高强度钢材设计方法制定

图3-64 汇总了1980 个不同强度等级钢材焊接截面轴压构件的整体稳定承载力计算结果。本章采用的有限元分析方法已在上文作了充分的验证，分析结果与现行规范采用的逆算单元长度法计算曲线及现有国内外大量试验研究结果非常吻合，这表明该方法具有足够的准确性和可靠性。为进一步探讨本节计算得到的柱子曲线结果是否安全。图 3 -65 对 235MPa 普通强度钢材构件计算结果与我国规范设计曲线进行了对比。

根据我国《钢结构设计规范》GB 50017—2003 的规定，宽厚比不大于 20 的焊接箱形截面柱采用c 类曲线进行设计。大干20 则采用 b类曲线; 对于焰切边焊接工字形截面钢柱绕强轴和弱轴失稳，均采用 b 类曲线。根据欧洲规范 Eurocode 3 的规定，宽厚比小于30 的焊接箱形截面柱采用c类曲线进行设计，大于等于 30 则采用 b 类曲线;对于焊接工字形截面钢柱绕强轴失稳，采用 b类曲线，绕弱轴失稳则采用c类曲线。根据 235MPa钢材 3类截面轴压构件的整体稳定系数计算结果与我国规范柱子曲线的对比（如图 3-65所示），计算结果普遍低于设计曲线; 焊接箱形截面钢柱平均低于相应的设计曲线 3.0% ，焊接工字形截面绕强轴失稳钢柱平均低于 b类曲线 3.1% ，焊接工字形截面绕弱轴失稳钢柱平均低于b类曲线12.9%。绕弱轴失稳的工字形截面构件是3类截面中计算结果最低、差别最大的，原因主要是我国规范制定柱子曲线时选用的焊接工字形焰切边处残余应力为 0.75fy2，而第 2 章根据国内外大量实测数据提出的残余应力分布统一模型中取50MPa，对于235MPa钢材约为0.21fy，远小于规范制定时采用的数值。这一较低的取值对于此类构件的整体稳定性能计算是偏于安全的，因而有限元计算结果偏低。

我国现行规范的柱子曲线是根据235MPa 钢材轴压构件的整体稳定性能制定，而上文 235MPa钢材轴压构件的计算值相比设计曲线偏低。由此可以认为，采用本章的有限元分析方法及模型中考虑的截面残余应力分布模型，计算得到的轴压构件整体稳定承载力偏低，根据这些数值计算结果提出的设计方法是安全可靠的。