多轴循环加载下深宽翼钢柱的全尺寸试验:加载顺序、边界效应和横向稳定性支撑力量的要求
Ahmed Elkady, Ph.D., A.M.ASCE1; and Dimitrios G. Lignos, A.M.ASCE2
文摘:本文讨论了多轴循环荷载作用下10个全钢柱试验的结果。这些柱状结构采用了深宽缘横截面，这些截面通常可以在设计于地震区域的钢结构抗力矩框架中看到。实验研究了边界条件、加载顺序、局部网络和成员细长比对柱的滞回性能的影响。试验数据显著表明了边界条件对钢柱损伤进展的影响。构件发生局部屈曲后，在塑性柱基础附近发生的的平面变形是固定基底柱的主要失效形式，构件具有实际的柔性顶端。构件的扭曲可能只发生在大于3%的偏移中，即使是在构件长度相当大的情况下。试验数据表明，双向加载放大了外平面的变形，但对整体柱性能没有显著影响。加载顺序对柱的塑性变形能力有很大影响，但层间位移仅大于2%。在此漂移幅度之上，柱轴缩短呈指数级增长，为控制失效模式。实验中在柱顶部的横向稳定性支撑力要求的测量值超过了北美标准中规定的横向支撑设计力DOI:10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0001937。copy;2017美国土木工程师协会。
作者关键词:深钢柱;边界条件;全面测试;柱轴向缩短;平面外撑力;加载序列;塑性铰长度;地震的影响。
介绍
由于其高惯性矩，重量比高，因此采用深宽翼缘钢柱[i.e., depth d400mm (16英寸)]，是现代钢结构耐震框架抗震设计的一种经济解决方案。构件纤细的指向地震紧凑的横截面,其网络和边缘长细比为高延性地震密实度范围内成分()按出版社(2010)。
过去的实验研究中，使用深柱进行实验(Chi and Uang 2002; Ricles et al. 2004)证明了这样的结构是可以被扭曲的。由于钢梁保护带的非弹性屈曲，使柱的扭转需求和外平面弯曲加剧了这一现象。过去的全面实验(FEMA 2000; Lignos and Krawinkler 2011, 2013)提出了深度和细长的宽翼梁(即在无压缩轴向载荷的情况下，在弯曲强度和刚度的情况下，层间的漂移比平均为2.5%。这是由于早期的几何不稳定性(例如，网络和边缘局部屈曲)。详细的有限元分析(Elkady and Lignos 2012, 2013, 2015a; Fogarty and El-Tawil 2015）。
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