C形冷弯薄壁型钢切割短柱轴压试验
冷弯薄壁C型钢梁弯曲性能的试验研究
冷弯薄壁 Ｃ型钢梁弯 曲性 能的试验研究
翁 旭 ， 余海 波
（ 嘉兴 学 院 ， 浙江 嘉兴 ３４０ ） １０ １
摘 要 ： 几年 来 ， 国兴起 了冷 弯薄壁型钢结构住 宅体 系， 弯薄壁 型钢得 到快速发 展。基此 ， 近 我 冷 笔者采取试验 、 理论和
有限元模拟分析相结合 的方法， 对冷弯薄壁 Ｃ型钢 梁的弯曲性 能进行分析研 究， 而得 出冷弯薄壁 型钢结构与传 统的 从
热轧钢相 比。 更具有 良好经济性。
关键词 ： 冷弯薄壁 ｃ型钢 ； 弯曲性 能； 试验
中图分类号 ： Ｕ ９ ． Ｔ ３ ２１ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：６ ２ ５ ５ ２ １ ０ — ２ ３ ０ １ ７ — ４ Ｘ（０ ２）７ ０ ７ — ２
Ｕ １ ２ ３ ４
图 ６ 。
图 ４ 挠度 一荷载 关系曲线
１３ 试 验结 果分 析 ．
对于试验构件来说 ， 本次试验是非纯弯试验 ， 除 了在 荷 载作 用 点 附 近 的畸 变屈 曲之外 ，翼缘 也 发 生 了局 部屈 曲 ，冷弯 薄壁 Ｃ型 钢卷 边 对翼 缘起 到支 撑 作 用 ， 件 的 变形 基 本 对称 。 １ ０ ＩＩ 的试 件 比 试 ０１Ｔ长 ０ Ｔ １ １ ０ ｍ 的试 件 ， ０ｍ ６ 承载 力要 大 ， 变形要 小 。
近年来 ，我国兴起 了一种新 型的建筑体系—— 本次试验共采用两种构件形式 ： 截面相 同， 但长 冷弯薄壁型钢结构住宅体 系。这种结构体系一般适 度不 同 ， 个 １ ０ 一 ０ｍｍ， ６ 一个 是 １ ０ ｌ 。 ０ｎｌ ０ ｎ 用 于 ３层 或 ３层 以下 的独 立 住宅 。冷 弯 薄壁 型 钢 结 试 验加 载原 则 ： 构， 与传统 的热轧钢材相 比， 冷弯薄壁型钢具有强度 （） １ 为了研究冷弯薄壁 ｃ型梁的工作性能 ， 主要 高 、 装方便 、 安 自身 净 质 重 小 、 厂 化 程 度 高 以 及适 测定 其 强度 ， 工 及各 荷 载 的挠 度 情况 ， 另外 还 要 测量 控 于机械化旋工等优点 。因此 ， 比传统的热轧钢材更具 制区段的应变大小和变化 ，找 出刚度 随外荷载变化 有经济性 。本文就是针对冷弯薄壁 ｃ型钢梁弯 曲性 的规 律 。 能， 进行试 验 和理论 研究 。 （） ２ 加载制度。试验采用分级加载 ， 每级荷载为
冷弯薄壁C型钢部分外包混凝土组合短柱(PEC短柱)受力机理及力学性能研究
冷弯薄壁C型钢部分外包混凝土组合短柱（PEC短柱）受力机理及力学性能研究冷弯薄壁C型钢部分外包混凝土组合短柱（PEC短柱）受力机理及力学性能研究摘要：近年来，冷弯薄壁C型钢加固混凝土结构在建筑领域得到广泛应用。
本文以冷弯薄壁C型钢部分外包混凝土组合短柱（PEC短柱）为研究对象，通过力学试验、数值计算等方法，探究了其受力机理及力学性能。
实验结果表明，PEC短柱具有良好的承载能力和变形性能，能够满足工程实际要求。
研究结论可为PEC短柱的设计与应用提供指导。
一、引言冷弯薄壁C型钢作为一种新型轻型钢材，在建筑工程中具有重要的应用潜力。
其形状独特、重量轻、成本低廉等特点，使其成为替代传统钢材和混凝土材料的理想选择。
然而，由于其截面特殊，冷弯薄壁C型钢存在着局部强度不足的问题，进一步研究钢材的受力机理及力学性能对其合理应用具有重要意义。
二、试验方法2.1 试件制备本次试验制备了20个PEC短柱试件，它们的几何参数和材料参数均符合设计要求。
在试件制备过程中，合理控制混凝土的配比、搅拌和浇注工艺，以确保PEC短柱内外层混凝土之间的粘结性能。
2.2 受力试验采用静力加载试验方法，对20个PEC短柱进行了断面受力性能试验。
试验过程中，实时记录PEC短柱的变形情况和承载荷载，以获得其力学性能指标。
三、试验结果与分析3.1 受力机理实验中观察到PEC短柱的受力机理主要有以下几个方面：第一，薄壁C型钢的末段屈曲导致弯曲破坏；第二，混凝土的固结作用能够提高PEC短柱的整体强度和刚度。
第三，混凝土外包层分散钢材受力，并将外部荷载传递到内部薄壁C型钢。
3.2 力学性能试验结果显示PEC短柱在受力过程中具有良好的力学性能。
首先，PEC短柱的承载能力较高，能够满足大部分建筑工程的需求。
其次，PEC短柱的变形性能较好，局部弯曲导致的整体变形较小，使其在地震等自然灾害中具有较好的抗震性能。
四、数值计算与模拟为了更好地理解PEC短柱的受力特性，采用数值计算和模拟方法进行分析。
冷弯薄壁C型钢轴压短柱受力性能试验研究
￥ 收 稿 日期 ：０ １ ３一Ｏ ２ １ —０ ５
基金项 目： 内蒙 占ｆ然科 学基金资助项 目（ ００ ０ ２ ） 内蒙占教育科研基金资助项 Ｉ（ Ｊｙ８ ７ ； １ ２ １ Ｍｓ７ ３ ； １ Ｎ ｚ０ ０４） 内蒙古科技大学创新基金资助
项 日（ ０９ Ｃ ３ ） ２０ Ｎ ０ ８ ．
相应 的对 比分析 ．
４
旦
１２ 试 件 设 计 ．
１ ２ １ 试 件截面 尺寸 与试 件长度 ．． 短柱试件 截面为冷 弯薄壁 Ｃ型钢 双肢 背对 背用 节点板 和螺栓连接 的形式 ．节点板形 状规则 ， 为长方
３
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ห้องสมุดไป่ตู้
８ ｌ Ｏ
形 ； 直径为 １ ｍ 的普通螺栓 连接 ． 件及试件 的 用 ２ｍ 试
关键词 ： 冷弯 ｃ型钢 ； 节点板连接 ； 轴压短柱 ； 受力性能
中 图分 类 号 ：Ｕ ９ ． Ｔ ３２１ 文 献 标 识 码 ： Ａ
摘
要： 对冷弯薄壁 ｃ型钢轴压短柱的受力性 能和破坏模式进行了试验研 究 ．设计的截 面形 式为用节点板和螺栓
连接的双肢背对背 Ｃ型钢 ， 试件共 ７ ， 个 并对其进行了轴压承载 力试 验 ． 研究了该短柱在 轴向压力作 用下 Ｃ型钢 型号（ 翼缘宽厚比） 节点板厚度和节点板 间距对短柱受力性能的影响 ． 、
方 向位 移计 为 ６个 ， 别 布置 在距 上 端板 Ｌ ４ Ｌ２ 分 ／ ，／ ， ３／ Ｌ４处 的翼缘 和 腹 板 上 ； 直 方 向位 移 计 为 １ ， 垂 个
布 置在 短柱 的下 端板上 ．
不 同节点板 厚度 试件 的受 力 性 能 ， 到试 件 在 轴 向 得 压力 作用 下 的荷 载一 位移 曲线 和 应 力一 变 曲线 ， 应 并 对试 件 的破坏机 理 、 终破 坏模式 、 限承 载力进 行 最 极
冷弯薄壁方钢管混凝土短柱轴压承载力的计算
在方 形或 矩形 钢管 中填 充混 凝土 而形 成 的方形
或矩 形钢 管混 凝 土结 构 中 ， 管 对 其 核 心 混凝 土 的 钢 约束 效果不 如 圆钢 管 显 著 ， 方 形 或 矩 形 钢管 混 凝 但 土除 了具 有 外 形 美 观 、 点 形 式 简 单 （ 梁 连 接 节 节 与 点构 造处 理 简 单 ） 优 点 外 ， 等 还具 有 能 有 效 地 提 高 构件 的延 性及 有利 于抗 火 和 防 火 等特 点 ， 到 国 内 受
多， 因为 圆形 钢管 能 对 其 核 心 混凝 土起 到有 效 的约 束作 用 ， 而使 混凝 土 的强度 得 以提 高 ， 性 和韧性 性 塑 能大 为 改善 ， 且 文献 ［ ］ 圆钢 管 混 凝 土 构 件 的 并 １对
轴心 受压 作 出 了相 应 的规定 。对 于 方形或 矩 形钢 管
形钢 管混 凝 土 。其 中圆形截 面 钢管 混凝 土采 用得 较
国 际上 ， ｔ 、 Ｅ本 欧洲 和美 国已经有 相应 的设 计方
法 ， 各 国之 间 ， 但 同一 国家 不 同标 准之 间 （ 如美 国 的
Ａ Ｉ３ ８８ ， Ｓ Ｃ和 Ｌ Ｆ 都 存 在 较 大 的差 异 ， Ｃ ｌ —９ Ｓ Ｌ Ｒ Ｄ） 因 此 有必 要对 钢 管混 凝 土 构 件 进 行深 入 的研 究 ， 以满 足工 程设计 的需要 。
外 的普 遍 重 视 。
混凝 土 的受压 承 载力 ， 防止 钢管壁 的局部 屈 曲 ， 又 充
分利 用 了 两 种 材 料 的优 点 ， 而 提 高 构 件 的承 载 从
能力 。
１ 问题 的提 出
钢 管混凝 土 结构 按截 面形 式 可分 为 圆形 钢管 混 凝 土 、 形钢 管 混凝 土 、 形截 面 钢管 混凝 土和 多边 方 矩
冷弯薄壁C型钢节点的抗震性能试验研究
ＬＵＺ ｉ ｈ ｎ ＬＵＺ ｉ ｆｎ ‘Ｇ Ｏ Ｃ ｕ ｙ ｎ Ｉ ｈ — ｏｇ ，Ｉ ｈ — ｅｇ ，Ａ ｈ ｎ— ａ 。
（ ． ｅｇ ｎ ｅ ａｃ ｎｔｕ ａ ｔ ｔ ｌ Ｇｏｐ Ｃ ｒ． Ｂ ｏｏ １０ ０ Ｎ ｉ ｎ ｇ ｌＣ ｉａ １Ｄ ｓ ｎａ ｄＲ ｓ ｒ Ｉｓ ｔ ｅｏ ｏ ｕＳ ｅ（ ｒｕ ） ｏ ， ａ ｔ ０ ４ １ ， ｅ Ｍｏ ｇ ｏ， ｈｎ ； ｉ ｅ ｈ ｉ ｔ ｆＢ ｏ ｅ ｐ ｕ
２Ｓｈｏ ｏ ｖ ｎｉ ｅｎ ， ｎｒ ｏ ｏａＵ ｉｒｔ ｏ ｃ／ ｃ ｄＴｃ ｏ ｇ ，ａｔ １ １， ｄ Ｍ ｎｇｌＯｉ ） ｏｌｆＣ ｉＥｇｎ ｒ ｇＩ ｅ Ｍ ｎ ｌ ｎ ｅ ｉ ｅ ｅ ｎ ｅ ｎ／ ｙＢ ｏ ｕ０ ００ Ｎ ｏ ｏ， ｔａ ｃ ｉｌ ｅ ｉ ｎ ｇ ｉ ｖ ｓｙ ｆＳ ｎ ａ ｈ ￣ ｏ ４ ｇ ｎ
ｅ ｗ ｅ ． ８ ａ ． ６，ｆ ｔｒｓ ｆ ｅ ｓ ｄ ｇ ａ ａ ｏ ｈ ｎ ｒ ａ ｈ ｕｔ ａｅ ｌａ ａ ｄ ｓｒｎ ｅ ａ ａ ｉ ｆｅ ｅ ｇ ｉｓ ａｉｎ Ｓｎ ｅ ｂ ｔ ｅ ｎ２ ３ ｄ ３ ５ ｎ ａ ｅ ｔ ｎ ｓ ｅ ｒ ｄ ｔ ｎ ｗ ｅ ｅ ｃ ｌ ｍ ｔ ｏ ｄ， ｎ ｔ ｇ ｒｃ ｐ ｃｔ ｏ ｎ ｒｙ ｄ ｓｉ ｔ ． ｉ ｃ ｓ ｉ ｉ ｉ ｏ ｙ ｐ ｏ
第３ ６卷第 １期
２１ ００年 ２月
包
钢
科
技
Ｖ １ ３ Ｎｏ １ ｏ ． ６， ． Ｆ ｂｕ ｒ ，０ ０ ｅ ｒａｙ ２ １
Ｓ ｉ ｎ ｅ ａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｆＢ ｏｏ ｔｅ ｃ ｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｏ ａ ｔｕ Ｓｅ ｌ
冷弯薄壁C型钢组合柱压弯性能试验研究
冷弯薄壁C型钢组合柱压弯性能试验研究
赵根田;刘凯;孙学勤
【期刊名称】《内蒙古科技大学学报》
【年(卷),期】2012(031)004
【摘要】设计了9个冷弯薄壁C型钢组合柱,进行单调加载试验,对其破坏模式和稳定承载力进行分析,试验参数为长细比、偏心距、节点板厚度与节点板间距.试验结果表明,试件的最终破坏模式为试件整体在弯矩作用平面内的弯曲失稳,以及试件受压侧翼缘和腹板的局部屈曲.长细比、偏心率是影响试件的承载力和刚度变化的主要因素,节点板间距和节点板厚度的影响有限.
【总页数】5页(P368-372)
【作者】赵根田;刘凯;孙学勤
【作者单位】内蒙古科技大学建筑与土木工程学院,内蒙古包头014010;包头市城乡基本建设办公室,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学档案馆,内蒙古包头014010
【正文语种】中文
【中图分类】TU392.1
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梅;石宇;管宇;张海宾
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冷弯薄壁型钢C型构件轴压受力机理分析
图 ２显示 的是端板 中央 的荷 载和 竖 向位移 关 系曲线 。为清 晰可见 ， 本图仅显示 五条 曲线 ， 只截 取重要 部分 显示。首先从 并
ｓ Ｕ ，１５ ２ Ｓ Ｕ ． ２ ２Ｓ ．Ｕ ，２ １５对应 曲线 ， 可以看 出刚度对 Ｓ区的削 弱更
为敏感 。比较 Ｓ Ｕ ． ２ １ ５与 Ｓ Ｕ ． Ｑ ４ ， ２ １ ５ ３ ５ 由于 Ｕ 区屈 服强度 的提 高， 大大加强 了 Ｕ区的薄膜 效应 ， 使之 更有效 的约束构 件整体 变 形， 减缓构件刚度退化 ， 啦后强度空 间大 ， 而较 大提高 了构 件 屈 从 极 限承载力 。而 比较 Ｓ ．Ｕ １５ ２与 Ｓ ． Ｑ ４ Ｕ ， １５ ３５ ２ 由于 Ｓ区屈 服强度
而 明 确 了 Ｃ型 构件 的 受 力机 理 。
关键词 ： 弯薄壁型钢 ， ， 冷 ｃ型 轴压 ， 弯， 剪 机理
中 图 分 类 号 ：Ｕ ９ ． Ｔ ３２ １ 文 献标 识 码 ： Ａ
冷弯薄壁 型钢 一般 是 以热轧 或冷 轧 钢作 原料 ， 常温 状态 在
选择基本构件 Ｃ ２ ４ ２ ２ 长 度取 １５０ｍ 运用 Ａ — １０× ０× ０× ， ０ ｍ， Ｎ
２ ７ ．６ ６２
Ｓ Ｕ ． ２ １７ Ｓ Ｕ１ ８ ２ ．
Ｓ Ｕ１ ９ ２ ．
２ ２
２
１７ ． １８ ．
１９ ．
７ ．０ ２ ４ ７ ．９ ３ ６
７ ．６ ４ ９
Ｓ ． Ｑ ４ ｕ １ ５ ２ ７ ．６ ｓ ｕ ． Ｑ ４ ２ １５ ７ ．７ １５ ３ ５ ２ ． ４ ８ ２ １５ ３ ５ ． ６ ７ 注：Ｑ与 Ｕ Ｓ Ｑ分别表示加劲区域和非加 劲区域的屈服强度
・
冷弯薄壁C型钢梁柱节点试验研究
冷弯薄壁C型钢梁柱节点试验研究提要：本试验对象为三个冷弯薄壁c型钢梁柱节点，同时采用有限元程序对该类节点的半刚性性能进行分析。
文中介绍了三个试件的试验、破坏形式、有限元分析结果，并阐述了各种因素对节点性能的影响。
关键词：，冷弯薄壁c型钢，梁柱节点，半刚性，有限元1.引言冷弯薄壁型c型钢梁柱连接处内力分布复杂、变形或转角易出现突变，其传力性能、稳定性、有效性等都将会影响整个结构的性能。
本文就是以该类梁柱构件的半刚性节点为研究对象，通过对三个不同构造形式的1:1足尺梁柱节点试件的试验，总结此种节点连接在低周循环荷载作用下的破坏机理及其影响因素。
2 试验装置及加载制度试件的计算简图如图2.1，试验加载装置图详见图2.2，表2.1 试件设计描述(单位:mm)试件编号试件描述 g－1 g－2 g－3加劲肋(mm) －350×150×5.0 －350×150×5.0 ——加劲件(mm) ————槽形件342×142×3.0顶、底连接角钢热轧l75×6.0 热轧l75×6.0 冷弯l105×75×5.0腹板连接角钢热轧l75×6.0 热轧l75×6.0 冷弯l75×5.0螺栓等级普通螺栓 8.8级普通螺栓螺栓规格 m12 m12 m12螺栓个数 25 25 393. 试件的破坏模式及规律3.1试验中梁柱节点的破坏现象有以下两类：1）节点转角过大破坏试件g-1、g-2为此种破坏模式。
一般半刚性节点的极限转动能力以节点转角超过0.045rad为极限状态，本次试件g-1转角达到了0.0546rad，试件g-2转角达到了0.054rad。
从试验的现象来看，试件g-1、g-2连接还具有很大的转动能力。
但由于加载装置的限制，在转角达到上述值时就中止加载，认为节点破坏。
2）角钢出现裂纹并且裂纹相互贯通破坏试件g-3为此种破坏模式。
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第27卷 第7期2005年7月武 汉 理 工 大 学 学 报JOURNA L OF WUHAN UNIVERSIT Y OF TECHN OLOG YVol.27 No.7 J ul.2005C 形冷弯薄壁型钢切割短柱轴压试验王小平1,钟国辉2,林少书2(1.武汉理工大学土木工程与建筑学院,武汉430070;2.香港理工大学土木及结构工程系,香港红土勘)摘 要: 把辊轧成型的C 形冷弯薄壁型钢构件切割成若干短柱,在短柱中将产生不同程度的歪曲变形,进而引起附加的初始几何缺陷。
对10个切割而成的C 形冷弯薄壁型钢短柱进行了轴压试验,并根据G B5001822002计算了短柱的轴压承载力。
结果表明:切割短柱在轴压力作用下,两翼缘为内收的歪曲破坏,腹板为局部屈曲破坏模式,短柱极限承载力仅为规范计算值的83%～89%。
关键词: C 形截面; 冷弯薄壁型钢; 切割; 短柱; 轴压试验中图分类号: TQ 142.14文献标志码: A文章编号:167124431(2005)0720057204Axial Compression T est of Cut Cold 2formed Steel StubColumns with C 2sectionW A N G Xiao 2pi ng 1,CHU N G Kw ok 2f ai 2,L A M S i u 2shu2(1.School of Civil Engineering and Architecture ,Wuhan University of Technology ,Wuhan 430070,China ;2.De partment ofCivil and Structural Engineering ,The Hong K ong Polytechnic University ,Hung Hum ,Hong K ong ,China )Abstract : Cutting roll 2formed steel C 2section to stub columns will produce different extent of cross section distortion alon gthe lengths and cause additional initial geometric imperfections.Ten cut stub columns with two rolled 2formed steel C 2section types were tested under the axial com pressive load.The ultimate com pressive strength was calculated for the stub columns base on steel design code G B5001822002.For all the cut stub columns ,the failure modes of the two flan ges were obvious distortional mode ,while the webs were local buckling failure.The testing compressive ultimate strength was only 83%～89%of code cal 2culation value.K ey w ords : C 2section ; cold 2formed steel ; cut ; stub columns ; compressive test收稿日期:2005202221.基金项目:香港特别行政区政府资助(R GC No :PolyU5048/00E ).作者简介:王小平(19652),男,博士,副教授.E 2mail :wangxp @冷弯薄壁型钢的生产工艺有2种:辊轧成型(Rolled 2Formed )和冲压成型(Press 2Braked )。
前者主要用于大批量生产;后者用于需求量很少的特殊情况,如结构试验的试件等。
初步研究表明,由于截面内残余应力的释放,切割将导致辊轧成型的C 型冷弯薄壁型钢大的初始几何缺陷,从而影响切割构件的承载能力[1～3]。
目前国内外学者一般取冲压成型的C 型冷弯薄壁钢试件进行轴压试验[4～7],但针对切割而成、具有较大初始几何缺陷且辊轧成型的C 型冷弯薄壁构件的轴压试验还很少,由切割产生的初始几何缺陷对柱承载能力的影响还不得而知。
以2个辊轧成型的C 形冷弯薄壁型钢截面为研究对象,把长构件切割成若干短柱,在切割短柱歪曲变形和初始几何缺陷测试结果的基础上,对10个短柱进行轴压试验。
1 切割短柱的几何尺寸及材料性能被切割的试件均为带卷边的C 形冷弯薄壁型钢,辊轧成型,名义屈服应力为450N/mm 2,包括C150×85 武 汉 理 工 大 学 学 报 2005年7月65×13×1.6和C100×50×10×1.6两种截面,具体情况见文献[1～3]。
5个试件C15020,C15021,C10021, C10022,C10023通过手工电锯被切割成若干短柱,其中C15020被从中切割成C1502021和C1502022两段,长度均为420mm;C15021从左到右被切成7段,编号为C1502121～C1502127,其中前6段长420mm,最后一段长480mm;C10021被切成8段,编号为C1002121～C1002128,其中前7段长300mm,最后段长400mm; C10022和C10023仅在中间切割一段,编号分别为C1002222和C1002322,长度为300mm。
10个切割短柱被选为轴压试验的试件,其截面主要几何尺寸(见图1)测试结果的平均值如表1所示。
表1 切割短柱截面尺寸的测试结果mm 短柱编号截面D0D(W1+W2)/2(L1+L2)/2截面周长短柱长度C1502021C2150150.7152.567.014.5299.0418C1502022C2150150.4151.667.115.1298.7417C1502123C2150150.7152.167.615.3299.3423C1502125C2150150.2149.867.415.1299.1424C1002123C2100101.2103.753.514.0219.0300C1002124C2100101.1104.953.613.9219.4302C1002125C2100101.2104.953.513.8219.8302C1002126C2100101.2105.753.414.1219.1301C1002222C2100101.3104.253.114.0219.3301C1002322C2100101.3104.653.314.1219.2303 短柱试件的材料性能通过在JJ2T30k拉伸机上进行拉伸试验获得。
拉伸试件沿长度方向分别取至C形截面的平板(腹板、翼缘的中部)及转角处,其中平板试件宽度为10mm,转角处的截面按1/4圆截取。
测试结果为:C150和C100两种截面的平均厚度为1.65mm;C150截面平板和转角处材料的屈服强度f0.2分别为514MPa和564MPa;C100截面平板和转角处材料的屈服强度f0.2分别为506MPa和554MPa。
其余材料性能详见文献[3]。
10个C型截面短柱中,由切割产生的初始几何缺陷由激光位移器测得,其中,切割前后短柱腹板的变形不大,但两翼缘却产生了明显的且十分有规律的歪曲变形,进而在翼缘的外伸端部引起很大的初始几何缺陷,其最大值达到约1/250至1/350的构件几何长度[1～3]。
2 切割短柱轴压试验装置 轴压试验在2000kN液压机FORN EY L T21000上完成。
短柱两头按固端考虑。
对于C150截面,短柱两端先与预留孔洞的6mm厚钢板焊接,然后通过螺栓连接到另一块20mm厚支座钢板上;而C100截面短柱则被直接焊接在16mm厚支座钢板上,见图2。
短柱直接放置在压力机上,在典型位置上装有13个位移传感器,用以监测短柱在不同轴压荷载作用下的轴向变形、腹板的局部失稳形状和翼缘的歪曲变形,如图3所示。
另外,在短柱的中部截面,均匀贴有7个沿长度方向的应变片,用于加载前的物理对中和试验时轴压应变的跟踪监测。
3 切割短柱轴压试验结果3.1 极限承载力短柱的极限承载力可根据轴压力和轴压变形之间的关系曲线获得。
图4为2个典型短柱C1502123、C1002124的轴压力2轴压变形关系曲线。
其它短柱也有类似试验结果。
通过这些曲线,可以很容易获得各短柱的极限承载力,如表2所示。
表2 10个切割短柱的轴压极限承载力试验结果切割试件短柱编号截面类型L f /mm 极限荷载/kNC15020C1502021C150418121.8C1502022C150417125.4C15021C1502123C150423125.4C1502125C150424123.5C10021C1002123C100300114.6C1002124C100302114.9C1002125C100302112.9C1002126C100301118.8C10022C1002222C100301114.3C10023C1002322C100303115.03.2 短柱翼缘破坏模态图5为两典型短柱C1502123和C1002123在柱中两翼缘顶端(图3中3、4号位移传感器测试结果)的歪曲变形随轴压荷载变化的曲线。
从图5中可以看出:由于切割后产生的歪曲变形和附加初始几何缺陷,短柱两翼缘在轴压荷载刚作用时即开始继续歪曲变形,且随着荷载的增大变得愈为明显。
图6反映了2种截面短柱翼缘的歪曲破坏模态。
3.3 短柱腹板破坏模态对于切割短柱的腹板,则是明显的局部屈曲。
屈曲模态由3个半波形构成,中间向外突出,两端则内收。
图7为2个典型短柱C1502123和C1002123在轴压荷载作用下,腹板中线沿长度方向的变形曲线,是由图3中的5个位移传感器(编号为5、6、7、8、9)测得的,真实反映了腹板的变形过程及破坏模态。
图8为两截面短柱腹板的破坏模态照片。
95第27卷 第7期 王小平,等:C 形冷弯薄壁型钢切割短柱轴压试验 06 武 汉 理 工 大 学 学 报 2005年7月4 切割短柱极限承载力的计算为便于比较,根据《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(G B5001822002),在表1中截面尺寸平均值及材料试验结果的基础上,计算了C150、C100两类截面切割短柱的极限承载力,并与试验结果进行了比较,如表3所示。