高强新型冷弯薄壁型钢构件力学性能及直接强度法研究

高强冷弯薄壁型钢（G550钢）于2004年引进我国并进行应用研究至今仅6年时间，其组成构件的特殊力学性能机理目前尚待研究中。直接强度法（DSM方法）作为一种新的冷弯构件承载力计算方法，其应用于复杂加劲冷弯构件的实用设计方法目前尚待完善中。本项目结合作者提出的三类六种新型冷弯薄壁型钢构件形式开展如下研究：（1）开展高强新型冷弯薄壁型钢构件力学性能的理论研究，重点采用非线性有限元分析的方法研究高强材料对复杂加劲冷弯薄壁型钢构件的力学和屈曲性能的作用机理。（2）开展高强新型冷弯薄壁型钢构件力学和屈曲性能的实验研究，依据理论研究模型进行实验研究，重点得出高强新型构件的力学和屈曲特性的一般规律，并为直接强度法分析提供依据。（3）开展高强新型冷弯薄壁型钢构件直接强度法实用设计研究，重点考察高强钢材的特性和新型构件截面的复杂性，结合我国规范，得出高强复杂加劲冷弯构件直接强度的实用设计方法。

第一部分 力学性能理论研究.首先，本文基于对冷成型薄壁型钢截面组成形式和承载特性的分析，针对既有HFB截面和∑型截面，合理改进并提出三类六种新型冷弯截面；其次，基于轴压、受弯、压弯三种基本承载方式，对采用普通强度的系列新型构件进行了屈曲性能分析的总结，进行经济性比较；再次，基于三种基本承载方式，对采用G550高强冷弯薄壁型钢的翼缘闭合、翼缘闭合组合、箱形组合三类六种新型构件进行了屈曲性能的细致、深入分析，并进行经济性比较分析；最后，基于对普通强度和高强系列新型构件的屈曲性能的全面分析和比较。.第二部分 力学性能试验研究.本文对17根简支梁进行了试验研究。试件的截面分为DS1和DS2两种截面形式即分别为两大组。.然后将所得到的实验数据进行整理和对比分析，得出构件的宽度对DS1型构件受力影响不大，对DS2截面构件影响较大，但是构件截面的宽度会影响构件的变形情况，对构件的延性有影响，截面宽度越小构件的延性越好。在相同构件参数条件下，DS1的受弯极限承载力要高于DS2的受弯极限承载力，即DS1的受弯力学性能比DS2的受弯力学性能好。.最后用《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002提供的方法对两种新型高强冷弯薄壁型钢构件的理论受弯极限荷载进行计算，再与试验受弯极限荷载进行比较。得出对于DS1型截面构件试验受弯极限承载力与理论受弯极限承载力比值基本在1.5~3之间；对于DS2型截面构件试验受弯极限承载力与理论受弯极限承载力比值基本在2~3之间。.第三部分 直接强度法研究.1 研究表明高强新型冷弯箱型复杂加劲截面—DS截面纯弯构件的极限承载力由畸变屈曲主导且由局部屈曲控制；.2实验数据表明截面高宽比大对应试件试验受弯极限承载力越大，相等的截面高宽比承载力近似1。.3直接强度法计算出纯弯构件的极限承载力随截面高度变化明显，高度越高极限弯矩越大，且高高宽比相同情况下受弯极限承载力近似1。.4 直接强度法计算的极限受弯承载力与实验得出的极限承载力比相近，比值在0.9-1.22之间。