T 形闭口截面钢柱整体稳定性分析.pdf

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1、浙江建筑，第31卷，第7期，2014年7月ZhejiangConstruction，Vo1．31，No．7，Ju1．2014T形闭口截面钢柱整体稳定性分析AnalysisontheMonolithicStabilityoftheSteelColumnwithT-ShapeClosedSection赵滇生，徐利丽ZHA0Diansheng，XULili(浙江工业大学建筑工程学院，浙江杭州310014)摘要：根据薄壁杆件理论推导T形闭口截面柱在双向压弯状态下的临界荷载方程，经简化求得轴心受压荷载的临界力解析解。再利用有限元分析了几何缺陷、残余应力对T形闭口截面钢柱稳定承载力的影响，获得T

2、形闭15截面钢柱的一曲线；将其与规范中的柱子曲线进行比较，得到的结论可供实际工程设计参考。关键词：T形闭口截面；理论推导；ANSYS中图分类号：TU391文献标志码：A文章编号：1008—3707(2014)07—0020—03随着多高层钢结构住宅的逐渐推广，传统的H—E1，+(Pi一2卢M一GI)”+(M+Py0)”一形或箱型钢柱常暴露在室内，既影响建筑美观，又浪费宝贵的建筑面积；异形钢柱可以很好地解决这个问+()，=0(3)题⋯。现有对异形柱的研究成果主要针对开口截面式中：i。一对剪心的极回转半径，i=(Ix+，)／A+2。；异形钢柱，而对闭口截面异形钢柱的研究则较少。本文利用薄

3、壁杆件理论推导T形闭口截面钢B一双力矩；柱在双向压弯状态下的屈曲方程，并解得轴心受压的临界轴力。再考虑初弯曲和残余应力对钢柱整体一截面不对称常数：一y。；稳定性的影响，利用ANSYS有限元分析，得到不同长细比下柱子的极限荷载值及相应的A—曲线，U=f．b(+Y)dA；并与规范中的柱子曲线进行比较。一翘曲系数；一lT形闭口截面整体稳定计算方法研究．自由扭转惯性矩；，一截面的极惯性矩；1．1T形闭口截面钢柱压弯荷载下弯扭屈曲方程，一广义扇性惯性矩。的推导1．2T形闭口截面铜柱两端简支边界屈曲方程的推导如图1所示，整体坐标系采用oxyz坐标系，局部设M=一Pe，M=一，取屈曲函数为正弦坐标

4、系采用o坐标系。将剪心s沿和Y方向的半波，令位移记为、，截面在自身平面内的扭转角为。P：华，P：挚，P：由薄壁杆件理论以及钢结构稳定理论得到适合任何边界条件的双向压弯构件的微分方程：!EIEIyu¨+P+(M+Py0)=0(1)~b≯￡2朋+1EI=v+P”一M=0(2)收稿日期：2014—04—09作者简介：赵滇生(1957一)，男，浙江义乌人，副教授，研究方向为钢结构、空间结构。22浙江建筑2014年第31卷2．2非线性屈曲分析根据以上公式9得”8到0T6形9闭l口2截跎l面鼯0柱7嘶的8A—取钢柱的计算长度为3～23m。初弯曲取柱高的曲线见图4，将规范中的b类、c类曲线也画于图

5、1／1000。残余应力则根据文献[3]，分布形式见图3，中，比较表明，两曲线均在b类和c类曲线之间，说图3中仅标出残余压应力数值，TBT1和TBT2仅板件明计算T形闭口截面钢柱绕截面两主轴整体稳定b不同，括号内数值为TBT2，残余拉应力均为。有时均可按照c类截面取稳定系数。原因是对T形限元分析得到TBT1和TBT2的极限荷载值见表2。闭口截面两主轴影响最大的板件均为尺寸为6／,的板件，其宽厚比较大，相应残余应力也较大，影响比较明显。钉卯勰"加125931O45O0．2图3残余应力分布表2截面屈曲荷载长细比P．TBTl／kN长细比PTBT2／kNl3634．415．916427．5图4

6、A—曲线l1983．031．4l5229．7l1251．0l3860．79737．513l76．23结语8935．812491．882l5511755．9(1)推导得到的解析解与有限元模型的分析结752O．4l0900．3果很吻合，表明解析解和有限元分析都具有较高的6869．3l0147．46314．18282．2精度。5023．66673．7(2)T形闭口截面计算整体稳定承载力时，两个4004．25236．3方向均可取钢结构设计规范的c类截面。TBT1屈曲为绕非对称轴的弯曲屈曲，TBT2则参考文献为绕对称轴的弯扭屈曲，故可获得T形闭口截面[1]蔡万军，郑廷银．异形柱的应用和发展[J

7、]．钢结构，2007，22轴和Y轴的A一妒曲线。(1)：14—16．T形闭口截面钢柱绕对称轴的弯扭屈曲承载力[2]包世华．薄壁杆件结构力学[M]．1版．北京：中国建筑工业出版社，2006．略小于并接近按照弯曲屈曲计算的稳定承载力，所[3]陈骥．钢结构稳定理论与设计[M]．5版．北京：科学出版社，以在对弯扭屈曲长细比进行正则化时，按弯曲屈曲2O11．方法来计算，故、A按下式确定：[4]王明贵，王晓瑜，陈章华．钢异形柱轴心受压承载力实用计算研究[J]．钢结构，