Structural response and design of stainless steel hollow section columns at elevated temperatures
Structural response and design of stainless steel hollow section columns at elevated temperatures
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高温下不锈钢空心截面柱的结构响应和设计
DOI：
10.1002/cepa.2326
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发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Quan C
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Quan C
本文通过数值模拟研究了高温下圆形、椭圆形、方形和矩形不锈钢空心截面（CHS、EHS、SHS和RHS）柱的弯曲屈曲性能和设计。壳体有限元模型用于进行数值参数研究，从而生成基准结构性能数据。大量的冷成型和热轧奥氏体、双相和铁素体不锈钢CHS、EHS、SHS和RHS柱在高温下都被考虑在内，考虑到各种截面和构件细长度。由于欧洲防火设计标准EN 1993 - 1 - 2中提供的不锈钢柱防火设计规定主要基于最初为碳钢柱制定的规定，因此通常会导致不锈钢柱在高温下的极限阻力预测相当不准确。针对这一问题，本文提出了一种高温下不锈钢空心截面柱的弯曲屈曲设计方法。评估了所提出的设计方法和EN 1993 - 1 - 2中规定的准确性、安全性和可靠性。与EN 1993 - 1 - 2中的规定相比，建议的防火设计方法可以更准确、更安全、更可靠地预测高温下不锈钢空心截面柱的抗弯屈曲性能。
This paper investigates the flexural buckling behaviour and design of stainless steel circular, elliptical, square and rectangular hollow section (CHS, EHS, SHS and RHS) columns at elevated temperatures through numerical modelling. Shell finite element models are utilised to perform numerical parametric studies whereby benchmark structural performance data are generated. A large number of cold‐formed and hot‐rolled austenitic, duplex and ferritic stainless steel CHS, EHS, SHS and RHS columns at elevated temperatures are taken into account, considering various cross‐section and member slendernesses. Since the fire design provisions provided in the European fire design standard EN 1993‐1‐2 for stainless steel columns are largely based on those originally developed for carbon steel columns, they typically lead to rather inaccurate ultimate resistance predictions for stainless steel columns at elevated temperatures. To address this, in the present study, a new flexural buckling design method for stainless steel hollow section columns at elevated temperatures is put forward. The accuracy, safety and reliability of the proposed design method and the provisions in EN 1993‐1‐2 are assessed. It is observed that the proposed fire design method leads to more accurate, safe‐sided and reliable flexural buckling resistance predictions for stainless steel hollow section columns at elevated temperatures relative to the provisions in EN 1993‐1‐2.
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