T 形截面懸臂柱自重下彎扭屈曲無窮級數解與FEM 驗證

張文福，吳 宇，黃 斌，杭昭明

（1.安徽建筑大學 土木工程學院，安徽 合肥 230601；2.南京工程學院 建筑工程學院，江蘇 南京 211167；3.東北石油大學 土木建筑工程學院，黑龍江 大慶 163318）

T 形截面是鋼結構軸心受力構件中的一類重要的截面形式。T 形截面構件可通過焊接、軋制或H 型鋼剖分獲得，具有易加工的優點，廣泛應用于鋼結構軸壓構件中，而其在軸壓作用下容易發生彎扭屈曲，需要對其穩定承載力進行分析。

國內外學者對薄壁T 形截面構件軸壓穩定性的研究主要集中在理論、有限元模擬以及規范對比方面。Mohri[1]研究了包括T 形截面在內的薄壁構件受壓的后屈曲平衡曲線。郭兵等[2]分別對T 形截面軸壓鋼構件的翼緣和腹板做了屈曲分析，提出了翼緣和腹板的寬厚比限值公式。申紅俠[3]研究了《鋼結構設計規范》（GB50017-2003）所提出的焊接T 形截面軸心壓桿彎扭屈曲的換算長細比法，使用有限元分析軟件ANSYS 驗證了規范的合理性。熊曉莉等[4-5]提出了一種T 形截面壓桿設計計算的新方法——折算長細比法，并研究了剖分 T型鋼壓桿軸向壓力分別作用于形心和剪心時的整體穩定性。吳金池等[6]歸納總結了中、美鋼結構規范關于雙角鋼T 形截面構件受壓穩定承載力設計方法的差異。近年來關于薄壁構件有限元分析方法和理論研究也有所進展。張磊等[7]提出了殼體單元模型精確模擬薄壁構件整體穩定性的方法。張文福[8]以雙軸對稱的工字形軸壓鋼柱為例，在Kirchhoff 薄板理論和Euler 梁理論的基礎上建立了一種開口薄壁構件彎扭屈曲新理論。……