柱脚固接有吊车厂房门式刚架柱的计算长度

有吊车厂房中框架柱轴力和截面都阶型变化 ,对于柱脚固接的阶型柱 ,规范只给出了顶端铰支或固支时的计算长度系数 ,没能考虑梁对柱的约束作用。通过对柱脚固接阶型的弹性屈曲分析 ,得到了框架柱平面内、平面外计算长度系数的表达式和计算表格 ,结果与有限元分析符合较好。在此基础上 ,对计算长度系数公式进行了简化     

有吊车作用柱脚铰接门式刚架柱的计算长度

有吊车厂房中框架柱轴力和截面都呈阶形变化 ,对柱脚铰接的阶形柱的计算长度规范没有规定。通过对柱脚铰接的阶形柱的弹性屈曲分析 ,得到了框架柱平面内、平面外计算长度系数的表达式和计算表格 ,结果与有限元分析符合得很好。在此基础上 ,对计算长度系数公式进行了简化 ,结果对于工程设计人员进行框架柱的稳定性设计具有重要的指导意义。     

两端不等约束的方钢管约束钢筋混凝土柱抗火性能分析

为研究两端不等约束的钢管约束钢筋混凝土柱的抗火性能,提出相应的抗火设计方法,开展了两端不等约束方钢管约束钢筋混凝土柱的抗火性能有限元分析,分析轴向约束刚度比、转动约束刚度比、截面边长、荷载比和长细比等参数对柱在火灾下的变形、轴力、弯矩、计算长度和耐火极限等的影响。结果表明：随着柱上下任一端转动约束刚度的增大,柱破坏时的计算长度减小,耐火极限增长;当柱两端转动约束刚度比在0～0.5之间时,增大转动约束刚度比对耐火极限提高的有利作用尤为明显。基于参数分析结果,提出了不同升温时刻和两端不等约束刚度下钢管约束钢筋混凝土柱计算长度系数和柱中轴力的简化计算公式,进而建立了与两端铰接柱和两端等约束柱抗火设计公式表达形式相同的两端不等约束柱的抗火设计方法,该方法可精确地计算两端不等约束的方钢管约束钢筋混凝土柱破坏时的轴力和计算长度以及耐火极限,可以用于无侧移平面框架中轴向约束和不等转动约束耦合作用下方钢管约束钢筋混凝土柱的抗火性能设计。     

设计规范GBJ17-88第五章修订建议

《钢结构设计规范》（GBJ17-88）的修订工作已经提到日程上来．本文对该规范第五章提出修改部分条文和增添新内容的建设，包括轴心压杆弯扭屈曲计算，厚壁柱的稳定系数，格构柱缀条的次应力，多根柱的单道和多道支撑的计算，在动力荷载作用下允许适当发展塑性，交叉斜杆平面外计算长度的改进，考虑柱脚提供的实际转动约束和改进框架柱计算长度的规定使之适应于各种不同情况．     

转动约束下钢柱的热屈曲

对钢柱在热荷载下的平面内弹性屈曲进行了分析。柱端有两个弹性转动弹簧约束,可模拟邻近结构构件施加的反力或者模拟弹性基础。假定温度沿界面呈线性分布。基于非线性应变-位移关系,通过能量法可得到平衡和屈曲计算方程。在3种不同的热荷载效应下对柱的屈曲进行了分析。结果表明:所提出的分析方法可用于计算弹性屈曲的临界温度。热梯度对于柱稳定性的改进具有很重要的作用。此外,当增加转动约束的刚度和减小柱长细比时,热梯度对柱的影响会减少。同时发现,转动约束会显著影响柱的弹性屈曲承载力,增加约束的转动刚度会使得临界温度上升。     

节点初始转动刚度对门式刚架平面内屈曲荷载影响研究

门式刚架一般均采用端板式连接,属半刚性连接,通过分析柱脚铰接与柱脚刚接两种情况的刚架稳定承载力随节点相对转动刚度以及梁柱线刚度比变化的关系曲线,得出在梁柱线刚度比相同情况下,刚架稳定承载力随转动刚度增大而增大,最后给出了刚架柱的计算长度系数表格以便工程应用。     

柱脚约束对钢柱弯扭屈曲承载力的影响

本文用有限积分法研究了如图1所示的钢柱脚在弯矩作用平面外的转动和翘曲约束对柱弯扭屈曲承载力的影响,提出了考虑这种影响时的计算长度系数μ_y 的建议值。     

单阶柱上下柱弹塑性阶段的相互作用

单阶柱屈曲时上、下柱存在相互作用,对顶端自由和顶端受转动约束的阶形柱进行了弹塑性有限元极限承载力分析,研究了这种相互作用在弹性阶段和弹塑性阶段的变化。结果表明,在弹塑性阶段,这种相互作用总是朝着增加阶形柱的承载力方向变化,说明目前规范采用依据弹性假定确定的计算长度系数,应用于弹塑性工作的柱子是偏于保守的。通过分析弹塑性阶段上、下柱相对刚度的强弱的变化和柱顶弹性约束相对于柱子刚度的变化,对产生这种结果的原因进行了分析。     

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。     

单横隔预应力撑杆柱对称与反对称屈曲的近似公式与参数分析

基于钢结构稳定中轴心受压构件的弹性弯扭屈曲理论,对单横隔预应力撑杆柱在平面内的两种屈曲模态进行了详细的弹性屈曲理论推导和数值分析.首先根据横撑杆的等效平动弹簧刚度和等效转动弹簧刚度对单横隔预应力撑杆柱体系的力学计算模型进行简化,然后根据简化体系的平衡条件和边界条件推导出弹性屈曲方程,并拟合出单横隔预应力撑杆柱在平面内的对称与反对称弹性屈曲的近似公式,最后通过有限元软件ANSYS对单横隔预应力撑杆柱的弹性屈曲性能进行参数分析.研究表明:弹性屈曲方程与有限元模拟结果吻合良好,两者弹性屈曲荷载的最大误差不超过2%;通过1stOpt软件拟合出的单横隔预应力撑杆柱对称及反对称屈曲的近似弹性屈曲公式具有较高的精度,便于预应力撑杆柱在实际工程中的应用;弹性屈曲荷载随着横撑杆长度及直径的增大而增大.     

考虑柱间相互作用的阶形柱计算长度系数

柱间相互作用对阶形柱的稳定性有很大的影响,而我国现行规范及已有文献所给出的阶形柱计算长度系数的计算方法不能准确考虑该作用.利用等截面压杆的转角-位移方程得到阶形柱的刚度矩阵,由此推导了轴力对阶形柱刚度削弱的表达式,并构建了可考虑柱间相互作用的阶形柱计算长度系数的计算式.研究表明该计算长度系数计算式具有较高的精度,使用方...     

单管柱与格构柱组合式支撑架体系的稳定性研究

针对湖州奥林匹克体育场中单管柱与格构柱组合式支撑架体系,采用有限元分析方法对该体系的整体失稳特点、立柱计算长度系数的取值进行了分析;然后对影响双层单跨非对称框架结构整体稳定性的柱顶不对称荷载、柱刚度比、梁柱线刚度比三个因素进行了深入的研究,得到了以上因素下单管柱及格构柱计算长度系数理论解的图表,可以直观地查看到计算长度系数随各相关参数的变化规律,以供技术人员选用。同时,通过实例的对比分析,验证了以上计算长度系数图表的准确性和合理性。     

Thermal buckling of rotationally restrained steel columns

The in-plane elastic buckling of a steel column under thermal loading is investigated. Two elastic rotational springs at the column ends are used to model the restraints which are provided by adjacent structural members or an elastic foundation. The temperature is assumed to be linearly distributed across the section. Based on a nonlinear strain-displacement relationship, both the equilibrium and buckling equations are obtained by using the energy method. Then the buckling of columns in three different thermal loading cases is studied. The results show that the proposed analytical solution can be used to predict the critical temperature for elastic buckling. The thermal gradient plays a positive role in improving the stability of columns. Furthermore, the effect of thermal gradients decreases while increasing the rotational restraint stiffness and decreasing the slenderness ratios of columns. It can also be found that rotational restraints can significantly affect the column elastic buckling loads. Increasing the rotational stiffness of thermal restraints will increase the critical temperature.     

柔性连接钢框架稳定分析的计算长度

根据钢框架柱稳定设计的计算长度概念,以部分框架为计算单元,用变刚度的螺旋弹簧模拟梁柱节点连接的柔性,通过引入柔性连接刚度修正系数,建立了无侧移和有侧移柔性连接钢框架柱计算长度系数修正公式,其形式与我国钢结构设计规范(GB17—88)规定的计算长度稳定方程完全相同,可供工程设计人员使用.     

等截面斜腿刚架平面内整体稳定性能研究

用ANSYS有限元程序,考虑几何非线性,对等截面斜腿刚架进行了大量的荷载-位移全过程分析。分析中考虑了柱倾斜角度、柱高度与跨度比和梁的起拱坡度等参数,以及梁上均布荷载和集中力两种加载形式,最后给出了斜腿刚架的各种失稳模式和相应刚架柱的计算长度系数,供设计时参考。二阶弹塑性算例分析表明,在利用有效长度法进行斜腿刚架平面内整体稳定性验算时,除刚架柱外,还要验算梁的稳定性。     

计算长度系数的物理意义及对各种钢框架稳定设计方法的评论

本将有侧移失稳的框架柱计算长度系数与结构力学的D值法联系，论证了柱子计算长度系数计算柱子抗侧刚度系数．通过柱子计算长度系数可以较精确地确定整个楼层的抗侧刚度。本计算表明考虑同层各柱的相互支援对框架柱计算长度系数进行修正后，薄弱层柱子的计算长度系数能够得到略偏安全的精度。利用整体分析时各个柱子的计算长度系数存在的关系就可以得到所有其它非薄弱层柱子的计算长度系数，且同样略偏安全。通过例子发现框架层与层相互作用的一个重要性质：层对层的支援，对同一层的每个柱子而言．获得的好处(临界力增加)或贡献出来的刚度(临界荷栽的减小)具有相同的比例。本对当前各种框架稳定性计算方法(传统的线性分析计算长度系数法、线性分析层整体稳定计算法、结构整体稳定计算法和二阶分析法)进行了简单的讨论。     

半刚接钢框架柱的稳定分析方法

根据钢框架稳定设计中柱子计算长度的概念,研究了钢框架中梁柱节点半刚性连接柱的计算长度系数取值问题,采用螺旋弹簧模拟梁柱节点连接的半刚性,考虑了梁柱间的相对转角关系,通过引入梁柱线刚度比修正系数的计算方法,推导了有侧移和无侧移半刚接钢框架柱计算长度系数的修正公式。研究结果表明:受节点半刚性影响,半刚接钢框架柱的计算长度系数比按刚接考虑的计算长度系数要大,约增大2%～6%;框架柱除底层外,其上下两端与横梁的连接基本是半刚接的形式,按横梁有侧移考虑,柱的计算长度系数比柱两端按刚性节点计算出的计算长度系数值增大了4%左右。由此可见,在钢框架的稳定分析和设计中,应考虑由于梁柱节点采用半刚接的连接形式,对框架柱的稳定性产生的不利影响。     

厂房框架带牛腿柱的计算长度

设有20 t以下桥式吊车的厂房框架多用带牛腿的常截面柱来承受吊车荷载。这种带牛腿荷载的柱在框架平面内的计算长度,习惯上和荷载完全集中在柱顶者同样对待。实际上,由于大部分荷载施加在柱中间部位,柱的稳定承载能力要比荷载集中于柱顶的常截面柱高。设计计算应该基于这种实际情况。为此,本文提出带牛腿柱在框架平面内计算长度的理论公式和简化实用计算公式。同时提出反映两柱相互约束效应的计算公式,进一步发挥结构的潜力。柱在框架平面外的计算长度通常取为纵向支承点间的距离。然而,带牛腿荷载的柱在牛腿表面处总是有纵向支撑杆件把它分为两段。由于上段短而荷载小,对在设计中起控制作用的下柱有约束作用,从而减小其计算长度。本文也为此提出理论和实用计算公式。     

钢管混凝土柱稳定系数的统一算法研究

介绍了美国《建筑钢结构规范》(AISC-LRFD)和欧洲《钢-混凝土组合结构设计规范》(Eurocode 4)中关于钢管混凝土柱稳定系数的计算方法。无论钢管混凝土单肢柱或是钢管混凝土格构柱,均可先计算柱的相对长细比,再通过相应公式计算其稳定系数。采用该研究思路,在分析评价国内外各设计规程计算方法的基础上,提出适合工程应用的钢管混凝土柱稳定系数的统一算法。对钢管混凝土单肢柱、哑铃形柱、格构柱分别进行该算法的试验验证,研究结果表明,计算值与试验值均吻合良好。