常温与高温下薄壁钢结构节点性能与设计方法研究

This research uses component-based method, recommended by European steel structure design standard (Eurocode 3, Part 1-8), to analyze behaviour of cold-formed thin-walled steel structure beam-column connections at ambient and elevated temperatures. Tests, theoretical analysis and numerical simulations are used to analyze the influences of steel plate thickness, bolt-hole diameter, end distance/edge distance ratio and temperatures to load-displacement behaviour of cold-formed thin-walled plate-bolt connections, the theoretical load-displacement models at ambient and elevated temperatures are established; the theoretical models are applied in the behaviour analysis of cold-formed thin-walled steel beam-column connections, full size tests of cold-formed thin-walled steel beam-column connections at ambient and elevated temperatures are adopted to verify the accuracy of the theoretical models. The research achievement can be used for design theory and engineering application of cold-formed thin-walled steel connections.

本项研究以欧洲钢结构规范(Eurocode 3, Part 1-8)推荐的组件法来研究常温与高温下的冷弯薄壁钢结构梁柱节点性能。采用试验，理论分析和数值模拟等手段，分析钢板厚度，螺栓孔径，端距/边距比值，螺栓孔间距，温度等因素对冷弯薄壁钢板-螺栓连接这一基本组件的受力与变形性能的影响，并建立常温与高温下的受力变形理论模型；将得到的理论模型应用于冷弯薄壁钢结构梁柱节点的性能分析，采用冷弯薄壁钢结构梁柱节点常温与高温足尺试验来验证理论模型的精确性。研究成果可以用于冷弯薄壁钢结构的梁柱节点设计理论及工程应用。

本项研究以欧洲钢结构规范(Eurocode 3, Part 1-8)推荐的组件法来研究常温与高温下的冷弯薄壁钢结构梁柱节点性能。.在本项目中，首先进行了常温下冷弯薄壁钢板-螺栓连接受剪时的受力变形性能的研究。采用试验，理论分析和数值模拟等手段，分析钢板厚度，螺栓孔径，端距/边距比值，螺栓孔间距，温度等因素对冷弯薄壁钢板-螺栓连接这一基本组件的受力与变形性能的影响，并建立常温下的受力变形理论模型；将理论模型计算结果有限元模拟结果和实验所得的结果进行对比，发现该模型在预测常温下冷弯薄壁钢板-螺栓连接的受力变形曲线上有极高的精确性。.其次，进一步将研究扩展到高温，研究不同温度下冷弯薄壁钢板-螺栓连接受剪时的受力变形性能。采用试验、有限元模拟、理论数值模型计算相结合的方式分析前述各参数对高温下冷弯薄壁钢板-螺栓连接的受力变形性能的影响。通过研究发现，之前提出的常温下冷弯薄壁钢板-螺栓受剪时的受力变形曲线的理论模型通过变换同样适用于高温的情况。经过理论模型计算与有限元模拟结果对比发现，该理论模型在预测高温下冷弯薄壁钢板-螺栓连接受剪时的受力变形曲线仍有很高的精确性。本研究成果可以用于冷弯薄壁钢结构的梁柱节点设计理论及工程应用。