拼合式冷弯薄壁型钢带翼缘十字形截面轴心受压构件稳定性能研究

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拼合式冷弯薄壁型钢构件的应用日益广泛,其中用四个卷边角钢拼合而成的新型带翼缘十字形截面经常用作柱构件。目前对于该类截面轴心受压失稳问题的研究还比较少,且这种构件在轴心压力的作用下,其失稳形式比较复杂,为深入研究该类构件的受压性能与设计方法,本文通过试验和数值分析方法对由四个等边卷边角钢通过螺栓组合而成的拼合式带翼缘十字形截面轴心受压构件受力性能进行研究,并考虑扭转失稳与拼合效应对构件轴压性能的影响,提出了适合拼合式带翼缘十字形截面轴心受压构件极限荷载的计算方法,具体工作如下:(1)考虑长细比、肢宽厚比、卷边宽厚比、螺栓间距的影响,用正交试验的方法,设计了16根拼合式带翼缘十字形截面立柱并进行轴压试验。得到了试件的破坏过程、破坏模式、荷载-应变曲线、荷载-轴向位移曲线、荷载-跨中挠度曲线、荷载-扭转角曲线及极限荷载。(2)采用有限元分析软件ABAQUS对试验试件进行数值模拟。从破坏模态、荷载-轴向位移曲线、极限荷载与试验结果等方面对有限元模型进行对比验证的基础上,研究长细比、肢宽厚比、卷边宽厚比、螺栓间距等因素对构件轴压性能的影响,总结了构件各受力性能指标与影响因素的关系,并与整体构件有限元模型结果对比,研究了拼合效应对拼合式带翼缘十字形截面构件轴压性能的影响。(3)按照我国规范《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)中的有效宽度法对拼合式带翼缘十字形截面构件轴压承载力计算,并将计算结果与试验结果进行对比分析。分析了中国规范对于该类构件极限承载力计算结果的差异原因是未考虑扭转失稳以及拼合效应对构件轴压性能的影响,在此基础上提出了适合拼合式带翼缘十字形轴心受压构件极限荷载的计算方法。
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