冷弯薄壁型钢拼合工字形截面柱畸变屈曲及相关屈曲轴压性能试验与直接强度法研究

为了研究冷弯薄壁型钢拼合工字形截面柱畸变屈曲及相关屈曲性能和完善直接强度法,对56根不同横截面和长细比的LG550冷弯薄壁型钢拼合工字形截面柱进行了轴压试验。试验结果表明:拼合工字形截面轴压试件表现为畸变和局部相关屈曲以及畸变、局部和整体相关屈曲两种破坏模式。对于发生畸变和局部相关屈曲试件,长细比对其承载力影响较小;但对于板件宽厚比相对较小、长细比较大发生畸变、局部和整体相关屈曲的试件,其极限承载力和刚度随长细比的增大逐渐降低。螺钉间距和端部螺钉群对其承载力影响较小。螺钉连接可满足各肢协同工作要求。采用ABAQUS有限元程序对试验进行了模拟,模拟结果与试验结果吻合良好,验证了有限元分析此类拼合试件的可行性。进而采用验证的有限元模型对该类拼合柱轴压性能的影响因素(长细比、螺钉间距、端部螺钉群)进行分析,结果表明长细比对拼合工字形截面柱轴压性能影响较大;螺钉间距小于450 mm后对承载力影响较小;端部螺钉群对短柱影响较小,对长柱有一定的影响;当拼合柱螺钉间距较大时,端部螺钉群对其承载力影响较大。最后提出了冷弯薄壁型钢拼合工字形截面柱的直接强度法修正公式,并利用试验结果验证了其准确性和可行性。