摘要：波紋鋼板因其面外剛度大及抗剪切屈曲承載能力高，在工程結(jié)構(gòu)中被廣泛應用;根據(jù)軋制波紋的不同，波紋鋼板可分為正弦形、梯形、折線形和矩形;本文從波紋腹板鋼梁、波紋鋼板剪力墻、波紋鋼板阻尼器三個方面介紹波紋鋼板的應用及其研究進展。

　　關(guān)鍵詞：波紋鋼板;波紋鋼板剪力墻;研究進展

　　1 引言

　　波紋鋼板的軋制技術(shù)創(chuàng)始于1784年，并最先在歐洲開始應用。直到1890年，隨著鋼鐵制造行業(yè)的迅速發(fā)展，鋼板的供應得到了保障，波紋鋼板的使用才迅速擴大。波紋鋼板以其獨有的特點，不斷地被專家和學者們認可，并在工程領(lǐng)域得到了廣泛的應用。

　　2 波紋鋼板的介紹

　　波紋鋼板是指將一定厚度的熱乳鋼板或鋼帶按照規(guī)定的尺寸經(jīng)波形軋制和冷彎加工而成的波紋圓管或弧形波紋鋼板，最初主要應用于航天飛行器的制造領(lǐng)域。波紋鋼板由于獨特的“手風琴效應”，使其具有較大的面外剛度，既保留平鋼板的優(yōu)點又克服平鋼板的缺點，顯著減小鋼板的面外變形，提高鋼板的剪切屈服強度。近年來，波紋鋼板憑借以上出眾的優(yōu)點被廣泛用于橋梁、 船舶、 筒倉和鋼結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域。

　　波紋鋼板常見的波形有正弦形、梯形、折線形和矩形，采用較多的是正弦形和梯形兩種波形。下面就從波紋腹板鋼梁、波紋鋼板剪力墻、波紋鋼板阻尼器三個方面介紹波紋鋼板的應用及其研究進展。

　　3 紋鋼板的幾種應用

　　3.1 波紋腹板鋼梁

　　波紋腹板鋼梁因其腹板選用波紋鋼板，在不用設(shè)置加勁肋的前提下，腹板便能以較小的厚度獲取較大的面外剛度和抗剪切屈曲承載力。與傳統(tǒng)的平腹板相比，波紋腹板的厚度減小，用鋼量降低，且能夠避免因為幾何缺陷引起的過早屈曲現(xiàn)象。按照腹板波形的不同，常見的波紋腹板鋼梁可以分為正弦波紋腹板鋼梁和梯形波紋腹板鋼梁。

　　波紋腹板梁最早出現(xiàn)在歐洲，上世紀60年代，瑞典學者首次實現(xiàn)了波紋腹板梁在中小跨度輕屋頂上的應用。70年代中期，日本學者實現(xiàn)了在吊車梁中應用波紋腹板鋼梁[1]。在接下來的幾十年里，國外學者不斷對波紋腹板鋼梁進行探索，分別從波紋鋼梁受彎變形、抗剪切屈服承載力、間斷施焊的可靠性、梁截面的參數(shù)、波紋鋼板的參數(shù)、不同的加載方式、翼緣的附加彎矩等方面探究其力學性能。波紋腹板鋼梁在國內(nèi)研究開始較晚， 陳吉娜等在2008年對波紋鋼腹板梁進行有限元模擬，分別研究其抗彎屈曲、抗剪屈曲和抗扭屈曲的破壞特征[2]。在對波紋鋼板梁的研究中，國內(nèi)學者分別從梁的抵抗屈曲變形、集中荷載和分布荷載下的受力特點、抵抗疲勞等方面進行研究，并得出相應的結(jié)論。

　　3.2 波紋鋼板剪力墻

　　波紋鋼板剪力墻因其獨特的構(gòu)造特點，使得該類剪力墻擁有較大的剛度，減小了平面外變形，提高了剪力墻的承載能力和屈曲荷載。按照波形的種類來劃分，常見的波紋鋼板剪力墻有梯形波紋鋼板剪力墻和正弦波紋鋼板剪力墻。根據(jù)鋼板波紋放置方向的不同，又可分為水平波紋鋼板剪力墻、豎向波紋鋼板剪力墻、斜向波紋鋼板剪力墻。

　　平鋼板剪力墻研發(fā)較早，其發(fā)展和應用已經(jīng)到達相對成熟的階段。近年來，有學者研究發(fā)現(xiàn)，用波形鋼板代替平鋼板制成的剪力墻，其力學特性有較為明顯的提升，這種新的突破使“波紋鋼板剪力墻“成為近幾年的熱門話題[3]。Cheng Yu等針對波形鋼板剪力墻在循環(huán)荷載作用下延性相對較低的問題，在剪力墻上開設(shè)合適的縫，制作了一種開縫波紋鋼板剪力墻[4]。李峰等針對波紋鋼板的放置方向，在以往的水平放置和豎向放置的基礎(chǔ)上提出了一種傾斜放置的鋼板剪力墻，并對其力學性能進行有限元分析[5]。

　　3.3 波紋鋼板阻尼器

　　金屬阻尼器屬于位移型阻尼器，因其以良好的滯回性能和簡單的構(gòu)造成為結(jié)構(gòu)減震技術(shù)的有效方法之一。剪切鋼板阻尼器中耗能鋼板是其主要的耗能構(gòu)件，傳統(tǒng)的耗能鋼板以平鋼板為主，外面剛度較小，在外界荷載作用下，容易發(fā)生嚴重的屈曲變形和扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)，導致阻尼器滯回性能下降。

　　為了解決以上問題，王威等研發(fā)了一種新型波形軟鋼阻尼器，中間由兩塊波紋鋼板和兩塊矩形翼緣構(gòu)成，通過焊接的方式，將翼緣、波紋鋼板、上下連接板兩兩連接在一起，經(jīng)過有限元建模并對模型進行分析可知，該新型波紋軟鋼阻尼器的滯回性能良好[6]。石文龍等將“波紋“的概念引入剪切型阻尼器中，提出一種豎向波紋剪切型阻尼器，通過制作模型進行試驗發(fā)現(xiàn)，該阻尼器具有穩(wěn)定的滯回性能和良好的塑性變形能力，是一種理想的消能減震裝置[7]。

　　4 結(jié)語

　　波紋鋼板的研發(fā)雖然起步較晚，但目前世界上許多國家已經(jīng)將波紋鋼板應用于實際工程中，例如法國Cognac橋和日本新開橋。波紋鋼板在結(jié)構(gòu)中的應用也存在一些缺點，例如：波形鋼板的制作、維護、運輸、儲存成本較高;豎向波紋焊接面積比平鋼板焊接面積大，焊接殘余應力問題顯著;波紋鋼腹板箱梁斷面的抗扭剛度和抗畸變剛度有所下降;波紋鋼腹板的連接方式較為復雜等。

　　參考文獻

　　[1]Easley J T . Buckling Formulas for Corrugated Metal Shear Diaphragms[J]. Journal of the Structural Division， 1975， 101(7)：1403-1417.

　　[2]陳吉娜. 波紋鋼腹板梁穩(wěn)定性的研究[D]. 石家莊鐵道學院， 2009.Emami F ， Mofid M ， Vafai A . Experimental study on cyclic behavior of trapezoidally corrugated steel shear walls[J]. Engineering Structures， 2013， 48(48)：750-762.

　　[3]Jing Q ， Zhao Q ， Cheng Y ， et al. Experimental Studies on Cyclic Behavior of Corrugated Steel Plate Shear Walls[J]. Journal of Structural Engineering， 2018， 144(11)：04018200-.

　　[4]Yu C ， Zhang W ， Yu G ， et al. Cold-Formed Steel Shear Wall Using Corrugated Steel Sheathing with Slits[J]. Journal of Structural Engineering， 2018， 144(8)：04018111.1-04018111.11.

　　[5]李峰， 薛港， 問曉朋，等. 斜置單層折板鋼板剪力墻的屈曲分析[J]. 水利與建筑工程學報， 2011， 9(4)：4.

　　[6]王威， 王俊， 蘇三慶，等. 一種新型軟鋼阻尼器的設(shè)計及數(shù)值模擬[J]. 防災減災工程學報， 2020， 40(3)：7.

　　[7]石文龍、張浩波、周東洋. 豎向波紋剪切型阻尼器力學性能試驗研究[J]. 世界地震工程， 2020， 36(4)：9.

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