钢板剪力墙任意布置单侧加劲肋的等效刚度

对任意布置纵向单侧加劲肋的钢板剪力墙单向轴压下的屈曲性能进行研究。采用隔离体分析法,把加劲肋和被加劲钢板离散成独立个体进行受力分析,考虑加劲肋扭转和剪切变形的影响,同时加劲肋和钢板在连接线处需满足变形协调条件,求得单侧加劲板单向轴压下的屈曲临界方程,对比双面对称加劲板的屈曲临界方程,获得单侧加劲肋等效为双面对称加劲肋的等效抗弯刚度和等效抗扭刚度的解析表达式,进而获得被加劲板参与加劲肋工作的有效宽度表达式。与有限元模拟结果进行分析比对表明,公式具有良好精度,适用于任意开口和闭口截面的单侧加劲肋板。通过单侧加劲肋的等效刚度表达式,可以把单侧加劲问题转化为双侧加劲问题。     

加劲肋截面对加劲板力学性能的影响

加劲肋截面形式对加劲板的力学性能有重要影响。文中以某工程中承受平面外均布荷载的加劲板为研究对象,采用有限元方法,分别研究了不同加劲板母板厚度、不同加劲肋截面惯性矩对加劲板力学性能的影响。结果表明:采用角钢加劲肋提高加劲板抗弯性能是最有效的,等边角钢加劲肋较不等边角钢加劲肋能更好地的提高加劲板的抗弯性能,工字钢和槽钢加劲肋改善加劲板抗弯性能的能力是相近的。     

STUDY ON STIFFENED PLATES' MECHANICAL PROPERTIES INFLUENCED BY TYPES OF STIFFENERS' CROSS SECTION

加劲肋截面形式对加劲板的力学性能有重要影响.文中以某工程中承受平面外均布荷载的加劲板为研究对象,采用有限元方法,分别研究了不同加劲板母板厚度、不同加劲肋截面惯性矩对加劲板力学性能的影响.结果表明:采用角钢加劲肋提高加劲板抗弯性能是最有效的,等边角钢加劲肋较不等边角钢加劲肋能更好地的提高加劲板的抗弯性能,工字钢和槽钢加劲肋改善加劲板抗弯性能的能力是相近的.     

钢箱梁局部稳定性计算方法研究

由于钢箱梁纵向加劲肋受力比较复杂从而给计算带来不便。为简化计算,文章一方面提出钢箱梁受压部分在有无设置纵肋时的局部屈曲临界应力之差等效为纵肋的临界轴向压力并以此作为腹板在纯弯作用下纵肋局部稳定设计标准;另一方面,以相似截面形状压应力分布相似为基础,利用等效法将闭口和开口加劲肋与主钢板一起分别等效为箱形截面和T形截面;同时,在加劲肋属于全加劲时,不考虑加劲板横向变形的情况下,根据欧拉公式按加劲板惯性矩和宽度相等的原则将之等效为矩形截面钢板。     

设纵向加劲肋后矩形钢管混凝土柱屈曲机制分析及构造建议

针对搜集的38根设肋试件的轴压试验结果,采用ABAQUS进行了有限元计算。计算结果表明,轴压承载力与试验轴压承载力误差在7%以内,破坏模式与试验破坏模式吻合较好。根据相关试验数据,对加劲肋的工作机理及受力状态进行了分析。分析结果表明,平板加劲肋截面抗弯刚度对试件承载力有明显的影响,应选取合适加劲肋抗弯刚度及截面尺寸,才能既使组合构件的承载性能得到有效发挥,同时用钢量得到合理优化;钢管屈曲模式受加劲肋刚度的影响较大,随着加劲肋刚度的增大,钢管板件逐渐由在板件横向的一个半波转变为两个半波;当加劲肋刚度达到临界刚度后,加劲肋截面面积不再影响钢管屈曲模式,但试件的轴压承载力随加劲肋面积的增大而增大。     

腹板加劲H形截面框架梁塑性耗能区的抗震性能试验研究

针对腹板宽厚比较大的H形截面钢框架梁塑性耗能区延性较差的问题,提出在其腹板设置纵向加劲肋以改善抗震性能的方法,并进行试验验证。通过4个梁腹板设置纵向加劲肋和1个未设置纵向加劲肋的梁柱刚接节点试件的反复加载试验,对框架梁端塑性耗能区腹板设置纵向加劲肋前后的抗震性能进行对比研究。试验以梁腹板采用弹性设计截面的试件为基准,考察在腹板设置一道、两道纵向加劲肋后塑性耗能区抗震性能的改善程度;并与塑性设计截面腹板梁的试件、部分塑化截面腹板设一道纵向加劲肋的试件进行抗震性能的比对。试验结果表明：设置纵向加劲肋可显著提高H形截面框架梁塑性耗能区的抗震性能;梁端塑性耗能区翼缘宽厚比满足塑性设计截面的要求,腹板采用弹性设计截面的宽厚比,当设置一道或两道纵向加劲肋时,可达到不低于塑性设计截面或GB 50011-2010《建筑抗震设计规范》二级抗震框架梁端耗能区的抗震性能要求;弹性设计截面腹板纵向加劲肋分隔的区格板件宽厚比与实腹梁腹板宽厚比相当时,抗震性能基本等价。     

设平板加劲肋矩形钢管混凝土柱屈曲性能分析与设置原则研究

文中根据能量变分原理,采用瑞利-里兹法对设肋钢管混凝土钢管板件的局部屈曲性能进行研究,推导出设肋板件（刚性基层）屈曲系数,并在此基础上推导得到平板加劲肋的最小刚度要求。然后,对影响加劲肋最小截面刚度的因素进行分析,分析结果表明,加劲肋最小截面刚度和加劲肋面积与钢管壁板件面积的比值、管壁宽厚比、钢材屈服强度、钢管壁抗弯刚度有关;随着钢管壁宽厚比的增大,所需加劲肋最小抗弯刚度增大;随着加劲肋设置道数的增加,所需加劲肋最小抗弯刚度减小。最后,建立大量经试验验证了的ABAQUS有限元模型进行参数分析,数值计算参数分析结果较好地验证了文中所推导解析解的正确性。数值计算结果表明,当加劲肋的设置满足本文提出的最小刚度要求时,大宽厚比的钢管板件能够达到全截面有效,可按照我国相关规范进行承载力设计。     

双漏斗矩形钢煤斗受力性能研究

双漏斗矩形钢煤斗的受力性能比较复杂,可以通过增加厚度或者改变加劲肋形式等方式改善钢煤斗受力性能。通过一个工程实例,采用数值分析方法,研究壁厚增加和增大加劲肋的截面尺寸对双漏斗矩形钢煤斗受力性能的影响。研究表明,最大Mises应力并不随着厚度的增大而一直减小,增加加劲肋的截面高度对异型钢煤斗的受力性能的改善效果比增加加劲肋截面宽度的效果更加明显。     

“日”字形截面FRP拉挤型材屈曲性能的研究

文章对“日”字形截面FRP拉挤型材在弯曲荷载作用下的屈曲进行有限元分析,首先对比分析有无加劲肋对屈曲性能的影响,然后以“日”字形截面FRP拉挤型材的翼缘宽厚比、腹板高厚比和截面中心加劲肋距截面中性轴高度为主要变化参数,分析3种参数对“日”字形截面FRP拉挤型材屈曲性能的影响。研究结果表明,设置纵向加劲肋后,屈曲荷载提高36.2%。当翼缘宽厚比≤18.5时,屈曲模式从开始的局部屈曲转向整体屈曲,高厚比≤11.1时为整体屈曲。随着截面中心加劲肋距截面中性轴高度的增加,屈曲荷载先增加后减小再增加,但是与改变结构厚度相比,改变中心截面纵向加劲肋高度对屈曲性能的影响较小。     

冷弯型钢柱火灾试验研究

葡萄牙研究人员开展了冷弯型钢柱在火灾条件下的力学性能变化研究,开展了具有中间和边缘加劲肋的冷弯型钢柱的耐火试验。考虑的主要变量包括:截面形状、边界条件、加劲肋结构和约束条件。研究结果表明,截面为双边折叠加劲肋的冷弯型钢柱的耐火性能优于截面为单边折叠加劲肋的冷弯型钢柱的耐火性能。试验结果证明,现有的分析方法无法足够有效地预测约束冷弯型钢柱在火灾条件下的复杂屈曲行为。     

竖向加劲钢板剪力墙门槛刚度研究

为研究设置竖向加劲肋的钢板剪力墙的弹性屈曲性能,采用有限元法对竖向加劲钢板剪力墙弹性屈曲性能进行研究,分析加劲肋的刚度、加劲数量和钢板高宽比等因素的影响。研究表明:设置竖向加劲能有效提高钢板墙剪切临界应力,钢板高宽比、加劲肋数目和加劲肋抗弯刚度均对钢板剪力墙屈曲系数有较大影响。提出加劲肋门槛刚度的判定标准和计算公式,该判定标准考虑了加劲肋扭转刚度的影响。与有限元结果的比较表明,具有较好的精度,且明显优于文献结果。     

花瓣形钢管混凝土柱轴压受力机理和承载力研究

花瓣形钢管混凝土柱具有造型美观的优点,为具体研究其受力机理和承载力,定义了其截面组成,提出了截面偏移比和截面对称系数以反映花瓣形截面性质,提出在花瓣柱中设置十字形加劲肋以增强其组合效应。基于某工程中墩柱和有限元模型,研究了花瓣形钢管混凝土短柱在轴压荷载作用下的受力机理,分析了加劲肋厚度、混凝土强度、钢材强度、加劲肋开孔直径和间距等参数对轴压性能的影响,研究了加劲肋厚度与钢管壁厚的匹配关系。根据理论分析和大量有限元参数分析结果,建议了加劲肋厚度与钢管壁厚之比和钢管名义径厚比的取值范围,提出了花瓣形钢管混凝土短柱的轴压承载力计算式。     

异型钢管塔柱承载力试验研究和有限元分析

河南广播电视发射塔外塔柱采用异型大直径钢管,截面由三段直边和三段圆弧板组合而成,其径厚比已超过现行《钢结构设计规范》对圆钢管径厚比的限值,其承载力与管壁不同的加劲方法有关。分别采用内加劲肋和内桁架加劲两种方法对管壁进行内加劲可提高管壁的局部稳定性,从而提高构件的极限承载力。通过对两种加劲方法以及无加劲肋三种类型截面塔柱的缩尺试验研究和有限元模拟分析,有限元计算结果与试验实测结果吻合较好。研究表明:设计荷载作用下,三种形式截面均全截面处于弹性工作状态,具有足够的强度和刚度。对管壁采用内加劲肋方式处理后,截面承载能力提高20%左右,采用内桁架对管壁进行处理也可改善截面的应力分布,但在设计荷载作用下的效果并不显著。建议设计中采用内加劲肋对管壁加劲,提高构件的安全储备。     

钢筋加劲T形截面钢管混凝土柱抗震性能试验研究

制作4根钢筋加劲的T形截面钢管混凝土柱、1根非加劲T形截面钢管混凝土柱和1根T形截面钢筋混凝土柱试件,对其进行低周往复水平荷载作用下的滞回性能试验,研究其破坏模式和滞回性能,分析钢筋加劲肋的作用机理以及钢管对混凝土的约束作用。结果表明：相比T形截面钢筋混凝土柱,T形截面钢管混凝土柱破坏程度有明显减轻,刚度、承载力以及耗能性能均有明显提高;钢筋加劲肋能有效限制钢板局部屈曲和阴角处钢管与混凝土脱离,保证钢管和混凝土共同工作,对拉钢筋加劲肋相对锯齿形钢筋加劲肋的效果更加显著;含钢率较高的钢管混凝土柱承载力更高,耗能能力更好;轴压比从0.2增加到0.4时,钢筋加劲的T形截面钢管混凝土柱的承载力增大,延性降低。     

集中荷载作用下设加劲肋钢梁强度验算方法

在进行集中荷载作用下的钢梁设计时,若局部承压验算不满足要求,通常会考虑设置支承加劲肋。由于相关规范对设置支承加劲肋后的梁截面是否需要进行强度验算没有给出明确的要求,目前也没有相应的验算方法,利用有限元软件ABAQUS,对有、无加劲肋钢梁分别进行弹性和弹塑性分析,结果表明:无加劲肋时采用弹性分析得到的局部压应力和折算应力与现行规范的计算值基本吻合;弹塑性分析结果可以较准确地反映局部压应力或折算应力超过设计强度后的有、无加劲肋钢梁的截面承载力。证明设置加劲肋后可以不验算局部压应力,提出设有支承加劲肋钢梁的强度验算方法。     

加劲肋尺寸对垂直加劲肋方钢管柱-H梁节点的影响

垂直加劲肋节点适用于柱截面较小的方钢管(矩形管)柱和H型钢梁节点.因此,采用有限元方法,以垂直加劲肋长度和高度为主要参数,对垂直加劲肋节点的承载力、刚度、应力分布和破坏模式进行了分析.研究表明:垂直加劲肋节点承载力、弹性刚度和耗能能力均大于内隔板节点,但是强度和刚度退化严重;垂直加劲肋长度对节点承载力和刚度都有影响;加劲肋高度只对节点刚度有影响.     

矩形钢管混凝土柱T形加劲肋设计方法

基于钢板弹性屈曲理论,提出了矩形钢管混凝土柱内设置T形加劲肋的技术措施和设计方法。对于板件宽厚比较大的矩形钢管混凝土柱,沿钢管壁纵向设置T形加劲肋,由于T形加劲肋翼缘部分包裹于混凝土内部,充分发挥加劲肋与混凝土的共同工作性能,改善钢管壁局部屈曲性能。采用能量法并考虑内部混凝土对钢管壁的侧向支撑作用,基于均匀受压四边固支板简化计算模型,推导了内设置T形加劲肋的柱壁板件临界应力计算公式。通过控制钢管壁全截面有效,并考虑加劲肋界限刚度比影响,提出了矩形钢管混凝土柱的T形加劲肋刚度限值要求。结果表明:T形加劲肋与混凝土的共同工作显著改善了钢管壁的局部屈曲性能;对于大宽厚比矩形钢管混凝土柱,通过合理设计T形加劲肋,仍可使钢管壁全截面有效,即先发生屈服而不是局部屈曲。     

考虑加劲及开孔的薄钢板稳定性

应用有限元软件ANSYS对烟道、选择性催化还原(SCR)反应器及支架进行整体结构静力分析,选取反应器上变形最大的侧壁板及有矩形大开孔的壁板作为研究对象,分别研究了加劲形式及开孔对薄钢板稳定性的影响。结果表明:对于单向受压的加劲板,现有的加劲肋设计方法满足稳定性的要求;在其他条件相同、板受单向均布压力时,加劲肋截面面积相同的条件下,配置L型加劲肋时板的稳定性比配置T型加劲肋的板更强;矩形大开孔改变了板的应力分布,在开孔的周边容易出现失稳现象,随着开孔的增大,板的临界屈曲特征值呈线性降低,但在开孔周边布置加劲肋能有效防止开孔周边板的失稳;相同截面面积的L型加劲肋对板的约束能力比T型加劲肋强;开孔会降低板的承载力,但开孔周边适当添加加劲肋能较大程度提高加劲板的临界屈曲特征值。     

加劲肋在大宽厚比方钢管混凝土柱中的应用

当方钢管混凝土柱宽厚比较大时,需要考虑管壁局部屈曲导致的截面部分失效。沿管壁纵向布置加劲肋有助于解决此问题。通过对带加劲肋钢板的屈曲系数k值的变参数分析,得出加劲肋尺寸对k值的影响,并建议选择加劲肋需要满足的两个条件。给出大宽厚比情况下等距布置加劲肋的步骤和验算方法。     

纯剪作用下加劲钢板剪力墙的弹性屈曲

本文研究了设置1道横向板条加劲肋以及1~4道竖向槽钢加劲肋的钢板剪力墙在纯剪作用下的弹性屈曲,研究中着重考虑了横肋和竖肋之间的相互作用。以加劲钢板墙在纯剪作用下的临界剪应力等于小区格的屈曲应力为条件,得到一系列反映横肋和竖肋相互关系的曲线。分析表明钢板墙所需的横肋的门槛刚度随着竖肋加劲系数的增加而减小,且在竖肋加劲系数不变的条件下,随着竖肋扭转约束的增强而减小。根据计算结果提出了能够考虑横肋和竖肋相互作用的加劲肋门槛刚度的计算公式,与数值结果比较,表明公式具有良好的精度。