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建筑钢结构进展 2024年第7期26卷 14-23页

作者：陈明李恒凯李补拴徐立丹兰涛内蒙古科技大学土木工程学院内蒙古包头014010 内蒙古自治区高校智能建造与运维工程技术研究中心内蒙古包头014010 内蒙古自治区土木工程安全与耐久重点实验室内蒙古包头014010 中国船舶集团国际工程有限公司北京100121

冷弯薄壁型钢(CFS)全螺栓垫板连接t形拼合柱是一种新型拼合截面柱,在全螺栓连接框架结构中承受集中荷载。目前关于全螺栓连接t形CFS拼合柱轴心受力性能的研究报道较少。基于已有的试验研究成果,建立准确可靠的t形CFS拼合柱数值分析模型... 详细信息

冷弯薄壁型钢(CFS)全螺栓垫板连接t形拼合柱是一种新型拼合截面柱,在全螺栓连接框架结构中承受集中荷载。目前关于全螺栓连接t形CFS拼合柱轴心受力性能的研究报道较少。基于已有的试验研究成果,建立准确可靠的t形CFS拼合柱数值分析模型,选取构件长细比、板材厚度、垫板的纵向间距等参数,研究在轴压作用下各重要参数对t形CFS拼合柱极限承载力和屈曲模态的影响。结果表明:随着长细比的增大,t形CFS拼合柱的屈曲模式由局部与畸变相关屈曲逐渐转变为整体屈曲,当长细比拼合柱承载力计算的适用性。

关键词：冷弯薄壁型钢 t形拼合柱轴心受压数值分析屈曲模式直接强度法

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冷弯型钢t形拼合柱截面优化及轴压试验研究

冷弯型钢T形拼合柱截面优化及轴压试验研究

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作者：沈凯内蒙古科技大学

学位级别：硕士

针对冷弯型钢t形拼合柱领域的相关研究仍然较少,尤其是截面设计及相关轴压性能研究领域。因此,本文重点采用理论分析、构件试验及模拟验证的方法,并利用CUFSM软件、MAtLAB软件和ANSYS软件对冷弯型钢t形拼合柱（CFS-t）截面、垫板间距进... 详细信息

针对冷弯型钢t形拼合柱领域的相关研究仍然较少,尤其是截面设计及相关轴压性能研究领域。因此,本文重点采用理论分析、构件试验及模拟验证的方法,并利用CUFSM软件、MAtLAB软件和ANSYS软件对冷弯型钢t形拼合柱（CFS-t）截面、垫板间距进行具体优化,最终得出相同截面用钢量情况下的最优截面设计方法,并对其轴压性能进行研究。重点运用CUFSM软件和MAtLAB软件对CFS-t形拼合柱柱截面用钢量2000mm～4000mm进行优化分析,得出以提高构件临界屈曲应力为目标参数下的相应设计方法,为后续的理论、试验研究做出重要贡献。研究表明:本文提出的CFS-t形拼合柱设计方法,较先前研究人员提出的设计方法,临界屈曲应力提高了43.60%～161.56%,构件极限承载力提升了8.64～17.19%左右,符合优化目标。研究得出在相同用钢量下的CFS-t形截面构件截面设计规则（截面各参数间的最优设计关系）:C形钢的腹板高度与角钢长肢的腹板高度（X/X）的最优设计比值为1.456,翼缘（Y）取角钢短肢腹板高度（X）,角钢短肢翼缘Y取角钢长肢腹板（X）高度的1/3,卷边宽度取角钢短肢腹板（X）高度的1/3。在试验的基础上,利用直接强度法、ANSYS软件,充分验证了本文设计方法的可靠性。经过构件试验、模拟验证,结果表明:所提出的优化方法可靠,符合实际状况。同时,研究得出垫板的间距对构件的承载力影响不大,但影响构件的破坏位置。建议:CFS-t形拼合柱构件:长细比λx31.89时,垫板以每200mm设置一垫板为基础,在构件两端区域进行垫板180mm加密,则可使得构件发生柱中破坏,构件整体可进行更好的传力,并可使构件受力处远离柱端节点,且更符合实际工程情况。针对CFS-t形拼合柱截面中C形钢一侧较弱问题,通过参数化分析及研究,提出一种解决方案,即设计时,C形钢板厚t、角钢板厚t,（t-t）建议取值0.5mm。本文参考已有研究成果,通过对CFS-t形拼合柱截面参数进行优化研究,使CFS-t形拼合柱更好的应用于新型框架结构体系边柱。CFS-t形拼合柱优化截面的提出,填补了t形拼合柱截面的设计方法的空缺,对于研究全螺栓连接带垫板拼合边柱的失稳机理与相应的应力理论分析领域具有重要意义。

关键词：冷弯型钢(CFS) t形拼合柱有限元分析截面优化轴压试验

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