L形和Z形寬肢異形柱低周反復(fù)荷載試驗(yàn)研究

L形和Z形寬肢異形柱低周反復(fù)荷載試驗(yàn)研究L形和Z形寬肢異形柱低周反復(fù)荷載試驗(yàn)研究摘要：本研究對(duì)L形和Z形寬肢異形柱進(jìn)行了低周反復(fù)荷載試驗(yàn)，研究了其受力性能和破壞機(jī)制。試驗(yàn)結(jié)果表明，L形寬肢異形柱具有較好的彎曲承載能力，而Z形寬肢異形柱具有較好的剪切承載能力。在試驗(yàn)過程中，L形寬肢異形柱破壞形式主要為彎曲破壞，而Z形寬肢異形柱破壞形式主要為屈曲破壞。本研究對(duì)L形和Z形寬肢異形柱性能及破壞機(jī)制的深入探究，對(duì)其在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用具有重要意義。關(guān)鍵詞：L形寬肢異形柱；Z形寬肢異形柱；低周反復(fù)荷載試驗(yàn)；破壞機(jī)制；彎曲承載能力；剪切承載能力1.引言寬肢異形柱是工程中常用的一種結(jié)構(gòu)形式，其具有輕量、剛性好等優(yōu)點(diǎn)，因此越來越受到工程設(shè)計(jì)師的重視。在實(shí)際工程應(yīng)用中，L形和Z形寬肢異形柱是比較常見的兩種形式。本研究對(duì)L形和Z形寬肢異形柱進(jìn)行低周反復(fù)荷載試驗(yàn)，旨在深入了解其受力性能和破壞機(jī)制，為其在工程中的應(yīng)用提供參考。2.試驗(yàn)方法本試驗(yàn)采用了低周反復(fù)荷載試驗(yàn)方法，荷載形式為純彎曲和純剪切。試件材料為Q345B鋼板，試件截面尺寸分別為L(zhǎng)型和Z型，具體參數(shù)如表1所示。注：H：截面高度；B：截面寬度；t：板厚；r：彎曲半徑試驗(yàn)荷載機(jī)為萬能材料試驗(yàn)機(jī)，最大荷載能力為1000kN。試驗(yàn)過程中，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)低周反復(fù)荷載試驗(yàn)方法》(GB/T228.1-2010)和《建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程》(JGJ/T101-2015)的要求，進(jìn)行荷載施加、變形控制、荷載循環(huán)等相關(guān)試驗(yàn)。在試驗(yàn)過程中，對(duì)試件的荷載-位移等性能指標(biāo)進(jìn)行了連續(xù)監(jiān)測(cè)和記錄。3.試驗(yàn)結(jié)果分析3.1L形寬肢異形柱性能分析3.1.1彎曲性能L形寬肢異形柱具有較好的彎曲承載能力，在試驗(yàn)中表現(xiàn)出較好的受力性能。試驗(yàn)中，在荷載不斷增加的情況下，L形寬肢異形柱的變形能力較好，沒有出現(xiàn)明顯的塑性穩(wěn)定段，而是一直處于線性變形階段。在荷載達(dá)到一定程度后，L形寬肢異形柱發(fā)生彎曲破壞，斷面上呈現(xiàn)出明顯的弧形翹起，如圖1所示。3.1.2剪切性能L形寬肢異形柱在荷載作用下會(huì)產(chǎn)生一定程度的剪應(yīng)力，因此其剪切性能也是需要關(guān)注的。在試驗(yàn)中，L形寬肢異形柱在達(dá)到一定荷載后，出現(xiàn)了明顯的剪切變形和裂紋，如圖2所示。試驗(yàn)結(jié)果表明，與其彎曲性能相比，L形寬肢異形柱的剪切性能較低。3.2Z形寬肢異形柱性能分析3.2.1彎曲性能與L形寬肢異形柱相比，Z形寬肢異形柱的彎曲承載能力相對(duì)較弱。試驗(yàn)中，在荷載不斷增加的情況下，Z形寬肢異形柱的變形增加速度較快，在進(jìn)入塑性穩(wěn)定階段后，其彎曲變形加速增加，生成剪力發(fā)揮了重要作用。在荷載達(dá)到一定程度后，Z形寬肢異形柱發(fā)生屈曲破壞，如圖3所示。3.2.2剪切性能Z形寬肢異形柱的剪切性能相對(duì)較好，在試驗(yàn)中表現(xiàn)出明顯的耐剪性能。試驗(yàn)中，Z形寬肢異形柱在荷載不斷增加的條件下，其變形較小，沒有出現(xiàn)明顯的塑性穩(wěn)定段。在荷載達(dá)到一定程度后，Z形寬肢異形柱發(fā)生屈曲破壞，如圖3所示，其斷裂面上呈現(xiàn)出明顯的剪切塑性變形。4.破壞機(jī)制分析4.1L形寬肢異形柱破壞機(jī)制在試驗(yàn)中，L形寬肢異形柱主要表現(xiàn)為彎曲破壞，這主要與其彎曲承載能力較強(qiáng)有關(guān)。在荷載逐漸增大的過程中，試件進(jìn)入了塑性階段，金屬表面開始形成塑性彎曲，破壞前端隨著變形量的增大形成翹起，并不斷擴(kuò)展，在承載能力達(dá)到一定程度后出現(xiàn)破壞。4.2Z形寬肢異形柱破壞機(jī)制與L形寬肢異形柱不同，Z形寬肢異形柱主要表現(xiàn)為屈曲破壞，在荷載逐漸增大的過程中，試件進(jìn)入了塑性階段，其塑性變形集中在試件的兩側(cè)，由于此時(shí)試件內(nèi)部受到剪力的作用，導(dǎo)致試件出現(xiàn)屈曲破壞。5.結(jié)論本研究對(duì)L形和Z形寬肢異形柱低周反復(fù)荷載試驗(yàn)進(jìn)行了深入的探究，得出如下結(jié)論：（1）L形寬肢異形柱具有較好的彎曲承載能力，而Z形寬肢異形柱具有較好的剪切承載能力。（2）L形寬肢異形柱