同济大学钢结构实验报告——T型柱受压
同济大学钢结构基本原理试验H型截面轴心受压柱实验报告
H 型截面轴心受压柱实验报告学号： 姓名： 任课老师： 实验老师：实验日期：2012年03月30日一、实验目的：1、通过试验掌握钢构件的试验方法，包括试件设计、加载装置设计、测点布置、试验结果整理等方法。
2、通过试验观察十字型截面轴心受压柱的失稳过程和失稳模式。
3、将理论极限承载力和实测承载力进行对比，加深对轴心受压构件稳定系数计算公式的理解。
二、实验原理：1、基本微分方程根据开口薄壁杆件理论，具有初始缺陷的轴心压杆的弹性微分方程为： 2、扭转失稳欧拉荷载H 型截面为双轴对称截面，因其剪力中心和形心重合，有 x 0= y 0 = 0，代入上式可得：''0()0IV IVx EI v v Nv -+= (a)''0()0IV IV y EI u u Nu -+= (b)''''2''''000()()0IV IV t EI GI r N R ωθθθθθθ---+-=(c)说明H 型双轴对称截面轴心压杆在弹性阶段工作时，三个微分方程是相互独立的，可分别单独研究。
在弹塑性阶段，当研究（a ）式时，只要截面上的产于应力对称与 Y 轴，同时又有00u =和00θ=，则该式将始终和其他两式无关，可单独研究。
这样，压杆将只发生Y 方向的位移，整体失稳呈弯曲变形状态，称为弯曲失稳。
这样，式（b ）也是弯曲失稳，只是弯曲失稳的方向不同而已。
对于式（c ），如果残余应力对称与 X 轴和 Y 轴分布，同时假定，00u =和00θ=则压杆将只发生绕 Z 轴的转动，失稳时杆件呈扭转变形状态，称为扭转失稳。
对于理想压杆，则有上面三式可分别求得十字型截面压杆的欧拉荷载为： 绕X 轴弯曲失稳：220xEx xEI N lπ=，绕Y 轴弯曲失稳：220yEy yEI N l π=绕Z 轴扭转失稳：222001()E t EI N GI l r ωθθπ=+ H 字型截面压杆的计算长度和长细比为：绕 X 轴弯曲失稳计算长度：00x x l l μ=，长细比0/x x x l i λ= 绕Y 轴弯曲失稳计算长度：00y y l l μ=，长细比0/y y y l i λ=绕Z 轴扭转失稳计算长度：00l l θθμ=，端部不能扭转也不能翘曲时0.5θμ=，长细比θλ=上述长细比均可化为相对长细比：λ=3、稳定性系数计算公式H 字型截面压杆的弯曲失稳极限承载力：根据欧拉公式22Ew w EA N πλ=得222y Ew w w f Eπσλλ==佩利公式：0(1)2y Excr f εσσ++=再由公式cryf σϕ=可算出轴心压杆的稳定性系数。
同济大学钢结构实验报告——T型柱受压
《钢结构实验原理实验报告》 —— T 型柱受压构件试验1551924张舒翔一、实验目的1. 通过试验掌握钢构件的试验方法，包括试件设计、加载装置设计、测点布置、试验结果整理等方法。
2. 通过试验观察T 形截面轴心受压柱的失稳过程和失稳模式。
3. 将理论极限承载力和实测承载力进行对比，加深对轴心受压构件稳定系数计算公式的理解。
二、实验原理1. 可能发生的失稳形式（1） 绕x 轴弯曲失稳（2） 绕y 轴弯曲同时绕杆轴扭转的弯扭失稳 2. 基本微分方程而对于T 型截面，X 0=0,Y 0≠0,得到()000x EI v v Nv Nx θ''''-+-=()000y EI u u Nu Ny θ''''-++=()()20t 00000EI GI Nx v Ny u r N R ωθθθθθθ''''----++-=()00x EI v v Nv ''''-+= ()000y EI u u Nu Ny θ''''-++= ()()20t 00000EI GI Nx v Ny u r N ωθθθθθ''''----++= 3. 长细比计算4. T 型截面的欧拉荷载5.T型截面压杆的极限承载力三、实验设计1.T型截面加工示意图2.支座设计形成约束：双向可转动端部不可翘曲端部不可扭转3.应变片及位移计布置4. 承载力估算(1) 规范公式(2) 欧拉公式()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-++-++==222322322ycr421λλλααλλααλσϕf 2/1λϕ=所测得的承载力应介于两者之间四、实验前准备1.构件数据测量2. 承载力估算将截面特性带入公式得即发生弯扭失稳(1) 欧拉公式计算的承载力21/0.6586ϕλ== 95.33E y N Af KN ϕ==(2) 规范公式计算的荷载ϕ查表为0.466167.47cr y N Af KN ϕ==则最终承载力应为67.47-95.33KN3.正式加载前准备检查应变片及位移计工作良好并进行预加载，预加载荷载一般为极限承载力的30%，可实现检测设备是否正常工作、检测应变片和位移计、压紧试件，消除空隙。
多室式钢管混凝土T形柱压弯性能分析
ＡＢ ＴＲＡ Ｓ ＣＴ： ｅ ｃ ｍｐ ｅ ｓ ａ ｄ ｂ ｎ ｉｇ ｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｆ ｓ ｖ ｒ ｌ ｎ ｗ ｙ ｅ ｌｉ ｅ ｌＴ— ｈ ｐ ｄ ｃ ｎ ｒ ｔ －ｉ ｅ ｔ ｅ Ｔｈ ｏ ｒ ｓ ｎ ｅ ｄ ｎ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｏ ｅ ｅ ａ ｅ ｔ ｐ ｓ ｍｕ ｔ ｃ ｌ — ｓ ａ ｅ ｏ ｃ ｅ ｅ ｆ ｌｄ ｓ ｅ ｌ ｌ
；
声最为薄弱的 腹板尖端加 厚钢板的多室 置最 式布 为合理。 研究 发现， 轴压比增大， 延性下降， 随 曲线 构件正向 和负
向承 载 力 差距 变大 。混 凝 土 强度 下 降 时 ， 载 力 有 小幅 下降 ， 件 的 延性 位 移 有 所 增 加 。 承 构 关 键 词 ： 管 混凝 土 ； 形 截 面 ；多室 式 ；压 弯性 能 ；有 限元 钢 Ｔ
ｒ ｓ ｈ ．Ｒｅ ｕ ｔ ｎ ｉａ ｅ ｔ ａ ｈ ｓ ｆ ａ ｉ ｌ ｅ ｔ ｎ ｉ ｔ ｅ ｆ ｒ ｔ ａ ｘ ｅ ｄ ｎ ｈ ｂ ｓｅ ｌｔ ｈ ｌ ｎ ｅ ａ ｄ ｅｕ ｓ ｓ ｌｓｉ ｄ ｃ ｔ ｈ ｔ ｔ ｅ ｍｏ ｔ ｅ ｓｂ ｅ ｓ ｃ ｉ ｓ ｈ ｏ ｍ ｈ ｔｅ ｔ ｎ ｉｇ ｔ ｅ ｗｅ ｔ ｅ ｏ ｔ ｅ ｆａ ｇ ｎ ｏ ｔ ｉｋ ｎ ｎ ｈ ｔ ｅ ｐ ａ ｅ ｉ ｈ ａ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｄ ｈ ｃ ｅ ｉ ｇ ｔ ｅ ｓ ｅ ｌ ｌｔ ｎ ｔ ｅ ｗｅ ｋ ｓ ｂ ｈ ａ ．Ａｓ ｔ ｅ ａ ｉｌ ｃ ｍｐ ｅ ｓｏ ａ ｉ ｎ ｒ ａ ｅ ， ｈ ｕ ｖ ｕ ｔｌ ｙ ｈ ｘ ａ ｏ ｒ ｓ ｉｎ ｒ ｔ ｉ ｃ ｅ ｓ ｓ ｔ ｅ ｃ ｒ ｅ ｄ ｃ ｉ ｔ ｏ ｉ
同济钢结构实验报告
报告名称：《钢结构实验原理实验报告》——H型柱受压构件试验姓名：学号：时间：2014年12月E-mail ：T E L ：一、实验目的1. 通过试验掌握钢构件的试验方法，包括试件设计、加载装置设计、测点布 置、试验结果整理等方法。
2. 通过试验观察工字形截面轴心受压柱的失稳过程和失稳模式。
3. 将理论极限承载力和实测承载力进行对比，加深对轴心受压构件稳定系数计算公式的理解。
二、实验原理1、轴心受压构件的可能破坏形式轴心受压构件的截面若无削弱，一般不会发生强度破坏，整体失稳或局部失稳总发生在强度破坏之前。
其中整体失稳破坏是轴心受压构件的主要破坏形式。
轴心受压构件在轴心压力较小时处于稳定平衡状态，如有微小干扰力使其偏离平衡位置， 则在干扰力除去后，仍能回复到原先的平衡状态。
随着轴心压力的增加，轴心受压构件会由稳定平衡状态逐步过渡到随遇平衡状态，这时如有微小干扰力使基偏离平衡位置，则在干扰力除去后，将停留在新的位置而不能回复到原先的平衡位置。
随遇平衡状态也称为临界状态， 这时的轴心压力称为临界压力。
当轴心压力超过临界压力后，构件就不能维持平衡而失稳破坏。
轴心受压构件整体失稳的破坏形式与截面形式有密切关系，与构件的长细比也有关系。
一般情况下，双轴对称截面如工形截面、H 形截面在失稳时只出现弯曲变形，称为弯曲失稳。
2、基本微分方程（1）、钢结构压杆一般都是开口薄壁杆件。
根据开口薄壁杆件理论，具有初始缺陷的轴心压杆的弹性微分方程为：由微分方程可以看出构件可能发生弯曲失稳，扭转失稳，或弯扭失稳。
对于H型截面的构件来说由于所以微分方程的变为：()()0200tIV0IV=''-''+''+''-''-''--θθθθθθωR Nru Ny v Nx GI EI ()0IVIV=''+''+-θNy u N u u EI y()0IV0IV =''-''+-θNx v N v v EI x 000==y x ()()0200t 0IV ω=''-''+''-''--θθθθθθR N r GI EI IV()0IV 0IVy=''+-u N u uEI ()IV 0IV x =''+-v N v v EI由以上三个方程可以看出：➢ 3个微分方程相互独立➢ 只可能单独发生绕x 弯曲失稳，或绕y 轴弯 曲失稳，或绕杆轴扭转失稳。
同济大学钢结构实验报告材料——T型柱受压
《钢结构实验原理实验报告》 —— T 型柱受压构件试验1551924张舒翔一、 实验目的1. 通过试验掌握钢构件的试验方法，包括试件设计、加载装置设计、测点布置、试验结果整理等方法。
2. 通过试验观察T 形截面轴心受压柱的失稳过程和失稳模式。
3. 将理论极限承载力和实测承载力进行对比，加深对轴心受压构件稳定系数计算公式的理解。
二、 实验原理1. 可能发生的失稳形式（1） 绕x 轴弯曲失稳（2） 绕y 轴弯曲同时绕杆轴扭转的弯扭失稳2. 基本微分方程而对于T 型截面，X 0=0,Y 0≠0,得到()00x EI v v Nv ''''-+= ()000y EI u u Nu Ny θ''''-++= ()()20t 00000EI GI Nx v Ny u r N ωθθθθθ''''----++= 3. 长细比计算()000x EI v v Nv Nx θ''''-+-=()000y EI u u Nu Ny θ''''-++=()()20t 00000EI GI Nx v Ny u r N R ωθθθθθθ''''----++-=4.T型截面的欧拉荷载5.T型截面压杆的极限承载力三、实验设计1.T型截面加工示意图2.支座设计形成约束：双向可转动端部不可翘曲端部不可扭转3.应变片及位移计布置4. 承载力估算(1) 规范公式(2) 欧拉公式所测得的承载力应介于两者之间()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-++-++==222322322ycr421λλλααλλααλσϕf 2/1λϕ=四、实验前准备1.构件数据测量2.承载力估算将截面特性带入公式得即发生弯扭失稳(1)欧拉公式计算的承载力21/0.6586ϕλ== 95.33E y N Af KN ϕ==(2)规范公式计算的荷载ϕ查表为0.466167.47cr y N Af KN ϕ==则最终承载力应为67.47-95.33KN3. 正式加载前准备检查应变片及位移计工作良好并进行预加载，预加载荷载一般为极限承载力的30%，可实现检测设备是否正常工作、检测应变片和位移计、压紧试件，消除空隙。
同济钢结构实验报告
报告名称：《钢结构实验原理实验报告》一一H型柱受压构件试验姓名：学号：时间：2014年12月E-mail、实验目的1.通过试验掌握钢构件的试验方法，包括试件设计、加载装置设计、测点布置、试验结果整理等方法。
2.通过试验观察工字形截面轴心受压柱的失稳过程和失稳模式。
3.将理论极限承载力和实测承载力进行对比，加深对轴心受压构件稳定系数计算公式的理解。
.、实验原理1、轴心受压构件的可能破坏形式轴心受压构件的截面若无削弱，一般不会发生强度破坏，整体失稳或局部失稳总发生在强度破坏之前。
其中整体失稳破坏是轴心受压构件的主要破坏形式。
轴心受压构件在轴心压力较小时处于稳定平衡状态，如有微小干扰力使其偏离平衡位置，则在干扰力除去后，仍能回复到原先的平衡状态。
随着轴心压力的增加，轴心受压构件会由稳定平衡状态逐步过渡到随遇平衡状态，这时如有微小干扰力使基偏离平衡位置，则在干扰力除去后，将停留在新的位置而不能回复到原先的平衡位置。
随遇平衡状态也称为临界状态，这时的轴心压力称为临界压力。
当轴心压力超过临界压力后，构件就不能维持平衡而失稳破坏。
轴心受压构件整体失稳的破坏形式与截面形式有密切关系，与构件的长细比也有关系。
一般情况下，双轴对称截面如工形截面、H形截面在失稳时只出现弯曲变形，称为弯曲失稳。
2、基本微分方程（1 ）、钢结构压杆一般都是开口薄壁杆件。
根据开口薄壁杆件理论，具有初始缺陷的轴心压杆的弹性微分方程为：IVEl x v IVV o Nv Nx o0IVEl y U IVU o Nu Ny o0El IV IV 0GI t0Nx0v Ny0u r0 N R0由微分方程可以看出构件可能发生弯曲失稳，扭转失稳，或弯扭失稳。
对于H型截面的构件来说由于X0y。
0所以微分方程的变为EI x IV IV NvV V0EI y IVu IV U0Nu0EI IVJ■ CD IV 0GI t0r02N R 0由以上三个方程可以看出:3个微分方程相互独立只可能单独发生绕 x 弯曲失稳，或绕y 轴弯 曲失稳，或绕杆轴扭转失稳。
T型柱受压构件试验
1.理论知识
1.7 T型截面压杆的欧拉荷载
绕x轴弯曲失稳 绕y轴弯曲失稳 绕z轴扭转失稳 弯扭失稳
N Ew
x
y
x
N Ex
2 EI x
l ox
2
y
N Ey
2 EI y
l oy
2
N Eθ
2 EI ω 1 GI t 2 2 r l oθ 0
【思考7】 根据欧拉荷 载判断T型 截面构件的 构件整体失 稳形式？
2
N
Ey
N E
N
Ey
N E
2
4 N Ey N E [1 y 0 / r0 ]
2
2[1 y 0 / r0 ]
1.理论知识
1.8 T型截面压杆的弯扭失稳机理
z N u y
x l0
x
y
跨中截面俯视图 跨中截面的转动方向
x
N
【思考8】图示T型截面压杆，绕弱轴弯曲后，会发生哪个 方向的转动？如果轴向压力通过剪心，会不会弯扭失稳？
x
x
EI y u
EI
IV
IV
u0
IV
N u Ny 0
t 0
x0 0
y
y0 0
0
IV
GI Ny
0 u r0 N 0
第1个等式独立，第2、3个等式耦合 有2种情况：绕x轴弯曲失稳；或绕y轴弯曲同时绕 杆轴扭转的弯扭失稳。 哪个长细比大，则发生那种失稳； 哪个欧拉荷载小，则发生哪种失稳；
4.试验准备
4.4 检查测点
逐个检查测点是否工作正常
同济大学混凝土试验大偏心受压柱试验报告
《混凝土结构基本原理》试验课程作业L ENGINEERING试验报告试验课教师林峰姓名学号手机号任课教师顾祥林《混凝土结构基本原理》试验课程作业L ENGINEERING大偏心受压柱试验报告试验名称大偏心受压柱试验试验课教师林峰姓名学号手机号任课教师日期2014年11月18日1. 试验目的通过试验了解大偏心受压柱破坏的全过程，掌握测试混凝土受压构件基本性能的试验方法。
同时巩固大偏心受压柱承载力的计算方法，并通过对理论值和试验值的比较加深对混凝土基本原理的理解。
2. 试件设计2.1 材料和试件尺寸混凝土：C20钢筋：使用I 级钢筋作为箍筋，II 级钢筋作为纵筋 试件尺寸（矩形截面）：b ×h ×l=120×120×870mm 详细尺寸见图1大偏心受压柱配筋图2.2 试件设计（1）试件设计的依据为减少“二阶效应”的影响，将试件设计为短柱，即控制l 0/h ≤5。
通过调整轴向力的作用位置，即偏心距e 0,使试件的破坏状态为大偏心受压破坏。
（2）试件参数如表1表1 试件参数表 试件尺寸（矩形截面） b ×h ×l=120×120×870mm 纵向钢筋（对称配筋） 412 箍筋Φ6@100（2） 纵向钢筋混凝土保护层厚度 15mm 配筋图 图1 偏心距e 0100mm12020080135135505050087020020022113 8@504 6@100150200501206φ124φ123 8@504φ121201201-12-23 8@503 8@50 4双向钢丝网2片 4双向钢丝网2片 尺寸170x908@508@506@100图1 大偏心受压柱配筋图（3）试件承载力估算 N c =α1f c bh 0ζN c e=α1f c bh 02ζ(1-0.5ζ) + f y ’ A s ’(h 0-a s ’) e=e 0+0.5h-a s不妨令：A=2f 20c 1bh α, B=）（00c 1-e f h bh α, C=)(f -0y '-''s s h A α 从而有：AAC24B B -2-+=ξ得出本次试验试件的极限承载力的预估值为：Ncu=87.71kN 详细计算过程见附录12.3 试件的制作根据《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T 50081-2002规定， 成型前，试模内表面应涂一薄层矿物油或其他不与混凝土发生反应的脱模剂。
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—— T 型柱受压构件试验
1551924张舒翔
一、 实验目的
1. 通过试验掌握钢构件的试验方法，包括试件设计、加载装置设计、测点布置、试验结果整理等方法。
2. 通过试验观察T 形截面轴心受压柱的失稳过程和失稳模式。
3. 将理论极限承载力和实测承载力进行对比，加深对轴心受压构件稳定系数计算公式的理解。
二、 实验原理
1. 可能发生的失稳形式
（1） 绕x 轴弯曲失稳
（2） 绕y 轴弯曲同时绕杆轴扭转的弯扭失稳
2. 基本微分方程
而对于T 型截面，X 0=0,Y 0≠0,得到
()0
0x EI v v Nv ''''-+= ()0
00y EI u u Nu Ny θ''''-++= ()()20
t 00000EI GI Nx v Ny u r N ωθθθθθ''''----++= 3. 长细比计算
4. T 型截面的欧拉荷载
5. T 型截面压杆的极限承载力
三、 实验设计
1. T 型截面加工示意图
2. 支座设计
形成约束：
双向可转动
端部不可翘曲
端部不可扭转
3. 应变片及位移计布置
4. 承载力估算
(1) 规范公式
(2) 欧拉公式
所测得的承载力应介于两者之间
四、 实验前准备
1. 构件数据测量
2. 承载力估算
将截面特性带入公式得
即发生弯扭失稳
(1) 欧拉公式计算的承载力
2
1/0.6586ϕλ==
95.33E y N Af KN ϕ==
(2) 规范公式计算的荷载 ϕ查表为
67.47cr y N Af KN ϕ==
3. 则最终承载力应为正式加载前准备
检查应变片及位移计工作良好并进行预加载，预加载荷载一般为极限承载力的30%，可实现检测设备是否正常工作、检测应变片和位移计、压紧试件，消除空隙。
并且若发现初偏心过大还可进行偏心调整。
五、 正式加载
1. 试验现象
(1) 加载初期：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，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。
荷载不继续增加，而试件的变形明显增大荷载位移曲线越过水平段，开始出现下降
(4)构件发生弯扭失稳破坏。
(5)破坏照片：
2.承载力分析
极限承载力为，小于欧拉公式计算的承载力，大于按规范计算的承载力。
原因分析
1）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，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。
2）规范公式计算是在以初弯曲为l/1000, 选用不同的界面形式，不同的残余应力模式计算出近200 条柱子曲线。
并使用数
理方程的统计方式，将这些曲线分成4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。
3.破坏分析
图一主要显示了弯曲破坏过程，一开始随着荷载的增大，两者均呈线性
增长，后承载力继续增大，两条曲线分开，试件向着6_1所在的方向发
生弯曲凸起，最终导致破坏。
图二主要显示了扭转破坏的过程，一开始，曲线几乎没有变，后来突然
产生分支，测点所在截面处产生顺时针扭转。
综上，破坏形式为弯扭破坏
4.缺陷分析
可见构件与理论情况拟合较好。
六、误差分析
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e0 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。