【摘要】：近年來,隨著鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)技術(shù)的革命,建筑結(jié)構(gòu)逐漸采用方、矩形截面鋼管作為結(jié)構(gòu)的主體構(gòu)件,而鋼構(gòu)件的破壞模式及承載力性能與其截面參數(shù)特性息息相關(guān)。當(dāng)前,國內(nèi)外大多數(shù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范在承載力設(shè)計時都存在一些不足。如歐洲《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》,依板件寬厚比的不同,將截面劃分為四類,其中在Ⅱ類與Ⅲ類截面承載力設(shè)計時出現(xiàn)“跳躍式”的斷層。我國規(guī)范在承載力設(shè)計時忽略了板件間的相互作用,沒有考慮材料的應(yīng)力強化等因素。連續(xù)強度法(CSM)是一種以截面變形能力為基礎(chǔ)的設(shè)計方法,能充分利用鋼材應(yīng)力強化性能。CSM雖能有效地解決上述弊端,但在熱軋鋼管壓彎構(gòu)件上的設(shè)計理論仍不完善,尤其是偏壓荷載下熱軋方、矩形鋼管構(gòu)件的承載力性能亟待進一步研究。本文采用有限元計算方法,考慮了材料的應(yīng)力強化、初始缺陷和殘余應(yīng)力等因素,進一步分析了材料強度f_y、高寬比H/B、高厚比h/t、寬厚比b/t、偏心角度α、偏心距e以及長度L對壓彎構(gòu)件承載力的影響,提出了相應(yīng)參數(shù)的界限參考值。結(jié)果表明:壓彎構(gòu)件的正則化受壓承載力N_(u,FE)/Af_y隨f_y的提高而降低,N_(u,FE)/Af_y、M_(u,FE)/M_(pl)隨著h/t、b/t、α的增大而降低,當(dāng)h/t與b/t分別超過21與16時,承載力無明顯變化,建議在設(shè)計時將21與16分別作為h/t與b/t的限值;單軸壓彎構(gòu)件的M_(u,FE)/M_(pl)隨H/B的增大而先升高后降低,而N_(u,FE)/Af_y逐漸提高;隨著長細(xì)比λ的增大,壓彎構(gòu)件的承載力先增后減,其中λ=19.273為局部屈曲與整體屈曲的分界長細(xì)比;隨相對偏心距e/l的增大,M_(u,FE)/M_(pl)力先升高后不變,而N_(u,FE)/Af_y降低。在有限元分析的基礎(chǔ)上,本文提出了熱軋方、矩形鋼管壓彎構(gòu)件EC3-CSM設(shè)計公式,與我國規(guī)范及歐、美設(shè)計規(guī)范中對于熱軋方、矩形鋼管壓彎構(gòu)件承載力設(shè)計公式相比,所提的EC3-CSM公式能準(zhǔn)確反映截面厚實度與壓彎承載力之間的連續(xù)關(guān)系,在截面厚實程度λ_p~—的范圍取為0.15λ_p~—≤0.68時的結(jié)果精確性更高,有效地解決了歐洲規(guī)范設(shè)計公式計算結(jié)果的離散性及我國規(guī)范、美國規(guī)范計算結(jié)果的保守性問題。
【圖文】：

隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展、生產(chǎn)規(guī)模的調(diào)整，鋼鐵行業(yè)也逐漸展現(xiàn)了其巨大的市場潛力。近幾年，由于材料性能、生產(chǎn)方法、技術(shù)創(chuàng)新以及施工技術(shù)的進步，鋼結(jié)構(gòu)在建筑行業(yè)領(lǐng)域逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位。在各種截面的型鋼中，，如圖 1.1 所示，方形和矩形空心截面等管狀截面具有優(yōu)良結(jié)構(gòu)性能、固有的美學(xué)優(yōu)勢以及能夠進行預(yù)制和批量生產(chǎn)的便利性，使得其在建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的應(yīng)用與日俱增。對于管狀結(jié)構(gòu)的截面，常見于框架結(jié)構(gòu)中，常用作梁柱等主要受力構(gòu)件。近些年來，以鋼方、矩形管作主體結(jié)構(gòu)在世界各地許多標(biāo)志性的建筑中得到了廣泛拓展。(a) 方矩形鋼管 (b) T 型鋼

(c) 芝加哥北密歇根 875 號大樓 (d) 西班牙巴拉哈斯機場圖 1.2 國內(nèi)外標(biāo)志性鋼管結(jié)構(gòu)表 1.1 國家游泳中心主體鋼結(jié)構(gòu)方矩形管需求狀況[1] 截面尺寸 材料 fy總量/t 編號 截面尺寸 材料 fy總 180_300_6/10 Q345 345Mpa 856.06 9 300_350_15 Q345 345Mpa 1 210_300_7/10 Q345 345Mpa 108.68 10 300_400_18 Q420 420Mpa 2 240_300_8/10 Q345 345Mpa 94.33 11 450_300_20 Q420 420Mpa 1 270_300_9/10 Q345 345Mpa 141.17 12 450_300_30/20 Q420 420Mpa 6 300_300_10 Q345 345Mpa 175.61 13 450_300_40/20 Q420 420Mpa 9 300_300_13 Q345 345Mpa 631.38 14 450_300_40/30 Q420 420Mpa 1 300_300_16 Q345 345Mpa 135.70 15 450_300_40 Q420 420Mpa 3 300_300_20 Q420 420Mpa 704.03 16 550_300_40 Q420 420Mpa 12 選題意義.1 國內(nèi)、外鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的概述
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU391

【參考文獻】

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本文編號：2633595