科研开发焊接箱形截面短柱稳定承载力及设计方法
1  概述
    近年来，多层钢结构住宅、办公楼、超市及低层钢结构工业厂房在我国得到了广泛应用，箱形截面作为这些结构的框架柱显示出了较好的经济性。对于低、多层钢结构框架柱，如果截面板件的宽厚比仍然按照JGJ  99 - 98《高层民用建筑钢结构技术规程》‘1 1及GB 50011-2001《建筑抗震设计规范》L2J的有关条款执行则必然会造成巨大的材料浪费，也很难发挥钢结构材料强度高、延性好的优势。因此，对低、多层钢结构框架柱，为了提高截面的结构效益及设计的经济性，应适当放松箱形截面的壁板宽厚比限值。本文旨在这一背景下，不限定箱形截面壁板宽厚比的取值条件．研究截面的稳定承载力与其几何参数的关系，为这类构件的设计提供可靠的理论依据。
    关于箱形截面柱，当考虑构件壁板局部失稳后的稳定承载力计算时，GB 50017- 2003《钢结构设计规范》口一计算条款仍然沿用老规范对有效截面的规定，即箱形截面的有效截面按腹板高度边缘范围内两侧宽度各为20t。（￡。为腹板厚度。）计算；很显然，这一规定忽略了截面边长比及壁板宽厚比的影响，计算结果必然会产生较大的误差。在截面局部失稳及局部失稳后，箱形截面（短柱段）的边长比反映了各板件之间的相互约束关系，它直接影响着壁板的局部失稳屈曲系数及截面的屈曲后稳定承载力。
壁板的宽厚比反映了局部失稳荷载的大小及局部失稳后承载力的发挥潜能。板件宽厚比愈小，极限承载力愈接近其全截面屈服荷载。板件宽厚比愈大，局部失稳荷载愈小，但屈曲后继续承载的潜力愈大。对于焊接箱形截面构件，初始缺陷（包括初始挠度及残余应力）对其稳定承载力的影响程度也与壁板的宽厚比有关。板件宽厚比愈大，其影响愈大，反之愈小。
    对于不允许壁板发生局部失稳的构件而言，其设计一般要进行截面的强度验算及构件的稳定承载力验算。但是，对于允许壁板发生局部失稳的构件而言，截面的强度验算已经通过验算截面（即短柱段或短梁段）的整体稳定承载力取而代之。二者的最大区别是，前者是一截面上的强度验算，后者是一短柱段或短梁段考虑局部失稳后的稳定承载力计算，
其分析的工作量和难度均远远超过前者。
    对于焊接箱形截面构件稳定承载力的研究，已有的成果一。1明多根据单块板的有限元分析结果拟合其有效截面，尚没有考虑截面的边长比、壁板宽厚比及初始缺陷的相互影响。本文通过应用板壳单元，在大挠度弹塑性范围内可以精确地分析箱形截面的稳定承载力，考虑它们之间的相关作用，提出考虑局部失稳的箱形截面设计公式。