腹板开孔冷弯薄壁型钢轴压构件屈曲性能与设计方法

来源 :南昌工程学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yjyu2012
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冷弯薄壁型钢结构房屋的诸多优点使其近年来在各类工程中得到了大力推广。为了便于辅助设备及布置管线和支撑等原因,此类冷弯薄壁型钢构件常需在腹板开孔。然而我国现行规范对于开孔的冷弯薄壁型钢构件的屈曲强度还没有具体的计算公式条文,进一步完善开孔冷弯薄壁型钢的设计规范有着其重要意义。本文通过有限元分析提出和我国现行冷弯规范相一致的设计理论与计算方法,同时采用数值模拟进行分析验证,且搜集国内外相关试验数据对比分析,提高结果的可靠性。首先搜集相关国内外冷弯薄壁型钢结构设计规范,总结具有开孔的冷弯薄壁型钢槽形截面轴压构件目前关于其弹性局部屈曲、畸变屈曲及整体屈曲承载力的主要计算方法,以及开孔限制条件,为后续研究提供准确的理论依据。接着采用通用有限元软件ABAQUS对开孔板件在轴心受压情况下的弹性屈曲性能进行分析,讨论板件宽厚比、板件尺寸以及板件开孔大小、开孔位置、开孔间距等参数对开孔板件屈曲性能的影响。结果表明开孔位置、开孔尺寸的影响程度较大,依据参数分析提出更为精准的开孔限制条件,并在参数分析的基础上给出轴心受压开孔板件屈曲稳定系数k的建议公式。然后分析具有开孔的冷弯薄壁型钢槽形截面轴压构件的开孔类型、开孔大小、开孔位置等参数对构件弹性畸变屈曲及整体屈曲性能的影响程度。结果表明开孔不仅会削弱腹板本身的承载能力,相连板件间的约束作用也发生了变化,且腹板开圆孔或长圆孔时,构件屈曲系数k有着不同程度的降低。最后根据所得分析参数,对腹板开孔冷弯薄壁卷边槽钢轴压构件不同开孔类型给出相关折减建议公式。最后将试验数据、有限元分析结果与建议公式计算结果以及北美规范公式计算结果进行对比和分析,结果表明建议方法由于考虑了开孔对构件局部、畸变、整体稳定性的影响,计算承载力与试验值更加接近,同时变异系数也相对较小;且建议公式计算结果同有限元分析结果差距较小。建议计算方法具有实际参考价值。
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