭转刚度、翘曲刚度、截面的应力分布和边界条件有关。构件截面屈曲后强度提高的幅度较小，几何缺陷对其影响较大。

(3)构件的整体屈曲包括弯曲屈曲、扭转屈曲和弯扭屈曲。构件的整体屈曲与受力和边界条件有关，屈曲后强度无明显提高，几何缺陷影响较明显。

三、目前屈曲现象研究手段

根据结构形式、受力方式、材料性质等方面具体条件的不同，一个结构的承载能力可能取决于材料所能达到的最大强度、结构或其构件的平衡丧失稳定、材料发生疲劳或脆性断裂等各种不同因素。一般情况下，假设对处于平衡状态的体系施加一微小干扰，当干扰撤去后，如果体系能够恢复到原来的平衡位置，则该平衡状态是稳定的；反之，如体系偏离原来的位越来越远，则该平衡位置是不稳定的，也即发生了屈曲；如果体系停留在新的位置不动，则平衡状态是随遇的，这是介于稳定和屈曲之间的一种过渡状态或临界状态。研究构件屈曲现象的方法主要有以下几种：

(1)结构试验

试验的方法是一种古老的研究手段，尽管现在的分析手段越来越现代化、精确度越来越高，但试验仍是一种十分有效的科研手段。通过试验，研究人员不仅可以从中发现新的未知现象，而且可以验证理论研究结果的正确性[1]。

(2)中性平衡法：

简称平衡法，是求解结构稳定极限荷载的最基本方法。平衡法是根据已产生了微小变形后结构的受力条件建立平衡方程求解的。平衡法只能得到屈曲荷载，但不能判断结构平衡状态的稳定性[1]。

(3)能量法

在保守力系构成的系统中，总的势能是结构的应变能和外力势能之和。如果结构处在平衡状态，那么总势能必有驻值。根据势能驻值原理，先由总势能对位移的一阶变分为零，得到平衡方程，再由平衡方程求解分岔屈曲荷载。能量法用于小挠度理论分析，只能得到屈曲荷载；如果用于大挠度理论分析，根据最小势能原理可以判断屈曲后的平衡是否稳定。能量法通常作为稳定问题的近似分析方法[1]。

(4) 数值法

当平衡微分方程为变系数方程式时，一般无法得到解析解，此时通常采用数值法进行分析。数值法大体可以分成两大类，一类是直接对微分方程求解，如数值积分法、差分法等；另一类是利用总势能驻值原理方法求解，如Ritz法、有限元法和有限条法。随着电子计算机的普及，有限元和有限条法在诸多数值法中居主导地位。针对冷弯薄壁构件的有限元分析主要建立在考虑二阶效应的薄壳单元上，它可以处理各种截面形式和各种屈曲现象。如果在分析中要求考虑应力和应变的非线性关系，也可以建立屈服和弹塑性的屈曲模型。如果在分析中要求同时考虑应力和应变的非线性关系，这种单元也可以建立屈服和弹塑性的屈曲模型。它的缺点是需要花费大量的时间来准备数据和进行后期处理。有限条法是一种用来解决棱柱体问题的数值方法。由于冷弯构件通常是棱柱体，因而有限条法比有限元法具有更大的优点：计算机计算花费的时间较少，不需要大量的时间来进行数据准备工作。通过假定的正弦半波变形函数，利用有限条法很容易地得到分岔屈曲荷载[1]。

(5)动力法

动力法用于解决结构动力屈曲问题。对处于平衡状态的结构，施加微小扰动使其发生振动，此时，结构的变形和振动加速度和作用荷载有关。当荷载小于稳定的极限值时，加速度和变形的方向相反，扰动除去后，运动趋于静止，结构的平衡状态是稳定的；当荷载大于极限值时，加速度和变形的方向相同，即使扰动撤去，运动仍然是发散的，此时结构的平衡状态是不稳定的；上述两者的临界状态的荷载即为结构的屈曲荷载，可由结构振动频率为零的条件解得[1]。

(6)广义梁理论(Generalized Beam Theory，以下简称GBT)

是近年来屈曲研究领域在理论上的重大突破。它可以对包括畸变屈曲在内的各种屈曲模式做出全面而精确的分析。广义梁理论最初由Schardt提出并经Davies和Leach等人进行了完善。广义梁理论的核心思想就是把构件截面的变形分解为互相正交的不同模态，并考虑模态间的不同组合，从而得到问题的解答。传统意义上的数值计算方法，如有限元、有限条法，提供的是节点的自由度解，广义梁理论则是以模态的方式展示了截面的变形情况。简而言之，广义梁理论具有的独特的模态组合方式使它较其它分析方法更容易得到问题的解析解公式和便于分析各种不同屈曲间的相互影响[1]。

冷弯型钢

近年 来冷 弯型 钢结 构方 面的 部分 博、 硕士 论文 （国 内） [精 华] htz 编辑 积分: 335 发帖: 156 于2004-03-16 20:06 1.【论文题名】卷边槽形截面均匀受压下畸变屈曲性能研究 【论文作者】柳胜华 【专业名称】结构工程 【授予学位】硕士 【导师姓名】何保康 【授予单位】西安建筑科技大学 【馆藏号】Y453831 【分类号】TU311.4 【论文页数】62页 【文摘语种】中文文摘 【出版时间】20020301 【关键词】畸变屈曲有限条法卷边槽钢 【文摘】畸变屈曲是冷弯薄壁型钢构件中一种重要的屈曲模式.该文主要研究冷 弯薄壁卷边槽钢截面均匀受压下卷边翼缘的畸变屈曲性能.包括以下主要内容：（1） 建立畸变屈曲解析法分析简化模型,根据弹性板理论,建立平衡方程组,求解弹性畸变 屈曲临界荷载P<,cr>;（2）建立有限条法分析模型,编制有限条计算程序,利用程序分 析均匀受压下卷边槽钢畸变屈曲问题;（3）通过分析总结,给出考虑板组相关作用时, 不同腹板翼缘比值h/b下,卷边尺寸a/t范围,和相应翼缘屈曲系数k<,f>设计参考值. 3.冷弯型钢CAD网络化技术的研究 【论文题名】冷弯型钢CAD网络化技术的研究 【论文作者】幺志刚 【专业名称】机械设计及理论 【授予学位】硕士

【导师姓名】刘才 【授予单位】燕山大学 【馆藏号】Y443198 【分类号】TG332.4 【论文页数】71页 【文摘语种】中文文摘 【出版时间】20020401 【关键词】冷弯型钢敏捷制造轧辊图库数值模拟库虚拟加工中心 【文摘】该文首先阐述了有关冷弯成型、网络、数据库的相关概念和发展,利用Asp建立基于客户端和服务器端的网络编程模式,利用SQLServer建立了冷弯型钢孔型设计经验数据专家知识库、存放轧辊图纸的轧辊图库和供存放数值模拟结果的数据模拟库.并将网络和数据库进行有机的结合,初步奠定了冷弯型钢网上虚拟加工的基础.该文对敏捷制造进行了初步的探讨,除了实现异地数据共享、异地孔型设计和异地数值模拟等功能,还集合了产品的综合信息,包括市场需求信息和产品的功能参数等, 最终将冷弯型钢孔型设计引入到网络化、虚拟化和敏捷化中来. 4.【论文题名】夹芯板的冷弯薄壁型钢面层板在泡沫芯层支承下的屈曲性能研究 【论文作者】王海忠 【专业名称】结构工程 【授予学位】博士 【导师姓名】何保康 【授予单位】西安建筑科技大学 【馆藏号】Y391400 【分类号】TU391.1 【论文页数】1-92 【文摘语种】中文文摘 【出版时间】20010601 【关键词】夹芯板冷弯薄壁型钢泡沫芯层受压面层板屈曲性能 【文摘】该文对冷弯薄壁型钢压型表面夹芯板受压面层板在泡沫芯层支承下的屈曲性能进行了理论分析和试验研究。主要包括：（1）在假定面层与芯层材料均为线弹性材料、变形处在小变形范围内、面层与芯层之间的接触面没有相对滑动等基础上，并考虑了芯层剪切刚度的影响，推导了夹芯板弯曲内力、变形及正应力的计算公式；（2）沿夹芯板纵向将面层划分成有限条，较弱的芯层构造有限棱，这样，将夹芯板构造成有限条—棱模型，计算夹芯板的冷弯薄壁型钢受压面层板在泡沫芯层支承下的屈曲临界应力、屈曲荷载及屈曲半波长；（3）将芯层视为无限弹性半空间，将薄壁金属单板视为支承在其上的四边简支板，利用能量法得到的屈曲临界应力公式，当用来计算夹芯板压型钢板受压上翼缘板的屈曲应力时，需要乘以修正系数以考虑压型钢板腹板和下翼缘板以及受拉面层的作用，从而得到夹芯板受压面层板屈曲临界应力的实用计算公式；（4）用根据能量法求得的泡沫芯层支承下的薄壁金属单板的屈曲系数k，代替Winter有效宽度公式中的屈曲系数，可以作为压型表面夹芯板受压面层板屈曲后性能的计算方法；（5）完成了6个压型表面夹芯板试件的弯曲屈曲承载力试验，测得了夹芯板受压面层板屈曲时的临界应力、屈曲荷载及屈曲半波长，理论值与试验值吻合较好。

板的屈曲理论在钢构件设计中的应用与思考

板的屈曲理论在钢构件设计中的应用与思考 作者：Running 在钢结构中板的厚度与另外两个方向的尺寸相比较小，在某些维度方向上刚度大而在其他维度方向上刚度小，从而导致了在面内受压或温升作用下板容易发生屈曲失稳，降低结构的承载能力。当施加在平板的面内荷载（如单向受力、双向受力、剪切载荷等）较小时板会处于平衡状态，而当载荷增加到一定程度时这种平衡状态将会被打破，平板将不再保持平整的形状而是开始变得不稳定。临界屈曲荷载即为平衡状态被打破时施加在板上的最小载荷。板的屈曲理论在钢结构厂房、桥梁、船舶和海洋平台等工程结构中有着极为广泛的应用。 1 板的屈曲理论 1.1板的小挠度理论 板的小挠度弹性理论认为，板屈曲时板的挠度远小于其厚度，而中面（平分板的厚度且与板的两个面平行的平面）在板屈曲时产生的薄膜拉力是微不足道的，因而作理论分析时可忽略不计。 薄板的小挠度弯曲理论，是以三个计算假设为基础的 1，板很薄，微元体上的应力σz ，τzx 和τzy 远小于应力σx ，σy 和τxy ，由此产生的正应变εz 和剪应变γzx 与γzy 都可忽略不计。εz =0，可用板中面的挠度代表沿厚度方向任何一点挠度； 2，与板的厚度相比，垂直于中面的挠度是微小的，这样一来，可以忽略中面因弯曲变形伸长而产生的薄膜力，这样微元体两侧的中面力相同N x =p x ，N y =p y ，N xy =p xy ； 3，板为各向同性弹性体，应力与应变关系服从虎克定律。 薄板的小挠度问题是按位移求解的，其基本未知函数是薄板的挠度ω。因此把其它所有物理量都用ω来表示，即可得到板的常系数四阶偏微分方程： D (ð4ωðx 4+2ð4ωðx 2ðy 2+ð4ωðy 4)=N x ð2ωðx 2+2N xy ð2ωðxðy +N y ð2ωðy 2(1.1) 1.2板的大挠度理论 当板边缘的支承构件具有较大的刚度时，有时板的屈曲应力虽不很高，但屈曲以后并不破坏，板的强度有很大潜力可以发挥。板的挠度将继续发展到相当大的数值，在发展挠度的过程中，板的应力将出现重分布，板的中面会产生相当大的薄膜拉力。板中的应力重分布和薄膜拉力的出现可延缓挠度的发展，实际上对板起着支持作用，从而大大提高板的承载力，使其远远超过板的分岔屈曲荷载。 对于有刚强侧向支撑的板，凸曲后板的中面会产生薄膜效应，从而会产生薄膜应力。如果在板的一个方向有外力作用而凸曲时，在另一个方向的薄膜应力会对它产生支持作用，从而增强板的抗弯刚度，进而提高板的强度，这种屈曲后的强度提高陈为屈曲后强度。 由于板在屈曲后的挠度与厚度相比已经不再是一个小的数量，而且在单向均

浅谈冷弯薄壁型钢的应用及屈曲问题的研究方法

浅谈冷弯薄壁型钢的应用及屈曲问题的研究方法 摘要：简要的介绍了目前冷弯薄壁型钢的应用，总结了目前对其屈曲问题的几种常见的研究方法。 关键词：冷弯型钢薄壁屈曲研究手段 一、冷弯型钢简介 冷弯型钢是用较薄的钢板或带钢经过冷轧或冲压等加工手段形成的钢材，采用这些冷加工成型的工艺，型钢壁板的宽厚比不像热轧钢材那样受到限制，因而可以做得既薄又宽。由于冷轧成型速度快，产量高，且不损伤涂层，所以成为大批生产常用的方式。我国用于承重的冷弯型钢，壁厚一般小于6mm，又称冷弯薄壁型钢。冷弯薄壁型钢由于成型方便，截面型式可以做成多种多样，以适应使用条件的需要。冷弯型钢被广泛应用于建筑、交通运输、汽车及拖拉机制造、机械制造、造船、电力等行业。建筑业应是冷弯型钢最主要的用户, 国外发达国家建筑业用冷弯型钢已占其建筑用钢的40%～70%。 冷弯型钢能得到较为广泛的应用，主要是其具有如下特点：（1）逐渐的连续变形方式，适合大规模生产；（2）高质量的热轧和冷轧带钢，经过连续的辊弯成型，仍然可以保持其优良的表面质量和精确的尺寸；（3）不同架次的冷弯型钢机组和不同工艺参数的成型机组，为生产各种规格、各种断面形状的产品提供了技术保证（4）与其他加工设备相配合，可进行复合加工，生产各种复合型材；（5）由于加工通常在常温下进行，故可以用各种涂镀层的带钢进行加工，而且不至于破坏其表面的涂层和镀层；（6）冷弯成型可生产出一般热轧难以生产的复杂断面、品种多样的薄壁冷弯型材，从而在金属消耗最少的情况下，获得最大的强刚度；（7）在大规模生产中，成型辊的费用比冲模少，而使用寿命却比冲模长得多。 尽管冷弯型钢构件在建筑房屋中有其优越性，但其不利之处也是显而易见的。薄壁构件的截面转角部分材料由于冷加工塑性变形出现冷作硬化，即强度提高，塑性下降，产生冷弯效应，与同样面积的热轧型钢相比，冷弯型钢回转半径可增大50%以上，其惯性矩可增大50%-180%左右。薄壁型钢构件的高强度、薄壁、截面开口大等截面特性使得构件受力时比较易于失稳。 二、冷弯型钢构件的失稳屈曲形式及特征 受压和受弯的冷弯薄壁型钢构件主要发生3种基本的失稳屈曲形式： (1)板件的局部屈曲，是冷弯薄壁型钢构件中发生最普遍的一种失稳屈曲形式，主要特征是翼缘、卷边和腹板在相互关联的条件下同时屈曲，板件转折处的棱线保持直线，构件截面的轮廓形状保持不变。另外，板件局部屈曲有一定的相关作用，冷弯薄壁型钢构件是由较薄的钢板制成，其板件的宽厚比较大。这类构件的板件之间存在相互约束作用。当较弱的板件在压力增加到一定程度首先趋于屈曲时，相邻较强的板件会对它起支援作用，延缓其屈曲，直到荷载继续增加到

冷弯薄壁卷边型钢构件有限条法屈曲计算误差分析

冷弯薄壁卷边型钢构件有限条法屈曲计算误差分析 孙冰 【摘要】通过对不同长度C型和Z型截面冷弯薄壁型钢构件进行屈曲临界荷载计算,将有限条法(FSM)计算结果和有限元法(FEM)计算结果进行对比,分析了有限条法计算误差产生的原因;并且归纳了有限条法在冷弯薄壁型钢构件屈曲分析中的适用范围.算例分析表明,有限条计算结果中只有长细比较大且发生一个半波屈曲的情况才与实际相符合.%The error of finite strip method is analysed after calculating the critical buckling load on different length of C section and Z section cold-formed steel members by finite strip method and finite element method.Then the suitable range of the buckling analysis of cold-formed thin-walled steel members by finite strip method are concluded.The example show that only the members with only one half wave and large slenderness ratio are in accordance with the practice. 【期刊名称】《科学技术与工程》 【年(卷),期】2017(017)014 【总页数】6页(P173-178) 【关键词】有限条法;冷弯薄壁型钢;屈曲;长细比 【作者】孙冰 【作者单位】南京理工大学理学院,南京 210094 【正文语种】中文

浅析冷弯薄壁型钢双肪改性矿物纤维复合墙体在装饰装修施工中的应用

浅析冷弯薄壁型钢双肪改性矿物纤维复合墙体在装饰装修施工中的应用 摘要：伴随着现代化城市发经济发展和城市功能定位的不断提高，轻钢龙骨隔墙作为一种新型的建筑材料，随着我国现代化建设的发展，近年来已广泛应用于多种场所。本文由未来之芯工程案例进行分析，阐述了冷弯薄壁型钢复合墙体施工技术在装饰装修中的应用，优化隔墙内填充材料怕潮湿，导致保温、隔音效果不佳，且承载力有限不能作为承重使用，在后续施工完毕后由于机电管线在后期施工过程中的拆改造成的隔墙破坏问题等现象，对装饰装修内隔墙施工起到典型示范作用。 关键词：建筑施工技术设建筑材料工程管理 1.冷弯薄壁型钢双肪改性矿物纤维复合墙体简介 冷弯薄壁型钢复合墙体源于木龙骨结构发展形成轻钢结构。承受重力荷载并要求上下对齐直接传递重力荷载，与现有轻钢结构技术相比，冷弯薄壁型钢双肪改性矿物纤维复合墙体整体性能好，墙体充实而不空鼓，完美的解决了轻钢住宅“空心墙”这一大“痛点”。该墙体拥有优异的整体性能和结构功能，可实现墙体无缝对接；防火功能好，墙体填充双肪改性矿物纤维、氯丁橡胶有良好的物理机械性能，耐油，耐热，耐燃，耐日光，耐酸碱、隔音性能显著，具有干作业、施工便捷、按需组合、灵敏划分空间，同时采用装配式安装易撤除、可有效地节约人工、加快施工进度等特点。 2.工程概况 项目位于西安市航天基地神舟五路与东长安街交汇处，南侧为东长安街、东侧为神舟大道、西侧为神舟五路、北侧与“小巨人产业园”毗邻。项目总建筑面积19.2万平方米，其中地上面积12.3万平方米，地下面积6.9万平方米。建设内容包括：6栋科研办公楼、地下车库、下沉广场及相关配套设施等。

3.主要施工技术 3.1施工流程： 首先将混凝土结构面层清扫干净，再对由底至顶对沿线轻钢龙骨依据设计图纸进行放样、弹线，弹线完成后对轻钢龙骨采用膨胀螺丝对其进行固定再混凝土楼板当中，沿线龙骨与地面、顶面接触层采用密封泡沫等材料进行密封处理。随后机电人员提前安排人员进行管线埋设，管线埋设固定完成随即进行双肪改性矿物纤维喷涂，双肪改性矿物纤维棉在专用打撒机器内进行开松并增加相应的水、粘接剂，配比一般为20：1。 抗压水泥板面层，首先在轻钢龙骨一侧进行安装保证后续双肪改性矿物纤维喷涂施工条件，抗压水泥板根据竖向龙骨位置在竖向龙骨中央位置使用自攻螺丝进行固定，按照一定间距进行固定。墙体内填充双肪改性矿物纤维材料，喷涂过程按照一个方向做直线迂回循环填充，保证填充过程均匀连续，待矿物纤维填充层表面完成干的状态下才可进行下道工序。 墙体内双肪改性矿物纤维填充完成后安装龙骨另一侧抗压水泥板，与对侧安装方式一致采用螺丝固定，但注意两面板缝不得在同一龙骨当中，需错位安装。水泥板面上可根据室内建筑做法要求涂刷乳胶漆或其他材料。所用的新型复合墙体材料使用性能多样化且施工质量得以保证在后续建筑领域有着很大发展空间，具有推广意义。 3.2施工技术优势： 冷弯薄壁型钢双肪改性矿物纤维复合墙体以冷弯薄壁型钢为骨架，双肪改性矿物纤维为保温、隔声、防火等功能性填充材料，纤维水泥板材为面层，并可在纤维水泥板面层根据装修样式进行刮腻子、喷涂料等装修做法，具有空间布置灵活、环保节能、施工速度快、承载力高等特点，可用作室内隔墙或低层房屋承重墙等施工关键技术。 4.冷弯薄壁型钢复合墙体与传统工艺对比分析

冷弯薄壁钢结构装配式建筑施工中的焊接技术研究与优化

冷弯薄壁钢结构装配式建筑施工中的焊接技 术研究与优化 概述： 冷弯薄壁钢结构装配式建筑在现代建筑领域得到了广泛应用，其具有快速、节能、环保等优点。而焊接是冷弯薄壁钢结构施工过程中关键的连接方式之一。本文将研究并优化焊接技术，以提高冷弯薄壁钢结构装配式建筑的质量和效率。 一、冷弯薄壁钢结构装配式建筑施工的特点 冷弯薄壁钢结构装配式建筑采用预制件和标准化零部件，在现场进行组装安装。其主要特点包括以下几个方面： 1.1 快速：由于采用预制件和标准化零部件，相比传统施工方式，冷弯薄壁钢 结构装配式建筑施工速度更快。 1.2 节能：冷弯薄壁钢结构材料重量轻、耗能低，可以大幅降低施工过程中的 能源消耗。 1.3 环保：冷弯薄壁钢结构材料可回收利用，减少对环境的负面影响。 二、焊接技术在冷弯薄壁钢结构装配式建筑中的作用 焊接技术在冷弯薄壁钢结构装配式建筑施工中发挥着重要的作用。具体而言， 焊接技术可以影响到以下几个方面： 2.1 结构刚度：焊接连接处需要满足设计要求的刚度，保证结构整体稳定性。 2.2 承载能力：优化焊接技术可以提高冷弯薄壁钢结构的承载能力，确保结构 安全可靠。

2.3 施工质量：焊接工艺的合理选择和操作规范可以有效避免焊缝缺陷，提高 施工质量。 三、冷弯薄壁钢结构装配式建筑中常见的焊接方法 在冷弯薄壁钢结构装配式建筑中，常见的焊接方法包括了电弧焊、气体保护焊 和激光焊等多种方式。下面将详细介绍它们各自的特点和适用范围： 3.1 电弧焊：电弧焊是一种常用的焊接方法，具有成本低、操作简便等优点。 适用于较大规模的冷弯薄壁钢结构焊接。 3.2 气体保护焊：气体保护焊在冷弯薄壁钢结构装配式建筑中也得到了广泛应用。通过使用合适的气体保护剂，可以减少氧气对焊缝的污染，并提高焊接质量。 3.3 激光焊：激光焊是一种高精度、高效率的焊接方法，能够满足某些特定要 求下对冷弯薄壁钢结构进行精细连接。 四、焊接技术研究与优化 为了提高冷弯薄壁钢结构装配式建筑施工中的焊接质量和效率，需要进行研究 与优化。具体而言，可以从以下几个方面入手： 4.1 材料选择：根据冷弯薄壁钢结构的使用环境和要求，选择合适的焊接材料，并严格按照标准进行材料检测，以提高焊接接头的强度和可靠性。 4.2 工艺参数优化：通过合理调整焊接工艺参数，如电流、电压和焊接速度等，可以达到最佳的焊接效果。这需要在实际施工中进行试验与调整。 4.3 检测技术改进：采用先进的非破坏性检测技术，如超声波、X射线等，对 焊缝进行全面检测，确保焊接质量符合标准要求。 4.4 自动化设备应用：引入自动化设备和机器人技术，可以提高冷弯薄壁钢结 构装配式建筑施工中焊接过程的精度和效率，并减少人为操作带来的差异性。

基于有限元分析的冷弯薄壁型

基于有限元分析的冷弯薄壁型 摘要：本文针对我国当代农村建房现状，提出一栋三层冷弯薄壁型钢装配模块 化房屋。在对房屋进行结构划分后得到十一个模块单元。为解决模块单元间连接 问题，设计了内套筒并采用对拉螺栓以及盖板螺接进行模块单元间的连接。最后，建立有限元分析模型，对冷弯薄壁型钢装配模块化房屋进行受力分析并最终得到 结论。 关键词：冷弯薄壁型钢，装配式，模块化，有限元分析，农村房屋 1.概述 1.1国内外研究现状 在国外，模块化房屋的发展已经取得了显著的成果，运用也相当广泛，有专 业成熟的市场环境以及设计、生产、安装体系，模块化房屋的连接设计以及应用 领域探索也逐渐成熟，除此之外，各国还成立了相关的机构专门进行研究。目前，国外的模块化房屋建筑很常见，因其施工工期短，灵活性高，经济环保，广受大 家追捧。 国内对于用模块化房屋的研究比较晚，目前产业结构不完整。在某些发达城 市对模块化房屋设计不断进行尝试，但是大多是对废旧钢材的再利用，作为临时 建筑使用，比较简陋，大多仅仅考虑其实用性。并且由于人民素质不断增强，人 们的环保意识也在不断增强，人们开始追求更加环保的建筑环境以及房屋，而冷 弯薄臂型钢装配模块化房屋正是在这样的情况之下出现的。 1.2本文所研究的房屋结构组成 针对新时代下农村村民对理想住房提出的要求，于本文所研究问题前，项目 小组根据在贵州省开阳县、陕西省镇安县、云南省景谷县、广西壮族自治区以及 甘肃省城关区调研所了解的我国农村自建房所普遍存在的各类问题，再结合我们 所收回的调研问卷，我们提出了一种更加方便的模块化房屋结构1。并且论证了 在建筑产业化以及工业化的背景下，使用冷弯薄壁型钢这一轻型钢组配装配式模 块化房屋在未来所具有的巨大发展潜力2。本文所提出的冷弯薄壁型钢装配模块 化三层房屋其结构由11个基本单元组成，单元间通过内套筒对拉螺栓以及盖板 螺接而成。 图1装配式房屋整体结构 1.3本文的研究内容 冷弯薄壁型钢装配模块化房屋全建设过程为一拆与合的过程，其所需解决问 题的核心有二：其一是如何更好地满足建筑产品构件生产工业化及产业化要求， 其二是如何尽量地降低现场施工组装的时间以缩短施工工期和降低构件单元组装 的复杂度。针对上述问题，我们对以下问题进行了研究： （1）以《GB50018-2002冷弯薄壁型钢结构技术规范》和《JGJ227-2011 低层 冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规程》为设计标准，并参考借鉴其它已有的钢结构体 系模块化房屋，研究符合空间使用要求的模块化房屋，通过科学的分析以及组合，建立出符合设计要求和使用要求的冷弯薄臂型钢装配模块化房屋基本模型，最后 对其进行有限元处理。 （2）针对不同的模块连接结点，研究适用于不同连接结点的连接构造，并阐明其连接构造的所所使用的不同形式。 （3）运用有限元分析软件对新型模块间结点连接构造的受力性能进行分析。

浅析冷弯薄壁型钢结构体系

浅析冷弯薄壁型钢结构体系 摘要：本文阐述了冷弯薄壁型钢结构技术工艺、技术特征以及所具有的结构自 重轻、抗震性好、节约成本等优势，并简要分析了冷弯薄壁型钢在建筑工程中的 应用前景，以供参考。 关键词：冷弯薄壁型钢结构；技术工艺；结构特点；应用前景 1前言 随着社会的进步，可持续发展成为当今的主题，对建筑行业的环保要求越来 越高。钢结构体系在国家提倡绿色环保经济建设背景下，已成为一种绿色环保的 新型结构体系。冷弯薄壁型钢房屋结构体系具有材料和建造绿色环保、抗震性能 优越、工业化程度高等优势，符合国家建筑行业的发展战略。目前广泛应用的冷 弯薄壁型钢房屋结构体系是由复合墙板与楼板、屋架组成的“盒子”式结构，其水 平荷载由抗剪墙体承担，竖向荷载由承重墙体中的立柱承担[1]，应用于三层以下 民用住宅房屋。 2冷弯薄壁型钢结构技术工艺与技术特征 2.1技术工艺 冷弯薄壁型钢结构，其主要材料是由热镀锌钢带或钢板经冷轧技术合成的轻 钢龙骨，经过精确的计算加上辅件的支持与结合，起到合理的承载力，以取代传 统房屋结构。冷弯薄壁型钢由厚度为0.42～6毫米的钢板或带钢，经冷加工（冷弯、冷压或冷拔）成型，同一截面厚度相同，截面各角顶呈圆弧倒角。冷弯薄壁 型钢截面主要有C型钢、U型钢、Z型钢、槽型、方管、圆管、压型钢板等。 2.2技术特征 冷弯薄壁型钢结构具有以下技术特征： 1）构造特征。 冷弯薄壁型钢结构是以c型钢与u型钢作为基本结构构件。这种构件工艺性好，节点连接方便，因此在墙转角处不会出现像H型钢结构那样多余的外露柱。 2）材料特征。 冷弯薄壁型钢结构采用的是0.8到1.8mm带有金属保护层的钢板为构件材料，不同于其他钢结构采用的裸钢材料，因此钢构件腐蚀性能好。 3）构件强度特征。 冷弯薄壁型钢结构的强度是材料在冷弯加工成型时的形变强化强度，屈曲强 度很高，比其他钢结构材料本身的热轧状态强度高得多。 4）连接特征。 冷弯薄壁型钢结构的任何节点都不采用焊接或螺栓连接的方式，而是采用自 攻螺钉。这种连接工艺的效果是使螺钉与被连接构件之间没有间隙，连接强度高，保证了结构的可靠性，弥补了其他钢结构采用的焊接或螺栓连接方式带来的强度 降低或扭矩不易控制等缺陷。 3冷弯薄壁型钢结构的特点 1)结构自重轻。 冷弯薄壁型钢结构的自重为钢筋混凝土结构的1/3～1/4。由于结构整体自重小，为基础减轻负担，减少了基础的沉降，可以降低基础处理费用，也使得冷弯 薄壁型钢可以更好地应用于软土地基等。 2)抗震性好。

冷弯薄壁型钢结构在住宅体系中的应用及发展

冷弯薄壁型钢结构在住宅体系中的应用及发展 杨晓飞 【摘要】随着我国建筑行业日新月异的发展,建设节能、节水、节地、环保依然成为当今时代发展的趋势。冷弯薄壁型钢结构体系的引进和应用恰恰顺应了这种发展趋势,文章从该结构的基本组成、特点及应用,阐述其发展前景。 【期刊名称】《安徽建筑》 【年(卷),期】2012(019)003 【总页数】2页(P181-181,189) 【关键词】冷弯薄壁型钢结构;基本组成;特点;发展和应用 【作者】杨晓飞 【作者单位】安徽省建设监理有限公司,安徽合肥213100 【正文语种】中文 【中图分类】TU391 0 前言 冷弯薄壁型钢指用钢板或带钢在冷状态下弯曲成的各种断面形状的成品钢材。冷弯型钢是一种经济的截面轻型薄壁钢材，也称为钢质冷弯型材或冷弯型材。冷弯薄壁型钢始源于欧美，1946年美国AISI公布的第一部冷弯薄壁型钢结构设计规范，在我国冷弯型钢生产开始于20世纪50年代，并在1987年正式出版了国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GBJ18-87），而现行执行的规范及标准有《冷

弯薄壁型钢结构技术规范》（GB 50018-2002）等。冷弯薄壁型钢结构住宅体系 既为以冷弯薄壁型钢为主要承重结构的建筑住宅体系。 1 冷弯薄壁型钢结构住宅体系的组成及基本要求 冷弯薄壁型钢结构装配式住宅体系主要由墙体、楼盖、屋盖及围护结构组成，其每个住宅单元的平面尺寸为：最大长度可以达到18m，宽度可以达到12m；单层承重墙高度不超过3.3m，檐口高度不超过9m；屋面坡度取值宜在1：4～1：1范 围内。 此种结构体系基本构件主要有U型和C型两种截面形式。U型截面一般用作顶梁、底梁或边梁，C型截面一般用作梁柱构件，构件的金属材料厚度一般在 0.46mm～2.46mm范围内，但顶梁、底梁、边梁和承重构件的厚度应不小于 0.84mm。构件已经定型化，U型截面常用型号只有8种，C型截面常用型号只有5种，可见构件种类很少，无论设计还是制作与安装都是很方便的。 冷弯薄壁型钢结构装配式住宅体系的构件连接的紧固件包括螺钉、普通钉子、射钉、拉铆钉、螺栓和扣件等。受力构件常用螺钉（采用自钻自攻螺钉和自攻螺钉）连接，自钻自攻螺钉用于0.84mm厚以上的钢板的连接，自攻螺钉仅用于石膏板等结构 板材或0.84mm厚以下的钢板之间的连接，常用的自钻自攻螺钉或自攻螺钉规格 只需3～5种。在结构的次要部位，可采用射钉、拉铆钉或扣件等紧固件，扣件连接还用于形成组合截面。 冷弯薄壁型钢结构装配式住宅体系的楼盖由密梁和楼面板组成，在梁的端头套有边梁。当需要在楼板上开洞时，楼板洞口周边一般会设置边梁。墙体结构一般由密柱和墙板组成，墙柱的两端套有底梁或顶梁，墙板为墙体提供侧向支撑作用，必要时应设置X形剪力支撑系统。所有承重墙门窗洞口上方必须设置过梁，过梁可采用 箱形、工形或L形截面，其截面尺寸应符合设计要求。当抗震设防烈度为8度及 其以上或最大风压为1.5kN/m（2标准值）以上时，应该设置剪力墙和采取抗拔

冷弯薄壁型钢结构住宅在我国的应用研究3篇

冷弯薄壁型钢结构住宅在我国的应用 研究3篇 冷弯薄壁型钢结构住宅在我国的应用研究1 冷弯薄壁型钢结构住宅（Light Gauge Steel Structure Residential Building，简称LGS）是一种以钢材为骨架的轻质建筑结构体系，在美国、加拿大等发达国家已经得到了广泛的应用，而在中国目前还处于起步阶段。本文旨在探讨LGS在我国的应用研究进展。 一、LGS结构的优势 1. 轻质环保：LGS结构采用冷弯钢材作为骨架，相较于传统建筑结构，其梁柱等构件重量轻很多，同时可以回收和再利用废旧材料，符合可持续发展的理念。 2. 抗震性好：冷弯钢材冷加工过程中的冷却过程使得钢材内部应力非常小，整体强度与稳定性更好。 3. 施工速度快：钢材件可以在工厂预制后直接运输到工地进行现场组装，大大缩短了工程周期。 4. 方案设计灵活，可定制性强：结构件较为规则、精度高，可以配合多种面料进行装修，更加符合现代人对于个性化住宅的需求。

二、我国LGS应用现状 LGS结构在我国的应用日益增多，但相较于发达国家还有一定 差距。主要原因有以下几点： 1. 缺乏标准和规范：目前LGS住宅结构并没有专门的标准和 规范，建设市场上对其质量和安全性缺乏明确要求。 2. 施工工艺不成熟：由于建筑工人对LGS施工工艺不熟练， 部分工程质量仍不稳定。 3. 性价比问题：钢材价位较高，且施工需要额外的设备和人员，工程费用相较传统建筑略高。 4. 宣传推广不够：我国的很多消费者还不了解LGS结构的优点，相较于传统建筑的认识还有很多进步空间。 在此基础上，我国的LGS结构建筑行业应通过加强标准和规范制定，引导企业提高产品品质，开展技术创新和研发等方面的努力，扩大LGS结构在住宅建设领域的应用范围和市场占有率。 三、战略发展和市场前景 未来LGS结构应用有望在我国得到更广泛的推广和应用。钢结构房屋的占有量每年以10%的速度增长，过去5年间美国的生 产能力增加了50%，市场规模约800亿美元，诸如英国、加拿 大等国的市场规模也在不断扩大。我国目前大量农村住宅正处

冷弯薄壁型钢组合截面受压构件受力性能与设计方法研究

冷弯薄壁型钢组合截面受压构件受力性能与设计方法研究 郭彦利; 李潇; 赵江倩; 姚行友; 徐斌 【期刊名称】《《低温建筑技术》》 【年(卷),期】2019(041)009 【总页数】5页(P29-32,38) 【关键词】冷弯薄壁型钢; 组合截面; 受压构件; 屈曲; 稳定承载力 【作者】郭彦利; 李潇; 赵江倩; 姚行友; 徐斌 【作者单位】南昌工程学院土木与建筑工程学院南昌330099; 南昌工程学院江西省水利土木工程基础设施安全重点实验室南昌330099 【正文语种】中文 【中图分类】TU392.5 0 引言 近年来，冷弯型钢截面构件由于其制作简单、能够充分发挥钢材的高强性能而广泛应用于建筑工程中。特别是JGJ227-2011《低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规程》[1]颁布之后，这种结构形式房屋设计有规范可依，在国内得到了大力推广。但是 随着冷弯薄壁型钢房屋应用的日益增加，结构形式变得越来越复杂，单个基本构件由于承载能力和抗扭刚度偏低难以满足设计和使用要求,而广泛应用于独立的柱或 者角部等受力较大地方的冷弯薄壁型钢组合构件则很好的解决了这一问题。冷弯薄壁型钢组合构件是由冷弯薄壁C形、U形、Σ形钢等通过自攻螺钉、焊接等方式组

合而成的I形、L形、T形或十字形等截面，见图1。 文中在介绍冷弯薄壁型钢组合柱承载力设计的相关规定基础上，系统的介绍了目前冷弯薄壁型钢组合柱受力性能的研究进展，进而分析了冷弯薄壁型钢组合柱受力性能研究中存在的问题，并对今后的研究方向进行了总结。 图1 组合截面形式 1 承载力设计规定 北美规范AISI S100-2016[2]中对双肢拼合截面构件的轴压承载力给出了如下计算公式： 式中，Fn为压应力，按式（2）确定；Ae为有效截面面积；Fy为钢材的屈服强度；E为钢材弹性模量；k为有效截面系数;Fe为弹性屈曲应力、扭转应力及弯扭应力 的最小值。 如果构件间存在相对位移并在连接件中存在剪力，则应该使用换算长细比（KL/r）m进行计算： 式中，（KL/r）0为整个组合截面的原长细比;（KL/r）m为经过修正的长细比；L 为构件的长度；K为计算长度系数；r为组合截面的回转半径；a为焊点或连接件 间距；ri为单个基本构件的较小回转半径。 我国GB50018-2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》[3]没有明确定义组合截面构件的计算，而在JGJ 227-2001《低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规程》[1]中对组合截面构件的相关轴压承载力计算方法规定如下：组合截面构件在计算绕X轴的 稳定承载力时可以通过计算单个开口截面所得到的承载力计算值乘构成组合截面构件的基本构件数量，在对绕Y轴的稳定承载力进行计算时若组合截面拼接处安全

冷弯薄壁型钢的国内外研究现状

冷弯薄壁型钢的国内外研究现状 摘要 随着冶金技术的不断进步，近几年高强度冷弯薄壁型钢得到了大力的发展。由于冷弯薄壁型钢构件便于实现工业化生产并可以充分发挥钢材的性能，因此以冷弯薄壁型钢作为主要承重构件的轻型钢结构在国内外得到了较为广泛的应用。由于此类构件的壁厚大多不超过6mm，因此构件的稳定性问题显得尤为突出，更是在设计中必须要攻克的难题。卷边薄壁H 形截面型钢是近几年提出的新型截面形式，翼缘增加卷边的主要目的在于提高翼缘的屈曲后强度和侧向弯曲刚度。然而，目前关于此类截面形式的构件研究资料相对匮乏，各类卷边薄壁H 形截面型钢构件的稳定性能还不明确，因此成为了此类构件得以应用和发展的桎梏。本文主要针对卷边薄壁H 形截面梁在单向受弯情况下的稳定性能进行研究。 我国现行规范《冷弯薄壁型钢结构技术规范（GB50018-2002）》采用有效宽度法对受弯构件进行稳定承载力的计算；澳洲规范COLD-FORMED STEEL STRUCTURES(AS/NZS 4600：2005)在附录中引入了直接强度法。对于卷边薄壁H形截面型钢而言，若采用直接强度法进行设计则会使稳定承载力的计算变得更加简洁准确。 关键词：冷弯薄壁型钢，卷边薄壁H 形截面，畸变屈曲，有限条法，直接强度法稳定承载力

第1章绪论 1.1引言 冷弯薄壁型钢是指由薄钢带通过辊弯成型、冷拔成型等冷加工的方法制成的各种截面形状的钢材。与截面面积相同的热轧型钢相比，冷弯薄壁型钢的回转半径可增大约50%，截面惯性矩可增大50%～180%。由于加工时成型方便，冷弯型钢的截面形式可以多种多样，以便适应不同使用情况下的不同需求。常用的冷弯薄壁型钢截面主要有 C 型钢、Z 型钢、U 型钢、带钢、镀锌带钢、镀锌卷板、镀锌C 型钢、镀锌Z 型钢、镀锌U 型钢等，截面形式如图1-1 所示。 图1-1常用的冷弯薄壁型钢截面形式 目前世界各国生产的冷弯型钢的规格和品种已多达11000 种，型钢壁厚的范围从0.4mm到25.4mm不等。截止到2000 年时,美国轻钢结构住宅已经达到20 万栋，占总建筑住宅数量的20%；澳大利亚采用屈服强度高达550Mpa、壁厚仅为0.48～1.0mm涂锌或涂铝锌冷弯薄壁型钢构件建成1～2 层的别墅住宅，如图1-2所示，并且各国政府也正在积极推进轻钢结构房屋的建设与发展[1]；瑞典更是生产出屈服强度高达1100MPa的冷弯薄壁型钢产品。 我国现行规范，《冷弯薄壁型钢结构技术规范（GB50018-2002）》中规定壁厚在6mm以下的冷弯型钢称为冷弯薄壁型钢，钢材以Q235、Q345为主，并且规定承重结构构件的壁厚不应小于2mm。轻型钢结构房屋建筑中使用的冷弯型钢板件的厚度为3～6mm ,围护结构用的冷弯型钢的板件厚度为0.3～0.8mm。此外，关于薄壁厚度的规定，我国规范与欧洲规范和美国规范有一些差别。欧洲规范中规定若构件的宽度在50mm-300mm之间，厚度则应在1.0-8.0mm之间；美国规范（BS5950-1998)规定厚度不超过8mm。近年来，随着我国住宅产业现代

冷湾薄壁型钢结构技术规范

冷湾薄壁型钢结构技术规范 联合发布 中华人民共和国建设部 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中华人民共和国国家标准 冷湾薄壁型钢结构技术规范 Technical code of cold-formed thin-wall steel structures GB 50018━2002 主编部门：湖北省发展计划委员会 批准部门：中华人民共和国建设部 施行日期：2 0 0 3 年1月1 日 中华人民共和国建设部公告 第63 号 建设部关于发布国家标准 《冷湾薄壁型钢结构技术规范》的公告 现批准《冷湾薄壁型钢结构技术规范》为国家标准，编号为GB50018—2002，自2003年1月1日起实施。其中，第3.0.6、4.1.3、4.1.7、4.2.1、4.2.3、4.2.4、4.2.5、4.2.7、9.2.2、10.2.3条为强制性条文，必须严格执行。原《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GBJ18—87同时废止。中华人民共和国建设部 二○○二年九月二十七日 第3 页- 前言 本规范是根据建设部建标[1998]94号文的要求，由主编部门湖北省发展计划委员会、主编单位中南建筑设计院会同有关单位、对1987年国家计划委员会批准颁布的《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GBJ 18—87进行全面修订而成的。 本规范共11章5个附录，这次修订的主要内容有： 1.按新修订的国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》的规定，增加了在采用不同安全等级时需结合考虑设计使用年限的内容； 2.增列了在单层房屋设计中考虑受力蒙皮作用的设计原则； 3.补充了弯矩作用于非对称平面内的单轴对称开口截面压弯构件稳定性的计算公式； 4.对三种不同的受压板件的有效宽厚比计算修改成以板组为计算单元，考虑相邻板件的约束影响，并采用统一的计算公式； 5.新增了自攻（自钻）螺钉、拉铆钉、射钉及喇叭形焊缝等新型连接方式的内容； 6.对广泛应用的压型钢板增加了用作非组合效应楼板、同时承受弯矩和剪力作用的计算方法； 7.新增了应用十分广泛的薄壁型钢墙梁的设计规定与构造要求； 8.补充了多跨门式刚架体系中刚架在的计算长度计算公式，补充了刚架梁垂直挠度限值、柱顶侧移限值等规定。