軸心受壓鋼構件高溫下局部穩(wěn)定性能研究.pdf

1、為充分發(fā)揮鋼材強度高的特點，鋼構件的長細比一般較大，截面選擇較為開展，構件的承載力多由整體或局部穩(wěn)定性能控制。對于軸壓構件在高溫下的整體穩(wěn)定承載力，《建筑鋼結(jié)構防火技術規(guī)范》CECS200給出了相應的計算方法；對構件在高溫下的局部穩(wěn)定承載力，CECS200則沒有這方面的條文。在近些年發(fā)生的建筑鋼結(jié)構火災和國內(nèi)外的抗火試驗中，觀察到了構件在高溫下的局部屈曲現(xiàn)象。因此，研究構件在高溫下的局部穩(wěn)定性能有重要的理論和實用意義。另一方面，和普通鋼

2、材相比，高強鋼材在生產(chǎn)標準，冶煉工藝和組成元素等方面的差別，導致了兩種構件在常溫和高溫下的受力性能有所不同，因此有必要對普通鋼構件和高強鋼構件分別進行研究。
　　本文對12個軸心受壓短柱做了常溫和高溫下的局部穩(wěn)定試驗，并在試驗的基礎上建立了有限單元模型，采用經(jīng)試驗驗證的有限單元模型計算了不同截面短柱在高溫下的局部穩(wěn)定承載力，并在有限元計算的基礎上提出了軸壓構件高溫下局部穩(wěn)定承載力的簡化計算方法，其主要內(nèi)容和結(jié)論如下：
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3、1）材料性能：對試驗構件的Q235鋼材和Q460鋼材做了材性試驗，總結(jié)了國內(nèi)外規(guī)范和學者對Q235鋼材及Q460鋼材在高溫下的材性研究成果。
　?。?）理論分析：介紹了國內(nèi)外學者關于板件穩(wěn)定承載力的研究成果，并將常溫下的局部穩(wěn)定承載力計算理論拓展到高溫下的局部穩(wěn)定承載力計算。
　?。?）Q235和Q460軸心受壓柱局部穩(wěn)定性能試驗：針對Q235軸壓構件翼緣屈曲，腹板屈曲以及Q460軸壓構件翼緣和腹板屈曲四種情況分別進行了常溫

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

5、高溫下局部穩(wěn)定承載力的簡化計算方法，對Q235構件，該簡化計算方法偏于保守，對Q460構件，溫度為650℃或者更高時，可能導致計算結(jié)果偏大。
　?。?）根據(jù)整體穩(wěn)定應力和局部穩(wěn)定應力相等，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行了比較：對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Q460H型截面，長細比較小時，高溫下的腹板高厚比和翼緣寬厚比限值較常溫下小