冷弯薄壁型钢四肢双箱形拼合柱轴向受力性能研究

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1、分类号:TU310710-2012128008硕士学位论文冷弯薄壁型钢四肢双箱形拼合柱轴向受力性能研究李久宪导师姓名职称周天华教授申请学位类别工学硕士学科专业名称结构工程论文提交日期2015年06月01日论文答辩日期2015年06月11日学位授予单位长安大学ResearchonAxiallyCompressedBehaviorofQuadruple-LimbsDoubleBoxSectionBuilt-upCold-formedSteelColumnsADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LiJiux

2、ianSupervisor：Prof.ZhouTianhuaChang’anUniversity,Xi’an,China摘要四肢冷弯薄壁型钢双箱形拼合截面立柱，是由两根单肢C型和两根单肢U型冷弯薄壁型钢基本构件，通过自攻自钻螺钉拼合而成的一种承重构件。本文针对该截面形式立柱通过试验和数值分析对其轴向受力性能进行研究。由于现行规范尚没有拼合截面立柱相应的计算公式，因此对现有规范中的轴压计算公式、偏压计算公式提出了建议方法。具体工作如下：(1)针对四肢冷弯薄壁型钢双箱形拼合截面柱，进行了轴压和偏压试验研究。详细介绍了试验过程中的试验装置、材料材性、试验方法、试验现象及对

3、试验结果的分析等。(2)本文采用有限元程序ABAQUS，对冷弯薄壁型钢四肢双箱形拼合截面柱进行了有限元数值模拟分析。并将有限元分析结果与试验结果进行了比较分析，验证了有限元模型及方法的正确性。通过有限元程序对影响拼合柱极限承载力的因素进行了变参数分析，包括构件长细比、腹板高厚比、偏心距。分析结果表明构件的长细比、腹板高厚比、偏心距对拼合柱的极限承载力有较大影响。(3)参照我国规范GB50018-2002和美国规范AISI中规定的方法（有效宽度法和直接强度法），计算该截面的轴压承载力和偏压承载力，并将计算结果与试验、有限元分析结果进行对比分析。结果表明：对轴压试件，我

4、国规范GB50018-2002对长柱的计算结果比较接近，而对中、短柱的计算结果偏于不安全。美国规范AISI的有效宽度法和直接强度法计算结果比较吻合，但对于试验结果，美国规范AISI计算结果偏于不安全；对偏压试件，我国规范GB50018-2002和美国规范AISI计算结果均小于试验结果，但过于保守。最后，在比较分析试验结果、有限元分析结果、规范计算结果的基础上，对轴压构件和偏压构件分别提出了适合本截面的建议计算方法。关键词：冷弯薄壁型钢，拼合柱，试验研究，有限元分析，极限承载力，计算方法★本文研究得到高等学校博士学科点专项科研基金项目(20110205110006)和

5、陕西省自然科学基金项目(2012JQ7014)的资助。iAbstractQuadruple-limbsdoubleboxsectionbuilt-upcold-formedsteelcolumnismainlystructuralmember,whichsicomposedofdoubleC-sectionsanddoubleU-sectionsconnectedbyself-drillingscrews.Thispapermainlydescribesthedetailedresearchonaxiallycompressedbehaviorofthebuilt-

6、upcolumnbytestsandnumericalanalysis.Thecurrentstandardisnocalculationformulaofthebuilt-upsectioncolumn,thecorrespondingproposeddesignmethodisproposed.Detailsareasfollows:Atfirst,thequadruple-limbsdoubleboxsectionbuilt-upcold-formedsteelcolumnsaretested,includeofaxialcompressionspecimen

7、sandeccentriccompressionspecimens.Introducedthetrialdevice,materialtestmethod,testphenomenaandfulltestcourseaswellastheanalysisoftestresultetcindetails.Secondly,usingthefiniteelementsoftwareABAQUStosimulatethequadruple-limbsdoubleboxsectionbuilt-upcold-formedsteelcolumn.Thecomparison