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(lái)冷彎型鋼構(gòu)件由于加工的方便性和經(jīng)濟(jì)性在工程中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著加工技術(shù)的進(jìn)步，冷成型鋼構(gòu)件的壁厚也越來(lái)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(diǎn)，在建筑鋼結(jié)構(gòu)中具有良好的應(yīng)用前景。 針對(duì)軸壓鋼構(gòu)件的穩(wěn)定極限承載力的計(jì)算，我國(guó)目前有兩種相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范：《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(duì)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(jì)算尚不得而知。因此，對(duì)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(jià)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(jìn)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(duì)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(chēng)為初始缺陷。

3、針對(duì)厚度大于6mm的中厚壁冷彎型軸壓鋼構(gòu)件，目前國(guó)內(nèi)外相關(guān)的研究文獻(xiàn)很少考慮這些缺陷對(duì)其整體穩(wěn)定承載力的影響。 本文在國(guó)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(jì)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(duì)象，提出了其殘余應(yīng)力的分布及大小，在測(cè)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(qiáng)化效應(yīng)的前提下，對(duì)厚度為8-9mm的中厚壁冷彎方矩管柱軸壓極限承載力進(jìn)行了的分析和計(jì)算，并與相應(yīng)的極限承載力試驗(yàn)值進(jìn)行了比較，兩者符合較好，從而驗(yàn)證了有限元建模方法的正確性。在此基礎(chǔ)上，對(duì)不同長(zhǎng)度的中厚壁冷彎方矩形管軸壓構(gòu)件進(jìn)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(jì)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(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較，得到了一些有益的結(jié)論，為