【摘 要】
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不锈钢因其良好的耐腐蚀性、耐久性以及美观大方等优点,在建筑结构中得到了越来越广泛的应用。目前,已经有许多国家和地区专门针对不锈钢结构编制了设计规范,包括欧洲的Eurocode
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不锈钢因其良好的耐腐蚀性、耐久性以及美观大方等优点,在建筑结构中得到了越来越广泛的应用。目前,已经有许多国家和地区专门针对不锈钢结构编制了设计规范,包括欧洲的Eurocode3EN1993-1-4、美国的SEI/ASCE8-02以及澳大利亚和新西兰的AS/NZS4673等;但是我国目前还没有相关的不锈钢结构设计规范。对于不锈钢构件受力性能认识的不足和相关研究的滞后,严重制约了不锈钢结构在我国的应用与发展。因此,深入开展不锈钢受弯构件设计方法的研究具有十分重要的理论意义和工程实用价值。 为了研究焊接不锈钢受弯构件的承载性能,提出焊接不锈钢梁强度、变形、整体稳定和局部稳定的设计方法,本文以有限元分析为主要手段,辅之理论分析和试验研究,对焊接不锈钢梁非线性变形、抗弯强度、稳定性能进行了比较系统的研究。主要完成了以下几个方面的工作:(1)基于不锈钢材料的非线性本构关系,对焊接不锈钢梁的非线性变形进行参数化有限元分析,并通过对有限元结果的非线性拟合,提出构件强度设计方法和荷载-挠度曲线计算方法;(2)对焊接不锈钢梁的整体稳定性能进行试验研究,并将有限元分析结果与试验结果进行对比,验证有限元分析方法的准确性;(3)以参数化有限元分析为手段,研究焊接不锈钢梁的整体稳定性能,并提出整体稳定系数的计算公式;(4)基于有限元分析,研究不锈钢轴心受压构件板件的局部稳定,并提出不锈钢受压板件的宽厚比限值建议。 研究得到的主要结论有:(1)不锈钢材料是典型的非线性材料,其受力性能与普通碳素结构钢存在明显差异。基于分析结果提出的不锈钢受弯构件抗弯强度设计方法不仅能够满足强度要求,还能有效控制残余变形;(2)提出的不锈钢受弯构件荷载-挠度全曲线的计算方法与分析结果吻合良好;(3)通过试验研究和有限元分析,提出了不锈钢受弯构件整体稳定承载力的计算方法,并证明了该方法的准确性;(4)提出的不锈钢轴心受压板件的宽厚比限值,能够有效地避免板件的局部屈曲。
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