冷弯薄壁型钢三肢半开口拼合柱轴向受力性能研究

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1、分类号:TU310710-2012128061硕士学位论文冷弯薄壁型钢三肢半开口拼合柱轴向受力性能研究张丹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6月1日论文答辩日期2015年6月11日学位授予单位长安大学ResearchonAxiallyCompressedBehaviorofTriple-limbsHalf-openSectionBuilt-upCold-formedSteelColumnsADissertationSubmittedfortheDegr

2、eeofMasterCandidate：ZhangDanSupervisor：Prof.ZhouTianhuaChang’anUniversity,Xi’an,China摘要冷弯薄壁型钢拼合柱是指将基本构件(包括C形、U形等)通过自攻自钻螺钉连接而成，具有多种截面形式的一类承重构件。随着科技经济的发展，冷弯薄壁型钢结构已经广泛的应用于我国建筑行业。本文针对冷弯薄壁型钢三肢半开口拼合柱的轴压试验、轴压和偏压的理论计算进行了研究。具体工作内容如下：(1)对冷弯薄壁型钢三肢半开口拼合柱进行了轴压试验研究，包

3、括两种截面形式(90系列和140系列)，介绍了试件截面形式、试件材性，试验装置、测点布置和试件的内容方法及破坏特征等，并对最终的试验结果进行了对比分析。(2)采用ABAQUS有限元模拟软件，对试验构件按实际尺寸进行了非线性有限元分析。试件单元选取四节点减缩积分曲壳单元(SR4)，利用特征值屈曲分析选取模态，利用比例因子引入初始缺陷，从而进行非线性屈曲分析，得出相应的极限承载力，最后将有限元模拟结果与试验结果对比，两者能够较好的吻合。(3)采用变参数分析的方法，利用ABAQUS有限元程序，对影响冷弯薄壁

4、型钢拼合柱轴向受力性能的主要因素进行了分析。对于轴压构件，研究试件长细比和C型构件腹板高厚比对拼合柱极限承载力的影响；对于偏压构件，研究偏心距对拼合柱极限承载力的影响。(4)按照中国规范(GB50018−2002)和美国规范AISI(2007)中规定的方法(“有效宽度法”和“直接强度法”)计算了本文所研究的拼合柱的轴压和偏压极限承载力，并将计算结果与试验、有限元模拟分析结果进行对比，结果表明：美国规范AISI(2007)中“直接强度法”计算结果与试验结果比较接近，中国规范(GB50018−2002)和

5、美国规范AISI(2007)中的“有效宽度法”比较保守。最后，在理论计算和试验研究及有限元分析的基础上，提出了对冷弯薄壁型钢三肢半开口拼合柱轴压和偏压极限承载力计算的建议方法，可供工程设计和理论计算参考。关键词：冷弯薄壁型钢，三肢半开口拼合柱，轴向受力性能，试验研究，有限元分析，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)和陕西省自然科学基金项目(2012JQ7014)的资助。iAbstractCold-formedsteelbuilt-upcolumnsr

6、eferstoacolumnwhichusethebasicbuildingblocks(includingC-shaped,U-shaped,etc)bytappingcanbeconnectedwiththeself-drillingscrews,withavarietyofcross-sectionsformofbearingcomponent.Withthedevelopmentofscienceandeconomy,cold-formedsteelstructureshavebeenwide

7、lyusedinChina’sconstructionindustry.Thispaperisresearchedontheaxialcompressiontestandtheaxialcompressiontheoryandtheeccentriccompressiontheoryofthetriple-limbshalf-opencold-formedsectionbuilt-upcold-formedsteelcolumns.Specificworkcontentisasfollows:Firs

8、t,studyingtwodifferentsectionaldimensionsofthetriplelimbscold-formedsteelbuilt-upcolumnswithhalf-opensction.Inthetest,itmainlyintroducedthespecimencross-sectionforms,sizesandmaterials,testapparatus,methodsofsensorplacementandcont