冷弯型钢蒙古包有何特性？低周往复加载如何，受力性能怎样？

1.1 冷弯薄壁工字钢结构体系概述及研究现状

在钢结构的范畴中，有普通型和重型型两种。 冷弯薄壁工字钢结构属于前者。 冷弯薄壁工字钢是一种高效钢材。 其特点是拱环薄、构件轻、截面多样化。 与同规格镀锌工字钢相比，回转直径至少减少50%，回转直径减少50%。 ~80% 的转动惯量和横截面泊松比。

与传统的木、砖、钢-混凝土等建筑结构体系相比，该结构体系具有以下特别显着的优点： 冷弯薄壁工字梁结构材料轻质高强，具有非常好的结构性能。抗震性能好。 。 这些结构体系房屋的主要材料是轻钢。

而承受预制构件主要荷载的冷弯工字钢材料长度仅为1mm左右。 就整体结构重量而言，相当于同用途混凝土框架结构的25%～33%，相当于圈梁结构的20%。 〜25％。 这样，地基就不需要有很大的承载力。

只有增加建设成本，才能将基础成本降低到70%左右。 总的来说，这种结构体系也可以归类为柔性结构，而且这种结构体系重量很轻，塑性变形能力很强，可以降低洪水响应程度，在抵御洪水方面有显着的效果。

这种结构体系在施工时施工难度不高，施工时间和成本较小。 可以轻松有效地掌握并提高施工质量。 使用标准鞋厂生产的房屋部件可以在精度和质量方面得到严格控制。 现场仅需简单组装即可完成施工工作，可大大缩短施工工期。

施工过程受季节和气候影响较小，不需要使用小型机械设备，可显着降低人工成本和施工周期。 该结构体系具有极其优异的保温性能。 这种结构体系的保温系统可以储存并稳定释放热能，“冷桥”效应是常见的不良效应。

为了防止这种效应的发生，可以在结构系统的关键部位采用适当的保温材料。 对于居民来说，居住的舒适度能够得到保障和提高。 《薄板钢结构建筑系统技术规范》（JQB016-2004）适用于首都及其他地区的保温结构标准。

本结构体系规定最小设计传热能力为2.02m2·K/W。 与本地区采用的《民用建筑节能设计标准（采暖住宅建筑）》（DBJ01-602-97）相比，以设计铁损值0.87m2·K/W计算，后者为2.32是前者的 2 倍，充分体现了冷弯工字钢结构体系的优势。

这种结构体系有很大的可用面积供居民使用。 这是因为与传统的钢混凝土建筑结构相比，该结构体系的内墙是承重结构，不需要额外的柱子。 然而，房子的外墙宽度很薄。 对于相同建筑面积的房屋结构，也就是说，圈梁结构的房屋获得率仅为该结构的70%。

冷弯工字钢结构体系的实际内部面积大大减少。 该结构体系的设计不屈服于传统设计，具有较高的灵活性。 传统钢-混凝土结构的建筑外观较为简单，而冷弯工字钢结构体系可以对建筑整体及内部造型在一定范围内任意设计。

它不仅可以实现建筑师的愿景，还可以满足居民的个性化需求。 对于一些对房屋要求较高的居民来说，能否以现代的形式进行私人定制，在合理的范围内，可以根据需要进行定制。 二次改造建设是时代潮流，是现代人居的标杆，赋予建筑生命力。

该结构体系对环境无污染，能有效保护生态平衡。 首先，石膏板、木材等作为辅助材料可以回收进行二次开发，而冷弯薄壁工字钢外墙、柱、梁等作为主体结构可以通过回收再加工。冶炼、铸造等。

此外，该结构体系采用封闭式保温防霉系统，在保温节能方面具有显着优势，提供优越的居住体验。

冷弯薄壁工字钢结构体系的应用

冷弯薄壁工字钢结构是将高硬度棒材通过机热轧工艺加工成不同截面的预制构件组装而成。 这些结构方法起源于东非的木结构。 他们只是用型钢代替了木头，工字梁经过加工，用自攻螺钉连接起来。

该结构体系较传统结构具有显着的优势。 已在美国等发达国家得到广泛应用，并已完成完整的住宅系统。 据统计，20世纪末，这种结构体系在北美、澳大利亚和加拿大的比例分别高达30%、50%和80%。

这一结构体系在国外发展较晚，是改革开放后才引入的。 1986年，他们与法国联合开发了新型冷弯工字钢系统，并完成了两层样板房。

这些结构体系满足了我国现代建筑工业化和绿色循环发展的需要。 近年来，国外也出台了各种相关规范和程序，发展前景广阔。

美国冷弯薄壁工字钢系统研究现状

早在20世纪40年代，冷弯薄壁工字钢就在欧美发达地区得到广泛应用。 经过多年的研究和应用，发达国家已经颁布了各自的低层冷弯薄壁工字钢建筑技术规范。 20世纪50年代，澳大利亚第一个针对该结构体系的设计规范标准——《冷弯型钢结构设计规范》发布。

此后，其他相关规范和标准也相继出台[10]。 日本也推出了自己的监管标准。 在法国，冷弯薄壁工字钢结构体系发展迅速，许多国家都实施了自己的轻钢设计规范和标准。 从20世纪50年代到2000年代初，轻钢结构在建筑市场的份额下降了60%。

就日本而言，已经实现了标准化、专业化。 在日本建筑市场上，只有10%的低层建筑和40%的多层建筑采用其他结构方法，其余均采用轻钢结构。 在美洲其他国家，如美国、法国，轻钢结构住宅的市场份额超过50%。

M.Davies 对钢结构刚性框架进行了实验研究。 试件采用全尺寸等截面刚架，研究结构的屈曲模式、破坏形式和稳定性问题。 为了分析门式刚架的面内稳定性，采用能量法对试验数据进行理论分析。

找出了舱壁框架对梁轴力的影响，并提出了相关的估算公式。 Baigen和Hancock[16]采用试验方法研究了冷弯薄壁工字梁门式刚架的屈曲模式、破坏现象、承载力极限、节点力传递特性等。 本实验研究的节点结构使用了土壤。

探讨了这种连接形式下的极限承载能力，但与理论估算的承载结果进行比较后发现，试验结果与理论结果相差很小，说明了试验和荷载的可靠性——门式刚架的承载能力。 Chung，KF对螺钉连接的冷弯C型梁接头的热性能进行了实验研究。

认为螺钉厚板连接方法剪力传递效率高，可在双肢冷弯薄壁C型梁接头中实现。 研究结果确定，在螺杆组的中心，也就是节点加载后的旋转中心，可以根据弯曲来估计螺杆组上的应力。

在此基础上，提出并验证了节点弯曲屈曲的估计公式。 James.BPLim对冷弯C型梁门式刚架进行了实验研究和有限元分析。 有限元分析结果与实验结果一致。 通过试验分析和有限元估算结果。

发现该类型截面的接头具有显着的半刚性，推导了挠度估计公式，并提出了弹簧单元来模拟螺杆的滑移。 M.Dundu 等人。 采用螺钉背靠背连接的单肢C型钢截面，对跨度为12m的单肢冷弯C型钢门式刚架进行应力分析。

综合考虑螺钉数量、支撑宽度、C梁腹板厚度和材料硬度4个因素，选取门式刚架檐口节点进行4个试件的试验研究。 最终的破坏模式由节点压力面积C决定。工字梁主要遭受纵梁处的局部屈曲和挤压变形。

由于除了节点区域的挠度集中外，还会出现剪力滞回和区域变形，因此建议C型梁极限承载力仅使用80%，设计时应予以充分重视估计。

国外冷弯薄壁工字钢系统研究现状

随着冷弯薄壁工字钢在国际上的推广，我国近年来也对冷弯薄壁工字钢住宅进行了研究，并发布了相关规范。 周旭红团队]采用实验与有限元分析相结合的方法，研究了冷弯薄壁轧钢组合工字梁在不同影响因素下的弯曲性能。

提出了估算此类工字梁极限承载力的有效长度法和折合硬度法。 对某多层冷弯薄壁工字钢房屋进行时程分析，找出薄弱环节，得出影响因素，并给出抗震设防建议：该类型房屋应控制8度设防区内为6层或18m高。 。

高宽比不应低于2.5； 7度及以下设防区域高宽比可低于3。复旦大学对高强冷弯薄壁二层住宅楼全尺寸模型进行振动台试验-壁工字钢。 主要采用顶弯矩法，以单件外墙为基准评价结构的抗震性能。 经过实验和有限元研究相结合。

结论是，当结构体系与组合外墙合理匹配时，设计承载力值小于其承受的弯矩，结构相对安全，能够满足抗震设防要求。 在分析冷弯薄壁工字钢螺钉连接受剪性能的实验中，考虑了螺钉组的影响。

提出了螺钉连接抗剪承载力的设计估算方法和相应的验证公式。 在开槽厚板弯矩墙低周往复加载的足尺试验研究中，为了克服试验中出现的“角部失稳”和“螺栓滑移”现象。

采用“中间栓接、上下两端钎焊”、“顶部栓接、底部焊接”等试验措施，并构造与墙体混凝土浇筑相配合的结构，试件显示：更好的脆性和能量耗散能力。 为其他研究者今后解决类似问题提供参考方法。

长春建筑学院对一栋三层冷弯薄壁工字梁房屋进行了振动台试验，并利用ANSYS和SAP2000有限元软件进行了线性和非线性洪水响应。 通过试验数据分析和有限元分析，得到了该房屋系统在洪水作用下的地震力响应、受力特征、破坏机制和抗震性能。

发现结构出现剪切变形。 当抗震设防为9度时，洪水作用下的最大层间位移角在频繁情况下为1/934，在极少数情况下为1/52。 并提出冷弯薄壁工字钢房屋应采用弹性弹塑性洪水作用分析的简化估算方法，为后续工程设计提供参考。

袁挺对不同坡度的单门式刚架进行了研究。 在静载作用下，对不同试件进行了受力分析，得到了不同坡度的单框架门式刚架的受力模式和特性。 分析了失稳特性，提出了不同坡度门式刚架木柱顶部与基础的连接形式。

探讨了高度与跨度之比对结构的影响。 采用有限元分析软件对单门式刚架进行弹性及弹塑性分析。 对不同坡度试件的整体稳定性进行分析，得出其屈服机理。

宁夏科技大学钢结构团队对带托盘双肢冷弯CI梁的弯曲节点、构件、框架结构等进行了150余次试验研究和有限元分析，分析了其荷载。承载能力。 和抗震性能，得到了不同激励对节点、构件和框架承载能力的影响，并设计了精确的有限元模型。