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不锈钢具有优良的耐久性和耐腐蚀性以及耐磨性,在特定情况下比普通钢结构有明显的优势,使得不锈钢在建筑结构中有广阔的前景。与普通钢相比,不锈钢的力学特性呈现明显的非线性特征,不宜直接采用当前钢结构规范进行设计。然而,目前我国还没有制定相关的不锈钢结构设计规范、规程,这极大地制约了不锈钢结构在我国的推广与应用。此外,现有不锈钢研究主要针对冷成型不锈钢构件,由于冷成型构件承载力较低且截面形式不够灵活,很大程度上会限制不锈钢结构在建筑中的使用。本文主要针对焊接不锈钢截面构件,通过试验研究、数值计算以及理论分析,对焊接不锈钢轴心受压构件的整体稳定性能进行了研究。本文主要研究工作如下: (1)完成了34个焊接箱形和焊接工字形奥氏体型、双相体型不锈钢柱的轴压整体稳定承载试验,得到了此类构件的整体稳定承载力和失稳模态,为不锈钢构件整体稳定承载力的研究提供了基础性试验结果,并将试验结果与现行各国不锈钢规范进行了对比,指出了相应的局限性与不足。 (2)建立了考虑不锈钢材料特性、整体初始缺陷、残余应力的有限元模型,并基于试验结果对有限元模型进行了验证。通过试验和有限元模拟得到的荷载位移曲线、截面应变分布以及特定点的荷载应变发展曲线对比可知:有限元模型可准确对试验进行模拟。 (3)采用有限元方法对影响构件承载力的主要因素进行了参数化分析,主要分析了构件的整体初弯曲、截面的残余应力、截面宽厚比、材料力学特性以及构件的长细比等因素对不同牌号、不同截面形式的不锈钢构件的影响。 (4)计算了301个焊接箱形不锈钢构件和667个焊接工字形不锈钢构件的数值算例,根据算例结果针对奥氏体型和双相体型两种不锈钢箱形以及工字形两种截面形式轴心受压构件的稳定承载力计算提出了建议公式。建议公式采用三段式形式,通过建议公式与试验值以及模拟值进行对比可知:三段式可很好的预测不锈钢构件的整体稳定承载力,且可为不锈钢构件的工程设计应用以及相关设计规范编制提供参考。