變截面H型鋼柱穩(wěn)定性能的試驗研究與數(shù)值分析.pdf

1、隨著變截面門式剛架結(jié)構(gòu)在我國日益廣泛的應(yīng)用，它的穩(wěn)定性研究也越顯重要。變截面門式剛架結(jié)構(gòu)所采用的變截面H型構(gòu)件，薄而開展，相關(guān)屈曲作用影響因素眾多，穩(wěn)定性能表現(xiàn)復(fù)雜。目前國內(nèi)外的相關(guān)研究多集中在單調(diào)靜力荷載作用范圍內(nèi)，國內(nèi)尚無對大寬厚比變截面構(gòu)件抗震性能的研究成果以指導(dǎo)門式剛架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計。因此對變截面H型鋼柱進行單調(diào)靜力荷載和循環(huán)荷載作用下的穩(wěn)定性能研究富有學(xué)術(shù)意義，并具有較深遠的工程應(yīng)用價值。 基于穩(wěn)定理論和雙重非線性有限

2、元方法，以ANSYS軟件為工作平臺，本文首先采用Shell181板殼單元建立了變截面H型鋼柱的有限元分析模型，該模型可以方便考慮初始缺陷和殘余應(yīng)力的影響。 本文對單調(diào)靜力荷載作用下的變截面H型鋼柱進行了全過程的參數(shù)分析。根據(jù)計算獲得的荷載位移曲線、彈性承載力、極限承載力、構(gòu)件變形、塑性發(fā)展等，對比分析了壓力和壓彎聯(lián)合作用下，腹板寬厚比、翼緣寬厚比、楔率、長細比等構(gòu)件幾何參數(shù)對其穩(wěn)定性能的影響。根據(jù)數(shù)值分析結(jié)果，從彈塑性分析和有效

3、寬度簡化方法出發(fā)，對變截面H型鋼柱平面內(nèi)穩(wěn)定承載力公式進行了修正，并繪出軸力彎矩相關(guān)曲線，供工程設(shè)計有參考。從彈性承載力、極限承載力出發(fā)，對等截面與變截面H型鋼構(gòu)件進行了對比研究，并以等承載力為原則，統(tǒng)計總結(jié)了變截面壓彎構(gòu)件在不同情況下的腹板寬厚比代表值，分析結(jié)果表明采用靠近腹板大頭的寬厚比作為壓彎楔形H型鋼柱腹板寬厚比代表值較為適當。 本文首次完成了7個變截面H型鋼柱低周循環(huán)荷載作用下的試驗研究。從破壞現(xiàn)象、滯回曲線、局部屈曲