1、带缀板的钢构件研究综述摘要：介绍了国内外近几十年来有关带缀板的钢构件的研究方法，并评述了各种理论和方法的适用性和局限性，对今后进一步研究提供了依据。 关键词：带缀板的钢构件;弯扭屈曲;薄壁杆件 中图分类号： G353 文献标识码： A 随着建筑技术快速发展，人们对现代建筑的提出了更高的要求，如不仅要保证实用功能，还要外形美观，造价更低。这促进了建筑行业以及建筑材料不断的进行发展。随着我国城市化进程的加快，住房的刚性需求也势必增长。随着建筑技术的发展，钢结构的出现成为了必然，因为钢材具有很好的抗拉能力和韧性，满足人们对建筑材料的选择。钢材的生产需要经过繁杂的生产过程以及大量的能源消耗，因此钢结构
2、设计人员应该在结构安全的前提下尽量减小每平米的用钢量1。为了节省用钢量，实际工程中的钢构件相对于混凝土构件要细长和薄壁。但是开口的冷弯型钢抗扭刚度较低，因此常常在冷弯型钢开口处设置横向联系，如缀板、缀条、隔板及各种弹性介质等。设置缀板增大了材料的抗扭刚度，能有效地阻止开口截面的翘曲变形，从而提高整个构件的承载力，增大了材料的抗扭刚度，从经济方面考虑，其对于工程的成本节约有很大的帮助。 1 带缀板的薄壁杆件约束扭转分析方法 国外的相关研究进行较早，在美国 20 世纪 30 年代 ASII 进行了带加劲肋的冷弯型钢的相关实验，温特教授经过试验得到了设计规范公式必需的相关资料，同时也有了相关实验数据
3、：比如受压带横向联系的板件的有效宽度，薄壁型钢腹板局部屈曲及整体屈曲的相互作用，构件不同地方加上横向联系以后残余应力对柱临界承载能力的影响2。并于 20世纪 40 年代出台了冷成型钢钢构件设计规范 ，这是世界上第一本对CFSF 做出相应规定的技术规范和准则。20 世纪 70 年代起，欧洲也展开了相关理论研究。我国于 20 世纪 60 年代末发布的国家标准弯曲薄壁型钢结构技术规范 （草案）是在参考了苏联规范的基础上制定的 1.1 带缀板的开口薄壁约束扭转计算方法 包世华、周坚3等在薄壁杆件结构力学中对用窄缀板加强的开口薄壁杆件约束扭转的结构力学解法进行了介绍，指出结构力学解法只是用于缀板属于杆件
4、的情形，如果缀板过宽，则剪切变形将成为主要影响，杆件主体部分中面剪应变为零的基本假定不再成立，再按此法计算将产生较大误差，同时介绍了用缀板缀条加强的开口薄壁杆件约束扭转的连续化解法，指出了缀板刚度不同以及缀条布置密集程度的不同对于中面剪应变为零假定是否能够适用连续化解法，介绍了符拉索夫用缀条加强的薄壁杆件连续化处理解法仅适用于窄缀板加强的杆件，此种情况下中面剪应变为零的基本假定仍然可以使用，当缀板刚度很大或者布置密集时，忽略中面剪应变会造成很大误差。考虑中面剪应变为零时的假定的计算结果导致变形比实际变形小。介绍了隔板与杆壁的不同连结方式时双力矩的计算公式，双力矩就相当于隔板对杆件截面的作用等效
5、力矩。 1.2 薄壁压杆的弯扭屈曲计算 现行冷弯薄壁型钢结构技术规范对单轴对称截面轴心和偏心两种不同的受压形式下的弯扭屈曲形式的处理，通常选取“换算长细比法”来计算。冷弯薄壁型钢结构技术规范在对构件不同的边界条件和缀板的有无的条件下给出了对应的约束系数表可以供我们换算长细比时采用。实际上在没有缀板的情况下规范对扭转屈曲计算长度在某些支承条件是无法直接使用的。何为、郭耀杰4等用伽辽金法导出了单轴对称截面压杆的临界荷载的计算公式，着重说明了公式中相关量的物理意义，同时也针对约束系数表中的不同取值做了讨论。另外，就加缀板对提高承载力的作用进行直观解释.最后，对约束系数表中缺少的数值提出补充.导出了带
6、有缀板单轴对称开口截而薄壁压杆弯扭屈曲计算公式。通过采用关系式.解决了现行设计规范关于中定义中存在的问题。 1.3 双肢缀板式钢立柱整体稳定研究方法 双肢缀板式钢立柱由柱肢和横向钢板刚结而成，是工程中常见的一种立柱形式，由于它刚度大、施工方便、便于焊接止水带，在基坑工程中应用很广。缀板式格构柱的临界荷载值不仅取决于肢杆的横截面积，还与缀板的横截面积及其布置形式有关。李国跃、吕凤梧5等考虑了截面剪力以及缀板对钢格构立柱整体稳定的影响，通过将双肢缀板钢格构立柱中的缀板连续化处理换算出缀板的厚度然后将构件等效为闭口薄壁杆件，应用 Vlasov6薄壁杆件理论分析其整体稳定。提出了一种双肢缀板式格构柱整
7、体稳定的分析方法，不单单把断面剪力和缀板对于进行柱子整体稳定计算的影响计算在内，同时适用于计算机编程计算，过程明了、应用方便。 1.4 带缀板开口冷弯薄壁型钢轴心受压构件稳定性研究 在开口冷弯薄壁型钢构件沿开口方向上布置一定数量的缀板，能有效阻止开口截面的翘曲变形，可以有效地提高构件承载力。合适的缀板数量与构件长细比有着密切的关系。吴东平、李成玉7等提出运用熟知的弯曲失稳计算公式来计算弯扭失稳构件的计算方法，阐述缀板的数量和承载力提高幅度之间的关系，并列表显示出两者之间的数值关系。给出了根据不同构件下直接给出缀板的配置原则，不仅能对规范作一些补充与完善，且能对实际工程设计做出指导。自 20 世
8、纪 70 年代后期开始，以王世纪教授8为首的课题组运用能量法，对轴心或偏心带缀板的开口薄壁受压构件的弯扭屈曲问题进行了相关理论实验研究，完成试验 213个，取得了大量实验数据。在考虑屈曲前变形所引起的附加弯矩和构件临界承载力的影响，王世纪教授基于缀板的作用并且考虑到截面的翘曲，采用能量法对带缀板的开口薄壁轴心压杆的弯扭曲问题进行了系统研究，并提出了换算长细比的简化设计计算方法 1.5 基于哈密顿体系的薄壁型钢构件的整体稳定分析 胡启平教授和王萌萌9建立杆件基于哈密顿体系的薄壁型钢构件整体稳定分析的计算模型，采取了符拉索夫的刚周边假定、平截面假定以及库尔布鲁纳-哈丁对纵向翘曲位移的假定，由位移导
9、出总势能方程，利用勒让德变换导入哈密顿正则方程，通过 matlab 编程计算状态向量，利用二分法计算结构的临界承载力。计算过程考虑了截面剪应变，最后运用编程计算的二分法得到的精确解减小了误差，计算结果较为精确。 2 结语 近几年随着对带缀板的钢构件的弯扭屈曲计算越来越广泛、深入的研究和大量相关论文的发表，研究理论正在逐步完善。笔者对带缀板钢构件弯扭屈曲计算以后发展提出以下两点建议： 尽可能地模拟杆件真实位移，如运用线性插值或者样条函数来模拟纵向翘曲位移，使之更贴近实际变形，减小计算误差，得到更加精确的解。 可以将加缀板的钢构件相关理论对于高层建筑结构以及桥梁结构中和多种方法结合使用，如半离散法
10、，结合各种方法的优点整体考虑。 参考文献 1 杨波，工字梁在端弯矩和上翼缘横向荷载共同作用下的整体稳定性.2010 2 杨宏杰，新型冷弯薄壁型钢结构体系及其设计研究 2007 3 包世华，周坚 薄壁杆件结构力学 M.北京:中国建筑工业出版社，2006 4 何为，郭耀杰，杜新喜，带有和不带缀板薄壁压杆弯扭屈曲计算问题武汉大学学报 2001（4）：61-64 5 李国跃，双肢缀板钢格构立柱的整体稳定分析 土木工程学报 2002（4）17-20 6 Vlasov V Z. Thin-walled elastic beams. 2nd ed M. Jerusalem:Israel Program for Scientific Translation,1961 7 吴东平，李成玉，带缀板开日冷弯薄壁型钢轴心受压构件稳定性研究 武汉理工大学学报 2012（11）104-108 8 周绪红，王世纪.薄壁杆件稳定理论及其应用M.北京:科学出版社，2009 9 胡启平，王萌萌，基于哈密顿体系的薄壁型钢构件的整体稳定性分析J.河北工程大学学报，2013，13
