高强钢焊接薄腹工形截面双向压弯构件的稳定性.doc

高强钢焊接薄腹工形截面双向压弯构件的稳定性

摘要:应用ANSYS有限元,分析了Q460高强钢焊接薄腹工形截面双向压弯构件的稳定性能,提出了可供实际应用参考的设计公式。分析中考虑的主要参数有腹板高厚比,构件长细比,翼缘宽厚比及荷载偏心率。结果表明,对受压为主的构件,腹板局部屈曲对构件稳定承载力影响较大,而对受弯为主的构件,这一因素对构件稳定承载力影响较小。有限元分析结果与现行规范方法计算结果比较表明,目前规范方法尚不能较好地计算高强钢焊接薄腹工形截面双向压弯构件的稳定承载力,因而提出了修正直接强度法,该法精度较好且偏于安全。关键词:高强钢;焊接薄腹工形截面;双向压弯;稳定;直接强度法
中图分类号:TU391,, 文献标志码:A 文章编号:16744764(2017)03000112
Abstract:Applying the ANSYS FE, the paper analyzed the stability behavior of welded Q460 Isection columns with slender web under biaxial bending and proposed practical formulas for predicting the stability capacities of such considered in the analysis included web slenderness, member slenderness, flange slenderness and loading eccentricities. The results showed that the detrimental effect of web local buckling on the stability capacity of the member is more significant for axial load dominated members than for bending moment prevailed members. Comparison to the current code method showed that the later ca
n not accurately predict stability capacities of such members. The proposed modified DSM method demonstrates rather good accuracy, meanwhile is safe.
Keywords:highstrength steel; welded Isection with slender web; biaxial bending; stability; direct strength method
工形压弯构件腹板局部屈曲后,构件尚具有较高的稳定承载力,若将腹板高厚比适当放大,形成薄腹工形截面构件,可以充分利用腹板的屈曲后强度,实现钢材经济有效地利用。普通钢材(Q235)此类构件的稳定性能已得到较深入的研究[16]。近来,随着高强钢在工程实际中的广泛应用[78],高强钢构件的稳定设计方法研究成为急需解决的问题。目前,对高强钢构件稳定性研究主要集中于受压构件整体稳定性[913],对受压构件相关屈曲也有一些研究[1415],而对高强钢焊接薄腹工形截面受压构件稳定性的研究尚未见报道。鉴于此类构件的优越性以及高强钢焊接构件与普通钢构件受力性能的差异,需对高强钢焊接薄腹工形截面受压构件稳定性能进行深入研究。本文应用ANSYS有限元,分析Q460高强钢焊接薄腹工形截面双向压弯构件的稳定性能,同时提出可供实际应用参考的设计公式。
1有限元模型及验证

研究对象为两端铰接薄腹工形截面双向偏压构件,如图1所示。Q460钢材本构关系采用Mises屈服准则、多线性随动强化模型[16],其应力应变关系如图
2所示,其中,fy=460 MPa, fu=550 MPa, εy=fy / E, εst= ,εu=,弹性模量E=206×105N/mm2,材料泊松比υ=。构件的初始几何缺陷包括构件的初弯曲和腹板的局部凸曲。整体初弯曲在x轴和y轴方向各取为一个正弦半波,矢高为L/1 000(L为构件长度),按照《钢结构工程施工质量验收规范》(GB 50205―2001)[17],腹板的局部初始凸曲应不超过3hw/1 000(hw为腹板高度)。经有限元初步试算,施加初始局部缺陷3hw/1 000和hw/1 000