《新型冷彎厚壁型鋼構件設計基本理論研究》是依託同濟大學，由沈祖炎擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：新型冷彎厚壁型鋼構件設計基本理論研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：沈祖炎
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
冷彎型鋼作為建築鋼結構主要用材之一，具有截面高效、經濟性好和製作工業化程度高、綠色環保等特點，在已開發國家套用廣泛，適用厚度已達25.4mm。但我國現行國家標準《冷彎薄壁型鋼結構技術規範》的適用厚度不超過6mm，導致其套用範圍相對非常有限。近年來我國冷彎型鋼行業發展迅猛，已能生產加工壁厚20mm左右的冷彎型鋼，並在低多層和小高層住宅等建築領域呈現廣闊套用前景。本文擬針對6mm以上新型冷彎厚壁型鋼基本構件設計中相關基礎理論進行系統研究，主要內容包括：①典型成型工藝下代表性截面冷彎效應及殘餘應力分布模式研究；②基本構件承載力設計理論及設計可靠度分析；③基本構件抗震性能及抗震設計方法研究。研究成果將為6mm以上新型冷彎厚壁型鋼構件承載力設計和抗震性能設計提供系統的試驗數據和理論基礎，為完善我國冷彎厚壁型鋼設計相關技術標準提供支撐，推進其在我國建築鋼結構領域的廣泛套用，具有重要理論意義和實用價值。
結題摘要
冷彎型鋼作為建築鋼結構主要用材之一，具有截面高效、經濟性好和製作工業化程度高、綠色環保等特點，在已開發國家套用廣泛，適用厚度已達25.4mm。但我國現行國家標準《冷彎薄壁型鋼結構技術規範》的適用厚度不超過6mm，導致其套用範圍相對非常有限。近年來我國冷彎型鋼行業發展迅猛，已能生產加工壁厚20mm 左右的冷彎型鋼，並在低多層和小高層住宅等建築領域呈現廣闊套用前景。本項目針對6mm 以上新型冷彎厚壁型鋼基本構件設計中相關基礎理論進行系統研究，主要工作和成果包括：（1）完成了5種開口截面150根材性試驗和5根相應短柱、46種閉口截面932根材性試件和38根相應短柱試驗，基於試驗結果，提出了閉口截面的截面強度及延性的分布規律模型。在此基礎上，將各國規範考慮冷彎效應的屈服強度計算公式進行了對比，表明我國薄鋼規範中考慮冷彎效應的屈服強度計算公式在計算結果偏於安全的同時變異係數小，我國薄鋼規範（2-6mm）中的公式仍然適用於厚壁冷彎型鋼（6mm以上）。（2）通過切割法，完成了由母材卷板直接成方冷軋成型、單縫高頻對焊而成的9種截面空心鋼管的全截面殘餘應力測量，得到冷彎厚壁型鋼中殘餘應力分布基礎數據。結合數值模擬和已有研究，提出用於冷彎厚壁型鋼的實用分布模式。為構件層次的進一步研究提供了數據和理論基礎。（3）完成了開口截面和閉口截面軸壓構件試驗18根、偏壓試件8根。基於本文的試驗結果和相關文獻，結合數值模擬分析，以設計可相對較低的軸壓構件為對象，進行了設計可靠度分析，提出了Q235和Q345厚壁冷彎型鋼的抗力分項係數及設計強度取值建議。（4）完成了開口截面構件10根軸壓及12根偏壓構件滯回試驗、閉口截面21根短柱及30根軸壓和24根偏壓構件滯回試驗，得到不同參數下構件的破壞模式、耗能性能。在此基礎上，提出了不同典型破壞模式的構件幾何參數的範圍，以及典型構件的抗震設計基本參數。（5）開展了一些拓展研究。包括厚壁冷彎型鋼退火構件的殘餘應力及抗震性能研究、冷彎型鋼框架的承載性能、節點合理構造和抗震設計方法前期研究，為本項目的後續研究奠定了基礎。研究成果將為6mm 以上新型冷彎厚壁型鋼構件承載力設計和抗震性能設計提供系統的試驗數據和理論基礎，為正在修編的國家標準《冷彎型鋼結構技術規範》納入壁厚6mm以上冷彎厚壁型鋼設計提供了試驗和理論支撐。
