钢框架中蒙皮效应的若干影响因素

参考国内外对蒙皮效应的研究成果和现状,利用通用有限元分析软件ANSYS模拟分析了轻型钢框架结构中的蒙皮效应.分析中考虑了不同的钢框架布置形式以及檩条的数目和截面形式等因素对钢框架中蒙皮效应的影响.通过分析,得出一些有价值的结论：影响蒙皮结构力学性能的最主要因素是连接件的力学性能及其设置情况,其余影响因素一般通过影响连接件的力学性能及设置情况,从而达到影响蒙皮结构力学性能的效果.这些结论对轻钢结构设计中考虑蒙皮效应具有一定的参考价值.     

木结构组合板蒙皮效应研究

针对一种带蒙皮板的木结构组合板进行了试验研究,得出其承载力,并与未蒙皮的组合板对比试验。运用有限元程序对结构进行数值模拟,并与试验结果进行了对比分析。研究结果表明:蒙皮板对结构刚度和承载力均有较大的增强作用,分别提高了167%和64%。有限元分析结果与试验结果较为吻合,说明建立的有限元模型可以较准确地反映组合板的受力性能。相较单一材料木板,带蒙皮组合板在同时满足刚度和强度要求的情况下,可以节约20%的材料。因此,蒙皮可应用于构件设计,其效应在承载力计算中亦应得到重视。     

组合楼板效应对带低屈服点钢耗能梁段高强钢框筒结构滞回性能影响分析

含剪切型耗能梁段高强钢框筒结构(简称HSS-FTS-RSL)具有良好的抗侧、抗扭刚度以及耗能能力,为研究楼板组合效应对结构抗震性的影响,针对大震下楼板过早与裙梁脱开问题,提出了相应构造措施加以改善.采用ABAQUS建立HSS-FTS-RSL子结构模型进行滞回分析,以连接件构造措施、楼板厚度、混凝土强度和耗能梁段长度为参数,分析其对子结构滞回性能的影响规律.结果表明：设置T型连接件可以在裙梁错动位移较大时延缓栓钉从RC楼板中拔出,并且T型连接件腹板宜沿跨度方向布置;考虑楼板组合效应可以提升结构的初始刚度和承载力,楼板越厚、混凝土强度越高以及耗能梁段越短,提升幅度越大,但楼板的存在会一定程度上限制耗能梁段的转角,从而影响耗能梁段的塑性发展;基于分析结果,提出了设计建议：耗能梁段长度不宜过长也不宜过短,耗能梁段长度比取值范围宜在0.95～1.25内,在满足结构性能需求及连接件构造要求的前提下,尽量选择厚度较薄的楼板,且混凝土强度等级不宜超过C30.     

自动铺丝变刚度加筋板结构承载能力分析

对自动铺丝带来的变刚度问题研究近期才引起关注,目前还处于探索阶段,变刚度加筋结构的工程应用仍需要大量的机理性探究作为数据支撑。基于分段线性化的离散思想和纤维平移法,使用Matlab/ABAQUS杂交建模法建立变刚度层板有限元模型。考虑材料刚度退化及筋条与蒙皮之间的界面损伤,基于Hashin准则编写的子程序,研究了变刚度蒙皮加筋板在压缩和压剪组合载荷下的承载能力。对比直线铺放加筋板和变刚度加筋板的载荷-位移曲线,证明采用合理的曲线铺丝设计,加筋板的承载能力可以得到显著提高,通过对几种加筋板在上述2种载荷工况下的渐进失效分析,研究了变刚度蒙皮加筋板的失效机理和其对整体承载性能的影响。实验结果表明:采取合理的变刚度蒙皮的方式能够较为显著地提高加筋板的刚度,提高结构的极限承载能力。     

开孔波折板连接件在组合柱中连接性能的有限元分析

采用ABAQUS有限元软件,对已有的设置开孔板的型钢混凝土柱进行模拟分析,应用试验数据验证了模型的合理性.在此基础上,为了研究开孔波折板连接件在组合柱中的连接性能,对具有布置开孔波折板连接件的型钢混凝土柱进行有限元模拟,并将模拟结果与布置开孔板连接件的型钢混凝土柱的模拟结果进行对比,分析了型钢与混凝土接触面处的相对滑移及分布规律、两种连接件的受力情况.研究表明：在组合柱柱身上面布置相同高度的连接件,开孔波折板连接件的连接性能明显优于开孔板连接件.     

开孔钢板连接件在组合柱中的连接性能试验研究

对3根设置开孔板连接件的型钢混凝土柱在轴力和低周反复水平荷载作用下的滑移性能进行了试验,分析了试件的水平荷载-滑移滞回曲线、水平荷载-滑移骨架曲线.研究了开孔板不同布置方式对钢-混凝土滑移性能的影响.研究结果表明,开孔板连接件对抑制钢-混凝土之间的相对滑移较为有效;选择合理的布置方式,可以在保证抗滑移要求的前提下,减少开孔板连接件的数量.     

板厚对轻钢蒙皮体剪切性能影响的研究

基于有限元方法建立了蒙皮体的精细有限元模型和非线性分析方法。采用空间梁单元建立了檩条和椽的分析模型,采用非线性板壳单元建立了压型钢板的精细模型,并且充分考虑了压型钢板的沟槽和褶皱效应,连接件采用空间弹簧单元模拟。在此基础上以某实际蒙皮体为背景研究了其抗剪承载力的特点并系统研究了板厚对蒙皮体抗剪性能的影响。结果表明:在较大荷载作用下结构体系仍处于线弹性阶段,但其外围的蒙皮体则已经进入塑性。蒙皮体两侧连接件的内力变化幅度较其它位置显著。两侧垂直向连接件的内力均随板厚的增加而增加,中间位置的连接件内力随板厚的增加而缓慢减小,而平行于檩条方向的连接件内力则存在差异。     

开孔板连接件在组合柱脚中的连接性能试验研究

开孔板连接件是一种新型剪力连接件,具有剪切刚度大、受剪承载力高、抗疲劳性能好等优点.设置了开孔板连接件的组合柱脚,在轴力和反复荷载作用下的连接性能进行了试验研究.由试验得到了不同埋深比试件的荷载-滑移滞回曲线和骨架曲线、开孔板的荷载-应力曲线等.试验结果表明:开孔板连接件的设置可以有效地提高组合柱脚的抗滑移性能;一定埋深后,加深埋置深度对提高连接件性能的作用较小;开孔板所受应力沿埋置深度方向不断降低.     

组合连接件对钢管-混凝土黏结性能的影响

为了揭示组合连接件对钢管与外围混凝土工作性能的影响规律,开展由环板、加劲板、焊钉组成的组合连接件对钢管与外围混凝土的黏结滑移性能影响试验研究.获取界面黏结-滑移曲线以及裂缝的分布规律,并在试验的基础上开展数值模拟参数分析,并与规范计算结果进行对比.研究结果表明：带组合连接件钢管特征滑移量大于6 mm,符合欧洲规范Eurocode-4对延性连接件的要求;环板与加劲板组合能更充分地利用混凝土的抗压性能,配置一定比率的焊钉能有效提升界面弹性抗滑移刚度;增大焊钉率可以提升界面塑性抗滑移刚度、极限抗滑移强度,高焊钉率的多排焊钉并未改变焊钉作为延性连接件的性质;单个焊钉实际极限荷载值与规范计算值基本一致.     

钢箱模块叠合方钢管梁受弯性能试验与参数分析

为解决叠箱模块化钢结构体系模块间约束较弱的问题，提出上下模块方钢管梁叠合受力的连接方法，通过试验与有限元参数分析研究了简支叠合钢梁的受弯性能，考察了连接位置、螺栓数量、钢梁尺寸等因素的影响.试验结果表明：试验构件出现2种典型破坏模式，即钢梁屈服和连接件剪切破坏；抗剪连接可阻止上下梁间的滑移，有效提高叠合钢梁的受弯性能，强连接叠合梁抗弯承载力比无连接叠合梁提高了26.67%,初始抗弯刚度提高了70.65%.参数分析表明：随弯剪段螺栓数量增加，叠合梁的受弯性能比无连接叠合梁有明显提升；每个弯剪段连接处各设置4个直径20 mm的螺栓，且连接板长、板厚分别为240 mm, 8 mm时，上下梁间有较好的协同受弯性能.叠合钢梁协同受弯机理为：叠合梁间的抗剪连接阻止了上下梁间相对滑移，对上梁产生偏心压力，对下梁产生偏心拉力.随着连接作用的增强，上下梁的中和轴均趋近叠合面，从而使上梁呈现压弯受力的特征，下梁则呈现拉弯受力的特征.