【摘 要】
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近年来,钢材生产工艺的提高带来了高强度钢材更广泛的工程运用。钢材设计强度的提高缩减了钢结构构件截面面积,使得受压构件的承载力由稳定性控制而非强度控制的特点更为显著。传统的构件局部屈曲理论为有效截面法,新兴的局部稳定设计理论如直接强度法与连续强度法在高强度焊接截面构件中的运用有待探索。为了进一步给高强钢构件设计提供参考,本文基于高强度钢材焊接箱形截面短柱的轴压试验,结合大量数值模拟工作,对高强度钢材
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近年来,钢材生产工艺的提高带来了高强度钢材更广泛的工程运用。钢材设计强度的提高缩减了钢结构构件截面面积,使得受压构件的承载力由稳定性控制而非强度控制的特点更为显著。传统的构件局部屈曲理论为有效截面法,新兴的局部稳定设计理论如直接强度法与连续强度法在高强度焊接截面构件中的运用有待探索。为了进一步给高强钢构件设计提供参考,本文基于高强度钢材焊接箱形截面短柱的轴压试验,结合大量数值模拟工作,对高强度钢材焊接截面柱的稳定性能及设计方法进行了研究,主要完成了以下几方面的工作:（1）归纳收集了目前国内外相关学者对于高强度钢材的试验研究成果,阐述了钢构件的轴压稳定理论,介绍了国内外钢结构设计规范的设计理论及设计方法,详述了近年兴起的直接强度法和连续强度法的核心思想。（2）完成了8mm厚度的国产Q620钢材沿轧制方向的材料力学性能试验,对12个短柱试件的局部几何初始缺陷进行了测量,完成了12个Q620高强度钢材箱形焊接截面短柱的轴压试验,试件的板件宽厚比均超出了规范规定的宽厚比限值,得到了国产Q620高强度钢材的材料力学性能及其短柱构件的局部稳定性能;（3）建立了试验短柱试件的ABAQUS有限元分析模型,分析中考虑了材料非线性、焊接残余应力和初始几何缺陷的影响,将有限元分析得到的局部屈曲性能与试验结果进行对比,验证了有限元模型的可靠性。（4）收集国内外大量学者的短柱试验结果,结合本文得到的有限元分析结果,探讨了国内外局部稳定设计方法对于高强度钢材焊接短柱的适用性;利用有限条软件CUFSM计算了构件的全截面弹性屈曲临界应力,详细讨论了高强度钢材焊接截面轴心受压构件板件的宽厚比限值;随后分别基于直接强度法和连续强度法,提出高强钢焊接截面短柱的局部稳定设计公式,并将设计公式计算结果与国内外规范条文计算结果进行对比。（5）利用已验证正确的高强钢焊接截面短柱的有限元模型,建立局部与整体相关稳定轴压中长柱模型,得到了不同长细比和不同宽厚比柱子的相关稳定性能;进行了参数分析,研究了影响相关稳定性能的主要因素;建立大量的相关稳定的轴压柱有限元模型,基于美钢规和中钢规整体稳定承载力的计算公式,分别提出了适用于Q620高强钢焊接截面柱的相关稳定承载力计算公式,并将公式结果与国内外规范计算结果进行对比。
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