横向弯曲波折腹板组合板梁研究

采用LUSAS程序进行有限元分析,研究了横向弯曲波折腹板组合板梁的极限承载力和力学性能,分析了腹板开孔面积对该梁承载力和力学性能的影响。影响该梁力学性能的主要参数有:腹板长细比d/t、腹板长宽比b/d、波折宽深比bh/h及孔尺寸,分析这些参数对结构倒塌性能的影响。分析得出了组合板梁的极限承载力、破坏机理及荷载-位移曲线,并列出了一些典型结果。提出了该梁剪切承载力的近似计算方法,并利用有限元结果,验证该方法的准确性。     

梁端开单孔RC框架梁抗震性能试验研究

考虑梁端开孔大小、孔洞位置等因素,对梁端开单孔的RC框架梁的抗震性能进行了试验研究。研究结果表明,孔洞直径d越大,孔洞距柱边距离S_1越小,梁的破坏越突然,脆性越明显,极限承载力越低。梁端开孔降低了RC梁的抗震性能,d、S_1等参数的变化对梁的抗震性能有显著影响。当S_1≥1.5h,d≤0.4h(h为梁高)时,是否开孔对梁的极限承载力和抗震性能的影响可以忽略不计,建议在RC梁端开孔时,宜取S_1≥1.5h,d≤0.4h。在孔周配加强筋可有效提高RC梁的抗震性能,当S_11.5h时,可在孔边增配加强筋或采用其它方法加固。     

梁柱腹板屈曲时门式刚架极限承载力的分析

运用有限元分析软件ANSYS,对梁柱腹板屈曲时门式刚架的极限承载力进行了分析,研究了不同参数的变化对刚架极限承载力的影响,得出了增加腹板厚度、腹板高度、斜梁坡度及高跨比,可以提高刚架极限承载力的结论。     

梁腹板开洞梁柱节点的非线性分析

腹板开圆形洞口节点是一种新型削弱型节点。论文利用有限元软件Ansys对若干组腹板开圆形洞口节点进行了非线性有限元分析,研究了腹板开孔参数对节点的极限承载力、延性系数及耗能系数的影响,通过不同开孔参数对节点力学性能的分析比较,结果证明,通过合理设计,腹板开圆形洞口削弱型节点作为一种新型抗震节点具有较大的塑性变形能力和耗能能力。     

钢管加强梁腹板开孔型梁柱弱轴连接节点的抗震性能研究

为解决梁腹板开孔型梁柱弱轴连接节点抗剪承载力不足以及全焊型节点在地震作用下焊缝脆性断裂的问题,提出了一种钢管加强梁腹板开孔型梁柱弱轴连接形式。利用ABAQUS有限元软件对该节点连接形式进行了数值模拟分析,详细研究了不同参数对节点抗震能力的影响。结果表明:在合理参数取值范围内,钢管加强梁腹板开孔型梁柱弱轴连接节点在低周反复荷载作用下能够使塑性铰远离梁端,在节点域和柱位置未发生塑性变形。加强钢管厚度越大节点抗剪承载力越高,节点耗能系数越小;腹板开孔半径越大承载力越低,节点耗能系数越大;节点位移延性系数随加强钢管厚度和腹板开孔半径的增大先增加后降低;开孔距离主要对塑性铰产生位置有较大影响,开孔距离较大或者较小时,钢梁塑性铰均出现在梁端根部,不满足设计要求;给出了加强钢管厚度、腹板开孔半径、开孔距离合理建议取值,为实际工程提供参考。     

改进孔腹板耗能支撑滞回性能分析

腹板开孔耗能支撑具有良好的滞回性能,在设防地震作用下可避免传统中心支撑杆件失稳。为了充分发挥孔间板件的耗能性能,对耗能支撑腹板的开孔形式进行了改进。利用有限元软件分析对比了改进孔腹板耗能支撑与其他开孔形状腹板耗能支撑的耗能能力,并分析了耗能短柱长度、耗能短柱个数和开孔腹板厚度等设计参数对耗能支撑滞回性能的影响。分析结果表明:改进孔腹板耗能支撑应力分布均匀,能够通过全截面屈服进行耗能,滞回曲线更加饱满,承载力更高,可以作为耗能支撑腹板的合理开孔形式。支撑的承载力与刚度取决于耗能短柱个数与腹板厚度,开孔长度越长,试件的变形耗能能力越好。给出了改进孔腹板耗能支撑初始刚度、屈服承载力和极限承载力计算公式,可供实际工程参考。     

外包陶粒混凝土H型钢梁受弯性能研究

提出一种外包陶粒混凝土H型钢梁,将腹板开圆孔的H型钢外包陶粒混凝土,通过U形箍筋使两者具有更好地黏结性能。在质量增加不大的情况下,发挥陶粒混凝土保温性能好、传热系数低、泌水性能好的特点,提高钢梁防火防腐的能力。为了研究其承载能力和混凝土包裹效果,设计了两组不同截面的外包混凝土钢梁进行静力性能试验和有限元分析。结果表明：内置型钢与外包陶粒混凝土黏结良好,外包混凝土对梁承载力有所贡献,相比腹板未开孔的纯钢梁可提高约10%;整体刚度相比于腹板未开孔的纯钢梁变化不大;试验中外包混凝土H型钢梁具有与钢筋混凝土适筋梁类似的弯曲性能,且外包混凝土的方式有效避免了钢梁翼缘局部失稳的问题。依据试验验证的有限元模型,通过改变有限元参数,分析了开孔直径、开孔间距以及U形箍筋间距对构件受弯承载力的影响。在符合GB 50017—2017《钢结构设计标准》规定的条件下,腹板开孔直径小于60%梁截面高时承载力高于腹板未开孔的纯钢梁;开孔间距和U形箍筋间距对受弯承载力基本没有影响。最后,推导并验证了外包混凝土钢梁设计承载力计算公式,采用该公式可以较准确地预测该类梁的受弯承载力。     

矩形钢管腹板开孔耗能支撑滞回性能分析

中心支撑横向刚度大,但在发生地震时容易失去稳定性。为避免支撑失稳,提出了矩形钢管腹板开孔耗能支撑。矩形钢管腹板开孔耗能支撑是由开孔腹板和矩形传力方钢通过焊接连接组成的新型开孔腹板耗能支撑。采用ABAQUS有限元软件分析了各设计参数对其滞回性能、刚度、承载力的影响,为工程实践提出有效的建议。结果表明:该支撑滞回曲线饱满,耗能能力强,变形能力好。开孔腹板的厚度、开孔长度以及开孔宽度等参数,矩形钢管腹板开孔耗能支撑主要依靠耗能短柱发生塑性变形耗散能量。开孔腹板的厚度影响对构件承载力有一定影响;开孔长度对构件滞回性能影响较小;耗能短柱的长度对构件整体的滞回性能、承载能力起到决定性因素。     

钢结构梁腹板开圆孔组合节点性能数值分析

受到外力影响(地震灾害)的时候,钢结构梁柱节点比较容易产生脆性破坏。梁腹板开圆孔节点就是针对这种情况提出安的新的结构形式。钢结构梁腹板开圆孔的时候,开孔的大小、位置都会对结构的受力性能产生影响,设计的时候要考虑狂街结构的整体抗震性能来做到延性、承载力和刚度的相互协调。通过对混凝土楼板组合效应的研究,可以利用软件建立组合节点的有限元模型,对钢结构梁腹板的尺寸、相关参数的变化情况进行有效的探讨,确定梁腹板开孔的方式和尺寸。本文就组合效应对钢结构梁腹板开圆孔的影响进行简要的分析和探讨。     

腹板开孔复杂卷边槽钢双肢拼合偏压构件承载力试验研究

分别对单肢为腹板开孔复杂卷边槽钢和Σ形复杂卷边槽钢的共计8根双肢拼合工字形截面偏心受压构件进行了承载力试验。研究了此类偏压构件的极限承载力及失稳模式。采用ANSYS有限元软件模拟了试验并与试验结果进行对比,验证了建模及分析过程的准确性。通过变参数分析了开孔及不同孔形对构件承载力的影响。结果表明:腹板开孔复杂卷边槽钢双肢拼合构件(DC1截面)的最终破坏模式为局部、畸变和整体弯曲三者相关屈曲;腹板开孔Σ形复杂卷边槽钢双肢拼合构件(DC2截面)的最终破坏模式为畸变和整体弯曲相关屈曲;随着偏心距的增大,两类截面构件的破坏模式基本不变。在相同条件下,开孔会使构件的承载力明显降低,DC1截面和DC2截面开孔比不开孔构件的承载力分别下降了约4%～11%和6%～15%。在开孔高度相同时,腹板开设不同形状的孔洞对构件的承载力影响较小,但考虑到开孔位置处的应力集中问题,椭圆形孔和圆形孔比有尖角的矩形孔和正方形孔更优。