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近年來，隨著新的鋼材生產(chǎn)工藝的發(fā)展，鋼材的強(qiáng)度得到了大幅度提高，與此同時(shí)，與高強(qiáng)度鋼材(名義屈服強(qiáng)度大于460MPa) 相匹配的具有足夠強(qiáng)度、良好韌性和延性的焊縫金屬材料和焊接技術(shù)也已經(jīng)比較成熟，這使得高強(qiáng)度鋼材應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)成為可能，但需要對鋼材構(gòu)件進(jìn)行詳細(xì)的有限元分析。
與普通強(qiáng)度鋼材相比，高強(qiáng)度鋼材不僅在強(qiáng)度、加工運(yùn)輸安裝、節(jié)省建筑空間等方面具有普通強(qiáng)度鋼材不可比擬的優(yōu)勢外，對減少鐵礦石資源的消耗和實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略方面也有極大的促進(jìn)作用。目前高強(qiáng)度鋼材已經(jīng)在國內(nèi)外多個(gè)國家的建筑結(jié)構(gòu)中得到應(yīng)用。
在多高層鋼框架結(jié)構(gòu)中鋼柱同時(shí)承受軸心壓力和彎矩作用，為壓彎構(gòu)件，同時(shí)也是保證鋼結(jié)構(gòu)延性的重要抗側(cè)力構(gòu)件，對鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能有重要影響。抗震設(shè)計(jì)規(guī)范主要通過對板件寬厚比進(jìn)行限定來保證壓彎構(gòu)件的延性，然而目前國內(nèi)外現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)規(guī)范關(guān)于板件寬厚比限值的規(guī)定，均為基于對普通強(qiáng)度鋼材的研究，當(dāng)采用其他型號鋼材時(shí)，寬厚比限值應(yīng)乘以系數(shù)(美國抗震設(shè)計(jì)規(guī)范ANSI/AISC 341-05)。基于高強(qiáng)度鋼材和普通強(qiáng)度鋼材在力學(xué)性能和受力性能上的差別，對高強(qiáng)度鋼材壓彎構(gòu)件板件寬厚比限值的規(guī)定能否套用普通強(qiáng)度鋼材的規(guī)定，目前國內(nèi)外尚缺乏相應(yīng)的研究。
本研究首先應(yīng)用ANSYS軟件建立有限元模型，考慮幾何初始缺陷和殘余應(yīng)力的影響，通過對普通強(qiáng)度鋼材箱形和工字形截面壓彎構(gòu)件在常軸力、水平往復(fù)荷載下的受力性能進(jìn)行模擬分析，驗(yàn)證了有限元模型的正確性。在此基礎(chǔ)上，分析了Q460和Q690鋼材等邊箱形壓彎構(gòu)件在常軸力、水平往復(fù)荷載作用下的受力性能，得到了其滯回曲線，同時(shí)研究了鋼材強(qiáng)度對等邊箱形截面壓彎構(gòu)件在強(qiáng)震循環(huán)荷載作用下滯回性能的影響。
對壓彎構(gòu)件在常軸力、循環(huán)彎矩作用下的受力性能，國內(nèi)外已有不少學(xué)者運(yùn)用有限元方法進(jìn)行分析，研究了軸壓比、長細(xì)比和板件寬厚比等因素對壓彎構(gòu)件抗震性能的影響，并對壓彎構(gòu)件的抗震設(shè)計(jì)提供了建議。
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