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B.原理
在冷成型钢结构中，与热轧钢的形状相比，钢结构构件的单个构件薄且宽厚比大。 当这些薄元件受到弯曲弯曲，轴向压缩，剪切或轴承中的压缩时，它们可能会在低于钢的屈服应力的应力水平下局部屈曲。 图CB-1显示了某些梁和柱的局部屈曲模式（Yu，2000）。
因为冷弯型钢各个部件的局部屈曲是主要的设计标准，所以这些部件的设计应该通过考虑到结构部件的后屈曲强度来提供足够的安全性来防止局部不稳定性的失效。 本规范的B章包含宽厚比的设计要求以及用于确定加强型压缩元件，非加强型压缩元件，带边缘加强件或中间加强件的元件以及梁腹板的有效宽度的设计方程。 规范部分C3.7中为加强筋的使用提供了设计规定，用于弯曲构件。
B1尺寸限制和注意事项
B1.裂缝宽度与厚度的考虑事项
压缩裂缝
压缩裂缝
(a)
A
A
第AA节
(b)
图CB-1压缩元件的局部屈曲
（a）梁，（b）柱
-
- 最大宽度与厚度比
规范B1.1（a）节包含了压缩元件允许的裂缝宽厚比的限制。 在某种程度上，这些限制是任意的。 然而，他们确实反映了很长时间的经验，并打算划定实际的范围（Winter，1970）。
对于一个纵向边缘连接到腹板并且另一个边缘通过简单的唇缘加强的压缩裂缝的最大w / t为60的限制基于如下事实：如果这种裂缝的w / t比超过60 ，需要一个具有较大深度的简单唇部来加强法兰（Winter，1970）。 唇部的局部不稳定性需要减小弯曲能力以防止加强唇过早屈曲。 这就是为什么对于具有一个纵向边缘连接到腹板或裂缝元件而另一个通过简单的唇部加强的加强型压缩元件，w / t比被限制为60的原因。
对于任何其他类型加强筋的压缩法兰，w / t = 90的限制表明，较大的w / t比的较薄的法兰非常灵活，并且在运输，搬运和安装时易于损坏。 对于两个纵向边与其他加强元件连接的加筋压缩元件的限制w / t = 500以及对于非加强型压缩元件的w / t = 60的限制也是如此。 该规定明确指出，较宽的法兰不是不安全的，但是当非加强法兰的w / t比超过30并且加强法兰的w / t比超过250时，它很可能在完全设计强度下产生明显的变形[ ]，而不影响该成员发展所需强度[抵抗]的能力。 在这两种情况下，根据对这些成员的测试结果的观察，最大w / t设定为可能出现第一个明显变形的比率的两倍。 这些上限通常会将这种变形保持在合理范围内。 在超出限值的情况下，需要按照规范章F进行测试。
-
- 法兰冰壶
在具有异常宽且薄但稳定的翼缘的梁（即主要是具有较大w / t比的拉伸翼缘）的梁中，这些翼缘在弯曲下有卷曲的趋势。 也就是说，这些裂缝的最远离腹板的部分（I形梁的边缘，箱形或帽形梁的裂缝的中心部分）往往偏向中性轴线。 Winter（1948b）给出了这个问题的近似分析处理。 对于给定的法兰卷曲量cf，规范的等式B1.1-1允许计算最大允许法兰宽度wf。
应该注意的是，B1.1（b）节并未规定可被认为可容忍的卷曲量，但在通常条件下卷曲深度的5％量级不会过多。 一般来说，法兰卷边不是控制法兰宽度的关键因素。 但是，当该部分的外观很重要时，在实践中应严格控制面外失真。 AISI冷成型钢设计手册（AISI，2008）举例说明了法兰卷曲的设计考虑。
-
- 剪滞效应 - 短跨度支持集中荷载
对于通常形状的梁，通过从腹板传递到翼缘的剪应力在法兰中引起法向应力。 这些剪切应力在法兰中产生剪切应变，对于普通尺寸，其效应可以忽略不计。 然而，如果裂缝非常宽（相对于它们的长度），这些剪切应变具有这样的效果，即裂缝中的正常弯曲应力随着与幅材的距离增加而减小。 这种现象被称为剪切滞后。 它会导致整个翼缘宽度上的应力分布不均匀，类似于加劲压缩
元素（见注释的B2部分），尽管原因完全不同。 计算这种设计应力变化的最简单方法是用受到均匀应力的减小的有效宽度（Winter，1970）替代非均匀应力的实际宽度wf的法兰。
各种研究者的理论分析都得出了不同的结果（Roark，1965）。 B1.1（c）节的规定是基于对十一根梁进行详细应力测量得到的分析和支持实验证据（Winter，1940）。 事实上，规范表B1.1（c）中的有效宽度值直接取自Winter（1940）的图4的曲线A.
需要注意的是，根据规范第B1.1（c）节的规定，只有集中负载需要使用宽度减小的稳定宽翼缘，如图C-B1.1-
-
-
- 对于均匀的载荷，从图的曲线B可以看出，对于任何不切实际的大跨距宽比例，由于剪力滞引起的宽度减小非常小，几乎可以忽略不计。
-
在海军建筑和飞机设计中，剪切滞后现象具有相当重要的意义。 然而，在冷弯钢结构中，根据规范部分B1.1（c），梁很少需要大量减少。 出于设计目的，请参阅AISI设计手册（AISI，2008）的示例。
1.0
为了均匀的负载
B
0.9
0.8
A
AISI设计标准
0.7
对于集中负载
0.6
0.5
0
10
20
30
L wf
图C-B1.1-1确定短跨度梁法兰有效宽度的分析曲线
有效设计宽度实际宽度
B1.2最大腹板深度与厚度比率
在1980年之前，最大腹板深厚比h / t限于（a）对于未加强腹板的冷弯钢构件而言，（b）对于设有适当传输方式的构件，加载和/或反应到网中。 根据1970年代密苏里大学Rolla大学的研究（LaBoube和Yu，1978a，1978b和1982b; Hetrakul和Yu，1978和1980; Nguyen和Yu，1978a和1978b），最大h / t比增加到（a）未加筋的网200，
（b）在AISI规范的1980年版中使用轴承加强件和（c）300使用轴承和中间加强件。 这些h / t限制与用于板梁的AISC规范（AISC，1989）相同，并保留在当前版本的
规范。 由于“h”的定义在1986年版的AISI规范中从沿“腹板平面”测量的“裂缝之间的清晰距离”到“平面部分的深度”发生了变化，因此可能会出现规定的最大h / t比率更自由。 LaBoube未发表的研究得出的结论是，目前对h的定义对网强度[抵抗]的影响可以忽略不计。
a
b
c d
图C-B2-1帽形梁加劲压缩法兰的局部屈曲
B2加筋元素的有效宽度
众所周知，加强型压缩元件如帽形部分的压缩裂缝的结构特性和承载能力取决于沿两个纵向边缘的w / t比和支撑条件。 如果w / t比小，则压缩法兰中的应力可以达到钢的屈服应力，并且压缩元件的强度[抵抗]通过屈服来控制。 对于大w / t比的压缩法兰，局部屈曲（图C-B2-1）将出现在以下弹性临界屈曲应力下：
fCR
k电子
- wt
（C-B2-1）
哪里
k =板屈曲系数（表C-B2-1）
= 4，用于在每个纵向边缘上由腹板支撑的加强型压缩元件E =钢的弹性模量
=弹性范围内钢的泊松比= 0.3 w =压缩单元的平面宽度
t =压缩元件的厚度
当根据方程C-B2-1计算的弹性临界屈曲应力超过钢的比例极限时，压缩元件将在非弹性范围内屈曲（Yu，2000）。
与柱子等一维结构构件不同，当屈曲应力达到时，加强型压缩元件不会塌陷。 通过重新分配应力后，元件承受额外的载荷。 这种现象被称为压缩元件的后屈曲强度[抵抗]，并且对于具有大的w / t比的加劲的压缩元件而言是最明显的。 该机制
|
案件 |
边界条件 |
应力的类型 |
长板的k值 |
|
(a) |
SS SS SS SS 固定 SS SS固定 SS SS SS 自由 固定 SS SS 自由 固定 SS SS SS SS SS SSSS 固定固定的固定 固定 SS SS SSSS 固定固定固定 固定 |
压缩 压缩
压缩 压缩 压缩 剪断 剪断 弯曲 弯曲 |
4.0 |
|
(b) |
6.97 |
||
|
(c) |
0.425 |
||
|
(d) |
1.277 |
||
|
(e) |
5.42 |
||
|
( f ) |
5.34 |
||
|
(g) |
8.98 |
||
|
(h) |
23.9 |
||
|
( i ) |
41.8 |
冬季在以前版本的AISI评论（Winter，1970）中讨论了压缩元件的后屈曲作用。
想象一下，为了简单起见，方形板在一个方向上均匀地压缩，并且简单地支撑未加载的边缘。 由于很难对这种二维元件的性能进行可视化，所以该板将被图C-B2-2所示的模型取代。 它由纵向和横向的网格组成，其中实际板材的材料被认为是集中的。 由于板被均匀地压缩，如果P是板上的总载荷，则每个纵向支柱代表由P / 5加载的柱。 随着载荷逐渐增加，这些支柱中的每一个的压缩应力将达到临界柱屈曲值，并且所有五个支柱将趋于同时弯曲。 如果这些支柱是简单的柱子，除了端部以外不受支撑，它们将通过不受限制的横向偏转而同时崩溃。 很明显，这不会发生在板的网格模型中。 实际上，一旦纵向支柱开始在它们的屈曲应力下偏转，连接到它们的横向杆就必须像拉杆一样伸展以适应
强加的偏转。 像任何结构材料一样，它们可以抵抗拉伸，从而对纵向支柱的偏转产生抑制作用。
网格模型的水平条中的张力对应于实际板中的所谓膜应力。 这些应力，就像在网格模型中一样，一旦压缩应力开始引起屈曲波，就会发挥作用。 它们主要由横向张力组成，但也由一些剪切应力组成，并且它们抵消增加的波浪偏转，即它们倾向于稳定板以抵抗在施加的增加的纵向压缩下进一步屈曲。 因此，该模型的结果行为如下所示：
- （b）不同的支柱将偏转不等的数量，离支撑边缘最近的那些支撑物几乎被连接线保持直线，最靠近中心的那些能够偏转最多。
（a）的结果是，该模型在其屈曲应力（方程式C-B2-1）达到时不会塌陷并失效; 与柱子相反，它只会产生轻微的偏转，但会继续承受不断增加的负荷。 （b）的结果是，最偏离中心的支柱（板条）偏离最大，“离开载荷”，并且几乎不参与进一步的载荷增加。 实际上，这些中心带甚至可以将它们的预屈曲载荷的一部分传递给它们的邻居。 最靠近边缘的支柱（或条带）由连接杆保持直线，继续抵抗增加的载荷而几乎不增加挠曲。 对于板而言，这意味着迄今均匀分布的压缩应力以图C-B2-3所示的方式重新分布，应力在边缘最大，中心最小。 随着载荷的进一步增加，这种不均匀性进一步增加，如图C-B2-3所示。 只有在支撑边缘附近的最高应力条开始屈服时，即当压缩应力f最大达到屈服应力Fy时，板才会失效，即拒绝承受进一步的载荷增加。
b
a
W
d
c
W
图C-B2-2后屈曲强度[电阻]模型
这种板块的后屈曲强度[电阻]是1928年实验发现的，并且它的一个近似理论是由Th首先给出的。 1932年诉卡曼（布莱奇，1952年）。 自那以后，它一直被用于飞机设计。 冬季（图1959b）图7中的一系列照片可以看到后屈曲强度现象的图解。
图C-B2-2的模型代表沿两个纵向边缘支撑的压缩元件的行为，如图C-B2-1中的法兰。 事实上，这样的元素扣入近似方波。
为了利用刚性压缩元件的后屈曲强度[阻力]用于设计目的，自1946年以来，AISI规范使用有效设计宽度方法来确定截面性能。在本规范的B2部分中，计算（1）均匀压缩的
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