深圳北站组合梁抗弯承载力及稳定性分析

组合梁抗弯承载力和稳定性分析对组合梁的结构设计很关键,但组合钢梁上翼缘受混凝土楼板约束,其稳定性分析应与我国现行规范规定的自由梁弯扭失稳不同,我国《钢结构设计规范》GB50017—2003采用限制绕弱轴的长细比的方法,未能考虑楼板作用,不适用于组合钢梁稳定性分析。此外,在连续组合梁的负弯矩区,局部稳定性问题也要考虑。结合深圳北站站房楼盖组合梁的工程实例,采用GB50017—2003和欧洲规范EC4,对组合梁抗弯承载力和稳定性进行计算分析,同时,利用通用有限元程序SAP2000对组合钢梁进行弹性屈曲分析,进一步确保了结构的安全。     

高性能耐火耐候钢-混凝土简支组合梁抗火性能的数值分析

随着钢材冶炼技术发展,采用耐火耐候钢、闭口压型钢板提升钢-混凝土组合梁抗火性能成为钢结构抗火设计新方法。采用ABAQUS有限元软件,选取合理的材料高温热-力学性能参数和计算策略,并通过数值计算结果与钢-混凝土组合梁抗火性能试验结果对比,验证了数值模型的准确性与可靠性。以此为基准模型,改变材料热膨胀系数、荷载比、钢梁截面尺寸等参数,总结得出钢材热膨胀系数、钢梁高度、楼板厚度、荷载比对耐火耐候钢-混凝土简支组合梁耐火极限影响较大的结论,并基于参数化计算,分析数值模型计算组合梁正截面抗弯承载力与GB 51249—2017《建筑钢结构防火技术规范》中承载力法计算结果的差异,提出了标准升温下该型组合梁修正的承载力计算方法。     

考虑组合效应对钢结构厂房刚度性能影响分析

为研究楼板与钢梁的组合效应对钢结构厂房刚度性能的影响，通过YJK软件参考实际项目图纸进行参数化建模，建立不考虑楼板组合效应的模型和按规范考虑楼板组合效应的模型。分析了考虑楼板组合效应对钢结构厂房模态和地震动力响应的影响，并在刚性楼板和组合梁的模型中研究不同板厚对组合效应发挥的影响。研究表明，我国规范考虑楼板作用的刚度放大系数偏小，不适用于钢结构工业厂房结构；楼板的组合效应可提高结构刚度，减少结构层间位移，提高结构抗震能力；随着板厚增大，组合效应发挥的作用相对减小，在板厚较小的时候考虑组合效应有更好的经济效益。     

钢—混凝土组合梁的等效截面

基于材料的弹塑性本构关系,提出了以保证截面抗弯刚度相等为原则的截面换算方法,将钢—混凝土组合梁等效成工字型钢梁。采用结构计算软件ETABS研究等效后钢梁的静力特性,并与GB 50017-2003《钢结构设计规范》给出的将截面上翼缘宽度按照材料模量比等效的截面换算方法进行了比较,发现在均布荷载和集中荷载作用下,用本文提供的换算方法等效出的钢梁截面,较之钢结构规范,能够更为精确地模拟组合梁的真实静力特性。因此,用这种方法等效后的组合梁截面,能够更为有效地用于组合框架和新型结构体系的研究分析。     

钢-高强混凝土组合梁抗弯承载力分析简

钢一高强混凝土组合梁抗弯承载力对组合梁的结构设计很关键,组合钢梁上翼缘受混凝土楼板约束,其承载力必然受到一定的限制,此外,在连续组合梁的负弯矩区,随着荷载不断增加,整个结构就会在负弯矩区会发生破坏。为了避免这种破坏的产生,利用通用有限元程序SAP2000对钢一高强混凝土组合梁进行了抗弯承载力分析,研究其抗弯承载力的影响因素,有利于确保钢一高强混凝土组合梁的安全性。     

中国、欧洲钢-混凝土组合梁的设计规范比较

根据欧洲规范4和中国《钢结构设计规范》对简支组合梁的设计过程进行了对比，包括施工阶段与组合阶段承载力验算、剪力连接件设计、剪力验算、挠度验算及自振频率验算等。给出了相关工程实例计算并对设计结果进行了比较。结果表明：欧洲规范4对于钢-混凝土组合梁的设计过程的规定更加详细，通过中国《钢结构设计规范》进行设计所得的结果较欧洲规范4保守。     

钢筋桁架楼承板钢组合梁抗火性能试验研究

为了得到钢筋桁架楼承板钢组合梁考虑栓钉剪切滑移后的抗火性能,采用火灾试验炉对2个四点加载的足尺钢筋桁架楼承板钢组合梁进行抗火性能的试验研究,其中一个试件按照完全抗剪设计,另一个试件按照部分抗剪设计。组合梁楼板采用钢筋桁架楼承板现浇混凝土组成,钢梁为焊接H形钢梁,抗剪键采用栓钉。试验在ISO834标准升温条件下进行,测量得到组合梁的温度分布、跨中挠度、端部楼板和钢梁的相对剪切滑移位移及楼板的掀起位移。并采用现行《组合结构设计规范》对试件高温下极限承载力进行计算。研究表明,常温下完全抗剪设计的钢筋桁架楼承板钢组合梁具有较好的抗火性能,但高温下仍会产生剪切滑移和掀起位移,部分抗剪连接钢筋桁架楼承板钢组合梁火灾下容易发生混凝土板压溃破坏,且梁端栓钉顶部产生较大的裂缝,在钢梁下翼缘温度超过600℃时,组合梁的变形很快超过完全抗剪连接设计的组合梁,且梁端相对滑移和掀起位移远大于完全抗剪连接设计的组合梁。考虑高温下材料力学性能后,现行《组合结构设计规范》中部分抗剪组合梁承载力计算结果与本文试验结果吻合较好。     

侧向扭转屈曲时冷成型钢梁的特性及设计

建筑物中越来越多地使用冷成型钢梁作为楼板的辅助及受力构件,其在没有足够侧向约束时的性能和瞬时承载力将受到侧向扭转屈曲的影响。以往对侧向扭转屈曲的研究主要针对热成型卷边钢梁,因此需要对简单支撑下相同弯曲度冷成型卷边槽钢梁的特性进行数值模拟。采用业内广泛认可的有限元分析软件ABAQUS进行建模,对不同条件下冷成型钢梁微单元的侧向扭转屈曲性能和承载力进行分析和模拟。将瞬时承载力结果与冷成型钢结构规范中当前设计准则的预测结果进行比较并对其进行适当的修正。欧洲的设计规范较为保守,而澳大利亚、新西兰和北美的设计规范则较为宽泛。基于有限元分析结果,对规范中的瞬时承载力设计公式进行修正。阐述了参数分析的细节问题,修正了当前设计规范,提出了侧向扭转屈曲时冷成型卷边槽钢梁的新设计准则。     

新旧建筑抗震设计规范关于“强柱弱梁”的对比和分析

从框架柱弯矩调整系数、抗震构造措施等方面对我国新旧建筑抗震设计规范(GB 50011-2010和GB 50011-2001)关于"强柱弱梁"上规定的差异进行了比较分析,详细地分析了影响"强柱弱梁"实现的主要因素。采用新旧两个抗震设计规范分别对抗震等级为一、二、三级的3个钢筋混凝土现浇楼板框架结构进行了计算分析,分别计算新旧两个规范下,考虑现浇楼板及其钢筋对框架梁抗弯承载力的贡献时节点处柱梁端实际抗弯承载力比,并对其进行了比较分析。     

考虑楼板效应的外环板式梁柱节点抗弯承载力

楼板的存在对梁柱节点的局部受力影响显著,在梁柱节点设计中,若仅仅把楼板与钢梁的组合效应作为安全储备,可能会产生结构由"强柱弱梁"转变成"强梁弱柱"的颠覆性结果,因此忽略混凝土楼板对节点承载力及刚度的影响是造成破坏的重要原因.基于已完成的带楼板的T型梁柱节点低周往复荷载试验,建立了非线性有限元分析模型.为了更加全面地了解钢梁-楼板组合节点的工作机制,进一步补充完善试验研究的不足,模型考虑了楼板与钢梁之间的栓钉连接以及材料非线性等因素,模型的计算结果与试验结果具有高吻合度.在此基础上,通过有限元参数分析,详细分析了构件尺寸效应、轴压比、楼板厚度、楼板强度和柱宽厚比共五个参数对考虑楼板影响的外环板式梁柱节点抗震性能的影响.结果表明尺寸效应、轴压比对梁端抗弯承载力及刚度的影响小到可以忽略,楼板厚度、楼板强度和柱宽厚比对梁端抗弯承载力有显著影响.结合理论分析进一步提出了考虑楼板影响的外环板式梁柱节点梁端抗弯承载力计算公式,通过对比公式计算结果与试验、有限元分析结果可得,该计算公式可较好的计算带楼板外环板式梁柱节点梁端抗弯承载力.     

钢-混凝土组合格构柱的设计方法研究

广州新白云国际机场飞机维修设施工程10号机库采用整体提升施工方案,其提升过程中的主要支承构件是上部为四肢钢格构柱、下部为混凝土柱的组合构件。目前国内外对此类构件整体稳定承载力的研究工作还不多见。通过有限元屈曲分析确定柱子的计算长度系数,较准确地考虑了格构柱的剪切变形、上下段截面及材性不同对失稳性能的影响,进而结合《钢结构设计规范》(GB50017-2003)验算提升组合柱的整体稳定性;另外,应用大挠度弹塑性有限元方法计算提升组合柱的极限稳定承载力,通过荷载-位移曲线来评价其整体刚度、安全储备及简化方法的可靠性。实践证明,钢-混凝土组合柱在施工过程中不会发生整体失稳,确保了整体提升施工方案的顺利实施。     

组合框架梁有效翼缘宽度试验分析

钢与混凝土组合梁的设计和分析中,通过引入有效翼缘宽度的概念考虑混凝土翼板中剪力滞后的影响。在组合框架的试验基础上,对组合框架梁的有效翼缘宽度进行了分析,并与我国规范GB50017—2003、欧洲规范4和英国规范BS 5950计算结果进行比较。结果表明,由试验实测应变计算的有效宽度均大于规范取值,而由实测挠度反算的有效宽度均小于规范取值,规范中推荐的有效宽度值用于计算组合框架梁的变形和刚度是偏于不安全的。     

各国钢结构设计规范中受弯构件稳定设计的比较

比较了在美国ANSI/AISC 360-2005,英国5950-1-2000,加拿大CAN/CSA-S16-2001,澳大利亚AS 4100-1998,日本AIJ-2002和我国GB 50017-2003七本钢结构设计规范中,受弯构件稳定设计的计算公式,介绍了许多学者关于这一问题的理论分析和试验研究成果,着重介绍了用有限单元法、有限差分法等数值法给出的,在多种横向荷载作用下非均匀受弯构件等效弯矩系数βb的表达式.对于线性非均匀简支受弯构件的等效弯矩系数βb,在我国钢结构设计规范中,从TJ 17-74至GB 50017-2003,一直沿用了由M.G.Salvadori在1956年用瑞利-里兹法得到的两端简支受弯构件的等效弯矩系数βb曲线中的下限值,此值与其他几个国家的钢结构设计规范中采用的βb的计算公式不同.在参考他人研究成果的基础上,提出了一个简明的,计算任意弯矩分布和任意支承条件的,受弯构件等效弯矩系数βb的表达式.此式连同经修改的梁的弯扭屈曲设计公式,可供下一轮修订我国钢结构设计规范时参考.     

施工阶段压型钢板侧向支撑作用探讨

随着组合楼板体系应用的越来越广泛,对其研究也越来越深入,但由于压型钢板的非各向同性,所以世界上多数国家,包括我国关于压型钢板侧向支撑作用的问题较少提及。通过某工程实例,对德国规范与我国标准中此内容进行对比分析,可知,在施工过程中,混凝土尚未凝结时,应考虑压型钢板对梁的侧向支撑作用。     

H型钢梁整体稳定承载力表的编制及应用

结合H型钢梁在工程实际中大量应用的主要荷载形式,依据现行的GB 50017—2003《钢结构设计规范》,通过对GB 50017—2003相关条文的具体分析,找出与承载力相关的主要函数变量,进而就梁强度及稳定承载能力进行程序化计算,并结合工程中遇到的主要荷载形式编制出相应的承载力表,以方便结构设计人员快速进行钢梁构件稳定性检验。同时说明H型钢梁承载力表格的应用方法和注意事项。     

关于钢吊车梁挠度容许值的探讨

GB50017-2003《钢结构设计规范》修订了吊车梁挠度计算方法及其规定的容许挠度限值。从正常使用极限状态的概念出发,同时参考各国规范的相关规定,说明GB50017-2003规定的吊车梁挠度验算采用按起重量最大的一台吊车进行计算的方法符合正常使用极限状态的概念。其次,结合工程实例对新旧规范吊车梁容许挠度验算方法进行计算,同时分析吊车梁经济高度和容许挠度的关系,结果表明GBJ17-88《钢结构设计规范》的容许挠度取值符合经济性要求,而GB50017-2003的取值偏于保守。最后,提出钢吊车梁容许挠度建议值,可供规范修订参考。     

组合梁构件正常使用极限状态可靠度分析

基于结构可靠性原理,讨论了组合梁正常使用极限状态的可靠度分析方法。根据《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)中的挠度表达式进行了可靠度评估。把组合梁的设计参数看作随机变量,建立两种不同的计算模式,采用考虑基本变量概率分布类型的一次二阶矩方法得出在不同荷载效应比值的可靠指标。通过分析知,在通常范围之内,挠度可靠指标fβ随荷载效应比值ρ的增大而增大。由计算结果得出,按“规范”(GB50017-2003)设计的钢-混凝土构件在正常使用极限状态控制设计的条件下,可靠指标在0.0~1.5之间。     

轧制普通工字钢简支梁的整体稳定系数计算

现行《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)沿用历次钢结构设计规范的规定:轧制普通工字钢简支梁的整体稳定系数φb不能引用等截面焊接工字型和H型钢的整体稳定系数φb的公式计算,而直接给出表格查用。通过分析表明,按《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)附录B公式(B.1-1)所计算的φb,与规范GB 50017-2003中表B.2所给出的数据基本一致,因此建议今后规范统一采用公式(B.1-1)的理论公式计算φb。     

国产轧制H型钢梁整体稳定几何控制条件

编程计算了国产轧制H型钢梁的整体稳定系数 ,得出保证其整体稳定性的受压翼缘自由长度与其宽度之比的限值 (整体稳定几何控制条件 )。结论可作为工程设计参考 ,也可作为现行国家标准《钢结构设计规范》(GB5 0 0 1 7- 2 0 0 3)的补充