軸心受壓鋼構(gòu)件高溫下局部穩(wěn)定性能研究.pdf

1、為充分發(fā)揮鋼材強(qiáng)度高的特點(diǎn)，鋼構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比一般較大，截面選擇較為開(kāi)展，構(gòu)件的承載力多由整體或局部穩(wěn)定性能控制。對(duì)于軸壓構(gòu)件在高溫下的整體穩(wěn)定承載力，《建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范》CECS200給出了相應(yīng)的計(jì)算方法；對(duì)構(gòu)件在高溫下的局部穩(wěn)定承載力，CECS200則沒(méi)有這方面的條文。在近些年發(fā)生的建筑鋼結(jié)構(gòu)火災(zāi)和國(guó)內(nèi)外的抗火試驗(yàn)中，觀察到了構(gòu)件在高溫下的局部屈曲現(xiàn)象。因此，研究構(gòu)件在高溫下的局部穩(wěn)定性能有重要的理論和實(shí)用意義。另一方面，和普通鋼

2、材相比，高強(qiáng)鋼材在生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，冶煉工藝和組成元素等方面的差別，導(dǎo)致了兩種構(gòu)件在常溫和高溫下的受力性能有所不同，因此有必要對(duì)普通鋼構(gòu)件和高強(qiáng)鋼構(gòu)件分別進(jìn)行研究。
　　本文對(duì)12個(gè)軸心受壓短柱做了常溫和高溫下的局部穩(wěn)定試驗(yàn)，并在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立了有限單元模型，采用經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證的有限單元模型計(jì)算了不同截面短柱在高溫下的局部穩(wěn)定承載力，并在有限元計(jì)算的基礎(chǔ)上提出了軸壓構(gòu)件高溫下局部穩(wěn)定承載力的簡(jiǎn)化計(jì)算方法，其主要內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　（

3、1）材料性能：對(duì)試驗(yàn)構(gòu)件的Q235鋼材和Q460鋼材做了材性試驗(yàn)，總結(jié)了國(guó)內(nèi)外規(guī)范和學(xué)者對(duì)Q235鋼材及Q460鋼材在高溫下的材性研究成果。
　　（2）理論分析：介紹了國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)于板件穩(wěn)定承載力的研究成果，并將常溫下的局部穩(wěn)定承載力計(jì)算理論拓展到高溫下的局部穩(wěn)定承載力計(jì)算。
　?。?）Q235和Q460軸心受壓柱局部穩(wěn)定性能試驗(yàn)：針對(duì)Q235軸壓構(gòu)件翼緣屈曲，腹板屈曲以及Q460軸壓構(gòu)件翼緣和腹板屈曲四種情況分別進(jìn)行了常溫

4、，450℃，650℃的恒溫加載試驗(yàn)，得到了構(gòu)件在高溫下的局部穩(wěn)定承載力，荷載位移曲線(xiàn)，荷載撓度曲線(xiàn)等數(shù)據(jù)。
　　（4）有限元分析：建立了試驗(yàn)構(gòu)件的有限單元模型，計(jì)算了構(gòu)件在高溫下的局部穩(wěn)定承載力，與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。在此基礎(chǔ)上采用經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的簡(jiǎn)化模型，計(jì)算了不同截面，不同溫度下的局部屈曲應(yīng)力，并分析了腹板翼緣相互作用和初始缺陷這兩個(gè)因素對(duì)構(gòu)件承載力的影響。
　?。?）在有限元分析的基礎(chǔ)上提出了Q235軸壓構(gòu)件和Q460軸壓構(gòu)件

5、高溫下局部穩(wěn)定承載力的簡(jiǎn)化計(jì)算方法，對(duì)Q235構(gòu)件，該簡(jiǎn)化計(jì)算方法偏于保守，對(duì)Q460構(gòu)件，溫度為650℃或者更高時(shí)，可能導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果偏大。
　?。?）根據(jù)整體穩(wěn)定應(yīng)力和局部穩(wěn)定應(yīng)力相等，分別給出Q235H型截面和Q460H型截面腹板高厚比和翼緣寬厚比限值，并和常溫下的限值進(jìn)行了比較：對(duì)Q235H型截面，高溫下的腹板寬厚比限值和翼緣高厚比限值較常溫下小。對(duì)Q460H型截面，長(zhǎng)細(xì)比較小時(shí)，高溫下的腹板高厚比和翼緣寬厚比限值較常溫下小