变壁厚箱形柱设计方法及其受力性能研究

为使高烈度区箱形柱设计更为安全、经济合理,根据支承大跨度屋盖钢柱的受力特点,提出一种上部壁厚小、下部壁厚大的变壁厚箱形柱,其截面外形尺寸、抗侧刚度均与等厚箱形柱保持一致,并给出了相应的设计方法。为研究变壁厚箱形柱的受力性能,进行了往复荷载作用下缩尺模型的压弯试验与有限元分析,分析了构件壁厚、上柱高度比和轴压比等参数的影响。试验与有限元分析结果表明:变壁厚箱形柱符合悬臂柱的受力特点,具有良好的抗震性能;变壁厚箱形柱压弯承载力和稳定承载力计算公式与模型试验、有限元分析吻合较好,可以用于变壁厚箱形柱设计;变壁厚箱形柱用钢量明显低于等厚箱形柱,当上柱高度与柱总度之比为0.4左右时,可节约钢材11.7%~16.2%;对于宽厚比满足限值要求、轴压比不大于0.3的箱形柱,变壁厚箱形柱节约钢材的效果较好,具有良好的技术经济性能。