焊接工字形和箱形截面柱试验概况

460MPa 钢材的生产及焊接工艺等在我国已经比较成熟，且在多个建筑结构工程中得到了成功应用。我国现行《钢结构设计规范》GB 50017—2003 的修订工作正在开展， Q460 钢材将在新版规范中出现。目前国内外还没有针对 960MPa强度等级的高强度钢材轴心受压构件开展研究。本节即对这两类钢材钢柱展开深入的试验和理论研究，并提出高强度钢材焊接工字形和箱形截面轴心受压构件的整体稳定设计方法。

试件钢材为 O460C 低合金高强度结构钢材，材料的力学性能详见第2 章 2.2 节的相关内容，即图2-15和表2-6。板件下料采用焰切方法。焊接工字形截面柱采用6mm 角焊缝，箱形截面柱采用单坡口全熔透对接焊缝，焊接工艺均通过了评定检测，从而使试验研究成果更具有工程代表性。

试验的加载装置如图3-26 所示，采用 500t 液压式长柱压力试验机进行竖向加载。

试件两端各布置一个圆柱铰以期实现柱端单向铰接，其转动轴线与试件弯曲失稳平面垂直;柱铰转动中心至柱端面距离为 250mm，因此试件的铰接长度 L，为其几何长度 L+500mm，见表3-8和表3-9。绕强轴失稳的试件Ⅰ1-460 设置了平面外支撑系统，其他试件则没有设置。

位移计 DT1 和 DT2 测量试件失稳平面内的水平位移，DT3 测量面外水平位移，如图3-27和图3-28 所示;位移计 DT4 和 DT5 用于测量试件的竖向变形，即柱底端千斤顶的加载点位移;上下两端圆柱铰两侧的位移计DT6、DT7 以及 DT8、DT9 用于测量柱端的转角，如图 3-29 所示。以柱顶为例（如图 3-29a所示），柱端转角θ采用式（3-8）进行计算∶

对于两端铰接轴压钢柱，柱中截面通常是失稳临界截面，因此在所有试件的柱中截面（即图 3-26 中的应变测量截面1）布置了足够多的应变片以分析该临界截面的应变分布，具体的布置方式如图3-30（a）、（b）所示。在柱两端（即图3-26 中的应变测量截面2、 3） 截面的角部布置了4 个应变片，可用测得的应变值算荷载初偏心，应变片布置如图 3-30 （c）、（d）所示。

对于截面的焊接残余应力分布，第2 章做了全面的研究。对于构件几何初始缺陷，试验对每个试件的几何初弯曲进行了测量，测量过程如图3-31 所示，即采用光学设备测量沿柱长方向四分点位置处截面中心偏离柱两端截面中心连线的距离（u1  u2 及u3），并取最大值作为试件的几何初弯曲值v。实际操作过程中无法直接测量截面中心的偏离值，本试验取钢柱四条棱边在同一横截面位置处沿某一方向偏离值的平均值作为该横截面处中心线的偏离值。试验对每个试件沿截面两个主轴方向的初弯曲值均进行了测量，结果分别如表3-10和表3-11 所示。