板件延性系數(shù)和面向抗震設(shè)計的鋼截面分類.pdf

1、抗震鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面通常要求其具有一定的塑性轉(zhuǎn)動能力，實際工程中采用對截面進行分類，并對每一類截面的板件規(guī)定相應(yīng)的寬厚比限值來滿足結(jié)構(gòu)的延性需求。目前常用的截面分類方法主要基于承載力和對達到承載力以后的變形能力的定性描述進行的，沒有給出板件延性與寬厚比的關(guān)系，缺乏截面分類的具體定量指標(biāo)。
　　本文先對五種邊界條件的均勻受壓矩形板進行考慮幾何非線性、材料非線性、殘余應(yīng)力、初始幾何缺陷的非線性分析，得到各模型的壓力—壓縮變形曲線，并取

2、承載力下降15％處的變形作為計算板件壓縮延性μc的依據(jù)。參數(shù)分析發(fā)現(xiàn):不同分布模式的殘余應(yīng)力和殘余應(yīng)力幅值對μc沒有明顯的影響;初始幾何缺陷幅值增大，μc會降低，但降低的幅度不大。μc隨板件長寬比a/b的增加沒有簡單的單調(diào)增加或遞減關(guān)系，μc最大值出現(xiàn)在a/b使屈曲半波數(shù)為1的范圍，當(dāng)a/b增大到使屈曲半波數(shù)大于1之后，μc的變化不大。對比不同邊界條件的μc，當(dāng)非加載邊約束越強，μc越高。按照μc和通用寬厚比λ的關(guān)系，擬合了不同邊界條件

3、的μc計算公式。經(jīng)過驗證，這組公式可適用于不同屈服強度的鋼材。
　　對受彎和壓彎狀態(tài)下的四邊簡支矩形板以及受彎翼緣板進行彎矩—曲率分析，采用曲率定義受彎板件的延性，壓彎板件的延性除了用曲率定義之外還采用了板件邊緣纖維壓應(yīng)變來定義延性。通過分析發(fā)現(xiàn)板件邊緣纖維壓應(yīng)變定義的μbc1不小于曲率定義的μbc2，且在純彎情況下μbc1=μbc2，在純壓情況下μbc2=0，μbc1=μc。相同寬厚比的情況下，翼緣板受彎時的廷性要遠遠大于受壓時

4、的延性。根據(jù)計算結(jié)果，擬合了受彎和壓彎狀態(tài)下的四邊簡支矩形板及受彎翼緣板的延性計算公式。
　　為研究板件間相互作用對截面延性的影響，對壓彎荷載作用下的工字形截面和箱形截面模型進行非線性分析，得到各模型的彎矩—曲率曲線，采用曲率定義截面延性。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)軸壓比一定時，固定翼緣或腹板的寬厚比，降低另一板件的寬厚比，截面延性會增加。另外截面高寬比和翼緣板與腹板的厚度比對截面延性也有很大的影響，在腹板寬厚比和翼緣寬厚比相同的情況下，不同高寬

5、比或板件厚度比的截面延性并不相同。對軸壓比在0～0.8之間的工形截面和箱形截面延性系數(shù)進行公式擬合，得到了截面延性系數(shù)與通用寬厚比λ的簡潔關(guān)系式。
　　最后嘗試提出了面向抗震設(shè)計的鋼構(gòu)件截面分類方法。其出發(fā)點是:以計算地震力的結(jié)構(gòu)影響系數(shù)的大小來確定截面的分類。先根據(jù)結(jié)構(gòu)延性與截面延性的關(guān)系，區(qū)分考慮和不考慮結(jié)構(gòu)的超強系數(shù)，反推出對各類截面的延性要求。然后利用前面得到的截面延性系數(shù)計算公式，按照各類截面的延性需求，分別給出各類截面