压型钢板截面特性计算方法的分析比较

合 楼板 的压型钢 板高度限制在 ７ ｍ 以下 ， ６ｍ 因此 Ｙ Ｂ
９ ３ —９ ２８ ２的规定 在 当 时是 合 适 的 ， 在 目前 高强 度 但 钢普遍 采用 的情 况 下 ， 不考 虑 钢 板 强 度 的影 响则 是 偏 于不 安全 的 。
４ ４
图 ７ 荷载
△
１ 一板 件 无 屈 曲 ； 一板 件 发 生 屈 曲 ２ 挠 度 曲 线
是 ， ２ ８ ２并 未 明示 压 型 钢板 截 面 特 性 与 强 ＹＢ ９ ３ —９
图 ５ 挠 度 法 确 定截 面 刚度
度 的关 系 ， 算 时假定 为 ￥ ５ （ Ｑ２ ５ 。 计 ２０或 ３ ）
）， ／ ： ． （ 【／ ＜
６
加 载 断 面
由 图 ７可 知 ， Ｐ≤ Ｐ 当 时 ， 型 钢 板 各 板 件 全 压
图 ２ ＹＸ ５ ２ ０ ６ ０压 型 钢 板 截 面 ７ ０ —０
的因素很 多 ， 主要 有 板 件宽 厚 比 ｂ ｔ压 应 力 不 均 匀 ／、 系数 以及 板件 端部 的约 束 情 况 ， 因此 计 算 时 要 对 每一类 型 的板件 进 行 编 号 ， 区分 各 类 板 件 不 同 的 以 情况 （ 图 １中的 １ ２ ， ２中 的 １ ２１ ） 如 、… 图 、－… 。
达 到压 型钢板极 限承载能 力 Ｐ 。 。
△， 一 厶 一 ———ｒ
尘 一
一４ ～ ５ “ Ｊ ，
．
△ —妥 一 一６６ ／Ｊ。 ｗ一— ｗ一 罢 一 ．％＞５ ／
由上可 见 ， 用 ５ ｔ 采 ０ 有效 受压 板件 的计算 方 法 ，
虽然 在截 面抵 抗 矩 计 算 误 差 上超 过 了 ５ ， 计 算 但
ｗａ ＝ ｄ ＝ ＝
一 １ ４ｗ ．６ ａ
矩；
和
为试 验所 得 的一组 截 面有效 惯性 矩 和
截 面抵 抗矩 的 平均值 ； 、 为 试验数 据 的均 方差 。 目前 有些 压 型钢 板 供 货 商 ， 用少 数 试 验数 据 所 得 的截 面惯 性矩 、 面抵 抗矩 的平 均值 或最 小值 ， 截 提 供 给设计 人 员作 为设 计 依 据 ， 是 不 安 全 的 。这 可 这 能是 由于没 有可 靠度 的 知识 ， 可 能是 出 于商 业 目 也
性 影 响很 大 ， 如果 以 低 强度 钢 的 有 效截 面特 性 替代
高 强 度钢 的有 效 截 面 特 性 ， 偏 于 不 安 全 。 则
４２ １ 试 ．．
验
如 果试验条 件 许 可 ， 可 能采 用 均 布 加 载 。如 尽
采用集 中加载 ， 宜采用 三 分点加 载形式 ， 以尽 量减小 加载 点对 最大挠 度处 的局 部影 响 （ ５ 图 ６ ， 图 、 ） 加载 时宜 在加 载点下 压 型钢 板 波 谷 内垫支 木 块 ， 使荷 载
聘 一 － 一 １ ６ａ 』 ｔ ． ４Ｉ
（） ４
（） ５
去 ｊ） Ｊ Ｅ（ ０ Ｐ 一
△＝ ｍ ＝Ｃ西 ＝
截 面抵抗 矩 可 由式 （ ） ３ 求得 ：
Ｍ（ ）
㈩ 式 中 ：珐 和 ｗ 为 设计 截 面有效 惯 性矩 和截 面抵抗 一
２ ）
…
翼缘计 算 宽度 取 ｂ 应 满 足 ｂ ≤ ５ ｔ ，０ （ 为 钢 ０ ” ５ ｔｆ
板厚度 ） 的取 法如 图 ４所 示 。按 ＹＢ ９ ３ —９ ２ ８ ２计 算
一 一 — 一 一
— 一
１ １ ／ ３
鹏
／ ／ ３
板厚 为 １ｍｍ 的截面 特性 并 列 于 表 ５ 。值得 注意 的
ｅ ｍｍ ／
４ ．７ ２ ６
４ ３
工程 设 计
将 表 ２和 表 ４ 的 值 相 比 较 得 ：
前述 各截 面计算 中均 未考虑 压 型钢板冷 弯角度 的影 响 ， 根据欧 洲规 范 Ｅ ９ ３ １ ］ Ｎ ｌ ９ — —３ 的规定 ， 当 冷弯 半 径 Ｒ≤ ５ｍｍ 时 ， 以 不 考 虑 弯 角 的 影 响 。 可
性 与计 算值 的误 差 基 本 上 是 计 算 过程 的误 差 ， 值 数
相 当 吻合 。
有 效 截 面 特 性 《 ；１ ０ｍｍ） ｆ ．
钢板 强 度 的 影 响 。钢 板 的 应 力 越 高 越 容 易 失 稳， 因此 钢板 的强 度 越 高 ， 厚 比要 求 越 严 ， 是 钢 宽 这 板厚 的影 响 。很 多工程 技 术人 员在 计算 截 面特 性时， 以板 厚 １ｍｍ 进 行 计 算 ， 同板 厚 的截 面 特 不
△一 — 善两 —罢 一— ｒ
△ 一型 ｗ
ｗ ～ —— 豇 一
一
一 ３ 一１． ８
．
一１ ９
～ ‘ ９
从我 国设计 的压 型 钢板 机 械 看 ， 本 上都 满 足 这项 基
要求 ， 因此 可不 考虑 弯角 的影 响 。
４２ ． 试 验 确 定 方 法
由上 述计 算 可知 ， 钢板 强 度 对压 型 钢板 截 面 特
表 ５ 按 ５ ｔ 算 Ｙ ７ — ０ —０ ０计 Ｘ ５２ ０ ６ ０型 压 型 钢 板 有 效 截 面 特 性 （＝１ ０ｍｍ） ｆ ．
板件 的有 效宽度 减小 ， 面惯性 矩也 不断减 小 ， 截 挠度
垒 竺 ！ ： ： 竺 ： ： ！ ： ！ ！ 竺 ！ 竺 ！
／ ｍｍ
３ ． １ ３ ２
全 截 面 有 效 特 性 （＝ １ ０ｍｍ） ｆ ．
Ａ／ ｍｍ。
１６６ ６ ６ ． ７
Ｉ （ ｍ４・ ｌ ）Ｗ （ｎ ｍ ／ ｒ Ｔ ｔ ／ ｒｍ￣・ ｙ ／ ｍ一 ） ｏ ｍｍ
１５ ５ ８ ６ １ ５ ０ ．１ ３ ２ ． ６ ７２ ９ ０ ４ ． ９ １ ７
０ ④ ＠
为 了计算 各板 件 的应 力 分 布 ， 首先 计 算 全 截 面 有 效惯 性 矩 和 截 面抵 抗 矩 Ｗ （ １ ； 以上 或 下 表 ）并 翼缘 应 力 （ 论 是 拉 还 是 压 ） 先 达 到 设 计 值 厂为 无 首
控 制应 力 ， 出各 板 件 的应力 分 布 ， 图 ３所示 。 算 如
直接 传到 板底 ， 样 能更好 地模拟 真实 受力状 态 。 这
４ 其他 确定 压型 钢板 有效截 面特 性 的方法
４ １ ＹＢ ９ ３ —９ 《 ～混 凝 土 组 合 楼 盖 设 计 与 施 ． ２ ８ ２ 钢
工 技 术 规 程 》４方 法 ｌ
ＹＢ ９ ３ ～９ ２ ８ ２在 计 算 压 型 钢 板 惯 性 矩 时 ， 受 压 “
由于这 种方 法考 虑 了截 面 有效 宽度 的保 证 率 ， 以 所 计 算所 得 的截面 特性 是可 靠 的 。
ｆ
１２ １
１２ １
Байду номын сангаас
６ Ｗ） （
３ Ｇ ０ １ —２ ０ Ｂ ５ ０ ８ ０ ３中截 面特 性计 算
分 析 ＧＢ ５ ０ ８ ２ ０ ， 响 压 型 钢 板 截 面 特 性 ０ １ — ０ ３ 影
Ｌ （ｎＴ４・ｍ一 Ｗ ／（ ｍ３・ＩＩ ） Ｙ ｅ ｍｍ ／ ｒｌ ｌ ） ａ ｒ Ｔ一 ｏ／
１Ｏ ２ ２ １ ３ ３ ８ ． ６ ２ ４ ． ９ ４１ ３ ９ ３ ． ４ ２ ２
按 前述 步 骤 计 算所 得 的 ｔ＝０ ７ ＝ ． ５ ｍｍ 时 ， 面 ＝ 截
特 性 如 表 ３所 示 。则 ：
ＹＸ７— ０ —０ ５２ ０６ ０压 型 钢 板 为 例 ， 算 结 果 如 表 ４所 计
示。
表 ４ ￥５ ５ ０级 ＹＸ ５ ２ ０６ ０型 压 型 钢 板 ７ －０ －０
的截 面 特性 ， 比如 ０ ７ ． ５ｍｍ 厚 的 ＹＸ ５２ ０６ ０型 ７ —０ — ０
压 型 钢板截 面 特性 为 ：
Ａ／ ｍ。 ｆ ｍ ／（ｎ ｒｍ４・ｍ ） Ｗ ／ ｔ ｌ （Ｉ ￣ Ｒ ３・ｍ一 ｏ／ ） ｍｍ
１２ Ｏ ５ ９ ２ ０１ ５ ６ ２ ６ ２６ ８ ３ ． ５ ２
／ ｍｍ
３ ． ９ ８
按各 板件 的应 力分 布 ， 算各 板 件 的压 应 力 不 计 均 匀系数 及稳 定 系数 ， 出各板 件 的有效 宽度 ， 算 按 板件 有效 宽度 计 算 的截 面特 性 即为 有 效 截 面 特性 。 以 ＹＸ ５２ ０６ ０压 型钢 板 为 例得 到 如 表 ２所 示 结 ７ —０ —０
结果还 是 比较相 近 的 ， 以这 一 方 法 也 被很 多 文 献 所
引用嗍 。 目前 ， 国很 多压 型 钢 板供 货 商 都 是 根 据 我
这一规 定计算 的 ， 一 方法 虽 然 没 有 区分 钢 种 的牌 这 号， 由于 当 时仅 有 Ｑ１ ５ Ｑ２ ５两 种 牌号 ， 用 于 组 ９、 ３ 且
白 力更 ， ： 型 钢板 截 面 特 性 计 算 方 法 的 分析 比较 等 压
定 的保 证 率 ， 形 成 了 规 范 计 算 方 法 。 我 国 Ｇ 就 Ｂ
５ ０ ８ ２ ０ 、 国 ＡＩ Ｉ 冷 成 型 钢 结 构 设 计 规 ０１— ０３ 美 Ｓ《 程 》 相 关 标 准 规 范 都 是 采 用 这 种 方 法 建 立 的 。 等 。
果。
表 ２ ￥５ ２ ０级 ＹＸ７ －０ － ０ ５ ２ ０６ ０型压 型 钢 板
△ 一
二 ９ ２６ ０ｌ ５
一 一 ０ ３ ／ ９￣ ／ ０
．
凸 △ ｗ一 —— ｗ一
广
一 ～ ．６ 一～ ０ ３ ％ ’
由上 可见 ， 板厚 ｌｍｍ 计 算 惯 性 矩 乘 以 相应 的 板厚 ０ ７ ． ５ｍｍ， 得 的截 面惯 性 矩 和截 面抵 抗 矩特 所
性 ， “ ” 惯 性 矩 上 乘 以 相 应 的 板 厚 以得 到 该 板 厚 在 １的
结 构 里 的一般 规律 ， 体 到本文 ， 型钢 板强 度越 高 具 压 则 板 件有效 截 面越 小 ， 目前 国 内一 般 压 型 钢 板供 而 应 商均 未提 供 不 同钢板 强度 的截 面 特性 ， ￥ ５ 级 以 ５０
１６６ ６ ６． ７ １ １ ３３ ９ ４ ２ ２ ３１ ８１ ３ ． ４ ４
竺 竺
４ ． ０ ６
发展 较快 ， △ 也 不再保 持线性 。当 Ｐ—Ｐ Ｐ一 时 ， 压
型钢 板有 一侧 翼 缘 达到 屈 服 。荷 载 继续 增 加 ， 至 直
将 表 ５与表 ２进行 比较 得 ：
０ ＠
０
＠
图 ３ ＹＸ７ ０ —０ ５２ ０６０压 型钢 板 截 面应 力
表 １ Ｓ５ ２ ０级 Ｙ ５２ ０ ６ ０型 压 型 钢 板 Ｘ７ － ０ — ０
表 ３ ￥５ ２ ０级 ＹＸ７ － ０ － ０ ５２ ０ ６ ０型 压 型 钢 板 有 效 截 面 特 性 （＝ ０ ７ ｌ） ｆ ． ５ ｍｉ １
图 ４ 压 型 钢 板 受 压翼 缘 计 算 宽 度 （ ２ ８ ２ ＹＢ ９ ３ ～９ ）
截 面有效 ， 于线性 状态 。随着 荷载 增加 ， 处 如果板 件 不 屈 曲 ， Ｐ一 曲线 沿虚线 一 直保 持线 性变 化 ， 则 △ 事 实 上 当 Ｐ＝ Ｐ ＝ 时 ， ＝ 部分 板件 开始 屈 曲 ， 荷载 增加 ， 随
，
ｏ７ — ０ ５ １ 一 ８ ８ ０ ９ｍｍ ｍ ．５ 。７ Ｉ ． ｏ ９ １ ／
． ． ，
Ｗ ｏ７ — ０ ５ ．５ ．７ Ｗ
１ 一 ２ ８ ｏ ２ ５ ５ ｍｍ。 ｍ ／
Ａ／ ｍｍ
１６ ６ ６ ６ ． ７
有效 截 面 特 性 （＝ １ ０ ｍｍ） ．
钢 结 构 ２ １ ０ １年 第 １ Ｏ期 第 ２ ６卷 总 第 １ １期 ５
白力 更 ， ： 型 钢 板 截 面特 性 计 算 方 法 的 分析 比较 等 压
惯 性矩 可 以依据 梁 变形 曲率 与弯矩 的关系 或按
挠 度公 式求 得 ：
才 能作 为设计 用 的截 面惯 性矩 和截 面抵 抗矩 。