H型钢柱在预压轴力作用下受侧向撞击后的剩余承载力研究

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H型钢柱具有结构稳定性高、抗弯能力强、加工制作简单等优点,常作为钢结构建筑中的主要承重部件,被广泛应用于高层建筑、工业建筑、大跨度建筑等的结构中。由于建筑结构在其服役期间内,易遭受侧向冲击荷载作用,且H型钢柱具有自重轻、截面延展的特点,一旦遭受意外撞击,轻则导致结构的局部损伤,重则引起结构的整体坍塌引发重大事故。因此,对H型钢柱受侧向冲击作用后的动力响应及剩余承载力问题的研究十分重要,本文主要研究内容如下:以1.5m高HW100×100×6×8热轧H型钢柱作为研究对象,应用有限元ABAQUS程序建立计算模型,对H型钢柱受侧向冲击作用后的动力响应及剩余承载力问题进行计算分析,并与已有的H型钢柱侧向冲击试验与轴向静载试验进行对比,吻合较好。结合实际工程,考虑H钢柱在实际承重过程中的轴向荷载及受到侧向冲击的位置情况,对带有预压轴力的热轧H型钢柱进行侧向偏心冲击及竖向静载有限元模拟,以研究其动力响应及剩余承载力问题,并通过改变参数轴向荷载、冲击位置、冲击速度、冲击质量,得到了不同参数对H型钢柱受冲击后动力响应及剩余承载力的影响。在侧向冲击作用下,通过对模型的计算和分析,得到了试件的破坏形态、残余变形、冲击力时程曲线,并通过改变参数轴向荷载、冲击位置、冲击速度、冲击质量,得到不同参数的改变对试件的破坏形态、残余变形及冲击力时程曲线都有不同程度的影响,随着冲击速度、冲击质量的增大,试件的破坏程度及残余变形都随之增大且较为明显,但轴向荷载及冲击位置的改变对试件的破坏程度及残余变形影响较小;冲击速度的增大,试件的冲击力峰值、平台值、冲击力持续时间都随之增大,冲击质量的增大及冲击位置的提升,试件的冲击力持续时间增大,但轴向荷载的改变对试件的冲击力时程曲线影响较小。在竖向静载作用下,通过对模型的计算和分析,得到了试件的破坏形态、轴向位移-荷载曲线、极限承载力,并通过改变参数轴向荷载、冲击位置、冲击速度、冲击质量,得到不同参数的改变对试件极限承载力都有不同程度的影响,随着冲击速度、冲击质量、轴向荷载的增大及冲击位置的提升,试件的极限承载力都随之减小。
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