同济大学钢结构试验自主实验报告

1、钢结构基本原理自主实验“H型柱受压构件试验”实验报告土亦工程等百COLLEGEOFCIVILENGINEERING小组成员：实验教师：杨彬实验时间：2016.11.8 考虑因素:充分考虑实验目的，设计构件的破坏形式为沿弱轴弯曲失稳;合理设计构件的尺寸，使其能够在加载仪器上加载；考虑一定经济性。最终设计形式试件截面（工字形截面）；hXbXtt=试件长度：L=；钢材屈服强度：具体截面形式如下图:、支座设计设计原理：单刀口支座由块钢板组成，上面一块钢板下表面开有纵槽；下钢板设有一道纵刀口。将这块钢板和在一起就组成了单刀口支座，通过摆放，可以让构件绕弱轴弯曲方向与刀口转向一致。具体形式见下图：3、以应

2、变片实际测点编号S11_53、以应变片实际测点编号S11_5S21_6S31_7S41_8位移计D11_2D21_3荷载1_1保妒再4、加载设计（1）加载方式千斤顶单调加载本试验中的时间均采用竖向放置。采用油压千斤顶和反力架施加竖向荷载。加载初期：分级加载；每级荷载约；时间间隔约接近破坏：连续加载；合理控制加载速率；连续采集数据。卸载阶段：缓慢卸载。（2）加载装置图（3）加载原理千斤顶在双刀口支座上产生的具有一定面积的集中荷载通过刀口施加到试件上，成为近似的线荷载，在弱轴平面内是为集中于轴线上的集中力。四、实验前准备1、实验构件相关数据测量翼缘厚度t1翼缘厚度t2沿腹板长度H宽度B13.123

3、.5661.4231.23233.4460.9931.2133.253.6761.7530.8843.153.7162.3231.1153.23.1862.8631.153.1443.512平均翼缘厚度及腹板厚度材性实验：屈服强度fy弹性模量E3.328355.420600061.86831.1162、实验前承载力估算采用实测截面和实测材料特性进行承载力计算1）欧拉荷载：兀2EIN二El2oy兀2、实验前承载力估算采用实测截面和实测材料特性进行承载力计算1）欧拉荷载：兀2EIN二El2oy兀2X2.06x105X16879.8610512=31.069KN2）按规范公式计算I=16879.86

4、mm416879.86,=6.57390.85根据柱子曲线取值表，入l1051lSQQ人=一=159.93i6.57根据上面的入值，可以得到类曲线中隼=0.181,并由此计算得到N=隼Afy=0.181x390.85x355.4=25.142KN理论上承载力在25.14231.069之间（理想情况下）。3、构件对中及测量设备的检查检查相应的位移计和应变片看测量是否良好，确定位移计的正负方向。并按照：竖向放置轴心受压几何对中应变对中的顺序完成实验前的准备。五、实验现象记录与数据处理1、试验现象（1）加载初期：构件本身已有一定程度的弯曲,其他无明显现象,随着加载的上升,柱子的位移及应变呈线性变化,

5、说明构件处于弹性阶段。（2）接近破坏：应变不能保持线性发展,跨中截面绕弱轴方向位移急剧增大。（3）破坏现象：柱子明显弯曲,支座处刀口明显偏向一侧（可能已经上下刀口板已经碰到）,千斤顶作用力无法继续增加,试件绕弱轴方向失稳,力不再增大位移也急剧增加,说明构件已经达到了极限承载力,无法继续加载。卸载后,有残余应变,说明构件已经发生了塑性变形。（）破坏模式：绕弱轴弯曲失稳破坏。（5）破坏照片：整体照片局部照片整体照片荷载应变图200010004489OG641C9300016-4WOO61rD39rD76荷载应变图200010004489OG641C9300016-4WOO61rD39rD76330

6、003CW461rD2/rD24091T7202荷载位移图04T444-100007654-2000由图可知实际的承受荷载是在左右，与理论计算的荷载相差甚多，但其根本原因在于加载构件在加载前本身弯曲较大，所以在二阶弯矩作用下会导致所能承受的荷载大幅度减小，同时由于实验构件要继续重复利用下去，工人师傅也不让我们加载到失稳，所以数值较小。可以设想，如果构件是比较理想的，那么其最终能承受的荷载应该在欧拉荷载之下，规范荷载之上。、分析试验结果和理论值之间的差异，分析产生这种差异的原因。）欧拉公式是采用“理想弹性压杆模型”即假定杆件是等截面直杆，压力的作用线与截面的形心纵轴重合，材料是完全均匀和弹性的，

7、没有考虑构件的初始缺陷如材料不均、初始偏心及初弯曲等的影响，但在试验中不可能保证试件没有缺陷，同时试件的加载也不可能完全处于轴线上，故实际承载力低于欧拉公式算得力。）规范公式计算是在以初弯曲为选用不同的界面形式，不同的残余应力模式计算出近条柱子曲线。并使用数理方程的统计方式，将这些曲线分成组，公式采用了偏于安全的系数，在这个过程中规范所考虑的初始缺陷影响小于此次实验，所以实验所得的承载力值小于计算值。六、实验总结1、初偏心：由于制造、安装误差的存在，压杆也一定存在不同程度的初偏心。初偏心对压杆的影响与初弯曲的十分相似，一是压力一开始就产生挠曲，并随荷载增大而增大；二是初偏心越大变形越大，承载力越小；三是无论初偏心多小，它的临界力Ncr永远小于欧拉临界力NE。2、残余应力：残余应力使部分截面区域提前屈服，从而削弱了构件刚度，导致稳定承载力下降。3、初弯曲：严格的讲，杆件不可能直，在加工、制造、运输和安装的过程中，不可避免的要形成不同形式、不同程度的初始弯曲，导致压力一开始就产生挠曲，并随荷载增大而增大。我们这组实验的初弯