火灾荷载作用下轴压钢构件临界应力分析

以轴压钢构件为研究对象,探讨火灾场荷载作用下结构钢材料的弹性模量、抗弯刚度、屈服强度的变化规律,且在这些材料基本参数改变的前提下分析了轴压钢构件的临界应力和临界力,最后进行实例数值分析,得出轴压钢构件在火灾高温条件下钢结构材料的弹性模量、抗弯刚度和屈服强度都急剧下降,降幅在火灾持续时间2h左右达50%以上,轴压钢构件的临界应力也快速下降,使钢构件的承载能力下降很快,导致结构破坏。因此,在钢结构设计中,必须考虑火灾高温对轴压钢构件的临界应力和临界力降低的影响。     

铝合金轴压构件屈曲荷载计算方法

铝合金轴压构件在建筑工程中有着广泛应用,但由于其材料弹性模量低,稳定问题比钢结构更加突出。文中对铝合金轴压构件进行屈曲分析,提出屈曲模式。采用解析法分析并结合现有轴压构件的各种屈曲理论,给出适合铝合金轴压构件的屈曲荷载计算公式,介绍有限样条法在构件屈曲分析中的应用,并用其验证所提出的各项屈曲荷载计算公式的正确性。     

中心配索式预应力钢管混凝土轴压构件临界力理论分析方法

本文利用有限元法，共轭法对具有侧向水平弹性约束的轴心受压构件临界力的计算方法进行了分析和推导，所建立的理论计算方法概念明确、计算简便；为进行中心配索式预应力钢管混凝土结构的轴压构件临界力计算奠定了理论基础。     

初始荷载对受弯构件加固性能的影响评价

通过对在不同初始荷载水平条件下,受弯构件常用的加固方法所能够达到的最大加固效果的分析,提出了在受弯构件的加固中,应充分重视构件初始应力对加固效果的影响,并采取相应的措施。     

预应力钢带加固钢筋混凝土柱轴压承载力试验研究

完成了4个预应力钢带加固钢筋混凝土柱试件和1个对比试件的轴压试验,表明横向预应力钢带可显著提高钢筋混凝土柱的延性和承载力。结合试验研究结果,进一步研究了横向箍筋、横向预应力钢带对混凝土的约束机理及影响因素,考察了预应力钢带对钢筋混凝土柱轴压承载力的影响和提高程度。通过分析钢带对混凝土的的有效约束区面积、非有效约束区面积以及钢带体积加固率等因素对钢筋混凝土柱轴压承载力的影响机理,提出了预应力钢带加固钢筋混凝土柱轴压承载能力计算方法和计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。     

预应力钢带加固混凝土柱轴压性能试验研究

通过进行16个采用预应力钢带加固的混凝土柱试件和2个未加固混凝土柱对比试件的单调加载试验,重点研究预应力钢带加固混凝土柱轴压性能和加固试件的轴压承载力计算方法。试验主要参数包括钢带层数及钢带间距。结果表明,采用预应力钢带加固混凝土柱可有效改善其轴压性能,不仅可提高柱的轴压承载力,还能使加固柱具有良好的变形能力。探讨了预应力钢带加固混凝土轴压柱受力机理,并分析了各主要参数对轴压承载力的影响,给出了预应力钢带约束混凝土抗压强度计算公式。采用叠加法,提出加固柱轴压承载力计算式,计算结果和试验结果吻合较好,并建议实用计算方法。     

预应力钢带加固钢筋混凝土柱轴压尺寸效应研究

为研究尺寸效应对预应力钢带加固钢筋混凝土柱轴压性能的影响,基于已有钢带加固柱轴压试验,建立有限元分析模型,有限元分析结果与试验结果的验证表明两者较为吻合。在此基础上,研究构件相似时,不同截面尺寸对钢带加固构件轴压性能的影响,结果表明:相似构件抗压强度提升幅度和轴向刚度提升幅度随构件截面尺寸上升而下降,通过引入尺寸效应系数,建立考虑尺寸效应的钢带加固柱轴压承载力计算式,计算值与模拟值吻合程度较好。     

CFRP加固冷弯薄壁C型钢长构件的轴压承载力

为了研究CFRP加固冷弯薄壁C型钢长构件的承载能力,对腹板和翼缘均粘贴CFRP的试件进行了轴心受压加载试验。7根长度均为1 400mm的试件,其中1根为未加固的控制试件,其余6根封闭缠绕外贴50mm宽CFRP间距为50、100、150mm 3种情况,层数为1层和2层。试验结果表明,在轴心荷载作用下的破坏模式为整体弯扭失稳,与控制试件相比,加固后试件的稳定极限承载力均有不同程度的提高;当CFRP间距与腹板高度的比值小于1时,加固效果较理想,且2层CFRP的加固效果好于1层。最后,采用有限元对模型进行数值模拟,对比试验数据和数值模拟结果,二者吻合较好。     

灌浆套管加固有初弯曲钢构件的研究

灌浆套管技术最早应用于海洋平台基础部分的连接,由于受力性能良好、施工方便、造价低,也常用于海洋平台受损构件的修复、加固及建筑结构中的钢管构件连接。对有初弯曲的钢管进行灌浆套管加固。采用ANSYS计算不同外套管厚度及钢管初弯曲值对加固构件性能的影响。构件破坏模式改变,轴压承载力、延性性能有所提升,外套管受力主要受自身厚度的影响,浆体受力主要受钢管初弯曲值的影响,初弯曲值越大构件的加固效果越好。选取合适的外套管厚度及钢管初弯曲值进行加固试验,验证了有限元分析结果。     

预应力钢板箍加固RC柱轴压性能试验研究

进行了5个采用预应力钢板箍加固的RC柱试件和1个未加固RC柱对比试件的单调加载试验,重点研究预应力钢板箍加固RC柱的轴压性能和加固构件轴压承载力计算方法。试验主要参数包括钢板箍预应力水平和钢板箍配箍特征值。试验结果表明：采用预应力钢板箍加固RC柱可显著改善其轴压性能,不仅可有效提高柱的轴压承载力,还能使加固柱具有较好的变形能力。在试验研究基础上探讨了预应力钢板箍加固RC轴压柱受力机理,分析了各主要参数对加固柱轴压承载力的影响。分析结果表明：预应力钢板箍强度发挥系数与钢板箍预应力水平和钢板箍配箍特征值等因素有关。采用叠加方法,提出加固柱轴压承载力计算式,计算结果和试验结果总体吻合良好。     

GFRP管防屈曲加固槽钢构件轴压性能试验研究

基于传统防屈曲耗能支撑构件设计理念,通过对三种长细比、两种加固形式的槽钢单轴对称截面钢构件进行轴心受力性能试验研究,分别得到了9个试件的变形形态和失效模式。初步试验研究表明:相对于未加固的传统纯钢构件,GFRP管防屈曲加固槽钢构件明显改善了槽钢构件的延性和峰值变形能力,加固后试件抗压极限承载力提高了10%~62%。本文通过多种屈曲失稳理论公式对比,完善了FRP管防屈曲加固钢构件轴压稳定性能的计算公式。     

碳纤维布加固轴压钢管有限元分析

钢结构常因为锈蚀、碰撞、荷载加大等需要进行加固修复,传统的钢结构加固方法往往效果有限且增加较多的自重,采用碳纤维布加固钢结构与之相比效果明显且几乎不增加自重。采用有限元程序ANSYS对碳纤维布加固轴压钢管进行了分析,发现高弹模碳纤维布加固效果显著且局部加固优于全长加固。     

高强钢薄壁箱形截面轴压构件整体稳定承载能力研究

为研究18Mn2Cr Mo BA高强钢材轴心受压构件的整体稳定承载能力,对8个高强钢板冷弯成槽形并对焊成形的薄壁箱形截面构件进行轴心受压试验研究。通过建立有限元模型分析高强钢薄壁箱形截面压杆稳定承载力,分析对比发现计算结果与试验结果吻合良好。利用有限元软件分析了48个不同截面、不同长细比的构件,将试验结果、有限元分析结果与GB 50017—2003《钢结构设计规范》进行对比,发现其比b类曲线高、比a类曲线略低。建议该类杆件的设计采用GB 50017—2003的b类曲线。     

高强钢焊接箱形轴压构件整体稳定设计方法研究

与普通强度钢材轴压构件相比,高强钢轴压构件的整体稳定承载力受构件初始缺陷,特别是受截面残余应力的影响显著降低,其整体稳定系数明显提高。国内外现行的钢结构设计规范制定的柱子曲线均是基于普通强度钢材构件的研究,现有针对高强钢轴压构件整体稳定性能的少量研究仅针对特定强度等级钢材提出了设计建议或方法。为研究不同等级高强钢轴压构件的整体稳定设计方法,全面总结了国内外现有高强钢焊接箱形截面轴压构件的试验研究,并采用三维有限元模型模拟了试件的整体稳定性能,分析过程考虑了几何初始缺陷、残余应力以及几何和材料非线性的影响。利用验证后的数值模型进行了大量参数分析,算例包括8种钢材强度等级、6种截面尺寸以及长细比不同的构件。结果表明,高强钢焊接箱形轴压构件的整体稳定性能随强度等级提高而提高。根据数值计算结果与我国钢结构规范设计曲线的对比分析,建议强度等级为Q460、Q500、Q550、Q620、Q690、Q800钢材焊接箱形轴压构件(板厚小于40mm)按b类曲线进行设计,Q890和Q960的钢材焊接箱形轴压构件(板厚小于40mm)按a类曲线进行设计。此外,还提出了更新的柱子曲线公式。     

粘钢加固法在拉压构件中的应用

本方法适用于对钢筋混凝土大偏心受压和受拉构件的加固.在构件表面通过胶结剂把钢板粘贴在构件的受拉或受压一侧,使二者结合成一个整体,通过粘贴胶将上部荷载产生的拉应力或压应力传递给所粘贴钢板,使钢板与原构件共同承担荷载,以达到增强构件抗弯、抗拉承载能力的目的.     

轴压比对竖向荷载下预应力混凝土框架的影响

在预应力框架中轴压比除对结构的延性性能产生影响外,还将对框架内力产生影响。通过四组共24榀预应力框架的电算并结合已有的参考文献,分别从二阶效应、框架柱的轴向变形及与普通混凝土框架比较三个方面研究和探讨了轴压比对只承受竖向荷栽作用的预应力框架的影响。研究表明,轴压比对只承受竖向荷载作用的预应力框架的影响与普通混凝土框架基本一致,但也存在一些自身特点。总体上来说,轴压比对预应力框架的影响较普通混凝土框架显著,但通常情况下影响仍较小。     

预应力钢带加固混凝土圆柱轴压试验研究及工程应用

对23个预应力钢带加固的钢筋混凝土圆柱进行了轴压性能试验研究,试验着重研究不同混凝土强度等级下钢带层数、钢带间距两个主要因素对加固混凝土圆柱的破坏形态、变形特性、承载能力、裂缝和变形发展的影响。通过对预应力钢带约束混凝土受力机理的理论分析,建立预应力钢带约束混凝土圆柱抗压强度统一计算模型,所建算式的计算结果与试验结果吻合较好。研究成果在西安某办公楼的改造工程中进行了应用,得到了很好的加固效果。     

局部残余变形对轴压钢构件承载能力的影响

近年来,受损钢构件的修复、加固获得了越来越多的应用。而受损构件的承载能力评定作为修复加固工作的重要依据,在现阶段缺少定量的深入分析。选取有凹陷的钢管和有凸起的角钢,采用规范公式、数值分析、试验验证三种方法,对比分析了局部残余变形对轴压钢构件承载能力的影响,发现在一定条件下局部残余变形使钢构件的轴压承载力增大,在评定其承载力时可根据局部变形大小来判定承载力是否会下降。     

纵向钢板粘钢加固对改善柱的轴压比的作用

本文通过三根不同宽度的竖向钢板粘钢加固钢筋砼柱和未加固柱在轴向荷载作用下的对比试验，来探讨粘钢加固对改善柱的轴压比的作用     

灌浆套管加固有初弯曲钢构件的研究北大核心

灌浆套管技术最早应用于海洋平台基础部分的连接,由于受力性能良好、施工方便、造价低,也常用于海洋平台受损构件的修复、加固及建筑结构中的钢管构件连接。对有初弯曲的钢管进行灌浆套管加固。采用ANSYS计算不同外套管厚度及钢管初弯曲值对加固构件性能的影响。构件破坏模式改变,轴压承载力、延性性能有所提升,外套管受力主要受自身厚度的影响,浆体受力主要受钢管初弯曲值的影响,初弯曲值越大构件的加固效果越好。选取合适的外套管厚度及钢管初弯曲值进行加固试验,验证了有限元分析结果。