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科研開發(fā)焊接箱形截面短柱穩(wěn)定承載力及設計方法
信息來源:   發(fā)布時間:2016-8-22   瀏覽:

科研開發(fā)焊接箱形截面短柱穩(wěn)定承載力及設計方法
1  概述
    近年來,多層鋼結(jié)構(gòu)住宅、辦公樓、超市及低層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房在我國得到了廣泛應用,箱形截面作為這些結(jié)構(gòu)的框架柱顯示出了較好的經(jīng)濟性。對于低、多層鋼結(jié)構(gòu)框架柱,如果截面板件的寬厚比仍然按照JGJ  99 - 98《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》‘1 1及GB 50011-2001《建筑抗震設計規(guī)范》L2J的有關條款執(zhí)行則必然會造成巨大的材料浪費,也很難發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)材料強度高、延性好的優(yōu)勢。因此,對低、多層鋼結(jié)構(gòu)框架柱,為了提高截面的結(jié)構(gòu)效益及設計的經(jīng)濟性,應適當放松箱形截面的壁板寬厚比限值。本文旨在這一背景下,不限定箱形截面壁板寬厚比的取值條件.研究截面的穩(wěn)定承載力與其幾何參數(shù)的關系,為這類構(gòu)件的設計提供可靠的理論依據(jù)。
    關于箱形截面柱,當考慮構(gòu)件壁板局部失穩(wěn)后的穩(wěn)定承載力計算時,GB 50017- 2003《鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》口一計算條款仍然沿用老規(guī)范對有效截面的規(guī)定,即箱形截面的有效截面按腹板高度邊緣范圍內(nèi)兩側(cè)寬度各為20t。(£。為腹板厚度。)計算;很顯然,這一規(guī)定忽略了截面邊長比及壁板寬厚比的影響,計算結(jié)果必然會產(chǎn)生較大的誤差。在截面局部失穩(wěn)及局部失穩(wěn)后,箱形截面(短柱段)的邊長比反映了各板件之間的相互約束關系,它直接影響著壁板的局部失穩(wěn)屈曲系數(shù)及截面的屈曲后穩(wěn)定承載力。
壁板的寬厚比反映了局部失穩(wěn)荷載的大小及局部失穩(wěn)后承載力的發(fā)揮潛能。板件寬厚比愈小,極限承載力愈接近其全截面屈服荷載。板件寬厚比愈大,局部失穩(wěn)荷載愈小,但屈曲后繼續(xù)承載的潛力愈大。對于焊接箱形截面構(gòu)件,初始缺陷(包括初始撓度及殘余應力)對其穩(wěn)定承載力的影響程度也與壁板的寬厚比有關。板件寬厚比愈大,其影響愈大,反之愈小。
    對于不允許壁板發(fā)生局部失穩(wěn)的構(gòu)件而言,其設計一般要進行截面的強度驗算及構(gòu)件的穩(wěn)定承載力驗算。但是,對于允許壁板發(fā)生局部失穩(wěn)的構(gòu)件而言,截面的強度驗算已經(jīng)通過驗算截面(即短柱段或短梁段)的整體穩(wěn)定承載力取而代之。二者的最大區(qū)別是,前者是一截面上的強度驗算,后者是一短柱段或短梁段考慮局部失穩(wěn)后的穩(wěn)定承載力計算,
其分析的工作量和難度均遠遠超過前者。
    對于焊接箱形截面構(gòu)件穩(wěn)定承載力的研究,已有的成果一。1明多根據(jù)單塊板的有限元分析結(jié)果擬合其有效截面,尚沒有考慮截面的邊長比、壁板寬厚比及初始缺陷的相互影響。本文通過應用板殼單元,在大撓度彈塑性范圍內(nèi)可以精確地分析箱形截面的穩(wěn)定承載力,考慮它們之間的相關作用,提出考慮局部失穩(wěn)的箱形截面設計公式。




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