钢压弯构件面内等效弯矩系数取值的改进(上)——两端支承的构件

首先阐述两端简支的弹性压弯构件面内等效弯矩系数的理论侧面及公式的简化。考虑了3种不同的加载工况。对于兼承横向荷载和端弯矩的工况,提出应用叠加原理的方法,可以得到简单而精度较好的解。其次,用现有面内稳定极限承载力资料校验建议的计算公式,3种工况都得到满意的结果。最后论证,把简支构件βm系数计算公式中的欧拉临界力改为端部约束杆的临界力,即可推广到构件端部有约束的情况。     

压弯构件设计的等效轴压力系数方法

本文给出一个型钢压弯构件截面设计的简捷方法——等效轴压力系数法,弯矩的影响用弯矩等效轴压力系数反映,可一次选定经济合理的型钢规格,避免了常用试算法之不足。利用本文方法设计,效率高、质量好。     

不等端弯矩作用下等效弯矩系数的讨论

现行设计规范对梁柱在不等端弯矩作用下等效弯矩系数β的取值因采用了近似表达式的形式，故与实际情况有较大误差。同时，由于现行设计方法不能提供二阶最大弯矩的准确位置，也给设计带来了不便。本文运用弯矩分布函数，建议对β的取值可以采用图表的方法，使β值的求解更精确、更实用。同时，在此基础上，还提出了等效跨长的概念。     

附加弯矩对压弯构件弯扭屈曲的影响及其解决

考虑弯矩作用平面内变形而产生的附加弯矩对屈曲弯矩的影响，采用伽辽金法，通过对附加弯矩的积分，得出了附加弯矩对屈曲弯矩的影响形式，并在压弯构件弯扭屈曲相关公式引入附加弯矩系数以考虑附加弯矩的影响，并通过实例分析证明附加弯矩对设计结果有显著的影响．     

楔形变截面柱平面内稳定及平面内等效弯矩系数

采用平衡法对楔形柱 (压弯构件 )平面内稳定及平面内等效弯矩系数进行计算分析 ,得出楔形压弯构件与等截面压弯构件平面内稳定计算公式一致、其平面内等效弯矩系数 βm 与等截面 βm 相衔接的计算公式     

钢压弯构件的可靠度分析

本文对钢结构设计规范(TJ17—74和GBJ17—88)的压弯构件进行了可靠度分析.一般情况下,满足《建筑结构设计统一标准》(GBJ68—84)的规定要求.GBJ17—88中压弯构件比TJ17—74的压弯构件的可靠度较为均匀一致.但在某些情况下(如偏心较大时,长细比较大时等),钢压弯构件的可靠度可能过小或过大.为了克服这个缺点,文中对抗力分项系数γ_R和截面塑性发展系数γ提出了改进意见,可供设计人员参考。     

压弯构件在弯矩作用平面内的稳定性计算

新订(GBJ17—88)规范中对压弯构件弯矩作用平面内稳定极限承载力计算的规定,比原(TJ17—74)规范作了重大改进。本文从基本概念出发,对其失稳特征进行了讲述;并根据弹塑性工作阶段11种截面形式的压弯构件采用数值法计算和考虑塑性发展等因素后修正得出的理论稳定系数为依据,论证了改进后新规范所采用长细比为参数的相关公式,要比原规范依据三种截面形式采用偏心率为参数的单项计算式更为安全和接近理论值。     

无侧位移楔形变截面门式刚架柱弯矩作用平面内的等效弯矩系数研究

现行规范CECS 102∶2002《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》对楔形变截面刚架柱的稳定计算公式(6.1.3-1)借鉴等截面构件的稳定计算公式,但平面内等效弯矩系数仅对有侧移刚架柱作出规定βm=1,而对于无侧移楔形变截面刚架柱平面内等效弯矩系数未作任何规定,这给设计和工程实践带来了不便。本文基于平衡法,对3类典型受力情况下无侧移楔形变截面门式刚架柱平面内等效弯矩系数进行了深入研究,并取得一些有价值的研究成果,可为工程实践及规范修订提供参考。     

不锈钢热轧槽钢压弯构件绕弱轴面内稳定性能研究

为研究S30408(EN1.4301)不锈钢热轧槽钢压弯构件绕弱轴的面内稳定性能,对18个中长柱进行偏心加载试验,分析其绕弱轴的失稳破坏模态和面内稳定承载力。试验前测量试件初始几何缺陷、荷载初偏心及截面残余应力分布。采用有限元软件ABAQUS建立不锈钢热轧槽钢压弯构件有限元模型,经与试验结果对比验证后开展参数分析,研究了初始几何缺陷及纵向残余应力对不锈钢热轧槽钢压弯构件绕弱轴面内稳定性能的影响。基于试验及有限元分析结果对现行规范CECS 410:2015《不锈钢结构技术规程》(简称规范)设计方法进行评估,并提出了改进设计建议。研究结果表明：中长柱的破坏模态均为绕弱轴整体弯曲失稳;按照规范计算得到的不锈钢热轧槽钢压弯构件绕弱轴面内稳定承载力较试验值总体偏于保守,对于试验及有限元分析结果与规范公式计算结果比值,正偏心工况下为1.31,负偏心工况下(弯矩作用使槽钢翼缘肢尖受拉)为1.21且部分试件偏于不安全;改进的设计方法能较合理地预测不锈钢热轧槽钢压弯构件绕弱轴的面内稳定承载力,对于试验及有限元结果与改进设计方法计算结果比值,正偏心工况下为1.07,负偏心工况下为1.05。     

不锈钢压弯构件平面内稳定承载力计算方法研究

对比了EN 1993-1-4∶2006《欧洲不锈钢结构设计规范》、SEI/ASCE 8—02《美国冷成型不锈钢设计规范》和日本《不锈钢建筑结构设计基准》(2002)中压弯构件平面内稳定的设计方法,并结合不锈钢轴心受压构件稳定承载能力的研究成果,基于GB 50018—2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》中相关规定,考虑不锈钢材料力学性能的离散型,提出不锈钢压弯构件平面内弯曲屈曲的设计公式;将设计方法计算结果与国外已有的试验数据进行对比。结果表明,所建议公式的计算结果与国外基本规范具有相近的精度,计算结果偏于安全;最后,对不锈钢压弯构件的设计表达式的改进方向进行展望。该设计表达式可为编制我国不锈钢结构设计规程中压弯构件设计条文时参考。     

不锈钢方矩管压弯构件平面内稳定承载力理论研究

对不锈钢方矩管截面的平面内稳定承载力进行研究,对两种不同截面,两端铰接的方矩管压弯构件进行数值模拟,在有限元模型中考虑了不锈钢非线性本构关系,冷加工效应和构件的初始缺陷,并与已有的试验数据进行对比,结果验证了有限元模型的准确性。在此基础上,拟合出了适应于工程中常用不锈钢压弯构件截面和长细比的下限相关曲线公式以及计算不锈钢方矩管压弯构件平面内稳定承载力的线性相关算式。为了便于实际应用,该式在形式上与我国GB 50017—2003《钢结构设计规范》保持一致。     

复合荷载作用钢梁弯扭屈曲的等效弯矩系数

为提高等效弯矩系数实用算式的计算精度和拓展等效弯矩系数实用算式的应用范围,总结了复合荷载作用下钢梁弯扭屈曲临界弯矩研究现状和特点,在临界弯矩理论背景下,等效弯矩系数取值是影响临界弯矩计算精度的主要因素。基于钢梁弯扭屈曲等效弯矩系数的计算理论,通过选取合理的单一荷载作用下临界弯矩中系数C1的数值或表达式,提出了4种常见工况的等效弯矩系数C_b的实用算式及其使用范围。在端弯矩比例为-1≤ψ≤1的范围内,对比了文中C_b实用算式与现有文献中的"4M"C_b算式,验证了文中C_b实用算式的正确性并提出了C_b算式的选用准则。通过数值算例验证了C_b算式选用准则的正确性。研究表明,当-1≤ψ≤1时C_b算式在其适用范围内都具有较高的精度,基于C_b算式及其选用准则可得到精确的临界弯矩。     

宽薄腹工形截面压弯构件的平面内稳定设计

钢结构设计规范(GB50017-2003)、门式刚架轻型房屋钢结构技术规程(CECS1022002)关于宽薄腹工形等截面压弯构件的平面内稳定计算,虽然基本原理相同,但具体方法差别甚大。通过对试验数据、由数值法所得的分析结果与按这两种方法的计算结果比较,发现规范的方法在很大范围内偏于保守,且不甚合理;而门规的方法更为经济合理,建议规范也采用门规的方法对宽薄腹工形等截面压弯构件作平面内的稳定计算,使设计更加统一,经济合理。     

柱式构件在风荷载作用下的弯矩增大系数

本文根据能量原理,对等截面匀质柱在风荷载作用下的最大弯矩计算进行了理论上的推导,并与忽略自重影响的计算方法进行比较,从而得出在计算柱式构件在风荷载作用下的弯矩时,应充分重视轴向重力影响的结论。     

压弯构件在弯矩作用平面外的稳定性计算

本文对新订(GBJ17 88)规范第5.2.2条第二项中关于单轴和双轴对称实腹式压弯构件,在弯矩作用平面外弯扭屈曲承载力所采用的相关公式,从理论到试验验证进行了全面讲述;并对该计算式的具体应用进一步作了说明;与(TJ17 74)旧规范中有关条款作了对比,论述了修正后的新规范更为安全和合理。     

双向压弯钢构件极限承载力的研究

本文从总势能最小值原理出发,导出了双向压弯钢构件的弹塑性切线刚度方程,在该方程中能考虑构件的初变形、几何非线性和残余应力等。与本文8根双向压弯构件的试验结果相比较,本文方法具有相当高的计算精度,可用于双向压弯构件和空间结构的非线性分析。     

双角钢压弯构件■形截面的等效轴压构件设计法

本文给出采用等效轴心受压荷载,按轴心受压构件设计双角钢压弯构件(?)形截面的简便实用方法,应用该法可避免反复试算,且初选截面一般即为既安全适用又经济合理的较优截面。