考慮初始缺陷的中厚壁冷彎方矩管柱極限承載力研究.pdf

1、近年來冷彎型鋼構(gòu)件由于加工的方便性和經(jīng)濟性在工程中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著加工技術(shù)的進步，冷成型鋼構(gòu)件的壁厚也越來越大。 壁厚大于6mm的中厚壁冷彎方矩形鋼管柱以其慣性矩大、穩(wěn)定承載力高等優(yōu)點，在建筑鋼結(jié)構(gòu)中具有良好的應(yīng)用前景。 針對軸壓鋼構(gòu)件的穩(wěn)定極限承載力的計算，我國目前有兩種相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范：《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017-2003)和《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》(GB50018-2002)。前者主要針對熱軋型鋼截

2、面或焊接組合截面的構(gòu)件，而后者僅適用于鋼板厚度不大于6mm的冷彎型鋼。這兩種規(guī)范是否可以應(yīng)用于中厚壁冷彎型鋼構(gòu)件的整體穩(wěn)定性計算尚不得而知。因此，對壁厚大于6mm的中厚壁冷彎型鋼構(gòu)件性能的研究具有一定的理論意義和工程應(yīng)用價值。 殘余應(yīng)力的存在使得鋼結(jié)構(gòu)軸壓構(gòu)件中的某些部位提前進入了塑性狀態(tài)，導(dǎo)致構(gòu)件的屈曲承載力降低。初始幾何缺陷及鋼材冷作硬化對冷彎型鋼軸壓構(gòu)件的穩(wěn)定極限承載力也有較大的影響。 上述三種因素統(tǒng)稱為初始缺陷。

3、針對厚度大于6mm的中厚壁冷彎型軸壓鋼構(gòu)件，目前國內(nèi)外相關(guān)的研究文獻很少考慮這些缺陷對其整體穩(wěn)定承載力的影響。 本文在國內(nèi)外相關(guān)研究工作的基礎(chǔ)上，總結(jié)了在考慮初始缺陷影響的前提下軸心壓桿穩(wěn)定承載力的計算方法，并以武漢軋鋼廠生產(chǎn)的四種不同截面的典型中厚壁冷彎方矩形管軸壓構(gòu)件為研究對象，提出了其殘余應(yīng)力的分布及大小，在測試結(jié)果的基礎(chǔ)上總結(jié)了構(gòu)件初始幾何缺陷和材料硬化的分布規(guī)律和數(shù)值。采用ABAQUS有限元分析軟件，在考慮初始幾何缺陷

4、、殘余應(yīng)力、冷彎強化效應(yīng)的前提下，對厚度為8-9mm的中厚壁冷彎方矩管柱軸壓極限承載力進行了的分析和計算，并與相應(yīng)的極限承載力試驗值進行了比較，兩者符合較好，從而驗證了有限元建模方法的正確性。在此基礎(chǔ)上，對不同長度的中厚壁冷彎方矩形管軸壓構(gòu)件進行了一系列的有限元分析，總結(jié)了其柱子曲線，并與《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017-2003)和《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》(GB50018-2002)的計算結(jié)果進行了比較，得到了一些有益的結(jié)論，為