Q235冷弯薄壁卷边槽钢梁承载力计算方法★

何嘉成 李 凯 孙德发

(嘉兴学院土木工程系，浙江 嘉兴 314001)

0 引言

冷弯薄壁型钢，主要是卷边槽钢和卷边Z形钢，具有轻质高强、截面开展等特点，是近年来用做实腹式檩条[1]最多的钢材。目前GB 50018—2002冷弯薄壁型钢结构技术规范[2]和GB 51022—2015门式刚架轻型房屋钢结构技术规范[3]采用有效宽厚比，考虑受压板件屈曲后强度利用。本文在Q235冷弯薄壁卷边槽钢梁受弯试验的基础上，结合有效截面计算，对两端简支Q235冷弯薄壁卷边槽钢梁的极限受弯承载力分别采用GB 50018—2002冷弯薄壁型钢结构技术规范和GB 51022—2015门式刚架轻型房屋钢结构技术规范进行计算与分析，以检验规范的适用性。

1 试验介绍

试件钢材Q235，fy=235 N/mm2，f=205 N/mm2，E=2.06×105N/mm2，v=0.3；截面代号为C200×2.0，具体截面尺寸板厚为2.0 mm，截面腹板高为200 mm，翼缘宽为70 mm，卷边宽为20 mm，试件长度2 000 mm，计算跨度1 700 mm，试件截面中线尺寸几何特性见表1，截面符号定义如图1[4]所示：hp=h-t，bp=b-t，cp=c-t/2；试验加载装置和试件布置示意见图2，能够满足两端铰接约束要求。每组测试三根试件，试验极限承载力平均值为21.7 kN。

表1 试件截面中线尺寸几何特性

2 有效截面计算

按单向受弯梁计算，计算简图见图3，截面应力分布和有效截面示意见图4。

板件的有效宽厚比按下列公式计算：

(1)

(2)

(3)

式中符号含义见GB 50018—2002冷弯薄壁型钢结构技术规范第5.6.1条，C200×2.0有效截面特性见表2。

表2 C200×2.0有效截面特性

3 按GB 50018—2002冷弯薄壁型钢结构技术规范计算

3.1 按荷载通过截面弯心并与主轴平行的受弯构件计算

强度计算同GB 51022—2015门式刚架轻型房屋钢结构技术规范第9.1.5条1的规定；稳定性计算同GB 51022—2015门式刚架轻型房屋钢结构技术规范第9.1.5条2的规定。

3.2 按荷载偏离截面弯心但与主轴平行的受弯构件计算

小贷公司的资金使用率的计算方法为放出贷款的资金效用占小贷公司可用资金总效用的比例，金额乘以占用天数即为效用，计算公式如下：

(4)

(5)

式中符号含义见GB 50018—2002冷弯薄壁型钢结构技术规范第5.3.2条，简支梁跨中双力矩：

Bmax=0.02δ·F·e·l

(6)

其中，δ≈17，e=50.2 mm，l=1 700 mm。

受弯构件的整体稳定系数：

(7)

η=2ξ2ea/h

(8)

(9)

(10)

4 按GB 51022—2015门式刚架轻型房屋钢结构技术规范计算

4.1 屋面能阻止檩条侧向位移和扭转

(11)

4.2 屋面不能阻止檩条侧向位移和扭转

要做整体稳定性计算，稳定性按下式计算：

(12)

5 比对分析

对两端简支Q235冷弯薄壁卷边槽钢梁的极限承载力分别采用GB 50018—2002冷弯薄壁型钢结构技术规范和GB 51022—2015门式刚架轻型房屋钢结构技术规范进行了计算与分析，并与试验结果做了比对，如图5所示。

从图5可以看出，对于两端简支Q235冷弯薄壁卷边槽钢梁来说，按GB 50018—2002冷弯薄壁型钢结构技术规范计算，考虑双力矩，计入翘曲应力的计算结果的理论值均小于试验值，说明该计算方法是偏于安全和保守的[5]。按GB 51022—2015门式刚架轻型房屋钢结构技术规范计算，理论值均大于试验值，因为考虑了屋面的作用，未计入翘曲应力，这种完全不顾约束的欠缺，计算结果有可能偏于不安全。如何消除或减弱翘曲应力的影响至关重要。

6 结语

计算结果表明：按GB 50018—2002冷弯薄壁型钢结构技术规范计算冷弯薄壁卷边槽钢梁极限受弯承载力是可行的，经试验验证，偏于安全。是否考虑约束作用，要综合构造和实际状况。