冷彎薄壁c型鋼繞弱軸偏心受壓構(gòu)件穩(wěn)定性能研究

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1、冷彎薄壁C型鋼繞弱軸偏心受壓構(gòu)件穩(wěn)定性能研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文（學(xué)術(shù)學(xué)位）學(xué)生姓名：藍(lán)宇指導(dǎo)教師：程睿副教授專業(yè)：結(jié)構(gòu)工程學(xué)科門類：工學(xué)重慶大學(xué)土木工程學(xué)院二O一五年五月StabilityofCold-formedC-SectionSteelBeam-columnMembersunderAxialLoadandMinorAxisBendingAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByLanYuSupervised

2、byAssociateProf.ChengRuiSpecialty:StructuralEngineeringCollegeofCivilEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,China.May,2015中文摘要摘要冷彎薄壁型鋼構(gòu)件的穩(wěn)定性能是控制工程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素，常見三種穩(wěn)定失效模式分別為局部屈曲，畸變屈曲和整體屈曲。在歷史研究成果轉(zhuǎn)化為工程設(shè)計(jì)規(guī)范這一漫長過程中，先后有兩種設(shè)計(jì)方法考慮冷彎薄壁型鋼構(gòu)件的穩(wěn)定承載力，即有效截面法和直接強(qiáng)度法。大多數(shù)國家規(guī)范條文實(shí)質(zhì)以有效截面法為主，但該方法不能考慮構(gòu)件的畸變屈曲，這成為其最大的不足之處

3、。近年來直接強(qiáng)度法得到更多關(guān)注，這是因?yàn)槠浜啽愕乃惴ㄅc廣泛的適用性，其研究推廣也勢在必行。目前直接強(qiáng)度法的研究主要局限于軸壓與受彎構(gòu)件，對于復(fù)雜邊界條件、受力狀況，其相應(yīng)的研究成果還并不豐富，特別是直接強(qiáng)度法在壓彎構(gòu)件中的應(yīng)用研究還處于起步階段，目前國內(nèi)外的相關(guān)規(guī)范中并沒有這方面的成果體現(xiàn)。因此，研究冷彎薄壁型鋼壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定性能，并基于直接強(qiáng)度法建立可供使用的承載力計(jì)算方法，已成為冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)亟待改進(jìn)和完善的重點(diǎn)內(nèi)容。本文以冷彎薄壁C型鋼繞弱軸偏心受壓構(gòu)件為研究對象，采用試驗(yàn)與理論研究相結(jié)合的方式，對偏壓作用下構(gòu)件的穩(wěn)定性能、極限承載力及其基于直接強(qiáng)度法的計(jì)算公式進(jìn)行了研究，主要

4、完成了以下工作：①對冷彎薄壁C型鋼繞弱軸偏心受壓試件的穩(wěn)定性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。試驗(yàn)試件共40根，通過選取不同腹板寬度、卷邊長度、板件厚度、試件長度以及偏心方向和偏心距大小來獲得它們對偏壓試件的穩(wěn)定性能的影響規(guī)律。從試驗(yàn)結(jié)果可知：負(fù)偏心試件最終發(fā)生局部屈曲破壞，正偏心試件發(fā)生畸變屈曲破壞；負(fù)偏心試件較正偏心試件呈現(xiàn)出更高的屈曲后強(qiáng)度；偏心方向則直接決定了破壞形態(tài)，偏心距大小對試件的極限承載力有顯著影響。②對冷彎薄壁C型鋼繞弱軸偏心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性能和極限承載力進(jìn)行數(shù)值模擬分析研究。首先依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了有限元模型的合理性，在此基礎(chǔ)上，利用有限元模擬方法對偏壓構(gòu)件的穩(wěn)定性能進(jìn)行了變參數(shù)分析

5、。研究參數(shù)包括腹板寬度、翼緣寬度、卷邊長度、厚度、長度、偏心方向及偏心距。分析結(jié)果表明：板件厚度對屈曲模態(tài)及承載力影響最大，腹板寬度、翼緣寬度和卷邊長度影響相對較??；構(gòu)件的長度在一定范圍內(nèi)對屈曲模式及承載能力影響不大；構(gòu)件的偏心方向決定其破壞形態(tài)；極限承載力隨著偏心距增大而降低。③利用本文試驗(yàn)和參數(shù)分析結(jié)果，引入軸力與彎矩相關(guān)方程，基于原有直接強(qiáng)度法中的軸壓和受彎構(gòu)件承載力計(jì)算式，建立了繞弱軸偏壓構(gòu)件承載力的直接強(qiáng)度法計(jì)算公式。通過對比公式計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)以及有限元分析結(jié)果，驗(yàn)證了建議公式的合理性和有效性。關(guān)鍵詞：冷彎薄壁型鋼，偏心受壓，局部屈曲，畸變屈曲，直接強(qiáng)度法I英文摘要ABS

6、TRACTThestabilityofcold-formedthin-walledsteelstructuresisakeyfactorfortheengineeringdesign.Therearethreecommonfailuremodes,localbuckling,distortionalbucklingandlateral-torsionalbuckling.Intheprocessofhistoricalresearchresultstranslateintospecifications,therearetwomethodstocalculatethebearingcap

7、acityofthecold-formedthin-walledsteel,EiffectiveSectionMethod(ESM)andDirectStrengthMethod(DSM).MostnationalregulationprovisionadoptESM,butitcannotbeappliedtodistortionalbuckling.DSMgetmoreattentioninrecentyearsforitssimpleca