带翼缘十字形截面轴心受压构件的扭转失稳极限承载力分析

带翼缘十字形截面构件轴心受压时,极有可能发生扭转失稳。对于此类构件的扭转失稳,相关研究相对较少,设计时很容易被忽略,在工程应用时存在安全隐患。采用有限元方法,计入残余应力的影响,对带翼缘十字形轴心受压构件的失稳承载力进行了研究,考察了初始扭转角、扭转长细比、翼缘宽度、腹板高度、腹板厚度等参数对带翼缘十字形截面构件扭转失稳承载力的影响。结果表明:带翼缘十字形截面轴心受压构件在扭转失稳后不具备后屈曲性能;初始扭转会加速截面塑性区的发展,降低截面的刚度;在给定初始扭转缺陷和残余应力的前提下,构件的扭转失稳极限承载力仅与扭转长细比λω有关,与翼缘宽度、腹板高度、腹板厚度等几何参数没有直接关系。

带翼缘十字形截面轴心受压构件扭转失稳边缘屈服荷载研究

带翼缘十字形截面柱具备各向等稳定、抗扭刚度高、对称美观等特点,但目前对于这类构件扭转失稳承载力的研究还比较少。推导出带翼缘十字形截面轴心受压构件的边缘屈服荷载的隐式表达式,考察了翼缘宽度、腹板高度、翼缘厚度以及腹板厚度等截面几何参数对边缘屈服荷载的影响,结果表明带翼缘十字形截面轴心受压构件在给定初始扭转缺陷和残余应力的前提下,构件的边缘屈服荷载与扭转长细比λ_ω有直接关系,与翼缘宽度、腹板高度、翼缘厚度以及腹板厚度等截面几何参数没有明显的关系。最后利用Taylor展开式对隐式表达式简化,得到边缘屈服荷载的拟合公式。

拼合式冷弯薄壁型钢带翼缘十字形截面柱轴压承载力研究

带翼缘十字形截面构件在轴心压力作用下可能发生弯曲屈曲和扭转屈曲。为研究拼合式冷弯薄壁型钢带翼缘十字形截面构件在轴心荷载作用下的破坏模式和极限承载力,设计了三种截面尺寸的拼合柱,利用有限元软件ABAQUS对不同长细比和螺栓间距的拼合柱进行了数值模拟。所研究的拼合柱的螺栓间距分别为150,300,450 mm,弯曲长细比范围为20~140,间隔为20。为考察拼合作用对此类拼合截面柱承载力的影响,将其与同尺寸的整体截面柱进行对比。数值分析结果表明:拼合柱的长细比决定了拼合式冷弯薄壁型钢带翼缘十字形截面柱失稳模式,当弯曲长细比小于换算长细比,即λ;<λ;时,拼合柱发生整体扭转失稳,反之,则发生整体弯曲失稳;长细比显著影响其极限承载力,相同截面尺寸下,极限承载力随着长细比增大而降低;增大螺栓间距会使试件刚度与稳定承载力下降,但在常见范围内降低幅度很小,且不影响失稳模式;由于拼合作用的影响,拼合截面柱对比相同尺寸的整体截面柱,其力学性能有所下降,且拼合作用对拼合柱扭转失稳承载力的影响比对弯曲失稳承载力的影响更显著。

多层钢框架厂房柱截面形式选取的探讨

通过工程实例,对采用带翼缘十字形截面柱的纯框架结构体系和采用工字形截面柱加支撑的框—支结构体系进行对比,从而为在工业建筑设计中如何选择合理的柱截面形式奠定了基础。