不銹鋼C型截面短柱有效截面計算方法理論與試驗研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人們對建筑外觀要求越來越高。不銹鋼以其良好的力學(xué)性能、完美的表面裝飾性、超強(qiáng)的耐腐蝕性，在建筑領(lǐng)域越來越受到建筑師與結(jié)構(gòu)工程師的青睞。目前我國對不銹鋼材料力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)構(gòu)件的性能研究尚不深入，尚未形成一本設(shè)計規(guī)范用來指導(dǎo)不銹鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計。本文基于上述背景對不銹鋼冷彎卷邊C型截面短柱有效截面計算方法進(jìn)行了深入的研究。
　　 本文在搜集且分析國內(nèi)外有效截面的各種計算方法基礎(chǔ)上，對三本設(shè)計規(guī)范(《美國冷成形不銹

2、鋼設(shè)計規(guī)范》(SEI/ASCE8-02)、《歐洲不銹鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(EN1993-1-4:2006)和我國的《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50018-2002))中板件的有效寬度計算方法進(jìn)行了對比，并將三本規(guī)范對不銹鋼的適用性進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，三本規(guī)范中板件有效寬度計算方法均不能較好反應(yīng)不銹鋼材料的特性，不銹鋼板件有效截面計算理論尚需進(jìn)一步研究。
　　 基于國產(chǎn)的不銹鋼材料S30408，本文分別開展了16個不銹鋼試件材

3、料力學(xué)性能試驗、12根軸心受壓和28根偏心受壓卷邊C型截面短柱試驗。材料力學(xué)性能試驗結(jié)果表明:修正的兩階段Ramberg-Osgood材料模型能夠很好地模擬不銹鋼材料的非線性應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，只是硬化系數(shù)尚需修正;冷加工后的不銹鋼材料強(qiáng)度有明顯的提高。短柱試驗得到了短柱受壓的破壞現(xiàn)象、應(yīng)變變化曲線、荷載位移曲線、極限承載力值，并將試驗得到的短柱極限承載力與三本規(guī)范計算值進(jìn)行了對比，結(jié)果表明:規(guī)范的計算值明顯小于試驗值，且兩者之間的差值隨著

4、板件的柔度系數(shù)增大而呈現(xiàn)減小的趨勢。
　　 采用有限元軟件ANSYS對文中不銹鋼C型截面短柱軸心受壓與偏心受壓過程進(jìn)行了模擬分析，結(jié)果表明:采用材料力學(xué)性能試驗獲得的材料力學(xué)性能指標(biāo)和合理的分析模型后，本文的有限元模型能夠較準(zhǔn)確地反映不銹鋼受壓構(gòu)件真實的受力性能。通過有限元軟件對影響不銹鋼軸心受壓與偏心受壓短柱有效截面的主要因素進(jìn)行了參數(shù)化分析，發(fā)現(xiàn)短柱材料屈服強(qiáng)度、硬化系數(shù)和初始缺陷對短柱有效截面影響很小，而截面尺寸變化與轉(zhuǎn)角