冷成型薄壁C型鋼壓彎構件滯回性能研究.pdf

1、冷成型薄壁鋼構件可以加工成多種經(jīng)濟截面形式，受力性能較好，承載力較高，整體剛度較大，而且加工、制作簡單，運輸、安裝方便，易于工業(yè)化，在輕鋼龍骨體系住宅等結構中已被廣泛采用。而目前冷成型鋼構件的研究僅集中在彈性、靜力荷載作用的范圍內(nèi)，對這類構件的滯回性能和抗震性能尚未深入研究。為了探索在抗震設防地區(qū)采用輕鋼龍骨體系建造單層和多層住宅的適用性，對冷成型薄壁鋼構件抗震性能進行研究具有重要的技術和經(jīng)濟意義。 本文在國內(nèi)外已有的研究成果基

2、礎上，采用有限元模型對冷成型薄壁鋼構件在常軸力和循環(huán)彎矩共同作用下的滯回性能進行數(shù)值模擬。運用通用非線性有限元計算分析軟件ABAQUS中考慮幾何和材料非線性的九結點減縮積分薄殼單元S9R5，同時采用線性隨動強化的材料本構關系考慮鋼材包辛格效應以及冷加工效應等因素的影響建立有限元模型，并通過與已有理論和試驗結果對比，驗證了有限元模型的正確性。 為研究普通C型鋼在壓彎循環(huán)荷載作用下的滯回性能，本文建立了常軸力、循環(huán)彎矩荷載下的C型鋼

3、構件有限元模型，分析了構件寬厚比和軸壓比對冷成型薄壁C型鋼構件滯回性能的影響規(guī)律，分析結果表明：寬厚比和軸壓比對構件滯回性能影響顯著，隨著寬厚比的增加，構件承載、轉(zhuǎn)動以及塑性變形能力降低；隨著軸壓比增加，構件的最大承載力降低，承載力退化；研究了此類構件在壓彎循環(huán)荷載下的最終破壞形式；通過引入延性系數(shù)這一衡量標準對冷成型C型鋼的抗震性能作出評價，并初步給出合理的設計建議。 為解決普通C型鋼寬厚比較大、滯回性能較差的缺點，本文首先對

4、具有相同寬厚比的C型鋼和加勁C型鋼的滯回性能進行了比較，結果表明加勁可有效提高此類構件滯回性能；然后對具有中間加勁的C型鋼在壓彎循環(huán)荷載下的滯回性能、變形情況以及最終的破壞模式進行了深入分析；研究了加勁設置對構件性能的影響，得出了合理的加勁布置方式；利用延性系數(shù)對本文所計算的構件的抗震性能進行了評價，結果表明：通過加勁，絕大部分的C型鋼都滿足了延性要求；根據(jù)以上的分析結果，本文初步提出了具有中間加勁C型鋼的寬厚比及軸壓比限值，進而對冷成