基于直接强度法的高强箱形轴压柱研究.pdf

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1、苗雨等：基于直接强度法的高强箱形轴压柱研究53基于直接强度法的高强箱形轴压柱研究苗雨，武胜(东北林业大学。哈尔滨150040)【摘要】采用直接强度法对高强箱形轴压柱的极限承载力进行计算，将计算结果与我国现行行业标准《低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规程》(报批稿)计算结果进行比较，验证直接强度法公式的适用性。直接强度法计算中，利用有限条程序CUFSM计算截面的屈曲临界应力，分析组合柱的屈曲性能，并找出其翼缘宽厚比对柱子极限承载力的影响规律。【关键词】高强冷弯型钢；直接强度法；有限条；屈曲临界应力【中图分类号】TU391【文献标

2、识码】B【文章编号】1001—6864(2014)02～0053—03高强冷弯型钢构件具有强度高、截面板件薄等特接强度法现已被纳入了美国冷弯薄壁型钢规范点，近年来，在发达国家的低层冷弯薄壁型钢住宅和(AISI2004)H和北美冷弯薄壁型钢结构规范门式刚架体系中已经开始广泛使用屈服强度达到(AISI2006)】。直接强度法的计算公式如下：550MPa的冷弯薄壁型钢构件，并取得了一定的工程经(1)整体屈曲轴荷载P。的计算：验，而我国在这方面才刚起步。我国的现行标准fA≤1．5P。=(0．658)PGB50018—2002(冷弯

3、薄壁型钢结构技术规范》⋯的编【A>1．5P=(0．877／3,)P制是以Q235和Q345钢材试验研究为基础的，还没有式中A。=／p，P=Af,；P是弯扭屈曲荷对高强冷弯薄壁型钢设计的相应规定，因此，对高强载、扭转屈曲荷载和弯曲屈曲荷载的较小值；A是构件冷弯薄壁型钢构件的研究显得尤为重要。的横截面面积；为材料的屈服强度。箱形截面柱广泛应用在多层钢结构住宅、办公楼(2)局部与整体相关屈曲极限荷载P的计算：及超市建筑中。箱形截面良好的受力性能，使构件能Al≤O．776Phl=P充分利用局部屈曲后强度。本文基于拼合箱形截，面具有

4、双轴对称、抗弯扭刚度大的特点，应用高强冷2Al>0．776Pl=[1—0．15(Pd／P)¨]×弯∑形截面两两组合点焊(如图1(a)所示)，组成新【(Pd／P)¨P。型箱形组合截面——高强箱形翼缘对焊组合截面(DoubleSigma以下简称“Ds截面”，如图1(b)所式中，AI=／Pd，PcrI=Aord；Pd为构件弹性示)，并对其进行分析研究。局部屈曲荷载；ord为构件弹性局部屈曲临界应力。(3)畸变与整体相关屈曲极限荷载P的计算：Ad≤0．561Pnd=Pr{Ad>o．561Pld=[1—0．25(P／P)‘]x虚曲【

5、(Pcrd／P)“P其中，Ad=√P。／Prd，Prd=Aorrd；Prd为构件的弹(a)S(Sigma))DSI性畸变屈曲荷载；or为构件的弹性畸变屈曲临界应图1∑形截面与新型箱形组合截面力。本文将利用CUFSM有限条程序求解or和。。轴压柱的极限承载力为：JP=min{P。，P，，P}。1直接强度法介绍直接强度法(DirectStrengthMethod，简称“DSM”)如何获取构件的各种弹性屈曲荷载是DSM计算是一种全新的专门针对冷弯薄壁型钢结构的设计方的关键，通常可应用具有建模方便、求解迅速、后处理法，相比于普遍采

6、用的有效宽度法，直接强度法采用明了等特点的有限条程序CUFSML6。本文将借助由折减构件强度来确定构件的各种弹性屈曲荷载，最后美国开发的CUFSM有限条程序来计算构件的各类弹根据一系列函数关系来确定构件的极限承载力。直性屈曲临界应力。[基金项目]围家自然科学基金项目(51008054)；中央高校基本科研业务专项基金项目(DL13CB10)低温建筑技术2014年第2期(总第188期)2有限条模型建立与求解每个单元的厚度以及单元所属的材料；然后利用“(1)输入弹性模量E、泊松比等构件的材料特DoubleAll”命令将单元再二分

7、。性指标。(4)用“Constrains”命令实现两个∑形截面的组(2)输入确定构件截面几何形状和尺寸大小的合。最后点击“analyze”进行分析求解。截面节点所对应的坐标值，只需要输入代表截面特征图2(a)、(b)为截面翼缘宽厚比b／t=50时的计的各角点坐标，并指定所施加的外荷载为轴向压力。算模型和局部屈曲变形图，其中图2(c)为构件局部屈(3)划分板条元：根据构件截面的特征点先粗曲半波长度范围内的局部屈曲变形图。略划分单元，需要输入单元号、与单元相邻的节点号、(a)有限条计算模型局部屈衄截面变形(c)—个半波内的局部

8、屈曲变形图2DSB50构件计算模型和局部屈曲变形图3中，曲线的第一个极小值点对应的屈曲模式为局部屈曲，屈曲半波长度为40mm，变形主要发生在西。一窆翼缘；曲线的第二个极小值点为畸变屈曲，屈曲半波长度为300mm，可以看到受压翼缘和腹板的交线发生粗嗵明显的侧向位移；曲线的第三个极小值点为整体屈曲。由表1看