薄壁构件弯扭屈曲总势能的完备性分析

漏算、多算或重复计算势能项都会有损薄壁构件弯扭屈曲总势能的完备性,进而会造成理论不严谨或临界荷载、临界弯矩的计算值不准确。为推导完备的薄壁构件弯扭屈曲总势能,该文首先把符拉索夫的中面剪应变为零假定修正为中面线性剪应变为零并给出了表达式,依据该表达式严格推导了薄壁构件横截面上任意点的线性剪应变和线性剪应变能,指出了该假定不能推广到非线性剪应变或总剪应变。继而采用弹性理论的应变能公式分别推导了应变能和外荷载势能,得到了完备的弯扭屈曲总势能,并对现有的总势能的完备性进行了探讨。研究表明,该文的总势能推导过程概念明确、逻辑清晰,该文的总势能由于严格推导了线性剪应变能和外荷载势能,同时准确计入非线性剪应变能且不包含非线性横向应变能而更为完备。     

关于薄壁构件总势能方程的理论探讨

薄壁构件的总势能方程在结构稳定分析和工程设计中具有十分重要的地位和意义,是进行结构稳定计算的基础和钢结构设计规范中制定相关设计公式的依据。多年来薄壁构件的总势能方程一直存在着多种形式,一些设计规范依据的总势能方程也不尽相同。该文采用典型的薄壁构件纵向位移表达式,从理性力学的角度,对薄壁构件的总势能方程进行了严格的推导,得到了应用较多、具有代表性的几种表达式,对产生总势能方程不同形式的原因进行了理论上的剖析,该文认为主要是推导者所采用的基本假定不同、采用的构件纵向位移表达式不同、推导方法上的差异以及工程梁理论本身不完善所造成的;理论的分析证明了经典理论下薄壁构件的总势能方程是最为准确合理的表达式。     

开口薄壁构件弯扭屈曲的单肢解析化分析方法

开口薄壁构件的翘曲可视为各板件面内弯曲的组合,因此无需确定截面弯心和翘曲惯矩等参数,也能获得构件抗力性能描述;单肢化的假想荷载分析及其结论的灵活综合,可清晰表述弯扭屈曲时复杂的荷载附加效应,并能在结论中自然反映以Wagner效应为代表的诸多复杂因素。基于上述措施,该文所提出的弯扭屈曲分析方法具有简单的推导过程和结论形式,无需引入复杂的板壳非线性分析理论,但解决了Bleich的方法中横向荷载Wagner效应缺失问题以及轴向偏心荷载与横向荷载所致弯矩的附加效应形式不统一的问题,并对多样化的截面构型、荷载类型及约束方式提供广泛适应性。对于各种典型的弹性弯扭屈曲问题,特别是其中目前尚存在广泛争议的单轴对称截面梁的侧向屈曲问题,该方法均取得了良好的对比分析结论。分析表明:把薄壁构件凝聚到轴上进行分析和结论表述这一传统措施造成二阶分析中的诸多困难,并可能导致不易察觉的疏漏,该文的单肢解析化思路有助于避免这些问题。     

双轴对称固支圆弧拱弯扭屈曲荷载的理论解

在给出的考虑几何非线性情况下的弹性曲梁总势能的基础上,采用里兹法导出了固支圆弧拱在均匀受压和均匀受弯作用下的弯扭屈曲荷载的理论解,推导中考虑了翘曲刚度的影响。固支圆弧拱在径向均布荷载作用下,屈曲荷载随着拱圆心角的增大而逐渐减小,和简支拱不同,当圆心角为180°时,屈曲荷载并不为零。在正弯矩或负弯矩作用下,固支圆弧拱的屈曲荷载都随着拱圆心角的增大而逐渐增大。该文给出了计算实例,并与其他研究者的结果进行了比较,证明了所得公式的正确性。     

对钢筋混凝土弯扭构件承载力计算公式的修正

GB50010-2002《混凝土结构设计规范》(以下简称“规范”)分别按纯弯和纯扭进行弯扭构件承载力计算。基于国内外大量试验数据的分析表明,该设计计算方法与试验结论相矛盾,未能正确反映构件的受力状态,使得计算值与试验数据拟合较差且偏于不安全,可靠指标偏低,不能满足GB50068-2001《建筑结构可靠度设计统一标准》(以下简称《统一标准》)的要求,配筋需要较大幅度地提高。通过对现有试验数据的分析,给出了基于1/4圆弧模型的建议修正公式和其相应的计算方法,该公式考虑了构件的整体受力相关性,具有明确的物理意义,配筋能返回公式验算。分析结果表明:该文建议的修正公式比规范公式的计算模式准确,可靠指标满足《统一标准》的要求。     

考虑局部屈曲的H形截面钢构件单轴压弯恢复力模型研究

考虑局部屈曲影响的恢复力模型是对薄柔框架结构进行抗震分析的基础.为得到H形截面钢构件绕不同主轴压弯的截面层次的弯矩-曲率恢复力模型,对薄柔H形截面钢构件单轴压弯的滞回性能进行了有限元参数分析.基于试验及参数分析结果,建立了考虑板件局部屈曲相关作用引起的各项退化的恢复力模型,该模型按照退化阶段加载刚度是否有滞升现象分成两...     

圆弧拱平面外弹性弯扭屈曲临界荷载分析

该文从采用经典平衡理论推导了双轴对称纯压、纯弯圆弧拱的平面外弯扭屈曲方程,给出了两铰圆弧拱的平面外屈曲荷载解析解,其中考虑了截面翘曲刚度、荷载作用位置等参数的影响。推导中进行适当的近似,使过程更加简化和直观。对3 种不同形式均布径向荷载的情况进行了讨论,并与有限元结果进行了对比。研究表明,3 种均布径向荷载中以静水压力作用下屈曲荷载最高,该文提出的双轴对称截面纯压、纯弯两铰圆弧拱的平面外屈曲荷载解析解与有限元数值解吻合良好。     

压弯钢构件火灾下的极限稳定性分析

为考虑温度对材料性质的影响以及不同的温度载荷效应,基于有限积分法建立了压弯钢构件火灾下的非线性分析格式;在此基础上,利用杆件分析法考虑了钢构件火灾下的几何效应,就初始缺陷等因素对构件极限的影响进行了分析,探讨了反映火灾下钢构件响应机制的温度与变形等相关变量之间的关系。本文方法与试验进行了比较,计算结果验证了方法的有效性。     

翼缘加劲的冷弯薄壁型钢受弯构件弹性屈曲应力研究

利用有限条软件CUFSM对普通卷边槽钢和在受压翼缘不同位置设置加劲肋的普通卷边槽钢受弯构件进行了弹性屈曲应力的计算。对计算结果进行比较分析后发现:在受压翼缘的不同位置增设加劲肋对普通卷边槽钢受弯构件弹性局部屈曲应力平均提高了53.15%,而弹性畸变屈曲应力平均提高了7.39%,其中偏向卷边一侧设置加劲肋对构件弹性畸变屈曲应力的提高效果不明显。总体而言,在受压翼缘中间设置加劲肋对提高构件的稳定性能效果最好。     

浅谈钢结构工业厂房钢构件加工制作的要点

钢结构因具有自重轻．施工简单等优点而被广泛应用于工业厂房及大型公共建筑。本文阐述了钢结构件在制作过程中的加工要点及注意事项,希望这能对工业厂房钢构件的加工制作部门提供帮助。     

冷弯薄壁型钢卷边槽形截面构件畸变屈曲承载力计算方法研究

基于能量法对冷弯薄壁型钢卷边槽形截面的弹性畸变屈曲应力进行了推导分析,得到相应畸变屈曲半波长、畸变屈曲应力以及稳定系数计算公式。通过与有限条法进行对比分析,表明推导出的畸变屈曲应力计算方法具有较高的精度和较好的适用性。在此基础上,建立了冷弯薄壁型钢卷边槽形截面部分加劲板件弹性局部和畸变屈曲稳定系数的统一计算公式。最后通过算例分析,验证了该文提出方法的合理性和适用性,相对于中国现行《冷弯薄壁型钢结构技术规范》能够更加准确的计算部分加劲板件的屈曲稳定系数及卷边槽形截面构件的稳定承 载力。     

轴心受压等边角钢构件局部稳定受力性能随钢材强度变化规律的研究

随着钢结构的发展,高强度热轧等边角钢在钢结构中的应用越来越广泛,如输电铁塔和大跨度桁架等.而高强度钢材在材料性能方面与普通强度钢材有明显的区别,使得钢材强度不同时轴心受压等边角钢构件的局部稳定受力性能存在较大差异.目前国内外关于这方面的研究成果较少.笔者利用通用有限元分析软件ANSYS 建立有限元模型,考虑了构件的残余应力和几何初始缺陷,对轴心受压等边角钢构件的局部稳定受力性能进行了有限元分析,研究其随钢材强度和宽厚比变化的影响规律,并与美国规范(AISC 360-05)和欧洲规范(Eurocode 3)的设计方法进行了比较,提出了设计建议,为相关设计提供了参考.     

钢管高强混凝土叠合构件受剪承载能力试验研究

结合3个普通钢筋混凝土构件和11个钢管高强混凝土叠合构件的单调加载静力试验,对钢管高强混凝土叠合构件的破坏形态、破坏机理和受剪承载能力开展研究。通过分析破坏特征与荷载-跨中挠度曲线,重点对钢管尺寸、剪跨比和是否焊接栓钉对叠合构件受剪承载力的影响进行分析。试验研究结果表明：试件发生剪切斜压和剪压两种破坏模式;试件的受剪承载力随钢管尺寸的增加而提高;随剪跨比的增大而降低;焊接栓钉可提高试件的承载能力,但作用有限。依据现有规范并结合试验结果,基于桁架-斜压场模型提出了钢管高强混凝土叠合构件的受剪承载力计算公式,其计算结果与试验结果吻合较好。     

撑杆式预应力钢压杆最佳初始预拉力完备理论解

初始预拉力取值是撑杆式预应力钢压杆的关键技术。基于撑杆式预应力钢压杆一般力学模型,通过静力平衡方程,建立最佳初始预拉力与最大屈曲临界荷载关系式;基于预应力钢压杆完备屈曲形态函数,通过能量方程,建立最大屈曲临界荷载求解式;最终建立最优初始预拉力完备理论公式。进一步通过三个数值模型,变化拉索直径和撑杆长度,从数值试验上验证...     

地震作用下RC构件耗能能力的计算方法研究

为了优化地震作用下研究钢筋混凝土构件损伤量化的理论流程,建立合理的耗能能力计算方法,基于初始滞回阶段RC构件耗能能力衰变规律,在研究了同类型试件相等加载位移在不同滞回阶段D-n曲线形态特征的基础上,提出了后续滞回阶段耗能能力衰变模型。通过对不同滞回阶段的衰减指数进行拟合分析,提出了耗能能力计算方法中特征参数A、B、x₀、y₀的修正公式,且优化后的计算方法较优化前,其准确性和稳定性均有所提高。对于从PEER数据库选取的80个受弯破坏试件耗能估算而言,该方法同样表现出较好的准确性和适用性。