开长圆孔轴压构件畸变屈曲承载力试验.pdf

姚行友等:开长圆孔轴压构件畸变屈曲承载力试验
设计与
DOI:10.13905/j.cnki.dwj2.2015.12.019
施工技亢
开长圆孔轴压构件畸变屈曲承载力试验
姚行友1,郭彦利2,谭政
(1.同济大学航空航天与力学学院,上海20009
2.南?工程学院江西省水利土木特种加固与安全监控工程研究中心,江西南昌330099
【摘要】对26根腹板开长圆孔和未开孔冷弯薄壁型钢截面轴压构件进行畸变屈曲承载力试验研究,分析
构件的屈曲模式和极限承载力。利用现行国家规范GB50018-2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》、北美冷弯钢
结构构件设计规范 AIST S100-2012计算构件承载力及非线性有限元数值模拟结果与试验结果进行分析比较。在
此基础上,对腹板开长圆孔冷弯薄壁型钢截面轴压构件的承载力合理计算模式进行研究。结果表明:对于中等长
度腹板开孔冷弯薄壁型钢截面轴压构件主要出现局部畸变和整体屈曲的相关作用;腹板开孔对构件畸变屈曲稳
定承载力有一定的降低作用;采用折减构件有效截面面积的修正方法可计算开长圆孔构件的畸变屈曲稳定承
载力。
【关键词)腹板开长圆孔;冷弯薄壁型钢;轴压构件;畸变屈曲;承载力
【中图分类号】TU392.1
【文献标识码】B
文章编号】1001-6864(2015)12-0049-05
0引言
冷弯型钢轴压构件极限承载力的建议计算方法。
冷弯薄壁型钢结构低层住宅采用墙体承重,其墙
试验
体采用中间冷弯薄壁型钢龙骨、内外建筑板材的复合
(1)试件设计。轴压试验采用腹板开长圆孔冷
墙体形式,而卷边槽形的墙体龙骨通常会在腹板上开弯薄壁卷边槽形截面,试件名义厚度1.5mm,截面形
孔保证建筑电力、暖气等设备管线通过。
式见图1,试件实测尺寸见表1,表中为构件实测长
国外学者较早就对开孔轴压短柱承载力进行了度。试件采用四种腹板开孔形式,开孔长度和高度
相关研究?,结果表明腹板开孔会降低构件极限承4、B。名义尺寸为25和14m,孔纵向和横向名义间
载力,基于板件局部屈曲和枃件横截面强度的研究提距1、S2分别为250和50mm,见图2。试件编号形式
出了相应的开孔构件承载力计算方法,并用于北美冷为AC-12-SH-1,其中AC表示轴压槽形截面构件,
弯型钢结枃枃件设计规范ASIS100-2012“。近年12表示一行两个孔,SH表示腹板开长圆孔,1表示重
来,Moem对于腹板开孔的轴压柱承截力进行了系列研复试件编号。试件材料为Q235镀锌板材,材性试验
究”,结果表明腹板开孔截面构件对于较长构件的结果为:屈服强度295MPa,延伸率32%
承载力以及屈曲模式有一定程度的影响,同时会降低
构件的延性。Xu]对开长圆孔轴压构件进行了承载
力试验研究,表明开孔会降低构件稳定承载力,并给
出了直接强度法计算开孔构件承载力方法。国内学
者何保康通过计算分析表明当孔洞全部位于板件
有效宽度之外时,其对构件极限承载力影响较小;而
当孔洞进入板件有效宽度内时,随着孔宽的增大,承
b
载力显著下降。但相关研究成果未提出同我国现行
规范CB50018-2002《冷弯薄壁型钢结构技术规
图1试件截面形式
范》相一致的稳定承载力计算方法。
因此文中对26个腹板开长圆孔和不开孔冷弯薄
(2)试验加载和测点布置。试验采用反力架加
壁型钢轴压构件进行了承载力和屈曲模式试验研究,千斤顶方式加载,试件两端磨平后直接搁置于加载装
通过试验结果、我国规范的、北美规范计算结果以置的上下端,近似模拟试件两端固结。在试件中央高
及有限元分析结果的对比分析,提出了腹板开长园孔度截面的两翼缘和腹板共布置三个侧向位移计,测量
基金项目]国家自然科学基金资助项目(51308277),江西省科技厅自然科学基金项目(20151BAB206055),江西省教育厅科学技术研
究项目(CJ]476
低温建筑技术
015年第12期(总第210期)
试件畸变屆曲变形和整体弯曲变形。同时在支座上端板布置1个竖向位移计以测量支座竖向位移。
a)一行一个孔
(b)一行两个孔
(q)两行各一个孔
(J两行各两个孔
图2试件腹板开孔形式
表1
试件实测面尺寸和屈服强度
试件编号
Umm h/mm h/mm b1/mm b /mm a /mm ar/mm LM/mm Hn/mm t/mm f, /Mpa
AC-11-SH-1 803
37,85
37、5612.1111.65
25.41
14.62
295
AC-11-SH-2
800
99.87100.0137.6437.9812.5111.7524.8913.99
AC-I1SH-3
81599.3799.3537.9637.5211.7412.3524.99
14.0
295
AC-J1-SH-479999.0099.2938.2437.5211.7412.3524.9914.081.38
295
AC-11SH-579999.3299.2237.8638.1929.9211.9324.8514.031.42295
AC-11-SH-679599.4298.9238.1838.1838.1912.8624.3114.621.43
AC-21-SH-1
79899.6199.3838.0537、2612.4011.8324.6013.931.44295
AC-21-SIHI-279699.4499.3737.7537.0311.6512.2324.8313.811,43
AC-21-SH-380999.3899.3737.2337.6911.6612.3325.2013.971.45295
AC-21ーSH-479699.0899.3637.6937.4411.8812.2224.8814.431.41
29
12.4124.8014.391.
AC-21ーSH-6
37.8
37.3812.541,7224.8314.081.4
AC-12-SH-1795100.68100.0537.7938.1411.9612.1224.9114.071.44295
AC-12-SH-27969.3899.1037.6038.1212.4711.9324.8913.651.45295
AC-12-SH-379899.209.0338.1237.6612.0812.
1.42
AC-12-SH-47949.2898.4337、5838.0011,8812.5624.8914.141.4295
AC-12-SH-5
3737.7537.9012.5411.8024
13.97
295
AC-12-SH-6
796100.29100.0738.0537,9613.6010.4724.9214.151.44295
AC-2-SH-179798.9698.9736.8537.6211.7211.9823.7215.111.4
295
AC-22-SH-2
37.5711.5112.
23.06
AC-22-SH-3
37.8737.3112.3211.85
15.12
AC-22~SH-4