Distortional Buckling of Cold-Formed Steel Members翻译.doc

冷弯钢构件畸变屈曲1作者：古斯塔沃·蒙泰罗德·巴罗斯2；豪尔赫·内托3；罗伯托·马丁斯贡萨尔维斯4；和马克西米利·玛莉特51发表于在第17届冷弯钢结构国际专业会议；2土木工程，结构工程系,圣地卡洛斯工程学院，圣保罗大学，保罗卡洛斯圣保罗13566-590，巴西，电子邮件：chodraui@sc.usp.br；3教授,结构工程系,圣保罗卡洛斯工程学院,圣保罗大学,圣保罗卡洛斯，圣保罗13566-590，巴西 ，电子邮件：jmunaiar@sc.usp.br；4副教授，结构工程系，圣地卡洛斯工程学院，圣保罗大学，，圣保罗卡洛斯，圣保罗13566-590，巴西，电子邮件：goncalve@sc.usp.br；5教授,结构工程系,圣保罗卡洛斯工程学院,圣保罗大学,圣保罗卡洛斯，圣保罗13566-590，巴西 电子邮件：mamalite@sc.usp.br；注意：讨论开放截止2006年9月1日单独讨论必须提交给个人论文为了延长一个月的截止日期，必须向美国总编辑递交书面请求技术手稿说明，已提交审查并且可能于2004年9月29日出版，于2005年8月23日批准本技术说明是132卷，4号，2006年4月1日结构工程学报的一部分。

副主编：本杰明·谢弗摘要：冷弯钢构件被广泛采用的钢结构建筑，因为它们比传统的热轧钢构件的重量更轻，更经济如今高强度低合金钢的容易可用的和可接受的费用，耐候钢，和镀锌钢板是钢构件有了较高的宽/厚比，使他们更容易受到局部屈曲和另一种称为畸变屈曲失稳模式，主要影响有边缘加强筋的钢构件（卷边槽钢,Z型钢,柱帽,柱架等）因此,冷弯型钢设计技术规范的现行版本已经提示过这一现象的重要性和概述程序评估成员的实力基础上畸变屈曲概述程序，例如,由刘和汉考克提出的澳大利亚/新西兰的简化模型标准AS/NZS 4600，也通过了巴西标准NBR 14762 在这项研究中，分析压缩和弯曲下的卷边槽钢，通过比较通过巴西标准简化模型与弹性分析的有限条法得到的结果，评估简化模型中的应用的一致性和有效范围DOI: 10.1061/（ASCE）0733-944（2006）132:4（636）数据库关键词：冷弯型钢;屈曲;薄壁型材;钢结构引言除了整体屈曲和局部屈曲,屈曲有另一方式,涉及到横截面的变形,这是有边缘加强筋构件的特性，如边槽钢,Z型钢,柱帽,柱架与畸变屈曲相关的变形部分的形态的一些例子,如图1所示大多数时候，没有边缘加劲肋的决定性的不是畸变模式，事实上，仅一边支承，故局部屈曲为主。

畸变屈曲的特征在于压缩法兰和边缘加劲套转动和可能平移，它改变构件（图1所示）的初始形状，与局部屈曲相反根据定义，局部屈曲承认由两个板元件连接形成的角（角度）的原来的位置新的巴西标准NBR 14762（巴西技术规范协会2001 ）采用了由刘和汉考克（1987）提出的“封闭的形式”解决方案中的“澳大利亚”模型，并且纳入到AS/NZS 4600（澳大利亚/新西兰标准1996）这项标准对与其他部分（图2）弹性连接的压缩法兰和边缘加劲肋的稳定性进行了分析，使用计算工具，以评估临界畸变屈曲值得注意的是，汉考克和刘的公式无法处理由网壳弯曲失稳引起的畸变屈曲现象Schafer 和Peköz演示了如何将汉考克的方法扩展到这种情况下直接强度法DSM实际上是估计构件的承载能力的另一种有趣的方法（包括所有的屈曲模式）但要求先前使用的提到的评价屈曲应力的一项程序巴西标准NBR14762（巴西协会2001）通过有效宽度方法（温特方程）分析局部屈曲 ，类似与AISI规范（AISI2001）根据AS / NZS4600(澳大利亚/1996新西兰标准)提出的曲线，畸变屈曲随后也应被检查 图1 畸变屈曲图2 刘和汉考克提出的简化模型虽然AS/NZS4600（澳大利亚/新西兰标准1996）不为简化的模型的使用设置限制，巴蒂斯塔等人（2000）表示，基于使用FSM的数值分析得出结果的比较，此程序可以精确地被应用，通过下面提供（见图3）的几何比率：0.4
≤bf/bw ≤
2.0
（简单的卷边槽钢,Z型钢）0.6
≤ bf/bw
≤ 1.3 （普遍的卷边槽钢，柱架部分）基于前述的限制，巴西的标准限制了简化模型的使用。

此外，它给出了简单的卷边槽和Z型柱进行压缩或弯曲 D/bw的极限值，以确定，是否畸变模式可能是主要的（表1和表2 ）通过有限元参数化分析得到了这些数值，比较畸变临界应力的弹性值与局部临界应力值因此，表1和表2适用于任何屈服应力值（也适用于高强度钢）需要注意的是由于畸变模式比局部模式具有较低的后屈曲能力，因此即使 （σl＜σd）畸变模式仍然可以控制的强度因此,应该知道,表1和2是有用的，但不完全正确有限元法分析对薄壁钢构件的弹性稳定性分析，有限条法是一个有趣的选择，因为它允许我们识别 与受轴向压缩和弯曲构件相应的屈曲模式和临界应力该软件通过有限元法，，有限元法（CUFSM）由康奈尔大学的谢弗（2001年）制定，在这里，对开放式的端部承受轴向应力的薄壁杆件进行弹性稳定性的一般分析 ，从而允许对该节点自由度的限制 临界应力和相应的变形形态，说明屈曲模式，都适用于各种分析构件的长度，从而产生一条总体的弹性屈曲 曲线（图4）这条曲线的相关负载系数（ 临界压力和参考压力之间的量的比例，通常采用FY）以及参考应力，来证明局部和畸变模式图3 卷边槽钢和支架表1受压下,简单卷边槽钢的D/bw的最小值，以便检查畸变屈曲bw∕tBf/bw 250 200 125 100 500.4 0.02 0.03 0.04 0.04 0.080.6 0.03 0.04 0.06 0.06 0.150.8 0.05 0.06 0.08 0.10 0.221.0 0.06 0.07 0.10 0.12 0.271.2 0.06 0.07 0.12 0.15 0.271.4 0.06 0.08 0.12 0.15 0.271.6 0.07 0.08 0.12 0.15 0.271.8 0.07 0.08 0.12 0.15 0.272.0 0.07 0.08 0.12 0.15 0.27注：线性插入法取中间值该软件使用有四个节点的有限条法，每个节点有四个自由度，三个位移，和一个转动。

这种离散化，使得每节的的平面构件被划分如下：4条（螺栓，网壳和边缘）和17条（边角）作为巴蒂斯塔等人研究成果的一个补充（2000），我们进行了压力和弯曲作用下的简单卷边槽钢的参数研究，对巴西的标准简化模型的有效性进行关于范围和一致性的深入分析表3列举了在Chodrau的分析数据（2003）图5和6比较了巴西标准NBR14762（巴西协会2001）的简化程序和有限元法（CUFSM软件），清晰地显示出通道C1-C9不符合巴西规定的限制标准，并显示出比其他受压构件更多的不同的结果另一方面，构件受弯未观察到这一趋势，构件之间的最大区别不符合上述标准的限制（例如，渠道C20和C21）图4 CUFSM弹性屈曲分析：压力下的信道（临界应力=负载因子*250MPa；半波长以毫米为单位）表3Chodraui的简化卷边槽钢分析（2003）bw×bf×D×ta通道
mm bf /bw 　D/bw bw/ tC1b 200×50×10×1 0.25 0.05 200C2 200×50×10×2 0.25 0.05 100C3 200×50×10×4 0.25 0.05 50C4b 200×50×20×1 0.25 0.10 200C5b 200×50×20×2 0.25 0.10 100C6 200×50×20×4 0.25 0.10 50C7 200×50×30×1 0.25 0.15 200C8 200×50×30×2 0.25 0.15 100C9 200×50×30×4 0.25 0.15 50C10 200×100×10×1 0.50 0.05 200C11 200×100×10×2 0.50 0.05 100C12 200×100×10×4 0.50 0.05 50C13 200×100×20×1 0.50 0.10 200C14 200×100×20×2 0.50 0.10 100C15 200×100×20×4 0.50 0.10 50C16 200×100×30×1 0.50 0.15 200C17 200×100×30×2 0.50 0.15 100C18 200×100×30×4 0.50 0.15 50C19 200×200×10×1 0.50 0.05 200C20 200×200×10×2 1.00 0.05 100C21 200×200×10×4 1.00 0.05 50C22 200×200×20×1 1.00 0.10 200C23 200×200×20×2 1.00 0.10 100C24 200×200×20×4 1.00 0.10 50C25 200×200×30×1 1.00 0.15 200C26 200×200×30×2 1.00 0.15 100C27 200×200×30×4 1.00 0.15 50注：NBR14762:2001限制不是由支持通道C1-C9。

参见图4（a）CUFSM不能证明压力下的畸变模式通过简化方法和有限元获得的数据之间普遍有良好的一致性，特别是在受压状态下（比率是0.92:1.18）在弯曲作用下得到的比率是0.9:1.36，表明该模型需要修订和调整所得到的结果也表明，D / BW限制显示表1和表2对需要核实的畸变屈曲的初步的评价是令人满意的，因为它涵盖大多数钢构件受压和受弯的分析仅通道C11在压状态下，呈现出畸变模式是关键的，与表1相反为了明确表1和表2的使用，对简化卷边槽钢200× 80 × 15 × 2在受压和受弯下，作了分析构件在受压和受弯的性能分别被这些表预测和通过CUFSM确认，其参照应力为250 MPa1. 受压自表1bf/bw = 0.4; bw/t = 100;
(D/bw)min = 0.04D/bw = 15/200 = 0.075 >0.04-局部模式控制图5 轴向受压时σd的对比分析（NBR14762vsCUFSM）图6 受弯是σd的对比分析（NBR14762vsCUFSM）2. 受弯自表2bf/bw = 0.4; bw/t = 100;
(D/bw）min = 0.12D/bw = 15/200 = 0.075 <0.12-畸变模式控制通过CUFSM得到的结果是σl= 1.98×250 = 495 MPaσd = 1.18× 250 = 295 MP。