用防屈曲支撑改进钢框架-支撑结构抗震性能的设计方法

为了提高钢框架-支撑结构的抗震性能,在对防屈曲支撑和钢框架-支撑结构研究的基础上,采用防屈曲支撑改进普通钢框架-支撑结构,实现在不增加用钢量的前提下,使钢框架-支撑结构的抗震性能达到中震下主体结构保持弹性的效果.提出了这种改进方法的步骤和关键问题,并结合算例,合理设计防屈曲支撑,采用手算和有限元分析软件对其进行抗震验算和动力非线性时程分析,证明了这种改进方法的可行性和有效性.     

钢框架非线性分析的无网格法研究

以钢框架结构为研究对象,针对影响钢结构承载力的几何非线性和连接非线性因素,引入无网格法进行分析.首先,应用非线性连续介质力学的有限变形理论和无网格伽辽金法,建立了梁柱几何非线性刚度矩阵.然后,针对半刚性钢框架,建立了无网格法与有限元法耦合的分析方法.通过一榀典型的半刚性钢框架几何非线性分析,验证了本文方法的实用性和可靠性.     

平面钢结构的几何非线性分析

高层钢框架结构体系由于其高宽比较大，柱截面尺寸相对较小，则当其承受较大的竖向荷载时，几何非线性的P－Delta效应将成为影响结构工作性能的主要因素，本文以高层钢框架为研究对象，应用非线性连续介质力学的有限变形理论和泛函和势能驻值原理，建立了U．L．列式的结构几何非线性刚度方程和相应的有限元方法，可用于高层钢框架结构的几何非线性分析计算。本文方法克服了经典梁柱理论的稳定函数法在轴力为拉，压和零时刚度系数表达式各异的不便，通过一榀典型钢框架的几何非线性分析，说明了本文方法的实际应用和可靠性，算例表明，对于多高层钢框架结构，P－Delta效应的影响不应忽略。     

改进塑性铰法在钢框架高级分析中的应用

改进塑性铰法是一种简化的高级分析方法。该方法能够考虑结构及构件的二阶效应、几何缺陷和残余应力等多种非线性因素的影响，还可以考虑连接的半刚性性能。改进塑性铰法已可用于平面钢框架的高级分析和设计，对空间钢框架的高级分析尚有待发展。详细介绍了实用的改进塑性铰法对各种非线性因素的处理办法，及平面框架分析向空间框架分析扩展的实用方法．并讨论了当前改进塑性铰法高级分析亟待解决的问题。     

爆炸荷载作用下钢框架柱冲击响应与破坏模式的数值模拟

目的运用非线性显示动力学有限元方法分析计算爆炸冲击荷载作用下钢框架柱的冲击响应和破坏模式．方法基于有限元分析程序ANSYS／LS—DYNA建立三维有限元模型,分析钢框架柱在3种爆炸荷载作用下可能发生的破坏模式特征及其影响因素．结果壳单元shell163考虑了局部屈曲效应和剪切应变的影响,可以有效模拟在爆炸荷载作用下钢框架柱的冲击响应和破坏模式．在荷载峰值相同的情况下,荷载持续时间越长,结构的变形越大;荷载冲量相同时,爆炸荷载峰值压力越高,结构的破坏程度越严重．结论钢框架柱的破坏模式与爆炸荷载的作用特征有关：在冲量荷载作用下,钢框架柱倾向发生柱脚剪切破坏和柱中翼缘屈曲破坏;在动力荷载作用下,钢框架柱则倾向发生柱脚剪切破坏;在准静态荷载作用下易发生整体弯曲屈曲破坏．     

改进塑性铰法在钢框架高级分析中的应用

改进塑性铰法是一种简化的高级分析方法.该方法能够考虑结构及构件的二阶效应、几何缺陷和残余应力等多种非线性因素的影响,还可以考虑连接的半刚性性能.改进塑性铰法已可用于平面钢框架的高级分析和设计,对空间钢框架的高级分析尚有待发展.详细介绍了实用的改进塑性铰法对各种非线性因素的处理办法,及平面框架分析向空间框架分析扩展的实用方法,并讨论了当前改进塑性铰法高级分析亟待解决的问题.     

单轴对称薄壁钢压柱局部和整体相关作用

通过27根剖分T型钢压杆试验,借助通用有限元软件对单轴对称钢压杆的整体与局部相关屈曲做了计算分析,分析时考虑了残余应力、几何和材料的非线性等因素的影响.分析结果表明,畸变变形不容忽视,整体分析时应考虑局部屈曲和畸变屈曲的影响,三者不宜分开考虑.按照等稳定原则设计,薄壁构件对初始缺陷较为敏感,整体和局部相关作用明显.     

高强钢组合K形偏心支撑钢框架抗震性能分析

偏心支撑钢框架设计时需要通过内力放大系数调整梁柱截面以抵抗耗能梁段的应变硬化效应,导致用钢量增大和节点连接困难.根据"相对强弱"的抗震思想,可将高强度钢材引入基本处于弹性的钢框架部分,耗能梁段采用屈服点较低钢材,形成高强钢组合偏心支撑钢框架.为研究这种新型结构的抗震性能和用钢量优势,采用ANSYS对2榀单层剪切屈服机制的K形偏心支撑钢框架进行了非线性有限元分析,其中考虑材料非线性和几何非线性.结果表明在相同应力比设计原则下,对同一耗能梁段采用高强钢框架可以节省约14%的用钢量,而抗震性能与普通偏心支撑钢框架相当.     

轻钢结构设计中腹板屈曲后强度应用的探讨

介绍了轻钢结构在我国的形成与发展,对目前国内外的研究成果及不足之处作了总结.阐述了我国现有的设计规范、标准对构件利用屈曲后强度设计方法的规定,指出了由于缺乏对轻钢结构设计方面,尤其对轻钢结构利用腹板屈曲后强度构件,对整体结构稳定及变形影响的规定而引发的不利之处.提出了应建立考虑材料非线性和几何非线性的理论分析与计算方法.     

高层钢框架的非线性响应分析

几何非线性对高层钢框架的影响较大。本文比较系统地归纳了各种坐标系下几何非线性的分析方法,并给出了其相应的切线刚度矩阵的显式,解释了切线刚度阵的各项非线性性质的几何意义及其简易推导方法。利用建立的同时考虑材料非线性和几何非线性性质的杆单元切线和割线刚度矩阵编制了电算程序,该程序能求解高层多跨钢框架的极限承载力。     

精细塑性铰法理论研究及面向对象程序设计

建立考虑剪切变形影响的精细塑性铰法的空间梁柱单元,可以考虑残余应力引起的刚度退化和塑性沿截面的渐进屈服,单元刚度矩阵包含了轴向、弯曲和扭转等位移之间的耦合影响。根据面向对象的程序设计思想,将整个有限元域划分为八个基本类,在单元基类的基础上派生了新的单元类,采用C＋＋语言编制了面向对象的空间钢结构高等分析程序。几何、材料非线性算例分析结果表明,本文提出的理论分析方法和计算程序是正确的和高效的。     

楔形H型钢构件参数分析及简化计算方法

楔形构件是轻型门式刚架结构体系中经常采用的构件形式,其变宽度腹板的局部屈曲作用不容忽视.本文采用双重非线性有限元法对其进行了较大规模的全过程分析,以构件的荷载-位移曲线为研究对象,重点考察了腹板宽厚比、腹板楔率以及构件长度系数等参数对楔形构件局部屈曲作用的影响.并以弹性力学理论为基础,对参数分析所获得的结果进行了归纳拟合,提出了估算H型钢楔形构件腹板局部屈曲临界应力的简化计算公式以及可以不考虑楔形腹板局部屈曲作用的宽厚比限值.     

节点板在支撑轴压力作用下的稳定分析

为研究支撑框架结构中与梁柱连接的支撑节点板受压稳定性和影响因素,并给出节点板稳定验算的合理方法,对不同规格的节点板进行特征值分析和全过程双重非线性分析.通过按特征值分析得到的节点板弹性稳定承载力,反推出节点板板柱模型的计算长度系数,得到关键参数对板柱计算长度系数的影响规律,给出简单实用的计算长度系数双线性表达式.通过支撑板式连接节点的非线性分析,得到不同参数下节点板稳定承载力的精确值,在分析其变化规律的同时,验证了按所提计算长度系数表达式确定节点板稳定承载力的合理性.     

连接墙板内置支撑的钢框架节点加强构造分析

为确保墙板内置无黏结支撑钢框架结构大侧移下利用内置支撑大幅屈服耗能,而钢框架在支撑连接区域处于弹性,通过有限元分析重点考察了支撑形式、支撑连接位置等对连接区域传力机制的影响,以及框架在连接处的加强构造.分析表明,1/50侧移角范围内时,梁端贴板加强后加强段基本处于弹性,非加强梁段的塑性铰位置与加强段端部间水平距离约为梁高的一半,塑性铰处翼缘轻微屈曲或无屈曲时钢梁截面的最大弯矩均接近塑性弯矩.据此,再结合支撑的连接位置和轴力便可确定出梁端内力,并进行节点域抗剪验算.分析还表明,节点域两侧的梁端弯矩按翼缘和腹板的抗弯刚度比例分配后传给节点域,而不是按现行设计规范中仅通过两翼缘的方式进行传递.节点域的柱腹板在剪切屈服后剪切变形大幅增加,增大了结构层间侧移.基于分析结果,给出了钢梁翼缘和腹板以及节点域柱腹板的贴板厚度等设计建议.     

受压钢构件失稳的主动控制研究

阐述了受压钢构件失稳主动控制的设计思路,从理论上分析受压钢构件失稳主动控制的可行性,并且介绍了几种典型失稳控制技术的相关研究进展,并总结了失稳主动控制技术的设计和分析计算要点、适用性以及在受压钢构件失稳主动控制中需要进一步研究的问题。     

钢框架结构基于变形性能的实用高等设计方法

为了研究高层钢框架结构在正常使用极限状态下的变形性能,应用有限元软件对30层钢框架进行了全过程分析.采用蒙特卡罗法考虑了结构整体和单个构件的随机初始缺陷,通过概率统计得到了框架变形的概率密度函数,并比较了多种规范分析方法.结果表明：考虑随机初始缺陷的框架变形接近于无缺陷框架的结果,初始缺陷对结构非线性影响很小,在分析中...     

轻钢框架节点在反复荷载作用下的有限元模拟分析

目的为检验利用柱腹板屈曲后强度的轻钢框架节点板域的抗震性能．方法在试验的基础上，采用有限元分析软件ANSYS建模，通过施加低周反复荷载，分析框架节点的力学性能．结果框架节点的破坏属于局部屈曲破坏，节点板域无显著加强的节点，破坏发生在节点板域上，显著加强的节点破坏发生在梁端．结论研究表明，有限元计算结果与试验结果吻合较好．剪切变形很大，拉伸变形和弯曲变形很小；显著加强的节点，抗剪切变形的能力很好，拉伸变形和弯曲变形不显著．对节点板域进行加厚并布置对角肋是减小节点剪切变形的一种很有效的节点构造形式．由于周围约束板件能提供强力支撑，这样节点板域屈曲以后并不立即失效．     

H型截面单层单跨钢框架火灾行为试验

对2榀H型截面单层单跨钢框架进行了火灾行为的足尺试验研究.全部试验采用自行研制的火灾试验炉,试验结果表明炉子性能稳定,使用方便.试验中考虑了不同受火工况对钢框架火灾行为的影响.通过试验得出了钢框架温度场分布和变形的变化规律.试验结果表明:火灾下,梁柱全部受火的单层单跨钢框架(节点受到保护)破坏方式为钢柱压屈破坏,破坏位置在受到保护的钢节点下部的钢柱上.试验研究为今后钢结构火灾行为的研究提供依据.