冷弯矩形钢管柱抗震性能研究

摘要

建筑结构用冷弯矩形钢管是采用冷轧或热轧钢带，经连续辊式冷弯及高频直缝焊接生产形成的矩形钢管。冷弯矩形钢管是我国近年来发展的一种结构用钢，在建筑、桥梁等领域有着十分广泛的应用前景。冷弯矩形钢管虽然可以实现大批量工厂化生产，但冷弯矩形钢管在冷成型过程提高了材料的屈服点和抗拉强度同时降低了延性，因而冷弯矩形钢管作为柱材在建筑结构抗震中的应用有待进一步研究。 本文对冷弯矩形钢管轴压状态下的力学性能作了分析，提出了厚壁冷弯型钢屈服强度计算的修正公式；同时对受常轴力、侧向循环荷载作用下的力学性能进行了计算分析，并对其破坏机理做了重要阐述。在对翼缘宽厚比、腹板高厚比和轴压比等影响下冷弯矩形钢管压弯构件滞回性能的主要因素进行系统分析的基础上，得出了抗震设计时翼缘宽厚比、腹板高厚比、轴压比的限值要求，及其应用于塑性设计时塑性发展系数的修正值，并给出了极限位移角的限制要求，供规范和设计参考。 本文比较系统、全面地研究了冷弯矩形钢管在轴压或压弯条件下的力学性能，特别是抗震性能，提出的结论对修订规范和指导工程设计有重要的参考价值，为今后冷弯矩形钢管在抗震方面的研究打下了一定的基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2冷弯型钢在国内外的发展状况

1.2.1冷弯型钢在国内的发展状况

1.2.2冷弯型钢在国外的发展状况

1.3冷弯矩形钢管的特点

1.4我国冷弯矩形钢管存在的问题

1.5冷弯矩形钢管抗震研究现状

1.6本文的主要工作

第2章有限元分析基础理论及程序选择

2.1塑性力学基本法则

2.1.1屈服理论(强度理论)

2.1.2流动法则

2.1.3强化法则

2.2有限元法基本理论

2.2.1材料非线性

2.2.2几何非线性

2.3有限元程序的选取

2.4有限元模拟在程序中的实现

2.4.1材料特性定义和单元选取

2.4.2边界条件和加载控制

2.4.3求解选项设置

2.4.4有限元分析中采用的指标

2.5本章小结

第3章厚壁冷弯型钢屈服强度的计算

3.1国内外冷弯型钢屈服强度的计算方法

3.1.1我国冷弯型钢屈服强度的计算方法

3.1.2欧美的冷弯型钢计算公式

3.1.3日本钢铁联盟产品标准

3.2有限元模拟及冷弯厚壁型钢强度提高的设计公式

3.2.1有限元模拟设计

3.2.2有限元模拟及结果分析

3.2.3修正公式的提出

3.3本章小结

第4章冷弯矩形钢管低周反复荷载作用下的破坏机理

4.1钢结构常见的破坏形式

4.1.1压弯构件的破坏形式

4.1.2压弯构件的滞回性能

4.2低周反复荷载的基础知识

4.3试件设计与分析方法

4.3.1模型尺寸的选取

4.3.2材料性质及本构关系

4.3.3边界条件模拟和网格划分

4.3.4加载制度

4.4计算结果与分析

4.4.1滞回曲线和骨架曲线

4.4.2极限荷载

4.4.3等效粘滞系数

4.4.4试验结果现象描述

4.5本章小结

第5章冷弯矩形钢管柱的抗震性能

5.1试件设计与分析方法

5.2计算结果

5.3影响冷弯矩形钢管柱滞回性能的主要因素

5.3.1宽厚比b/tf的影响

5.3.2高厚比h/tw的影响

5.3.3轴压比N/(Afy)的影响

5.3.4冷弯矩形钢管柱抗震性能的影响因素

5.4本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢