高軸力を受ける異種鋼材を用いたH形鋼柱部材の塑性変形能力評価

高轴力作用下异种钢H型钢柱构件塑性变形能力评价

基本信息

批准号：
07750654
负责人：
五十嵐規矩夫
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は,フランジには軟鋼を使用したまま,ウエブに高張力鋼を使用したハイブリッド柱部材を提案し,その塑性変形性能について検討したものである。柱部材としてH形断面を用いた場合,断面中心に位置するウエブが軸力負担能力を十分に有しているならば,高軸力下においてもフランジのみならず,ウエブも曲げ応力を負担することができ,柱部材の有する曲げ耐力と塑性変形能力は耐震設計上十分な数値を確保する事が可能となる。本研究では,高張力鋼が高い降伏点を有するという特長を利用し,ウエブのみに高張力鋼を使用することで高軸力を保持し,十分な塑性変形能力を有し得る柱部材を提案した。ウエブに80キロ級の高張力鋼を使用したハイブリッド柱部材の載荷実験を通して,特に高軸力Fにおける力学性状について検討を加えた。試験体は,比較のために行った軟鋼柱部材も含めて9体であり,軸力比,ウエブ板厚をパラメータとした。その結果,ハイブリッド柱部材では高軸力下においても塑性中立軸がウエブ断面内に存在していることで,ウエブ断面内の圧縮応力分担領域が減少し,その結果として部材の最大耐力,塑性変形能力が向上することを明らかにした。さらにウエブの板厚をフランジ板厚よりも厚くした場合には,同時に連成局部座屈を抑えることができ,さらに部材の塑性変形能力が向上することを示した。また柱部材の最大耐力,塑性変形能力についての実験式を示した。この実験式は軸力と幅厚比の二乗の積(γ)で整理され,最大耐力は指数曲線的,塑性変形能力は直線的に表される。γの増加にともないハイブリッド柱部材と軟鋼柱部材との開きが大きくなり,ハイブリッド柱部材の有効性が顕著になることを明らかにした。さらに,このハイブリッド柱部材の塑性変形能力を,短柱圧縮試験より得られる構成板要素の局部座屈耐力を用いた塑性変形能力評価法を使用して,軸力比及び幅厚比の関係で整理した。

在本研究中，我们提出了一种混合柱构件，腹板采用高强度钢，翼缘采用低碳钢，并研究了其塑性变形性能。当采用H形截面作为柱构件时，如果位于截面中心的腹板具有足够的轴向力承载能力，那么即使在较高的轴向力作用下，不仅翼缘而且腹板也会承受弯曲应力。可以保证柱构件的抗弯强度和塑性变形能力足以满足抗震设计要求。在本研究中，我们利用高强度钢具有高屈服点的特点，提出了一种仅在腹板处使用高强度钢即可保持高轴向力并具有足够塑性变形能力的柱构件。通过对使用 80 kg 级高强度钢作为腹板的混合柱构件进行加载实验，我们研究了其力学性能，特别是在高轴向力 F 下的力学性能。测试了九个试件，其中包括用于比较的低碳钢柱构件，参数为轴力比和腹板厚度。因此，在混合柱构件中，即使在高轴向力作用下，塑性中性轴也存在于腹板横截面内，从而减少了腹板横截面内的压应力分布面积，从而导致了最大的屈服强度和塑性变形。据透露，该成员的能力得到了提高。此外，结果表明，当腹板厚度大于翼缘板厚度时，可以同时抑制耦合局部屈曲，进一步提高构件的塑性变形能力。此外，还给出了柱构件最大屈服强度和塑性变形能力的实验公式。该经验公式组织为轴向力与宽厚比（γ）的平方的乘积，最大屈服强度用指数曲线表示，而塑性变形能力用直线表示。结果表明，随着γ的增加，混合柱构件与低碳钢柱构件之间的差异增大，并且混合柱构件的有效性变得显着。此外，我们利用轴力比和宽厚比之间的关系，使用从短柱获得的组成板单元的局部屈曲强度的塑性变形能力评估方法来评估该混合柱构件的塑性变形能力有组织的压缩测试。