腹板高厚比超限的高强钢工字形截面压弯构件局部-整体弯扭相关屈曲研究

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1、西安建筑科技大学硕士学位论文腹板高厚比超限的高强钢工字形截面压弯构件局部-整体弯扭相关屈曲研究专业：建筑与土木工程硕士生：李阳指导老师：申红侠副教授摘要随着钢材生产工艺的不断完善，高强度钢材因其承载能力高、经济效益好等显著优势，越来越普遍地被应用于国内外很多大型的桥梁及建筑结构中。然而，高强钢构件虽然极大地降低了结构的自重，却也因此使构件的截面面积显著减小，构件本身趋于宽薄、细长，更易于超过规范的限值要求，局部稳定和整体稳定的问题成为制约其应用的关键因素。目前，国内外对于普通钢材构件局部和整体相关稳定的研究已经较为成熟，但对于高强钢特别是本文所研究的Q690高强钢构件的相关稳定问

2、题仍相对欠缺。因此，本文主要针对构件的局部和整体弯扭相关屈曲性能，选取Q690高强度钢材(屈服强度为690MPa)焊接制成腹板高厚比超限的工字形截面压弯构件进行研究分析。本文具体考虑了初始几何缺陷、残余应力、材料非线性和几何非线性多种因素的综合影响，通过ANSYS有限元软件建立数值模型并计算构件局部和整体相关屈曲的极限承载力。分析研究了构件的腹板高厚比、翼缘宽厚比、构件长细比、荷载相对偏心率及钢材强度等级等多种因素对其相关屈曲极限承载力的影响。参照多种规范的相关计算公式并考虑多种变化参数的影响，拟合了相关屈曲极限承载力的修正公式。研究表明，考虑多种因素影响的有限元模型可以较好地模

3、拟高强钢构件的局部和整体相关屈曲性能。构件的无量纲化极限承载力会随着腹板高厚比、翼缘宽厚比、荷载相对偏心率及构件长细比的提高而有所降低；其中，翼缘宽厚比对于构件的无量纲化极限承载力影响较小；具有较大腹板高厚比、较小构件长细比及较小荷载偏心率的构件，构件的失稳破坏形式以局部屈曲破坏为主；相反，具有较小腹板高厚比、较大构件长细比及较大荷载偏心率的构件，构件的失稳破坏形式则以整体弯扭屈曲破坏为主。与普通钢构件相比，高强钢构件拥有更好的承载能力，但其稳定性有所下降。本文所提出的建议修正公式计算结果与有限元结果西安建筑科技大学硕士学位论文吻合较好，可以较好地预测本文所研究的腹板高厚比超限的

4、工字形截面Q690高强钢压弯构件的局部和整体相关屈曲极限承载力。关键词：高强钢；腹板高厚比超限；工字形截面；局部和整体相关屈曲；弯扭屈曲；极限承载力西安建筑科技大学硕士学位论文Studyonlocal-overallinteractiveflexural-torsionalbucklingofhigh-strengthsteelweldedI-sectionbeam-columnswithlargewebdepth-to-thicknessratioSpecialty：ArchitectureandCivilEngineeringName：LiYangInstructor：Ass

5、ociateProfessorShenHongxiaAbsrtactWiththecontinuousimprovementofsteelproductiontechnology,high-strengthsteelhasbeenwidelyusedinmanylargebridgesandbuildingstructuresathomeandabroadbecauseofitsremarkableadvantagesofhighbearingcapacityandgoodeconomicbenefit.However,althoughthehigh-strengthsteelm

6、embersgreatlyreducestheweightofthestructure,butitreducesthesectionareaofthemembersignificantly.Thememberitselftendstobethinerandslender,anditiseasiertoexceedthestandardlimit.Theproblemoflocalstabilityandoverallstabilitybecomesthekeyfactortorestrictitsapplication.Atpresent,thelocal-overallinte

7、ractivestabilityforordinarysteelmembersofresearchhasbeenrelativelymature,butfortheinteractivestabilityofhigh-strengthsteel,especiallytheauthorstudiesonQ690high-strengthsteelmembersthestabilityproblem,isstillrelativelyshort.Therefore,thispaper