不锈钢焊接H形截面柱滞回性能试验研究

为了研究不锈钢焊接H形截面柱的滞回性能,对10个不锈钢焊接H形截面柱进行了循环加载试验,分析了轴压比、翼缘宽厚比和腹板宽厚比对试件的破坏形态、承载力、耗能能力、塑性发展能力和延性的影响。结果表明:所有不锈钢焊接H形截面柱试件的破坏过程均为翼缘首先发生局部屈曲变形,然后腹板发生局部屈曲变形,屈曲变形形状均呈半正弦波状;板件宽厚比越大,试件达到破坏时的位移级和等效黏滞阻尼系数越小,位移延性系数和塑性发展系数越小,承载力退化越快;轴压比对试件的抗震性能影响显著,其影响规律与板件宽厚比的相似。对于不锈钢结构的抗震设计,建议在规定H形截面柱宽厚比限值时考虑轴压的影响。

Q460C高强度结构钢焊接H形和箱形截面柱低周反复加载试验研究

为充分了解高强度结构钢构件的抗震性能,采用Q460C高强度结构钢焊接制作H形和箱形截面柱试件各4个,进行固定轴压比为0.3的低周反复加载试验。试验测得了Q460C高强度结构钢H形和箱形截面柱的荷载-位移滞回曲线和弯矩-曲率滞回曲线。试验结果表明:宽厚比接近GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》中'一级抗震'限值的试件试验破坏模式为板件局部屈曲,而宽厚比远小于'一级抗震'限值的试件在柱底部可形成具有充分转动能力的塑性铰;宽厚比小于'二级抗震'限值的Q460C焊接H形截面柱和小于'一级抗震'的Q460C焊接箱形截面柱具有良好的耗能能力和抗震性能。在试验基础上提出了Q460C高强度结构钢焊接H形和箱形截面柱的弯矩-曲率滞回模型,为高强钢结构在地震作用下的弹塑性静力分析和时程分析提供参考。

大宽厚比H形截面轴压构件极限承载力直接强度法研究

利用ANSYS有限元程序对大宽厚比H形截面轴压构件的极限承载力进行了非线性有限元分析。分析中考虑了材料非线性和初始几何缺陷的影响,通过变化构件尺寸、材料屈服强度等参数,对共计44个构件进行了分析。应用新兴的直接强度法和传统的有效截面法对构件的极限承载力进行了计算。结果显示:有限元计算结果与直接强度法计算结果及有效截面法计算结果比值的平均值分别为1.039和1.098。与直接强度法相比,有效截面法计算过程较繁琐,且结果略显保守。直接强度法起源于单轴对称截面冷弯薄壁型钢结构构件的承载力计算,分析表明用其对大宽厚比H形截面柱的极限承载力进行计算是可行的。

Q690D高强钢焊接截面柱低周反复加载试验研究

为了解强度为Q690D高强度结构钢焊接截面柱的抗震性能,对名义轴压比为0.35的Q690D高强钢焊接H形和箱形截面柱进行了低周反复加载试验。通过观察试件的破坏模式、滞回曲线和骨架曲线,并从其承载能力、塑性发展能力、变形能力和耗能能力等方面对Q690D高强钢柱的滞回性能进行研究。结果表明,试件具有良好的耗能能力和抗震性能;高强钢柱的二阶效应影响不可忽略;反复荷载作用下试件的破坏模式为板件弹塑性局部失稳;试件最大层间位移角分别达到了1/17(H形)和1/23(箱形),远超过GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》的层间位移角限值要求;火焰矫正显著影响试件的力学性能和破坏位置,因此对于高强钢试件,应严格控制在受力较大部位采用火焰矫正措施。

Q460C高强度钢柱滞回性能有限元分析

为进一步研究Q460C高强度钢柱的滞回性能,在已有试验研究的基础上,采用通用有限元分析软件ANSYS建立了数值模型,对Q460C高强度钢材焊接箱形和H形截面柱在常轴力和水平往复荷载作用下的滞回性能进行模拟,并研究了残余应力对高强度钢试件滞回性能的影响。将有限元分析结果与已有试验结果进行对比,两者吻合较好。研究结果表明:采用提出的Q460C高强度结构钢滞回模型进行有限元分析,能较为准确的预测Q460C高强度钢材焊接H形和箱形柱的滞回性能;试件内残余应力对Q460C高强度钢材焊接H形和箱形截面柱的滞回性能影响较小。