冷弯薄壁钢类椭圆截面轴压构件设计方法

为研究冷弯薄壁钢空心类椭圆截面轴心受压构件的有限元数值模拟及设计方法,考察了现行冷弯薄壁钢结构设计规范中的有效宽度法对该类型截面构件的适用性．采用Abaqus建立冷弯薄壁钢空心类椭圆该模型可以准确地模拟此类构件的力学性能截面轴心受压构件的非线性有限元数值模型．有限元模型计算结果与试验结果的比较表明,该模型可以准确地模拟...     

现行规范对高强复杂加劲冷弯构件力学性能适用性研究

目的研究《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)对G550级高强复杂加劲冷弯薄壁钢材的适用性,提出计算其承载力的修正系数.方法对17根壁厚均为1.1 mm的G550高强钢材进行试验和理论计算,分析高强新型冷弯箱型组合截面受弯构件力学性能.结果无论试验受弯极限承载力或是理论受弯极限承载力,DS1型截面构件均比DS2型截面构件提高近20%;试件的合理高宽比为2~4;对于DS1型截面构件建议不折减,对于DS2型截面构件建议采用0.8的折减系数.结论现行《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)对G550级高强复杂加劲构件基本适用,对于新型高强冷弯薄壁型钢梁的受弯极限承载力一般情况下要大于规范给出的理论受弯极限承载力.不同的截面构件所适合的折减系数不同,工程设计可根据构件截面的情况决定是否折减.     

剖分T型钢轴心受压构件的弯扭屈曲

介绍了单轴对称截面轴心受压构件的2种失稳形式以及弯扭屈曲的计算方法,并进行了试验分析,试验结果表明:剖分T型钢轴压杆有必要做弯扭屈曲验算,计算方法应采用换算长细比法.     

高强冷弯薄壁型钢帽形截面简支檩条局部屈曲性能研究

对截面形式为TS40和TS61的19根550MPa高强冷弯薄壁型钢帽形截面简支檩条进行受弯试验分析其局部屈曲性能,并采用有限条程序CUFSM对这两种简支檩条局部屈曲应力进行计算分析,计算结果与试验值吻合较好。采用有限条程序对帽形截面受弯构件的翼缘宽厚比、腹板翼缘宽度比、卷边翼缘宽度比、腹板翼缘夹角等参数进行计算分析,结果表明腹板翼缘宽度比是影响帽形截面简支檩条受压翼缘局部屈曲稳定系数的重要因素。利用考虑板组相关的我国现行规范《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002）和英国冷成型薄壁构件设计标准（BS5950-5：1998）对帽形截面简支檩条受压翼缘局部屈曲稳定系数进行计算分析表明：我国规范在腹板翼缘宽度比小于1.5时偏于不安全,大于1.5时偏于保守,而英国规范相对比较安全。在参数分析的基础上,提出了考虑板组相关的帽形截面简支檩条受压翼缘弹性局部屈曲稳定系数计算公式,建议公式可供工程设计和修订规范参考。     

冷弯薄壁C型钢柱稳定性分析

通过对选定截面冷弯薄壁C型钢轴心受压柱的在不同柱高与边界条件下的有限元模拟分析,证实运用壳单元Shell181分析单轴对称构件的受力特性是合适的.分析结果表明,不同的边界条件对失稳模态发生次序有一定影响.限制端部的翘曲可明显提高构件的弯扭承载力.根据对不同截面C型钢进行的局部失稳模拟,结果与国内外规范的对比表明我国现有规范对板件局部屈曲计算过于保守.板件的厚度对构件的局部屈曲承载力有很大影响.分析结论成果为该类构件设计以及更深入的研究提供参考.     

钢结构薄柔截面构件稳定承载力研究综述

我国《钢结构设计规范》中对含有薄柔截面的构件的稳定承载力如何确定缺少必要的规定。为了解决这个问题,从经典的理论研究入手,综述了国内外其他规范对此类构件的设计规定。重点分析了有效宽度法、直接强度法和有效截面法的计算原理,并比较了各自的优缺点。对钢构件薄柔截面板件局部屈曲和整体屈曲的相关性、冷弯薄壁型钢的畸变屈曲、地震下钢构件局部屈曲和塑性铰合理控制、钢结构设计规范修订等问题提出了深入研究的建议。     

屈曲前变形对压弯构件弯扭屈曲的影响

屈曲前变形对压弯构件的弯扭屈曲,既有产生附加弯矩的不利影响,又有形成反向拱的有利作用.通过引入参数α=1-N/NEx和β=1/(1-E_(I_y)/E_(I_x))~1/2来反映这2个因素的影响,并给出了考虑这2个参数与规范形式一致的计算公式.以常用型钢截面为研究对象,探讨了β对屈曲前变形压弯构件弯扭屈曲的影响,研究表明:可以不考虑I、HN型钢截面的压弯构件屈曲前变形的影响;适当考虑HM型钢截面的压弯构件屈曲前变形的影响;应该考虑HW型钢截面的压弯构件屈曲前变形的影响.以型钢截面作为研究对象获得的这些结论,适用于具有类似截面特性的焊接组合截面.以工程可以接受的误差5%为限得到:当N/NEx≥0.05时,应该考虑屈曲前变形的影响,否则,会使结构计算偏于不安全;当N/NEx0.05时,可以忽略不计其影响.     

剖分T型钢轴心受压构件的弯扭屈曲

介绍了单轴对称截面轴心受压构件的2种失稳形式以及弯扭屈曲的计算方法，并进行了试验分析，试验结果表明：剖分T型钢轴压杆有必要做弯扭屈曲验算，计算方法应采用换算长细比法．     

腹板开孔冷弯薄壁钢轴压构件畸变屈曲承载力试验研究

对26根屈服强度235MPa腹板开圆孔冷弯薄壁型卷边槽钢截面轴压构件进行畸变屈曲承载力试验研究,分析了构件屈曲模式和极限承载力,采用国家规范GB50018—2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》计算构件承载力、非线性有限元数值模拟结果与试验结果进行分析比较。在此基础上,对腹板开孔冷弯薄壁型钢截面轴压构件的承载力合理计算模式进行研究。结果表明,对于中等长度腹板开孔冷弯薄壁型钢截面轴压构件主要出现畸变屈曲模式;腹板开孔在对构件畸变屈曲稳定承载力有一定的降低作用,采用折减构件有效截面面积的方法可计算开孔构件的畸变屈曲稳定承载力。     

基于极限荷载准则计算薄壁型钢轴心压杆整体稳定

基于极限荷载准则,直接考虑在冷弯残余应力、初弯曲综合影响下,研究冷弯薄壁型钢轴心受压构件整体稳定的极限状态设计方法.结合冷弯薄壁卷边角钢截面的计算结果,与试验结果和冷弯薄壁型钢结构技术规范(GB50018 2002)中轴心压杆整体稳定的计算结果进行对比分析,证明所提计算方法正确可行.     

冷弯薄壁C型钢绕强轴偏心受压构件的极限承载力

冷弯薄壁型钢结构多采用有效截面法对构件承载力进行计算,该方法计算繁杂且未考虑构件的畸变屈曲性能。直接强度法采用全截面计算各类参数,能够考虑各种单独屈曲模式及其相关屈曲对构件稳定性能的影响,但目前该方法并不能应用于压弯构件。对冷弯薄壁C形钢绕强轴偏压构件的稳定性能进行参数分析,探讨了构件长度、偏心距、腹板高厚比、翼缘宽厚比和卷边高厚比等因素对构件承载力的影响规律。结合有限元分析结果,基于轴压构件和纯弯构件的直接强度法公式,提出了冷弯薄壁型钢绕强轴偏压构件的极限承载力计算方法。     

轻钢-尾砂微晶发泡板组合墙受压性能试验

研发了一种用于装配式低层住宅的轻钢-尾砂微晶发泡板组合墙,它由轻钢龙骨和抗火及保温性能均好的尾砂微晶发泡板组合而成,在组合墙轻钢龙骨间还可填充粉煤灰砌块,以提升组合墙的保温和受力性能。为研究该组合墙受压性能,进行了4个轻钢-尾砂微晶发泡板组合墙受压试验,研究了轻钢龙骨壁厚、尾砂微晶发泡板强度、有无粉煤灰砌块,对组合墙破坏特征、承载力及变形能力的影响。进行了有限元数值模拟,分析了不同参数对组合墙承载力与破坏特征的影响规律,计算结果与试验符合较好。研究表明:加载前期组合墙为轴心受压状态,加载后期呈偏心受压状态;试件达到极限荷载时,轻钢龙骨局部出现屈曲破坏;轻钢龙骨厚度对组合墙承载力影响较大,增加轻钢龙骨厚度可明显提高组合墙的稳定性;增大尾砂微晶发泡板强度可提高组合墙抗压性能;组合墙轻钢龙骨间填充粉煤灰砌块后,粉煤灰砌块与轻钢龙骨及尾砂微晶发泡板具有良好的共同工作性能,可显著提高组合墙受压性能。建议工程中宜应用组合墙轻钢龙骨间填充粉煤灰砌块的截面构造形式.     

冷弯薄壁型钢拼合箱形截面立柱轴压性能试验研究

对17根冷弯薄壁型钢拼合箱形截面立柱的轴压性能进行试验研究,截面分为A、B两类,得到了各试件荷载-位移曲线和破坏特征,并将试验结果与《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB 50018-2002）＂有效宽厚比法＂和美国相关规范中＂直接强度法＂、＂有效截面法＂计算结果进行对比分析。结果表明：LC和MC系列立柱的破坏模式为整体弯曲屈曲,SC系列立柱则为局部屈曲和端部承压破坏;B类试件的最大承载力大于A类截面试件的最大承载力的2倍,即有＂1＋1〉2＂的拼合效应;对于A类截面LC系列立柱,GB 50018和AISI规范公式计算结果过于保守,而对于MC和SC系列试件,公式计算结果与试验结果比较吻合;对于B类截面LC和MC系列试件,公式计算结果偏于不安全,而SC系列试件,公式计算最大承载力偏于安全。     

冷弯薄壁型钢四肢拼合立柱轴压承载力设计方法

建立了考虑材料、几何和接触非线性的有限元模型,在对冷弯薄壁型钢四肢拼合截面立枉的轴压性能试验试件进行模拟分析,验证有限元方法正确性的基础上,对考虑长细比、截面翼缘宽厚比等因素的一系列试件进行了数值分析,并得到其轴压承载力。在相关规范“有效宽度法”和“直接强度法”的基础上,提出了冷弯薄壁型钢四肢拼合截面立柱轴压承载力的设计方法：有效计算长度法和修正系数法。研究结果表明：试件最终破坏均呈现局部屈曲和畸变屈曲的破坏模式;在未考虑计算长度系数折减的情况下,当长细比小于50时,各规范公式计算值均略低于试验值和有限元值,吻合较好,当长细比大于50时,公式计算结果过于保守。     

双箱型空腹圆弧钢拱平面内稳定性分析

为研究新型双箱型空腹圆弧钢拱的平面内稳定特性,采用理论推导与有限元数值模拟相结合的方法,研究其平面内弹性屈曲及弹塑性稳定承载力,分析剪力对拱截面破坏模式的影响,并建立了平面内稳定承载力的设计方法。首先,根据拱截面的剪力分布情况,研究了双箱型空腹圆弧钢拱截面整体剪切变形及弦腹杆剪切变形对平面内弹性屈曲的影响;推导出了考虑双剪切变形影响时,双箱型空腹圆弧钢拱的纯压弹性屈曲荷载公式。然后,参考轴心受压柱设计原理,引入稳定系数及正则化长细比,绘制了纯压状态下的稳定曲线。最后,分析了在几种常见荷载工况下,双箱型空腹圆弧钢拱整体破坏模式的稳定承载力设计公式。本文分析的拱结构新颖,所提弹性屈曲荷载公式计算结果与有限元分析结果十分吻合,同时采用轴力与弯矩的二项式验算了整体稳定承载能力。研究结果可供日后科研和实际工程设计参考,具有一定的现实意义。     

方钢管混凝土中钢管屈曲承载力的理论分析与试验研究

本文对24根空钢管和钢管填充混凝土后钢管的力学性能进行了试验研究，试验时主要变化参数为截面宽厚比，在50-125之间变化。试验结果表明：钢管内部填充混凝土后改变了钢管的屈曲模式，明显提高钢管了的屈曲承载力，承载力的提高幅度随着截面宽厚比的增加而增大。同时采用有限元方法分析了空钢管及钢管混凝土中钢板的力学性能，理论分析结果和试验结果进行对比，验证了理论分析的正确性。在此基础上验证了钢管混凝土中钢板的屈曲承载力计算公式。     

高强Q690钢柱高温下轴心受压局部稳定设计方法

局部屈曲是钢结构构件的一种破坏模式,钢结构发生局部屈曲破坏时,屈曲应力小于钢材的屈服强度。为了研究高温下高强Q690钢柱的局部稳定性能,采用有限元软件ABAQUS建立有限元模型,模型采用其他学者完成的Q460钢柱轴心受压局部屈曲试验进行验证,考虑宽厚比、温度、初始缺陷、残余应力和翼缘与腹板之间相互作用的影响,对高强Q690钢柱进行参数分析。研究结果表明：宽厚比对局部屈曲有显著影响,宽厚比的增大导致试件极限承载力的降低;初始缺陷和残余应力对局部屈曲应力有较大影响,且试件的极限承载力随着温度的升高而明显下降。基于有限元分析结果提出了适用于高强Q690钢柱高温下的局部稳定设计方法和宽厚比限值,并与GB 50017-2017、Eurocode 3和ANSI/AISC 360-10中的设计方法进行了比较。     

冷弯新型箱形组合截面受压构件性能研究

为进一步优化冷弯截面的设计,并基于箱形截面具有双轴对称、抗弯扭刚度大的特点,应用冷弯∑形截面构件两两组合点焊,提出两种新型箱形组合截面——翼缘对焊箱形组合截面和翼缘叠焊箱形组合截面.采用非线性有限元的分析方法,通过对两类箱形组合截面及其单一加劲参数变化条件下轴压构件的屈曲模式、变形过程、荷载-位移关系曲线、应力-应变关系曲线等方面的研究,全面分析了两种新型截面构件的屈曲性能和受力性能.将两种新型截面构件与具有相同外形尺寸的单肢C形腹板加劲构件进行了截面平均应力、屈曲模式等方面的性能比较,证明两种新型截面构件与其单肢开口截面构件相比具有显著提高截面平均应力、构件刚度大,构件整体变形小等.     

方钢管混凝土中钢管屈曲承载力研究

钢管混凝土中钢管的高厚比越大,用钢量越少越经济,但当高厚比超过一定限值后钢管仍不可避免地产生局部屈曲;因此研究钢管混凝土中钢管的屈曲性能对于薄壁钢管混凝土设计具有重要指导意义．本文对24根空钢管和钢管填充混凝土后钢管的力学性能进行试验研究,试件的宽厚比为50～125;同时采用有限元软件Abaqus分析了钢管混凝土中钢板...     

双钢板-混凝土剪力墙轴心受压性能试验研究

双钢板-混凝土剪力墙是由钢板和混凝土通过抗剪连接件连接组成的新型竖向组合构件和抗侧力构件,其作为一种新型结构具有结构强度高、抗震性能好、施工方便快捷等特点。但对于这种新型结构,设计应用多以具体工程具体研究的方式进行,缺少专用的规范标准。为研究双钢板-混凝土剪力墙的轴向受力性能,完成了4片双钢板-混凝土剪力墙的轴心受压试验,分析了剪力墙在轴心荷载作用下的受力性能和破坏形态,探讨了不同距厚比和对拉螺栓数量对钢板局部屈曲、破坏形态以及承载能力的影响规律。试验结果表明,距厚比对墙体的局部屈曲、破坏形态有较大的影响,但对刚度和承载力影响并不十分显著。