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用。隨著加工技術的進步，冷成型鋼構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，在建筑鋼結構中具有良好的應用前景。 針對軸壓鋼構件的穩(wěn)定極限承載力的計算，我國目前有兩種相應的技術規(guī)范：《鋼結構設計規(guī)范》(GB50017-2003)和《冷彎薄壁型鋼結構技術規(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)范是否可以應用于中厚壁冷彎型鋼構件的整體穩(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件性能的研究具有一定的理論意義和工程應用價值。 殘余應力的存在使得鋼結構軸壓構件中的某些部位提前進入了塑性狀態(tài)，導致構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件，目前國內外相關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。 本文在國內外相關研究工作的基礎上，總結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件為研究對象，提出了其殘余應力的分布及大小，在測試結果的基礎上總結了構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、、殘余應力、冷彎強化效應的前提下，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。在此基礎上，對不同長度的中厚壁冷彎方矩形管軸壓構件進行了一系列的有限元分析，總結了其柱子曲線，并與《鋼結構設計規(guī)范》(GB50017-2003)和《冷彎薄壁型鋼結構技術規(guī)范》(GB50018-2002)的計算結果進行了比較，得到了一些有益的結論，為