【摘 要】
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近年来,随着钢结构生产技术的革命,建筑结构逐渐采用方、矩形截面钢管作为结构的主体构件,而钢构件的破坏模式及承载力性能与其截面参数特性息息相关。当前,国内外大多数钢结构设计规范在承载力设计时都存在一些不足。如欧洲《钢结构设计规范》,依板件宽厚比的不同,将截面划分为四类,其中在Ⅱ类与Ⅲ类截面承载力设计时出现“跳跃式”的断层。我国规范在承载力设计时忽略了板件间的相互作用,没有考虑材料的应力强化等因素。连
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近年来,随着钢结构生产技术的革命,建筑结构逐渐采用方、矩形截面钢管作为结构的主体构件,而钢构件的破坏模式及承载力性能与其截面参数特性息息相关。当前,国内外大多数钢结构设计规范在承载力设计时都存在一些不足。如欧洲《钢结构设计规范》,依板件宽厚比的不同,将截面划分为四类,其中在Ⅱ类与Ⅲ类截面承载力设计时出现“跳跃式”的断层。我国规范在承载力设计时忽略了板件间的相互作用,没有考虑材料的应力强化等因素。连续强度法(CSM)是一种以截面变形能力为基础的设计方法,能充分利用钢材应力强化性能。CSM虽能有效地解决上述弊端,但在热轧钢管压弯构件上的设计理论仍不完善,尤其是偏压荷载下热轧方、矩形钢管构件的承载力性能亟待进一步研究。本文采用有限元计算方法,考虑了材料的应力强化、初始缺陷和残余应力等因素,进一步分析了材料强度fy、高宽比H/B、高厚比h/t、宽厚比b/t、偏心角度α、偏心距e以及长度L对压弯构件承载力的影响,提出了相应参数的界限参考值。结果表明:压弯构件的正则化受压承载力Nu,FE/Afy随fy的提高而降低,Nu,FE/Afy、Mu,FE/Mpl随着h/t、b/t、α的增大而降低,当h/t与b/t分别超过21与16时,承载力无明显变化,建议在设计时将21与16分别作为h/t与b/t的限值;单轴压弯构件的Mu,FE/Mpl随H/B的增大而先升高后降低,而Nu,FE/Afy逐渐提高;随着长细比λ的增大,压弯构件的承载力先增后减,其中λ=19.273为局部屈曲与整体屈曲的分界长细比;随相对偏心距e/l的增大,Mu,FE/Mpl力先升高后不变,而Nu,FE/Afy降低。在有限元分析的基础上,本文提出了热轧方、矩形钢管压弯构件EC3-CSM设计公式,与我国规范及欧、美设计规范中对于热轧方、矩形钢管压弯构件承载力设计公式相比,所提的EC3-CSM公式能准确反映截面厚实度与压弯承载力之间的连续关系,在截面厚实程度λp—的范围取为0.15<λp—≤0.68时的结果精确性更高,有效地解决了欧洲规范设计公式计算结果的离散性及我国规范、美国规范计算结果的保守性问题。
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