带腹板开洞钢梁弹性挠度计算

钢梁腹板上开洞,使得洞口区域不再满足平截面假定,梁的挠度曲线也不能再用梁理论求解,针对目前还没有较好的计算H型钢钢梁腹板开洞的弹性挠曲线的方法,本文推导了计算钢梁腹板开洞的计算公式,该法力学模型简洁清晰,计算结果精度也较高,与有限元软件计算的结果吻合性较好.     

一种超静定波形腹板梁的挠度计算方法研究

波形腹板梁的手风琴效应令其在相同荷载下产生的挠度相对一般组合梁更大,而工程设计中对超静定梁的挠度计算一直是较为繁琐的步骤之一。本文从对静定波形腹板梁挠度计算方法的简化出发,介绍了一种将支座弯矩看作叠加在简支梁上额外弯矩的超静定波形腹板梁挠度计算的方法,并通过与参考文献试验结果和规范公式的对比验证了计算方法的正确性,论证了腹板剪切变形在挠度计算中不可忽略的结论。以参数分析的方式对比了影响波形腹板组合梁挠度的相关因素,量化了高跨比和波折角等参数对剪切变形挠度占总挠度比值的影响,并提出了可通过减小波折角度来对腹板剪切变形引起的挠度进行控制的建议。     

腹板开多个洞口钢梁的力学性能研究

在高层钢结构中,腹板开洞钢梁能让设备管线在梁高范围内穿过,在保证净空的前提下有效降低楼层高度。设计6根考虑洞口不同宽度、高度和间距的试件,并与实腹钢梁对比,以研究各参数对开洞钢梁受力性能的影响。以试验结果验证有限元分析方法的准确性,由此对开洞钢梁进行参数化分析。研究表明:开洞尺寸越大,应力受影响区域越大;当洞口宽度和洞口高度都达到规范限值时,钢梁刚度被削弱,但仅单个参数达到规范限值对其刚度的影响有限,两侧洞口宜尽量靠近跨中布置。基于对各开洞钢梁挠曲变形的分析,提出了挠度计算的修正系数。     

蜂窝梁挠度计算方法研究

蜂窝梁是一种腹板开孔的新型钢梁,与普通实腹梁相比具有节省材料、便于铺设管道、平面内刚度增大、承载能力高等优点,特别适用于现代工业厂房屋盖结构。蜂窝梁由于腹板开孔其抗剪能力降低,与相同截面的实腹梁相比受剪力影响较大,在挠度计算中不仅要考虑剪力引起的剪切挠度还要考虑剪力次弯矩引起的挠度。本文作者以费氏空腹桁架理论为基础,考虑蜂窝梁孔高比和距高比的影响,根据面积等效和惯性矩等效的原则,提出简支蜂窝梁的实用挠度计算公式。以简化计算公式为依据分别对不同蜂窝梁挠度进行计算,同时利用有限元软件AN-SYS对相同条件下的蜂窝梁进行仿真分析,将公式计算结果与有限元分析结果对比,以验证计算公式的准确性。     

考虑剪切变形的波形钢腹板组合梁的变形计算方法

结合波形钢腹板组合梁的刚度特征,考虑剪切变形的影响,对其挠度计算方法进行了较为系统的分析和研究。采用静力法和能量变分法,分别建立了考虑剪切变形影响时波形钢腹板组合梁的挠曲线微分方程。利用该挠曲线微分方程,得到了波形钢腹板组合梁在不同荷载作用下由剪切变形产生的跨中挠度的计算公式和短期折减刚度。通过将跨中挠度的理论计算值与有限元分析值进行对比,表明理论计算公式具有较高的计算精度。     

基于ANSYS的钢梁腹板开洞受力分析

钢框架结构中,为了充分利用结构净空,降低结构层的层高,采取设备专业的管道从钢梁腹板穿过。本文以某钢框架结构为例,运用ANSYS有限元软件,对钢梁腹板开洞,洞口布置位置对钢梁的承载力影响进行分析。通过计算分析,得出钢梁腹板开洞的洞口合理布置位置,为以后类似工程的设计和施工提供参考。     

混凝土翼板完全断开的钢-混凝土组合梁弹性刚度分析

由于结构功能的需要,常常需要在钢-混凝土组合楼板上开洞。洞口的存在将削弱组合梁的承载力及刚度。基于3根翼板完全断开的钢-混凝土组合梁的试验研究成果,利用通用有限元软件ANSYS对试验梁进行了模拟,考虑了钢与混凝土界面的滑移,结果表明,弹性有限元方法对开洞组合梁弹性刚度的计算结果准确。通过理论分析推导出了翼板完全断开的组合梁弹性换算截面对应的跨中挠度计算公式,并用不考虑滑移的弹性有限元模型进行了验证。理论公式计算结果与有限元计算结果吻合良好。有限元计算所得的钢与混凝土界面滑移曲线表明:最大滑移并未出现在梁端,而是洞口边缘的滑移最大,这一点在试验中也得到了证明。在折减刚度法的基础上,结合洞口边界条件,推导出了考虑洞口影响的钢与混凝土界面滑移所引起的开洞组合梁跨中附加挠度计算公式。通过各种计算方法的比较证明本文提出的理论公式计算结果与实测值吻合良好,同时也表明洞口开在支座边缘对于组合梁的整体刚度影响非常小,即使不考虑开洞的影响,按照未开洞的组合截面计算,带来的误差也不大。通过大量数值计算,回归出了不同荷载工况下的刚度折减系数简化计算公式,并针对实际工程中的非典型荷载工况提出了等效计算方法。本文提出的计算方法可为翼板完全断开的组合梁的正常使用阶段的挠度验算提供参考。     

梯形波纹腹板钢梁弹性局部剪切屈曲计算分析

与平腹板钢梁相比,梯形波纹腹板钢梁腹板局部剪切屈曲性能有所提高。弹性局部剪切屈曲是梯形波纹腹板钢梁设计计算基础,本文运用ANSYS有限元计算分析梯形波纹腹板钢梁弹性局部剪切屈曲,并与经典公式进行计算对比,发现经典公式计算值与ANSYS有限元计算结果存在较大偏差。由于存在"手风琴效应",腹板承担的弯矩相对较小,以致在腹板局部剪切屈曲计算中通常被忽视,这种方法是否适用于所有梯形波纹腹板钢梁及其所造成的计算偏差值得研究。本文从荷载条件、波折角大小、腹板尺寸以及翼缘尺寸等方面对影响梯形波纹腹板弹性局部剪切屈曲的因素进行计算分析。分析表明,上述影响因素与腹板弯矩相关,而腹板弯矩的存在将影响腹板弹性局部剪切屈曲。     

正弦波纹腹板工形截面悬臂钢梁的弹性整体稳定研究

分析了上翼缘作用均布荷载的正弦波纹腹板悬臂钢梁的整体稳定性能影响因素,并对构件的弹性弯扭屈曲荷载的计算方法进行了探究。借助有限元分析软件ABAQUS计算了构件弹性弯扭屈曲临界荷载,比较了不同情况下构件的弹性弯扭屈曲临界荷载,确定了影响因素及影响大小。尝试根据已有的研究寻找计算正弦波纹腹板悬臂钢梁的稳定承载力的方法,并将计算结果与有限元解进行了对比,检验了计算方法的可行性。结果表明:腹板波长对波纹腹板悬臂钢梁整体稳定性能影响最大,腹板波长变化几乎没有影响;减小翼缘尺寸能够凸显出波纹腹板悬臂钢梁的优势;根据已有理论计算正弦波纹腹板悬臂钢梁的整体稳定存在较多问题。     

连续开孔实腹梁整体稳定性计算方法

为研究腹板开孔H型钢梁在纯弯荷载作用下的整体稳定性,采用翼缘和腹板刚度分离的方法,从理论上推导出带有连续正方形孔洞的H型钢梁的抗侧刚度、自由扭转刚度和翘曲刚度计算方法,得到其弯扭屈曲临界弯矩表达式。利用有限元软件ABAQUS对相同截面不同跨度的H型钢实腹梁在纯弯荷载作用下的弯扭屈曲临界弯矩进行分析,并将有限元模拟结果和规范计算结果进行对比。采用经验证的有限元模型对带有连续正方形孔洞的H型钢梁进行分析,并将有限元模拟结果与推导公式的计算结果进行对比。以现有规范为基础,推导出带有连续正方形孔洞的H型钢梁的弯扭屈曲临界弯矩实用计算公式。结果表明:连续开孔梁实用计算公式具有较高的精确度。