科研開發焊接箱形截面短柱穩定承載力及設計方法
1 概述
近年來，多層鋼結構住宅、辦公樓、超市及低層鋼結構工業廠房在我國得到了廣泛應用，箱形截面作為這些結構的框架柱顯示出了較好的經濟性。對于低、多層鋼結構框架柱，如果截面板件的寬厚比仍然按照JGJ 99 - 98《高層民用建筑鋼結構技術規程》‘1 1及GB 50011-2001《建筑抗震設計規范》L2J的有關條款執行則必然會造成巨大的材料浪費，也很難發揮鋼結構材料強度高、延性好的優勢。因此，對低、多層鋼結構框架柱，為了提高截面的結構效益及設計的經濟性，應適當放松箱形截面的壁板寬厚比限值。本文旨在這一背景下，不限定箱形截面壁板寬厚比的取值條件．研究截面的穩定承載力與其幾何參數的關系，為這類構件的設計提供可靠的理論依據。
關于箱形截面柱，當考慮構件壁板局部失穩后的穩定承載力計算時，GB 50017- 2003《鋼結構設計規范》口一計算條款仍然沿用老規范對有效截面的規定，即箱形截面的有效截面按腹板高度邊緣范圍內兩側寬度各為20t。（￡。為腹板厚度。）計算；很顯然，這一規定忽略了截面邊長比及壁板寬厚比的影響，計算結果必然會產生較大的誤差。在截面局部失穩及局部失穩后，箱形截面（短柱段）的邊長比反映了各板件之間的相互約束關系，它直接影響著壁板的局部失穩屈曲系數及截面的屈曲后穩定承載力。
壁板的寬厚比反映了局部失穩荷載的大小及局部失穩后承載力的發揮潛能。板件寬厚比愈小，極限承載力愈接近其全截面屈服荷載。板件寬厚比愈大，局部失穩荷載愈小，但屈曲后繼續承載的潛力愈大。對于焊接箱形截面構件，初始缺陷（包括初始撓度及殘余應力）對其穩定承載力的影響程度也與壁板的寬厚比有關。板件寬厚比愈大，其影響愈大，反之愈小。
對于不允許壁板發生局部失穩的構件而言，其設計一般要進行截面的強度驗算及構件的穩定承載力驗算。但是，對于允許壁板發生局部失穩的構件而言，截面的強度驗算已經通過驗算截面（即短柱段或短梁段）的整體穩定承載力取而代之。二者的最大區別是，前者是一截面上的強度驗算，后者是一短柱段或短梁段考慮局部失穩后的穩定承載力計算，
其分析的工作量和難度均遠遠超過前者。
對于焊接箱形截面構件穩定承載力的研究，已有的成果一。1明多根據單塊板的有限元分析結果擬合其有效截面，尚沒有考慮截面的邊長比、壁板寬厚比及初始缺陷的相互影響。本文通過應用板殼單元，在大撓度彈塑性范圍內可以精確地分析箱形截面的穩定承載力，考慮它們之間的相關作用，提出考慮局部失穩的箱形截面設計公式。
