Q420等边角钢轴压杆稳定性能研究(Ⅰ)——残余应力的试验研究 被引量：42

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作者 班慧勇 施刚 +3 位作者 邢海军 李茂华 石永久 王元清 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第7期14-21,共8页

高强度钢材逐步开始在钢结构实际工程中得到应用,其中包括大型输电铁塔中Q420高强角钢的应用。但目前针对此类钢材轴压杆的稳定性能研究还很少,其中一个很重要的原因在于对构件初始缺陷(主要是残余应力)的研究非常匮乏。本文采用分割法... 高强度钢材逐步开始在钢结构实际工程中得到应用,其中包括大型输电铁塔中Q420高强角钢的应用。但目前针对此类钢材轴压杆的稳定性能研究还很少,其中一个很重要的原因在于对构件初始缺陷(主要是残余应力)的研究非常匮乏。本文采用分割法对Q420高强等边角钢的纵向残余应力进行了试验量测,试验对象包括5种截面尺寸共计15个试件。基于试验结果,本文分析了Q420高强等边角钢残余应力的分布特点和数值大小,并与国内外普通强度角钢的残余应力试验结果和规范采用的残余应力分布模型进行了对比,结果表明,残余应力分布形式和绝对数值大小与钢材强度没有直接关系,但截面板件的宽厚比则会影响残余应力的大小。最后,本文提出了适用于Q420高强等边角钢的较为准确和安全的残余应力分布模型和计算公式。这为进一步研究该类钢材截面的轴压构件稳定性能提供了前提条件。 展开更多

关键词 钢结构 高强度角钢 残余应力 分割法 试验研究 分布模型

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国产Q460高强钢焊接工形柱整体稳定性能研究 被引量：22

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作者 班慧勇 施刚 +1 位作者 石永久 王元清 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第2期1-9,共9页

为研究国产Q460高强度钢材轴压构件的整体稳定性能,对7个焊接工字形截面钢柱试件进行试验研究。试验实测了构件的几何初始缺陷和截面残余应力,并分析其失稳变形特征和整体稳定承载力。利用试验结果和实测的初始缺陷数据,验证了所建立的... 为研究国产Q460高强度钢材轴压构件的整体稳定性能,对7个焊接工字形截面钢柱试件进行试验研究。试验实测了构件的几何初始缺陷和截面残余应力,并分析其失稳变形特征和整体稳定承载力。利用试验结果和实测的初始缺陷数据,验证了所建立的有限元数值模型的可靠性和准确性;此外,通过大量参数分析计算了不同截面尺寸和长度的国产Q460高强钢焊接工字形截面轴压杆绕截面强轴和弱轴失稳的整体稳定承载力,并与国内外的钢结构设计规范柱子曲线进行比较。结果表明,该类轴压杆的整体稳定系数要明显高于相应的设计曲线,即相比具有相同正则化长细比的普通强度钢材轴压杆其整体稳定系数要有明显提高;给出了建议的柱子曲线类型,并在数值分析的基础上拟合新的柱子曲线,以为工程应用和规范修订提供参考。 展开更多

关键词 钢结构 Q460高强钢 轴压柱 工字形 整体稳定 试验 有限元 设计方法

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960MPa高强钢焊接箱形截面残余应力试验及统一分布模型研究 被引量：17

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作者 班慧勇 施刚 石永久 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第11期63-69,共7页

为研究960MPa高强钢焊接箱形截面的残余应力,采用分割法对3个不同截面尺寸试件进行了试验研究,分析了板件宽厚比对残余应力的影响以及截面板件残余应力的自平衡性;通过总结国内外针对其他不同强度钢材焊接箱形截面残余应力的大量试验数... 为研究960MPa高强钢焊接箱形截面的残余应力,采用分割法对3个不同截面尺寸试件进行了试验研究,分析了板件宽厚比对残余应力的影响以及截面板件残余应力的自平衡性;通过总结国内外针对其他不同强度钢材焊接箱形截面残余应力的大量试验数据,研究钢材强度对残余应力分布规律的影响。研究结果表明:板件中部残余压应力大小与截面尺寸直接相关,与钢材强度等级无明显关系;焊缝附近残余拉应力与截面尺寸无直接关系,并随钢材强度提高而增大,但对于高强度钢材截面残余拉应力低于钢材强度;焊接箱形截面四块板件的残余应力分别能够满足自平衡条件。提出了适用于不同等级高强钢焊接箱形截面残余应力的统一分布模型和计算式,为高强度钢材钢结构的研究提供了基础条件。 展开更多

关键词 960MPa高强度钢材 焊接箱形截面 残余应力 试验 统一分布模型

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不同等级高强钢焊接工形轴压柱整体稳定性能及设计方法研究 被引量：13

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作者 班慧勇 施刚 石永久 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第11期19-28,共10页

为研究460MPa以上不同强度等级高强钢焊接工字形截面轴压柱的整体稳定性能,采用有限元分析方法,计算了国内外已公开发表（包括其他学者）的35个高强钢焊接工形试件的整体稳定承载力,并通过与试验结果对比验证了有限元模型的可靠性;利用... 为研究460MPa以上不同强度等级高强钢焊接工字形截面轴压柱的整体稳定性能,采用有限元分析方法,计算了国内外已公开发表（包括其他学者）的35个高强钢焊接工形试件的整体稳定承载力,并通过与试验结果对比验证了有限元模型的可靠性;利用该模型完成1280个算例的整体稳定承载力计算,包括8种钢材强度等级、8种工字形截面尺寸、对应于每种截面的10种长细比、以及绕截面强轴和弱轴失稳的2种模态,并将算例结果与现行钢结构设计规范的设计曲线进行对比分析。研究结果表明,随着钢材强度等级的提高,高强钢焊接工字形截面轴压构件绕强轴和弱轴失稳的整体稳定系数均明显提高;对于绕强轴失稳构件,建议Q460-Q550钢材的采用我国规范b类曲线,Q620-Q960钢材的采用a类曲线;对于绕弱轴失稳构件,建议Q460-Q800钢材的按b类曲线设计,Q890和Q960钢材的按a类曲线设计。此外,还提出此类构件对应不同强度等级钢材的更新柱子曲线公式,以更准确计算其整体稳定承载力。 展开更多

关键词 高强钢 强度等级 焊接工字形截面 轴压构件 整体稳定 设计方法

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不同复合比下不锈钢复合钢材循环本构模型研究 被引量：7

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作者 班慧勇 朱俊成 +2 位作者 施刚 张勇 李易 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第10期67-74,共8页

为研究不同复合比下不锈钢复合钢材在地震循环往复荷载作用下的力学特性,开展 23 个 3+3mm 厚316L+Q235B 不锈钢复合钢材试件的单调拉、压和 15 种不同循环加载制度下的试验。根据试验结果,分析该类复合钢材的单调性能、滞回性能以及宏... 为研究不同复合比下不锈钢复合钢材在地震循环往复荷载作用下的力学特性,开展 23 个 3+3mm 厚316L+Q235B 不锈钢复合钢材试件的单调拉、压和 15 种不同循环加载制度下的试验。根据试验结果,分析该类复合钢材的单调性能、滞回性能以及宏观和微观破坏形态;基于 Ramberg-Osgood 三参数模型拟合循环骨架曲线,并讨论其与单调荷载下的力学性能区别;基于 Chaboche 模型标定该不锈钢复合钢材的本构模型参数,并采用数值模型对其他循环加载制度下的力学响应进行模拟;最后与 3+5mm 厚 316L+Q235B 不锈钢复合钢材在循环骨架曲线、循环本构关系及滞回曲线方面进行对比,分析复合比的影响。试验结果与分析表明:该种复合比的不锈钢复合钢材在循环荷载下仍表现出明显的循环强化作用和混合强化(等向强化和随动强化)特征;滞回曲线饱满;随着循环周次的增加,卸载刚度和再加载曲线的初始刚度出现明显退化;Ramberg-Osgood 模型可以较好地对其循环骨架曲线进行拟合;文章提出的循环本构模型能够准确模拟该复合比不锈钢复合钢材循环往复荷载作用下的力学响应;该复合钢材与 3+5mm 厚 316L+Q235B 不锈钢复合钢材在循环荷载下的具体力学指标存在明显区别。研究成果为提出双金属复合钢材的统一循环本构模型提供重要基础。 展开更多

关键词 不锈钢复合钢材 循环加载 复合比 试验研究 本构关系

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复合型高性能钢材轴压构件整体稳定性能研究 被引量：5

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作者 班慧勇 赵平宇 +2 位作者 周国浩 石永久 刘锟 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第9期39-55,共17页

为提升现代钢结构工程的综合抗灾能力,集高强度、高延性、耐蚀性和耐火性为一体的新一代复合型高性能钢材已经出现。该文针对该类钢材焊接工字形截面轴压构件的整体稳定性能,设计并完成6个长柱稳定试验,研究构件的稳定承载力和失稳破坏... 为提升现代钢结构工程的综合抗灾能力,集高强度、高延性、耐蚀性和耐火性为一体的新一代复合型高性能钢材已经出现。该文针对该类钢材焊接工字形截面轴压构件的整体稳定性能,设计并完成6个长柱稳定试验,研究构件的稳定承载力和失稳破坏形式,并将试验结果与我国《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)的柱子曲线进行对比,给出建议的曲线选型;同时,建立有限元模型并验证其准确性和可靠性;进一步通过大量算例分析初始缺陷、残余应力、材料强度和本构模型等对轴压构件整体稳定性能的影响;最后,基于参数分析算例结果,拟合复合型高性能钢材轴压构件新的柱子曲线公式,提出整体稳定设计方法。研究成果对促进该类钢材的工程应用具有重要意义。 展开更多

关键词 复合型高性能钢 轴压构件 焊接工字形截面 整体稳定 试验研究 设计方法

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高强度等边单角钢轴压构件稳定设计研究回顾与问题探讨 被引量：6

7

作者 班慧勇 施刚 +1 位作者 石永久 王元清 《四川建筑科学研究》 2012年第2期1-8,共8页

高强度单角钢轴压构件的稳定性能因其材料的屈服强度等力学性能改变而发生变化,因而在稳定设计及其相关研究中会遇到许多新的问题。针对这一现状,结合我国GB 50017-2003《钢结构设计规范》、美国钢结构设计规范ANSI/AISC 360-05和ASCE 1... 高强度单角钢轴压构件的稳定性能因其材料的屈服强度等力学性能改变而发生变化,因而在稳定设计及其相关研究中会遇到许多新的问题。针对这一现状,结合我国GB 50017-2003《钢结构设计规范》、美国钢结构设计规范ANSI/AISC 360-05和ASCE 10-97等三部规范,对设计规范中宽厚比限值规定的适用性、高强度角钢宽厚比限值制定的必要性、角钢构件长细比的计算,以及现有角钢轴压构件稳定计算的折减方法等问题进行了探讨和算例分析,基于稳定的基本理论和数据结果的对比分析,解释并给出了上述几个问题的确定性结论和需要注意的方面,为高强度单角钢轴压构件稳定设计方法的研究提供了参考。 展开更多

关键词 高强度单角钢 轴压构件 稳定设计 宽厚比限值 长细比 稳定折减方法

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铝合金桥面板的耐腐蚀试验及寿命评估 被引量：1

8

作者 班慧勇 王元清 +2 位作者 李吉勤 石永久 张振学 《建筑科学与工程学报》 CAS 2011年第1期112-117,共6页

通过对天津海河蚌埠桥铝合金桥面板进行耐腐蚀试验研究,总结出了一套可行的试验方法,并对其耐腐蚀寿命进行了评估。采用电化学试验方法进行铝合金桥面板耐腐蚀试验,模拟当地大气环境条件并测定其腐蚀速率,利用电镜观察铝合金的腐蚀形貌... 通过对天津海河蚌埠桥铝合金桥面板进行耐腐蚀试验研究,总结出了一套可行的试验方法,并对其耐腐蚀寿命进行了评估。采用电化学试验方法进行铝合金桥面板耐腐蚀试验,模拟当地大气环境条件并测定其腐蚀速率,利用电镜观察铝合金的腐蚀形貌。结果表明:天津海河蚌埠桥铝合金桥面板的耐腐蚀性能良好,耐腐蚀寿命满足工程要求;所提出的耐腐蚀试验方法对今后的道路桥梁工程耐久性研究有一定的指导意义,试验结论也有利于促进铝合金材料在桥梁结构中的更广泛应用。 展开更多

关键词 铝合金 桥面板 耐腐蚀 寿命评估 腐蚀速率

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端部带约束的超高强度钢材受压构件整体稳定受力性能 被引量：23

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作者 施刚 班慧勇 +2 位作者 Bijlaard F. S. K. 石永久 王元清 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第10期17-25,共9页

高强度钢材(屈服强度≥460MPa)已经在国内外多个钢结构实际工程中得到应用,但关于其受压构件整体稳定性的研究还很少,特别是屈服强度超过690MPa的超高强度钢材。针对两种超高强度钢材S690和S960(名义屈服强度分别为690MPa和960MPa),进... 高强度钢材(屈服强度≥460MPa)已经在国内外多个钢结构实际工程中得到应用,但关于其受压构件整体稳定性的研究还很少,特别是屈服强度超过690MPa的超高强度钢材。针对两种超高强度钢材S690和S960(名义屈服强度分别为690MPa和960MPa),进行了端部带约束的受压构件整体稳定受力性能的试验研究,试验共包括8个试件。基于试验结果,分析该类钢材构件的失稳破坏形态和屈曲承载力,利用经过验证的有限元模型计算其整体稳定系数,并与欧洲规范和我国规范的柱子曲线进行对比分析。结果表明,超高强度钢材受压构件整体稳定系数的试验值要明显高于其所在的b类柱子曲线,甚至比欧洲规范的a0类柱子曲线和我国规范的a类柱子曲线还要高出很多。这说明超高强度钢材受压柱的屈曲强度较普通强度钢材的屈曲强度有明显提高。这些试验研究和有限元分析成果为完善我国超高强度钢材的稳定设计方法和设计理论提供了重要的试验依据和前提条件,并有利于超高强度钢材在我国钢结构工程中得到更广泛的应用和发展。 展开更多

关键词 钢结构 超高强度钢材 钢柱 端部约束 整体稳定 有限元分析

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Q460高强度钢材工形压弯构件抗震性能的试验研究 被引量：18

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作者 施刚 邓椿森 +3 位作者 班慧勇 陈以一 石永久 王元清 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第10期53-61,共9页

为研究高强度钢材工形压弯构件的抗震性能,对6个Q460钢材工形压弯试件进行低周往复荷载试验研究,分析板件宽厚比、轴压比等因素对试件的破坏形态、耗能能力和抗震性能的影响,给出截面Np-Mp理论曲线并与试验结果进行对比。结果表明,Q460... 为研究高强度钢材工形压弯构件的抗震性能,对6个Q460钢材工形压弯试件进行低周往复荷载试验研究,分析板件宽厚比、轴压比等因素对试件的破坏形态、耗能能力和抗震性能的影响,给出截面Np-Mp理论曲线并与试验结果进行对比。结果表明,Q460高强度钢材工形压弯构件具有很好的耗能能力和抗震性能,可以应用于抗震钢框架;且当翼缘和腹板宽厚比超限时,承载力退化仍然较慢,极限层间位移角明显大于1/50,表现出良好的抗震性能和极限承载能力;采用极限分析方法求得的Np-Mp曲线计算Q460钢材工形压弯构件平面内稳定承载力是偏于安全的。建议Q460钢材工形截面压弯构件的翼缘宽厚比限值为9,腹板宽厚比限值为33;同时建议抗震规范中钢柱的板件宽厚比限值应与轴压比相联系。 展开更多

关键词 高强度钢材 工形压弯构件 滞回性能 抗震 宽厚比

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翼缘纵向变厚度工型截面梁变形性能试验 被引量：11

11

作者 王元清 刘晓玲 +3 位作者 刘明 李文斌 班慧勇 王玉银 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期24-31,共8页

为研究翼缘纵向变厚度工型截面简支梁的变形性能,对2根翼缘纵向变厚度工型截面梁与2根等厚度梁进行静力加载对比试验,同时采用有限元软件ANSYS进行数值模拟.变厚度梁翼缘材料为Q345GJC等级纵向变厚度钢板,加载方式包括单点加载和两点加... 为研究翼缘纵向变厚度工型截面简支梁的变形性能,对2根翼缘纵向变厚度工型截面梁与2根等厚度梁进行静力加载对比试验,同时采用有限元软件ANSYS进行数值模拟.变厚度梁翼缘材料为Q345GJC等级纵向变厚度钢板,加载方式包括单点加载和两点加载.试验结果表明:试件均发生明显的板件局部屈曲;采用翼缘纵向变厚度工型截面简支梁,不仅可以在保证承载力的情况下大大减少用钢量,而且可以获得更大的强度储备;也可以达到密实截面的变形要求,满足塑性设计要求.有限元结果与试验结果吻合良好.该试验结果可为翼缘纵向变厚度工型截面钢梁的塑性变形设计提供依据. 展开更多

关键词 翼缘纵向变厚度工型截面简支梁 纵向变厚度钢板 变形性能 密实截面 试验研究

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翼缘纵向变厚度工型截面简支梁承载性能有限元分析 被引量：1

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作者 王元清 刘晓玲 +3 位作者 刘明 李文斌 班慧勇 王玉银 《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期385-392,共8页

目的研究翼缘纵向变厚度工型截面简支梁的构件受力性能,为其进一步参数化分析提供依据.方法采用有限元软件ANSYS对2根翼缘纵向变厚度构件和2根等厚度对比构件进行模拟,研究单点加载和两点加载情况下的承载性能,考虑试验侧向支撑和理想... 目的研究翼缘纵向变厚度工型截面简支梁的构件受力性能,为其进一步参数化分析提供依据.方法采用有限元软件ANSYS对2根翼缘纵向变厚度构件和2根等厚度对比构件进行模拟,研究单点加载和两点加载情况下的承载性能,考虑试验侧向支撑和理想侧向边界条件的影响,并将模拟结果与试验结果进行对比.结果有限元计算结果与试验结果吻合良好,4根构件截面均达到密实截面要求,且翼缘变厚度工型截面梁可以获得更大的强度储备;理想侧向支撑有利于提高构件的整体承载力,相比试验侧向支撑模型提高约5%.结论笔者建立的有限元模型能够合理模拟试验条件,且建议在进一步参数化分析中采用理想侧向支撑边界条件;纵向变厚度钢板节省用钢量以及本身强度优势,用于工型截面受弯构件翼缘可以获得更高的强度储备和更大的经济效益. 展开更多

关键词 翼缘纵向变厚度工型截面简支梁 纵向变厚度钢板 有限元 侧向约束边界

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焊缝补强型栓焊并用连接建议设计方法

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作者 李敏峰 麻建锁 +3 位作者 王元清 白润山 班慧勇 蔡焕琴 《建筑技术》 2020年第8期968-971,共4页

我国JGJ 82—2011《钢结构高强度螺栓连接技术规程》提出了栓焊并用连接的设计方法。国内外学者通过试验研究也提出了相应的设计公式。通过对焊缝补强型栓焊并用连接的试验研究和有限元软件分析,提出了该连接方式的建议公式;并与国外试... 我国JGJ 82—2011《钢结构高强度螺栓连接技术规程》提出了栓焊并用连接的设计方法。国内外学者通过试验研究也提出了相应的设计公式。通过对焊缝补强型栓焊并用连接的试验研究和有限元软件分析,提出了该连接方式的建议公式;并与国外试验研究的建议公式及规范公式计算结果相比,结果表明提出的建议公式具有较好的针对性和安全性。 展开更多

关键词 栓焊并用 设计方法 焊缝补强

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高层钢结构住宅L形宽肢组合异形柱抗震性能研究 被引量：11

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作者 赵宇铮 班慧勇 +3 位作者 王元清 马荣全 李强 刘明 《四川建筑科学研究》 北大核心 2017年第3期116-121,共6页

为研究一种用于高层钢结构住宅的L形宽肢组合异形柱的抗震性能,设计并制作了两个不同构造形式的足尺试件,并进行了高轴压比下低周水平往复循环加载拟静力试验研究及有限元分析,研究此类组合异形柱的破坏形态、承载能力、变形及耗能能力... 为研究一种用于高层钢结构住宅的L形宽肢组合异形柱的抗震性能,设计并制作了两个不同构造形式的足尺试件,并进行了高轴压比下低周水平往复循环加载拟静力试验研究及有限元分析,研究此类组合异形柱的破坏形态、承载能力、变形及耗能能力。研究结果表明:实腹式试件Ⅰ在整个加载过程中无明显破坏现象,塑性发展有限;格构式试件Ⅱ在斜撑与端柱相接处焊缝开裂;有限元计算结果与试验结果吻合良好;试件Ⅰ的强度和刚度更高,试件Ⅱ的延性相对较好,两种构造的L形宽肢组合异形柱可满足工程的不同需求。 展开更多

关键词 高层钢结构住宅 L形宽肢组合异形柱 抗震性能 拟静力试验 有限元分析

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不锈钢箱形截面柱抗震性能研究 被引量：3

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作者 宁克洋 杨璐 班慧勇 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期23-30,49,共9页

文章采用有限元软件ANSYS建立不锈钢箱形截面柱有限元分析模型,并基于试验结果验证了该模型的有效性。采用该模型分析了板件几何初始缺陷、宽厚比和轴压比对不锈钢箱形截面柱抗震性能的影响,并对比分析了奥氏体型不锈钢S30408、双相型... 文章采用有限元软件ANSYS建立不锈钢箱形截面柱有限元分析模型,并基于试验结果验证了该模型的有效性。采用该模型分析了板件几何初始缺陷、宽厚比和轴压比对不锈钢箱形截面柱抗震性能的影响,并对比分析了奥氏体型不锈钢S30408、双相型不锈钢S22053、碳素钢Q235和低合金高强钢Q460箱形截面柱抗震性能的差异。最后,根据有限元分析结果对现行《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)中箱形截面柱板件宽厚比限值对于不锈钢箱形截面柱的适用性进行讨论,并针对不锈钢箱形截面柱提出不同抗震等级的延性定量判定标准和宽厚比设计建议。 展开更多

关键词 不锈钢 箱形截面柱 抗震性能 有限元研究 宽厚比

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