圆钢管柱变形性能研究

作者：范重; 柴会娟^*; 陈宇辰; 张康伟; 李振宝; 张广平; 薛海龙; 秦启运; 何韬

来源：天津大学学报 (自然科学与工程技术版), 2021, 54(02): 133-143.

• 钢管柱
• 变形能力
• 轴压比
• 长细比
• 径厚比
• 试验
• 有限元分析

针对支承大跨度屋盖钢管柱的受力特点,进行了3个低轴压比钢管柱在水平往复荷载下的模型试验.采用非线性有限元法对钢管柱的变形性能进行计算分析,分别考察长细比、径厚比和轴压比对钢管柱屈服变形角和极限变形角的影响.试验结果表明:当轴压比为0.2左右时,钢管柱在水平往复荷载作用下,钢管柱的滞回曲线均为饱满的梭形.当径厚比较小时,钢管柱塑性变形发展减缓,损伤程度下降,耗能能力增强;当长细比较小时,钢管柱塑性变形发展加快,耗能能力减弱.钢管柱进入弹塑性阶段后,底部发生环向外凸变形,在达到极限承载力时,柱底外鼓非常显著.屈服变形角和极限变形角均远大于规范限值.有限元分析结果表明:钢管柱的屈服变形角与轴压比、长细比均呈线性关系;长细比对钢管柱屈服变形角的影响最大,轴压比次之,径厚比的影响最小;当长细比不小于40时,钢管柱屈服变形角可以达到1/150的性能目标.钢管柱的极限变形角与轴压比和长细比均呈线性关系,与径厚比呈非线性关系;径厚比对钢管柱极限变形能力的影响最大,轴压比次之,长细比影响最小;当轴压比不超过0.2、径厚比不大于30时,钢管柱极限变形角可以达到1/30的性能目标.通过对有限元分析结果进行数值拟合,分别得到钢管柱屈服变形角和极限变形角的计算公式,可用于钢管柱变形能力的估算.

• 单位
  中国建筑设计研究院; 北京工业大学; 中冶建筑研究总院有限公司