高强钢H形截面压弯构件及钢框架稳定性的钢结构高等分析研究

作     者：邢涛 

作者单位：新疆大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王辉明

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：压弯构件 半刚性连接 有限元 高等分析 

摘      要：随着现代建筑需求的多样化与差异化需求日益增长,高强钢在实际工程中的应用越来越广泛,其具有强度高、自重轻、截面面积小等特点,但也使得稳定性问题更加突出。对高强钢受压构件的稳定性研究目前还以轴压为主,对实践的指导意义有限。在钢结构设计中,由于高强钢压弯构件的整体稳定系数明显提高,如果继续套用规范中的原有公式,不能很好地发挥其优势;而在梁柱节点连接过程中,仅简单的考虑铰接和刚接,也与实际情况有所差异。有鉴于此,本文为了探索高强钢压弯构件的受力特性及其框架节点连接与实际情况的差异性,进行了数值模拟分析,主要的研究成果和创新点如下:（1）通过有限元软件针对压弯构件的初始几何缺陷、残余应力、几何非线性、材料非线性等影响因素,建立有限元模型。并将模型结果与试验结果进行对比,验证模型正确后,对各影响因素进行变量分析。（2）变量分析后的结果表明:高强钢的初始几何缺陷取规范规定的1‰时,稳定系数略高于规范b类曲线;随着翼缘宽厚比、腹板高厚比的增加,压弯构件的稳定承载力呈线性趋势增长;随着长细比的增加以及相对荷载偏心率的增加,压弯构件稳定承载力有所下降。（3）对比钢结构设计标准（GB50017-2017）与钢结构设计规范（GB50017-2003）的压弯构件平面外稳定公式,发现由于规范的普遍适用性,其考虑因素较多,在焰切边焊接H形截面压弯构件中的相关屈曲稳定承载力方面,计算结果较为保守。遂在其规范公式和变量分析的基础上,引入相关参数,提出焰切边H形截面压弯构件稳定承载力的相关公式,将计算结果与有限元结果进行对比分析,为高强钢压弯构件的理论和设计,提供一定参考。（4）对钢结构设计标准（GB50017-2017）二阶弹塑性理论和设计方法进行了详细介绍,并使用有限元软件在梁柱节点考虑半刚性连接进行数值模拟。通过算例,对高强钢半刚性连接框架进行了高等分析。