冷彎薄壁C型鋼雙向偏心受壓構(gòu)件穩(wěn)定性能研究.pdf

1、冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定問題異常復(fù)雜。先后經(jīng)歷了兩個(gè)研究階段，有效截面法階段和直接強(qiáng)度法階段。目前世界各國(guó)的冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范多采用有效截面法對(duì)構(gòu)件承載力進(jìn)行計(jì)算，該方法建立在板件具有屈曲后強(qiáng)度上，而且考慮板件發(fā)生局部屈曲對(duì)桿件整體屈曲相關(guān)影響，采用部分有效截面進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定驗(yàn)算，并不能考慮構(gòu)件的畸變屈曲性能。有效截面法在運(yùn)用過程中，確定有效寬度及其幾何特性是較為復(fù)雜的過程，特別是對(duì)于截面形式復(fù)雜的構(gòu)件計(jì)算將更加困難，目前冷彎薄壁型

2、鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展，板件厚度更薄、屈服強(qiáng)度更高、板件中間加勁、復(fù)雜截面形式等，使得畸變屈曲通常起控制作用，有效截面法逐漸顯示出不足之處。而直接強(qiáng)度法（Direct Strength Method,簡(jiǎn)稱DSM）則采用全截面計(jì)算各類參數(shù)，對(duì)強(qiáng)度進(jìn)行折減，不必對(duì)截面中的每個(gè)板件進(jìn)行有限寬度和有效截面特性的計(jì)算，其能夠考慮各種單獨(dú)屈曲模式及其相關(guān)屈曲對(duì)構(gòu)件穩(wěn)定性能的影響。該方法代表了冷彎薄壁型鋼的設(shè)計(jì)方法的發(fā)展方向，仍需進(jìn)行大量的理論分析和試驗(yàn)研究工

3、作，目前該方法僅能計(jì)算簡(jiǎn)支軸壓柱和簡(jiǎn)支純彎梁的極限承載力，對(duì)于壓彎構(gòu)件特別是雙向壓彎構(gòu)件的承載力計(jì)算還有待研究。
　　本文采用試驗(yàn)研究與有限元分析相結(jié)合的方式對(duì)冷彎薄壁C型鋼雙向偏心受壓的穩(wěn)定性能、極限承載力及基于P-M1-M2關(guān)系的直接強(qiáng)度法公式應(yīng)用進(jìn)行了研究；避開計(jì)算繁雜的有效截面法，提出了適用于冷彎薄壁 C型鋼雙向偏壓構(gòu)件承載力的計(jì)算方法。主要內(nèi)容和結(jié)論如下：
　?、偻瓿闪送环N截面形式、兩種構(gòu)件長(zhǎng)度共52根試件的雙向

4、偏心受壓試驗(yàn)，研究試件長(zhǎng)度和偏心位置對(duì)構(gòu)件穩(wěn)定性能、破壞模式的影響規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明雙向偏心受壓構(gòu)件破壞時(shí)的變形由板件的局部凸曲、翼緣卷邊組合體的轉(zhuǎn)動(dòng)和構(gòu)件的整體彎曲變形組成。在幾何尺寸相同的條件下，正偏心構(gòu)件最終都發(fā)生畸變失穩(wěn)并伴隨著整體彎曲；負(fù)偏心構(gòu)件中，繞強(qiáng)軸偏心距較小時(shí)，破壞模式以局部失穩(wěn)為主并伴隨整體彎曲，隨著繞強(qiáng)軸偏心距的增大，破壞模式逐步向以局部屈曲和畸變屈曲同時(shí)出現(xiàn)的失穩(wěn)模式轉(zhuǎn)變并伴隨著整體彎曲；隨著構(gòu)件長(zhǎng)度的增加，相同

5、偏心位置的構(gòu)件承載力降低，伴隨著的整體彎曲現(xiàn)象更加明顯；偏心距的方向和大小對(duì)試件的極限承載力有顯著影響。
　?、趯?duì)冷彎薄壁C型鋼雙向偏心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性能和承載力進(jìn)行了有限元參數(shù)模擬分析。首先，依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)有限元模型的合理性和有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。以此為依據(jù)，將該有限元模型應(yīng)用到參數(shù)分析中，通過變化各類截面幾何參數(shù)和構(gòu)件長(zhǎng)度及偏心距位置考察了其對(duì)構(gòu)件失穩(wěn)模式以及承載力的影響規(guī)律，對(duì)試驗(yàn)研究成果進(jìn)行了補(bǔ)充。研究表明偏心距位置和構(gòu)件厚度

6、對(duì)構(gòu)件失穩(wěn)模式和承載力的影響最為顯著，在繞弱軸方向?yàn)檎木鄷r(shí)，構(gòu)件主要發(fā)生畸變失穩(wěn)，并伴隨著整體彎曲，構(gòu)件越長(zhǎng)，伴隨著的整體彎曲越明顯；在繞弱軸方向?yàn)樨?fù)偏心距時(shí)，繞強(qiáng)軸方向的偏心距較小時(shí)，構(gòu)件主要發(fā)生局部屈曲，并伴隨著整體彎曲，隨著繞強(qiáng)軸方向偏心距的增大，構(gòu)件逐漸以畸變失穩(wěn)為主要破壞模式；承載力受繞弱軸方向偏心距影響較大，偏心距的增大承載力降低；厚度對(duì)構(gòu)件的承載能力影響較大；卷邊的長(zhǎng)度對(duì)發(fā)生畸變屈曲構(gòu)件的承載力影響較大。
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