多层钢框架厂房柱截面形式选取的探讨

通过工程实例，对采用带翼缘十字形截面柱的纯框架结构体系和采用工字形截面柱加支撑的框-支结构体系进行对比，从而为在工业建筑设计中如何选择合理的柱截面形式奠定了基础。     

翼缘框架柱框架结构抗震性能初探

单跨框架结构教学楼在采光和通风等方面有较好优势,在以往中小学建筑中较多采用。单跨结构体系由于冗余度较低,在罕遇地震作用下极易发生破坏,甚至整体倒塌。文章考虑在纯框架结构的柱侧面增加一定长度和宽度的翼墙,形成翼缘框架柱框架结构,以此来改变结构的破坏机制,提高结构的整体抗倒塌能力。借助有限元分析软件Midas/Building,以某中学教学楼为例,对单跨纯框架结构和翼缘框架柱框架结构进行弹塑性分析,评价两种结构的受力性能、屈服破坏机制和整体抗倒塌能力。结果表明:在罕遇地震作用下,翼缘框架柱框架结构能够实现“强柱弱梁”破坏机制,达到改善结构抗震性能和抗倒塌能力的目的,为该类结构在教学楼建筑中的应用提供借鉴。     

现浇混凝土框架梁端截面有效翼缘宽度的试验研究与分析

通过10个现浇混凝土框架节点的低周反复加载试验,研究了现浇楼板对节点受力性能的影响.试验中测量了梁端截面板面钢筋应变的分布规律,分析了梁端截面的有效翼缘宽度,并用DIANA程序对试验节点进行非线性有限元模拟分析,分析与试验结果吻合良好.然后,通过非线性有限元分析研究了层间位移角、板面钢筋材性、梁高、梁跨、板宽、板厚、节点形式等因素对梁端截面有效翼缘宽度的影响.最后,提出了负弯矩作用下梁端截面有效翼缘宽度取值的建议,可供现浇混凝土框架结构抗震设计、鉴定和加固参考.     

带翼缘十字形截面轴心受压构件的扭转失稳极限承载力分析

带翼缘十字形截面构件轴心受压时,极有可能发生扭转失稳。对于此类构件的扭转失稳,相关研究相对较少,设计时很容易被忽略,在工程应用时存在安全隐患。采用有限元方法,计入残余应力的影响,对带翼缘十字形轴心受压构件的失稳承载力进行了研究,考察了初始扭转角、扭转长细比、翼缘宽度、腹板高度、腹板厚度等参数对带翼缘十字形截面构件扭转失稳承载力的影响。结果表明:带翼缘十字形截面轴心受压构件在扭转失稳后不具备后屈曲性能;初始扭转会加速截面塑性区的发展,降低截面的刚度;在给定初始扭转缺陷和残余应力的前提下,构件的扭转失稳极限承载力仅与扭转长细比λω有关,与翼缘宽度、腹板高度、腹板厚度等几何参数没有直接关系。     

预应力梁板体系的空间分析及有效翼缘宽度

结合一实际工程 ,建立了较精确的有限元模型 ,对有粘结预应力梁板柱体系进行空间分析 ,得出了结构的应力分布 ,并与现场实测结果进行了比较 ,两者吻合较好。按静力等效原理着重讨论了预应力梁支座截面和跨中截面有效翼缘宽度的合理取值 ,结果表明 ,预应力梁的有效翼缘宽度与结构受力的类型密切相关 ,在预应力等效轴向力作用下比等效横向力和等效集中弯矩作用下梁有效翼缘宽度大许多。另外还值得注意的是 ,在预应力等效荷载作用下 ,采用等代空间框架法分析将无法反映跨中截面板面的拉应力峰值。     

卷边翼缘工形截面构件的局部稳定性能

提出了一种翼缘卷边的工形截面薄壁构件,可以应用在轻型钢结构房屋结构中。由于翼缘板有卷边的加强作用,极大地提高了其局部屈曲荷载,从而使翼缘板可以不受板件宽厚比限值的约束,能获得比较好的经济效益。为此建立了翼缘卷边工形截面构件有效长宽比的概念及其计算公式,并通过变化几何参数对这种截面的局部屈曲性能进行研究和分析,从而确定卷边宽度系数的合理取值以及卷边翼缘宽厚比限值。     

轴心受压柱的截面优化设计

引入双轴等强度的概念,并在规定腹板和翼缘宽厚比限值的时候,将构件的实际工作应力σ代替极限应力φfy,从而对GB50017-2003的翼缘与腹板的宽厚比限值公式进行修正,以使轴心受压柱的截面设计更为经济合理。     

竖向荷载作用下带现浇楼板的连续梁受力性能试验研究

因梁端钢筋较少的现浇钢筋混凝土框架结构房屋评估改造的需要,对7根带现浇楼板的连续梁进行了竖向静力加载对比试验,研究现浇楼板对连续梁受力性能的影响,分析受压翼缘内混凝土与受拉翼缘内钢筋的应力分布规律以及有效翼缘宽度的变化规律.试验结果表明:现浇楼板对梁的截面应力状态、刚度、破坏模式和承载力均有很大影响,对支座截面抗弯承载力的提高作用尤其明显.     

冷弯翼缘闭合新型截面受弯构件性能研究

空翼缘梁(Hollow Flange Beam——HFB)具有截面形式开展,抗弯、扭刚度大的特点,主要用于承受弯矩。借鉴HFB的截面形式,适当改变其截面构成及截面参数,提出两种新型冷弯翼缘点焊闭合截面——HF1和HF2。采用有限元方法,建立适于冷弯截面受弯构件性能分析的非线性有限元分析模型。模型中考虑各种影响构件承载力的因素,包括材料的强化、局部屈曲、构件失稳以及构件的初始几何缺陷。通过对新型截面的变形模式、跨中相对挠度、弯矩-曲率曲线、极限弯矩等方面的研究,全面分析两种截面构件的静力性能。分析表明,新型截面构件具有刚度大、抗弯承载力高、截面局部屈曲不易发生等优越的受力性能,可以深入试验研究并合理推广使用。     

宽翼缘窄腹板冷弯薄壁型钢柱承载力分析

取2种板厚、6种试件长、5种翼缘宽度的固支轴压构件进行非线性有限元分析,旨在分析上述参数对宽翼缘窄腹板冷弯薄壁卷边槽钢轴压构件承载力和屈曲模式的影响。结果表明:不同翼缘宽度的此类构件极限承载力与其长度成反比。翼缘宽厚比和翼缘宽度与腹板宽度的比值(B/H)对此类构件的极限承载力和失效模式具有显著影响,并且承载力的变化趋势具有一定的规律性。设计时建议采用B/H=1.2的此类截面构件。