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冷弯薄壁型钢的应用研究

随着建筑结构与建筑材料的发展，近年来彩色压型钢板，C型钢等冷弯薄壁型钢越来越多地使用在工程上，尤其是C型钢不仅仅局限在配合各种金属PCU袖套提供压应力(图2)饰面板时使用，而且在轻钢结构中也广泛采用。1 冷弯薄壁型钢 冷弯薄壁型钢是用薄钢板(厚度0.3～1mm，最厚为1.6mm)在压型机上冷压而成。轻质高强、便于加工、施工简便、速度快实验数据的打印，在大型工业厂房、食品加工车间、大型库房、飞机维修库等建筑中普遍使用。如黑龙江省速滑馆，建筑面积22000m2，跨度122m×87m，建筑平面呈椭圆形，屋面为螺栓球节点球面壳，C型钢檩条上为白、兰色相间彩色压型钢板双层屋面；哈尔滨正大集团肉食品加工厂车间，建筑面积9000m2，轻型钢屋架上C型钢檩条；哈尔滨国际机场飞机维修库，建筑面积9759m2，库内跨度81.55m×81.55m。屋面为焊接球节点平面架、C型钢檩条上铺彩色压型钢板屋面，墙体为钢墙架、双层彩色压型钢板内装超细玻璃棉保温墙面，机库内6614m2的吊顶采用C型钢檩条、雪白色压型钢板吊棚；哈尔滨东安机械厂汽车发动机厂房，建筑面积27500m2，焊接球节点平面架，局部墙板为彩色压型钢板。2 彩色压型钢板 彩色压型钢板属于金属饰面板，重量轻、安装简便、耐候性好，其强度高、防火、防潮、刚性好、不易破损、施工简便、易于加工、表面不易褪色，还具有金属饰面板的建筑外观色彩鲜明、线条清晰的独特建筑装饰效果等优点，而且在价格上低于铝合金装饰板，所以应用较为广泛。

但是由于压型钢板是压型机上冷压而成，受压型机上压型滚的限制，所以在窗口构造上应注意以下问题。：

(1)窗口处的披水板出现的问题 窗上、下口处披水板的建筑节点设计采用的异形板应为形，以期达到良好的外披水效果，而且这种板在内、外侧重叠时，很容易压实。但由于压型机压滚型号等原因，实际施工中很难保证设计节点中的形状与角度，通常形式压成了型，在哈尔滨机场机库工程与长春第一汽车制造厂大众-一汽总装车间工程中披水板均如此。此种形式压型板由于外形的原因，在所有尺寸完全一个标准的情况下(板厚一般为0.6潮州～1mm)，每两块板搭接时均不能完全压住、压实，结果造成在板与板长方向连接处搭接不齐不严，如上口压住其下端直角弯曲处压不上去，在外观上形成了两个方向的弯曲不平，并且影响整个外墙面的墙板不顺铸造合金直、观感很难保证。

此外下披水板与窗框用拉铆钉连接后打密封胶的连接，实际效果不甚理想。因为上口处开口暴露，如某披水板与披水板在长方向搭接形成缝隙较大的一段，如果平接，接口处处理不好更容易开裂造成渗水，特别是在施工不到位或密封胶有开裂处，容易使墙板内的保温材料受水侵蚀，以致于影响外墙板的质量甚至影响使用功能。

(2)披水板的改进方案 ①建议改进压板机将外披水板作成形决定了所使用传感器的不同，这样搭接起来严密。②如果改进压板机有困难，建议窗上下口披水板改为平接(保暖鞋对接)，在长度方向不采用搭接的方法，避免搭接长度范围内的不平直、缝隙过大的弊病。在所有的对接缝处，加压一块宽100mm、厚0.4mm的薄板，且压型尺寸稍大于普通披水板，可以完全压实，两端加打密封胶，以保证在整个长度方向上的两个方向平直(一是披水板与墙面的距离，二是窗口上、下披水板的高度)。③窗口下披水建议改成类似女儿墙压顶的作法，另外根据窗框与窗口的具体连接形式不同其作法也有所不同，主要是在内、外墙板上加设一块 ［ 形板，将内外墙板完全盖住，然后再做披水，以求得永久性的防渗漏。3 C型钢檩条 目前国内普遍使用的C型钢壁厚为3mm、4mm，由于较厚的板压型较困难，所以多使用3mm厚。C型钢作檩条时经设计计算，强度难以保证，但由于其腹板及翼缘板壁较薄，高度相对又较大(腹板高度一般为140mm或160mm)，所以在工程应用上的主要问题是侧向稳定。

工程施工中，跨度16年来较大时，容易出现C型钢檩条的侧向失稳或者称为平面变形，在荷载较集中的地方甚至出现较严重的扭曲变形，这种问题有时是在设计中忽视了整体稳定计算，在构造、节点上考虑不细造成的。 3.1 C型钢檩条的受力分析

C型钢檩条在设计中往往被看成为一个单向受弯的小梁，在弯矩Mx的作用下，上翼缘受压，M不大时，梁仅在主平面内产生弯曲；但当弯矩M大到某一值时，上翼缘中压应力接近临界值，上翼缘就要对本身弱轴产生屈曲，由于腹板与下翼缘的存在，上翼缘不可能单纯地只产生本身变形，而形成对本身强轴的屈曲(y轴)，但又受牵于腹板和下翼缘而产生扭转，结果将使整个C型钢产生侧向弯曲和扭转，从而导致在强度破坏前丧失稳定能力，这样从平面弯曲状态转变为变扭状态称为整体失稳，也称弯扭失稳(弯扭屈曲)。

《钢结构设计规范》(GBJ)中规定了可以不计算梁整体稳定的条件，即：①有铺板(各种钢筋混凝土板和钢板)密铺在梁的受压翼缘上与其牢固相连，能阻止梁受压翼缘的侧向位移时；②工字形截面简支梁受压翼