双槽钢缀板式格构柱绕虚轴抗震性能研究*

摘要

格构式构件具有截面材料分布合理、抗扭性能好、节省钢材、工业化程度高等特点，被广泛应用于钢结构厂房、钢平台及轻型钢结构体系中。由于其截面组成的特殊性，当构件绕虚轴受力弯曲时，其弯曲刚度低于实腹式构件的弯曲刚度，剪力引起的附加变形不可忽视，从而临界压力有所降低。国内对格构柱的研究以理论推导和轴压稳定性静力试验研究为主，研究内容包括轴压、偏压荷载作用下的弹性及弹塑性稳定问题、承载力及相关屈曲等问题，采用静力试验方法、稳定理论及多种数值方法等考察了初始缺陷、构件长细比、缀件布置形式与长细比等对格构柱受力性能的影响，而对其滞回性能未见相关研究。目前，中国相关规范规定了格构柱作为受压构件的设计方法，但对格构柱绕虚轴的抗震性能并未涉及。因此对双槽钢缀板式格构柱绕虚轴滞回性能的研究，了解其在地震作用下的工作性能，并进行合理的抗震设计具有重要的工程实际意义。
　　本文进行了双槽钢缀板式格构柱在水平循环荷载作用下绕虚轴的滞回试验研究，主要考虑了缀板间距、缀板线刚度、轴压比以及试件塑性铰区设置加劲肋等参数对双槽钢缀板式格构柱绕虚轴滞回性能的影响，对比分析了各试件的滞回曲线、骨架曲线、承载力和刚度退化系数、转动能力以及延性性能。研究结果表明：在塑性铰区减小缀板间距可有效提高试件的承载力和延性，保证双肢协同工作；在塑性铰区设置加劲肋可缓解试件翼缘和腹板局部屈曲，提高试件的耗能能力；随着试件轴压比的增大，其刚度和承载力退化加快，耗能能力减弱，对结构的抗震不利；试件的缀板线刚度满足规范要求后，继续增大其线刚度，对其滞回性能影响较小。依据试验数据对试件骨架曲线和各级荷载作用下的刚度进行拟合，得到了该构件的恢复力模型。为后期建立数学模型进行格构柱框排架结构的抗震非线性分析服务，也可为双槽钢缀板式格构柱的抗震设计以及在实际工程结构中的应用提供依据。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 格构柱研究现状

1.3 研究的方法与研究内容

2 双槽钢缀板式格构柱试验研究

2.1 前言

2.2 试验概况

2.3 钢材力学性能

2.4 试验方案

2.5 试验过程描述

2.6 试件破坏特点

2.7 本章小结

3 试验结果分析

3.1 缀板线刚度

3.2 缀板间距

3.3 轴压比

3.4 加劲肋设置

3.5 本章小结

4 恢复力模型的建立和验证

4.1 概述

4.2 常用的恢复力模型

4.3 双槽钢缀板式格构柱恢复力模型

4.4 恢复力模型与试验结果对比

4.5 本章小结

5 结论与展望

5.1 本文工作总结

5.2 展望

参考文献

致谢