双轴对称工字形截面悬臂外伸梁整体稳定性研究

关于悬臂外伸梁整体稳定性能的研究,国内外的理论和试验数据存在明显不足,各类钢结构规范也都没有给出具体的计算方法和建议,从而影响其实际应用。为此,运用伽辽金法对双轴对称工字形截面悬臂外伸梁的整体稳定临界弯矩及整体稳定系数进行推导,辅以ANSYS模拟验证,并就多种因素对整体稳定性能的影响进行综合分析,得到横向荷载作用于形心时的临界荷载及临界弯矩表达式,同时推导了公式对应的适用范围。并在此基础上,推导出整体稳定系数及等效弯矩系数的建议公式,以供后续研究及工程设计参考应用。     

柱脚铰接形式的大坡度刚架结构柱计算长度系数研究

以柱脚铰接形式的大坡度刚架结构为研究对象,进行了理论公式推导及ANSYS有限元计算分析,提出了该种结构形式柱的顶部支撑刚度计算公式与刚架柱计算长度系数的实用性拟合公式。计算结果表明:斜梁坡度增大对刚架结构柱顶支座的刚度有削弱的作用,大坡度刚架结构柱的柱脚采用铰接形式时,其计算长度系数随斜梁坡度的增大而增大,在实际工程的设计工作中,可参考建议公式或单独采用有限元模拟确定刚架柱计算长度系数以进行结构稳定设计。     

单轴对称工形截面无支撑简支梁的稳定承载能力

提出基于整体简化概念的双轴对称等效截面,配合作者建议的正则化长细比和近似稳定系数公式,使单轴对称工形截面简支梁的整体稳定计算十分简便。与现有试验资料对比,精度优于现行钢结构设计规范。另外,还讨论了单轴对称截面的应用问题,指出用于剪心承载的梁,加强受压翼缘的效益低于其他荷载的情况。最优的单轴对称率应使稳定和强度承载力相平衡。     

纯弯等截面焊接工字形梁整体稳定系数研究

为配合《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)的修订工作,对纯弯等截面焊接工字形梁的整体稳定系数进行了研究.对各国钢结构规范中关于梁整体稳定系数问题的计算方法做了简要介绍,比较了各国规范对焊接工字形梁稳定承载力计算结果的差异;对等端弯矩作用下等截面焊接工字形梁的整体稳定性进行了大量数值模拟,其中考虑了梁构件的初始几何缺陷及残余应力分布.通过对比正则化长细比与梁整体稳定系数曲线可以发现,现行《钢结构设计规范》在计算梁稳定系数时对构件初始几何缺陷及残余应力考虑不足,规范计算结果在较大范围内高出有限元数值分析结果,会产生不安全的设计,故建议对规范公式进行修订.     

变截面悬臂格构柱的计算长度系数及设计公式

变截面格构柱受力合理,节省材料,在工程中应用广泛。基于格构柱标准节"上下截面转角相等"准则,采用能量等效的方法,建立了变截面格构柱的等效抗弯刚度。将等效刚度用于悬臂柱的整体稳定分析,得到其屈曲方程。通过大量数值计算,拟合得到精度较高的计算长度系数公式。进行了一系列算例分析,并和有限元以及其他文献的结果对比,表明本文的公式具有很好的精度,结果偏于安全。最后通过引入修正系数,得到和规范形式一致的设计公式,可为工程设计人员提供参考。     

带伸臂压杆静力稳定计算的讨论

以管架结构中主动管不在顶层的活动支架为例,探讨了伸臂柱悬伸段计算长度系数的取值方法,并给出了实用设计用表,指出推导出的带伸臂压杆的屈曲条件及相应的计算长度系数较精确,可供设计时参考。     

受弯钢构件整体稳定性的计算

本文对新订《钢结构设计规范》(GB 17—88)中受弯构件(梁)的整体稳定性计算理论和方法,以及由能量法求得的侧扭屈曲的临界弯矩 M_(cr)公式作了简要讲述。分析了影响整体稳定性的因素和对有关应用问题进一步作了说明。文中对一般焊接工字形截面简支梁的整体稳定系数ψ_b 计算式的简化和规范附表1.1中各整体稳定等效弯矩系数β_b 值的确定,作了较为详细的论述;对非弹性整体稳定系数ψ′_b 与ψ_b 的关系进行了论证;并对其他截面如轧制普通工、槽钢简支梁,箱形截面简支梁和应用于压弯构件面外整体稳定性验算公式中的整体稳定系数和规定作了介绍。     

变截面梁的整体稳定性研究

利用解析法与有限单元法,研究两端简支工字型截面变截面梁的整体稳定性,提出变截面梁的等效长度概念,并对变截面梁的极限破坏荷载的数据进行拟合,得到变截面梁整体稳定系数的实用计算公式。     

工业化装配式高层钢结构桁架梁腹杆计算长度分析

新型工业化装配式高层钢结构桁架梁不同于传统形式的桁架梁,需将其简化成单根腹杆和弦杆进行稳定验算,并用计算长度来体现结构其他部分的约束作用,但GB 50017—2003《钢结构设计规范》对桁架梁腹杆计算长度的规定比较保守。基于刚架弹性稳定理论以及相关研究成果建立的四弯矩方程,综合考虑桁架梁的上、下弦杆刚度和节点刚度对腹杆计算长度的影响,推导出杆件群的稳定方程以及腹杆计算长度系数的计算方程。通过MATLAB编程解超越方程,列出了可供工程设计使用的桁架梁腹杆计算长度系数用表。针对节点实际刚度与计算刚度不一致的现象,推导了腹杆-弦杆半刚性节点刚度与节点弯矩关系的解析公式,求出节点刚度,便于设计人员查表得到相应计算长度系数。     

有约束梁的整体稳定

探讨两种约束对梁整体稳定的影响,并提出用于设计工作的实用方法。其一是梁在平面内的端部约束,以框架梁为代表。现行钢结构设计规范没有这方面的规定,需要加以补充;其二是梁跨度范围内的侧向支承点对梁稳定提供的约束。计算这类梁的稳定,需要考虑各段之间的相互约束。现行规范只给出支承点为等间距时的等效临界弯矩系数,缺少不等间距时的计算方法。所推荐的用计算长度表现约束效应的计算方法既具有普遍性,又概念清晰。还论述了承受端弯矩梁段的非弹性影响,并提出相应的计算公式。     

钢梁弯扭屈曲临界弯矩通用公式研究

为研究钢梁弯扭屈曲总势能方程中的各势能项对临界弯矩M_cr通用公式中各系数取值的影响,由总势能方程推导临界弯矩M_cr的通用公式及3种典型总势能方程下各系数的计算式,揭示各势能项与各个系数的联系,计算无侧向支撑简支钢梁临界弯矩M_cr通用公式中各系数的数值,并分别分析现行国家标准GB 50018-2002和GB 50017-2003的整体稳定系数φ_b设计公式存在取值各异的问题。结果表明：系数C₁、C₂和C₃的取值除都与非线性正应变能和非线性剪应变能有关外,系数C₁的取值还与圣维南扭转应变能有关,系数C₂的取值还与外荷载势能有关,而影响系数C₃取值的势能项则因总势能方程而异;现行国家标准GB 50018-2002和GB 50017-2003的φ_b设计公式应采用统一的形式,且应统一φ_b设计公式中系数C₃的取值。     

复合荷载作用下钢梁弯扭屈曲临界弯矩研究

基于由完备的复合荷载作用下钢梁弯扭屈曲总势能方程推导的平衡微分方程,采用Galerkin法推导了考虑横向荷载作用点高度和横截面不对称参数的复合荷载作用下钢梁弯扭屈曲临界弯矩的计算式,建立了等效弯矩系数的计算理论。依据等效弯矩系数的计算理论确定了7种常见工况的等效弯矩系数理论计算式并给出了6种特殊工况的Cb实用计算式,从Cb计算式的计算精度、适用范围和形式三个方面对国内外文献的Cb计算式进行对比,验证了等效弯矩系数理论的正确性并提出了Cb计算式的选用准则,最后通过2个数值算例验证了复合荷载作用下钢梁临界弯矩Mcr计算式的正确性和Cb计算式选用准则的合理性。结果表明：考虑了横向荷载作用点高度和横截面不对称参数的复合荷载作用下钢梁弯扭屈曲临界弯矩的计算式形式简单、物理意义明确且便于计算;Cb实用计算式的适用范围广且精度高;等效弯矩系数的选用准则合理、有效。     

框架中钢-混凝土组合梁等效弯曲刚度分析

框架体系中钢-混凝土组合梁在竖向荷载作用下的弯矩分布与其端部受到的转动约束条件密切相关,而在不同方向的弯矩作用下钢-混凝土组合梁截面的抗弯刚度又差异显著,要准确计算竖向荷载作用下组合梁的等效弯曲刚度必须充分考虑与其相连的梁柱变形对其端部产生的转动约束刚度。为此,采用分段刚度建立了框架中组合梁在竖向荷载作用下的等效刚度理论模型,以考虑不同梁端转动约束刚度和楼板开裂前后截面特性差异对组合梁等效刚度的影响。基于该理论模型进行大量参数分析,识别了影响组合梁等效弯曲刚度的两个关键参数：转动约束刚度与组合梁开裂后截面线刚度比和梁开裂前后截面刚度比,得到了随梁端转动约束刚度变化的组合梁在竖向荷载作用下等效弯曲刚度的计算式,在框架设计时可方便地用于组合梁的变形和内力计算。对比讨论了建议算式和现有公式的计算精度,并通过结构体系的非线性全过程分析对建议算式的合理性做了进一步的验证。理论分析和设计方法表明,组合梁在竖向均布荷载作用下的负弯矩区长度和等效弯曲刚度随梁端转动约束刚度变化显著,必须在设计中准确考虑。     

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。     

交叉加劲肋对工字型钢梁稳定承载力的影响

薄壁钢梁广泛应用于工业与民用建筑中,对薄壁钢梁的稳定分析,是结构设计领域的一个重要课题。利用大型有限元分析软件ANSYS11.0对设置交叉加劲肋的梁进行非线性有限元分析,在大量有限元分析的基础上,通过对GB50017—2003《钢结构设计规范》中梁的整体稳定性系数φb进行修正,提出交叉加劲肋梁的整体稳定性系数φc,最后给出了简单易行、安全可靠的弯扭屈曲承载力的实用计算公式。     

切口梁弯扭屈曲承载力参数分析

利用有限元方法,对切口梁进行弯扭屈曲分析。研究表明:切口长度、切口高度、梁的跨度对切口梁弯扭屈曲承载力有着重要的影响。与试验结果的对比验证了计算结果的准确性和适用性。根据有限元数据结果,提出了切口梁整体稳定系数计算公式。     

切口梁弯扭屈曲承载力参数分析

利用有限元方法,对切口梁进行弯扭屈曲分析.研究表明:切口长度、切口高度、梁的跨度对切口梁弯扭屈曲承载力有着重要的影响.与试验结果的对比验证了计算结果的准确性和适用性.根据有限元数据结果,提出了切口梁整体稳定系数计算公式.     

某超高层结构的整体稳定分析及底层柱计算长度系数确定

“高层规范”稳定计算公式是从欧拉临界力公式推导的,存在诸多的简化假定,对于复杂的高层结构可能存在较大的误差。文章分析了规范公式的不足,并采用SAP2000软件对一超高层混凝土结构进行了线性和非线性的整体稳定分析,将结果与规范进行了比较,得出二者有一定的出入,有的相差较大。然后,基于稳定分析原理,对结构中底部跨层柱的计算长度系数进行了计算。本文有关计算方法可为相关工程设计提供参考。     

盐冻环境下混杂纤维锂渣混凝土梁受弯承载力研究

对经过盐冻循环后的混杂纤维锂渣混凝土梁进行抗弯加载试验,分析混杂纤维锂渣混凝土梁的盐冻损伤作用机理并探究其在盐冻作用下的抗弯性能.另外,基于现行规范中普通钢筋混凝土构件正截面受弯承载力的计算公式,引入纤维影响系数和以动弹性模量为参数的盐冻损伤系数对现行规范中的公式进行修正,得到了盐冻环境下混杂纤维锂渣混凝土梁的受弯承载力修正公式.将2种公式的计算结果进行对比后发现,修正公式的计算结果更接近试验值,可用于盐冻环境下混杂纤维锂渣混凝土受弯构件的分析和设计.