向反复循环荷载下低周疲劳性能试验

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Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｌｏｗｃｙｃｌｅｆａｔｉｇｕｅｂｅｈａｖｉｏｒｔｅｓｔｓｏｆｗｅｌｄｅｄＩｓｅｃｔｉｏｎＳＴ１２ｓｔｅｅｌｂｒａｃｉｎｇｍｅｍｂｅｒｓｗｉｔｈｐｉｎｎｅｄｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓｕｎｄｅｒｃｏｎｓｔａｎｔａｍｐｌｉｔｕｄｅｒｅｖｅｒｓｅｄｃｙｃｌｉｃａｘｉａｌｌｏａｄｉｎｇ，ｔｈｅｌｏｗｃｙｃｌｅｆａｔｉｇｕｅｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｗｅｌｄｅｄＩｓｅｃｔｉｏｎＱ２３５ｓｔｅｅｌｂｒａｃｉｎｇｍｅｍｂｅｒｓｗｉｔｈｐｉｎｎｅｄｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓｗａｓｅｘａｍｉｎｅｄ．Ｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓａｂｏｕｔｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｌａｔｅｒａｌｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆ４７ｂｒａｃｉｎｇｍｅｍｂｅｒｓｍａｄｅｏｆＱ２３５ａｎｄＳＴ１２ｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄａｎｄｖｅｒｉｆｉｅｄｉｎｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｗｉｔｈｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙｔｈｅｒｅｌｅｖａｎｔｌｉｔｅｒａｔｕｒｅｓｏｒｃｏｄｅｓ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅａｓｓｕｍｐｔｉｏｎｔｈａｔｔｈｅｇｅｏｍｅｔｒｙｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｌｏａｄｉｎｇａｍｐｌｉｔｕｄｅａｎｄｓｔｅｅｌｙｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈａｒｅｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｏｆｅａｃｈｏｔｈｅｒｆｏｒｅｓｔｉｍａｔｉｎｇｔｈｅｌｏｗｃｙｃｌｅｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅ，ｓｏｍｅｅｍｐｉｒｉｃａｌｆｏｒｍｕｌａｓａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｉｔｉｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｌｏｗｃｙｃｌｅｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅｉｎｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｄｅｃｒｅａｓｅｉｎｔｈｅｗｉｄｔｈｔｈｉｃｋｎｅｓｓｒａｔｉｏｏｆｔｈｅｆｌａｎｇｅｓ，ｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｉｎｔｈｅｂｒａｃｅｓｌｅｎｄｅｒｎｅｓｓｒａｔｉｏ，ａｎｄｔｈｅｄｅｃｒｅａｓｅｉｎｔｈｅｌｏａｄｉｎｇａｍｐｌｉｔｕｄｅａｎｄｙｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｂｒａｃｉｎｇｍｅｍｂｅｒｓ．，Ｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｈｉｓｔｏｒｉｅｓｏｆｔｈｅｂｒａｃｉｎｇｍｅｍｂｅｒｓｃａｎｎｏｔｂｅｐｒｅｄｉｃｔｅｄｄｕｒｉｎｇａｎｅａｒｔｈｑｕａｋｅｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｖｏｉｄｅａｒｌｙｆｒａｃｔｕｒｅｓｏｆｔｈｅｂｒａｃｉｎｇｍｅｍｂｅｒｓ，ｂｅｓｉｄｅｓｌｉｍｉｔｉｎｇｔｈｅｗｉｄｔｈｔｈｉｃｋｎｅｓｓｒａｔｉｏｏｆ，ｌｏｗｙｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈｓｔｅｅｌｓｈｏｕｌｄｂｅａｄｏｐｔｅｄａｎｄｔｈｅｂｒａｃｅｓｌｅｎｄｅｒｎｅｓｓｒａｔｉｏｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｆｌａｎｇｅｓｓｏｍｅｃｕｒｒｅｎｔｃｏｄｅｓｓｈｏｕｌｄｂｅｒｅｌａｘｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｅｎｅｒｇｙｉｎｄｅｘｒａｔｉｏｓｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄａｍａｇｅｓｔａｇｅｓ，ｉｔｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｈａｔｔｈｅｌｏｗｃｙｃｌｅｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅｏｆｂｒａｃｅｍｅｍｂｅｒｓｃａｎｂｅｓａｆｅｌｙｐｒｅｄｉｃｔｅｄｂｙｔｈｅｅｍｐｉｒｉｃａｌｆｏｒｍｕｌａｓｆｏｒｓｔａｇｅ． Ⅰ Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗｅｌｄｅｄＩｓｅｃｔｉｏｎｓｔｅｅｌｂｒａｃｉｎｇｍｅｍｂｅｒ；ｌｏｗｃｙｃｌｅｆａｔｉｇｕｅｂｅｈａｖｉｏｒ；ｃｙｃｌｉｃｌｏａｄｉｎｇ
１１１２ＺｈａｎｇＹａｏｃｈｕｎＹｕＨａｉｆｅｎｇＺｈａｎｇＷｅｎｙｕａｎＬｉａｎＷｅｉａｎ
１（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５００９０，Ｃｈｉｎａ）（ＳｈａｎｇｈａｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌＤｅｓｉｇｎａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００４１，Ｃｈｉｎａ）２
荷载下低周疲劳性能的研究较少
第３９卷第３期２００９年５月
东南大学学报（自然科学版）
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＵＴＨＥＡＳＴＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）
Ｖｏｌ３９Ｎｏ３Ｍａｙ２００９
摘要：在两端铰接ＳＴ１２材质焊接工字形钢支撑等幅轴向反复循环荷载低周疲劳性能试验基础上，进行了Ｑ２３５材质焊接工字形钢支撑低周疲劳性能试验．分析了２种材质的共４７根支撑在验证了文献及规范方法的可靠性．在假设加试验载荷下的最大横向变形和最大抗压承载力特性，载幅值、试件几何特征以及钢材屈服强度对支撑低周疲劳寿命影响相互独立的基础上，提出了估分析表明，翼缘宽厚比越小，长细比越大，加载幅值越小，屈服算支撑低周疲劳寿命的经验公式．支撑低周疲劳寿命越高．由于在地震作用时支撑构件位移时程不可预知，设计支撑时强度越低，还应适当采用低屈服点钢材及适当放宽某些现行规程对长细除应严格限制翼缘板件宽厚比外，比的限制，以避免支撑过早断裂．最后，根据支撑不同损伤阶段的累积耗能比，指出可偏于安全的采用阶段Ⅰ的寿命估算公式来预估支撑的低周疲劳寿命．关键词：焊接工字钢支撑；低周疲劳性能；循环荷载中图分类号：ＴＵ３９１；ＴＵ３１７１文献标志码：Ａ文章编号：１００１－０５０５（２００９）０３０５２５０６
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－０５０５．２００９．０３．０２０
焊接工ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ形钢支撑等幅轴向反复循环荷载下低周疲劳性能试验
张耀春１于海丰１张文元１连尉安２
１（哈尔滨工业大学土木工程学院，哈尔滨１５００９０）２（上海建筑设计研究院有限公司，上海２０００４１）
收稿日期：２００８０９２６．作者简介：张耀春（１９３７ —），男，教授，博士生导师，Ｙｃｈｈａｎｇ＠１６３．ｃｏｍ．－Ｚ基金项目：国家自然科学基金“ 九五” 重大资助项目（５９８９５４１０）、国家科技支撑计划资助项目（２００６ＢＡＪ０１Ｂ０２０１０４）．引文格式：张耀春，于海丰，张文元，等．焊接工字形钢支撑等幅轴向反复循环荷载下低周疲劳性能试验［Ｊ］．东南大学学报：自然科学版，２００９，３９（３）：５２５５３０．［ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－０５０５．２００９．０３．０２０］
ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｌｏｗｃｙｃｌｅｆａｔｉｇｕｅｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｗｅｌｄｅｄＩｓｅｃｔｉｏｎｓｔｅｅｌｂｒａｃｉｎｇｍｅｍｂｅｒｓｕｎｄｅｒｃｏｎｓｔａｎｔａｍｐｌｉｔｕｄｅｒｅｖｅｒｓｅｄｃｙｃｌｉｃａｘｉａｌｌｏａｄｉｎｇ
１０］素，按照均匀设计法［设计试验．考虑到试验（Ｑ２３５８］材质和ＳＴ１２材质［工字形钢支撑试验）中所选板
到目前为止，国内外对角钢、箱形及填充砼箱形截面钢支撑在循环荷载下的低周疲劳性能进行了较多的试验研究
［３６］
，而对工字形截面钢支撑在循环
［７９］
万方数据
５２６
东南大学学报（自然科学版）第３９卷互独立）对钢支撑低周疲劳性能的影响．
钢框架中心支撑体系中的支撑在地震作用下的响应包括受拉屈服、受压屈服和屈曲、承载力退
１２］化、横向变形以及低周疲劳开裂［等多种现象．
１试验概况
１１试件设计、试验装置及测点布置为了得出试件的几何特征以及加载幅值对钢支２３５材质工撑低周疲劳性能的影响规律，试验选取Ｑ字形截面钢支撑绕弱轴的长细比 λ 、翼缘宽厚比ｂ／ｔ、腹板宽厚比ｈｔ／ δ δ ｏ／ｗ及加载幅值 Δ ｙ四个主要因