冷弯加劲高强度钢梁受力性能及经济性分析

摘要：

随着炼钢技术的进步,高强钢材在建筑领域逐渐得到应用.相比于普通钢材,高强度钢材具有节约钢材、减小截面尺寸、减轻结构重量、提高抗震性能等优点.对于宽厚比较大的板件,在压力作用下易发生局部屈曲从而降低了构件的承载能力.而设置加劲肋改变了原板件的受力性能和屈曲行为,可以提高被加劲板件的综合刚度,且冷弯加劲具有制作方便、加工成本低的优势.为了探明采用冷弯半圆形加劲的高强度钢梁的受力性能及经济性,采用ABAQUS有限元模型,并与两端夹支、跨中单点加载的H形钢梁试验结果进行对比,验证有限元模型的准确性后,建立翼缘和腹板加劲的H形和箱形截面钢梁受弯分析模型.分别选择4种截面尺寸的H形截面钢梁考察翼缘加劲对钢梁强度和稳定承载力的影响大小,对H形、上翼缘加劲、上下翼缘均加劲的三种截面类型进行数值模拟,对比不同截面形式钢梁受弯强度承载力,通过改变上下翼缘厚度,得到与Q355级H形截面钢梁极限承载力相同时翼缘的厚度,得出不同尺寸情况下相应的用钢量减少比例.分别对H形和箱形腹板设置加劲肋的钢梁截面进行尺寸优化,在保持截面用钢量不变的情况下增加翼缘厚度,对比不同优化截面尺寸时Q355级腹板加劲截面相比于不加劲H形截面钢梁的受弯强度承载力;通过优化的截面尺寸,得到相同承载力时加劲高强Q690钢梁相比于Q355钢梁用钢量的节约程度.研究表明:H形钢梁上翼缘朝外加劲与朝内加劲相比具有更高的受弯强度承载力,翼缘加劲会显著降低整体失稳承载力;相同截面面积的翼缘加劲Q690钢梁比Q355钢梁受弯强度承载力提高1倍以上,相同强度承载力的翼缘加劲,Q690钢梁比Q355钢梁用钢量节约50％左右;腹板减薄厚度且设置一个加劲肋,保证用钢量不变的情况下增加翼缘厚度,钢梁受弯强度承载力更高;H形Q690钢梁采用优化截面时在保证承载力与Q355钢梁相等的情况下,节省用钢量40％左右;箱形Q690钢梁采用优化截面时在保证承载力与Q355钢梁相等的条件下,节省用钢量30％左右.

关键词：冷弯加劲、高强钢、受力性能、有限元、用钢量

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分类号：TU391;TU831.3;TM621

资助基金：重庆市自然科学基金资助项目cstc2021ycjh-bgzxm0009

在线出版日期：2023-05-05（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：32-42