双肢缀条格构柱换算长细比的补充

通过虚功原理对缀条格构柱换算长细比进行了分析,结果表明,不同的缀条布置形式应采用不同的换算长细比计算式,现行《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)关于缀条格构柱换算长细比的计算式适用于缀条反向布置。同时补充了同向缀条和K形缀条布置的格构柱换算长细比计算式,可供工程设计人员在格构柱斜缀条布置和计算换算长细比时参考。     

四肢轴心受压格构柱设计优化

在双轴对称四肢缀板式格构柱的设计中,传统的方法在确定格构柱最经济的截面设计方案及其经济(最小)用钢量时,需要假定不同的长细比进行多次设计、比较,过程繁琐。文章推导了经济用钢量及其对应长细比(经济长细比)的近似计算公式,可方便快捷地计算经济长细比?,据此λ一次性确定最经济的设计方案,省去了繁琐重复的计算工作量;并结合具体实例,验证了这种方法的可行性,为格构柱的设计提供参考。     

钢管混凝土平缀管格构柱换算长细比计算方法

分析了现有钢管混凝土平缀管格构柱换算长细比计算方法的假定条件和计算式,并将各方法计算的极限承载力与试验结果进行对比;以格构柱剪切柔度理论为基础,对钢管混凝土平缀管格构柱各变形项与总剪切变形量的比值进行分析,指出现有换算长细比计算方法的不合理之处。借鉴钢管混凝土（斜缀条）格构柱换算长细比乘法算法的计算思路,在剪切系数计算式中采用考虑节点构造参数影响的剪切柔度简化计算式,拟合得到放大系数与剪切系数的关系式。结果表明:采用所提出的换算长细比计算方法及GB 50923—2013中稳定系数计算方法得到的计算结果与试验结果吻合良好,证明该方法简单、实用且具有足够的精度。     

由4个等长细比角钢组成的格构柱的极限承载力

由于其高强度和重量轻的特点,冷弯薄壁型钢构件在现代钢结构中发挥了重要的作用。由细长型角钢组成的格构柱的性能和强度主要是由边角的局部屈曲和角钢与缀板间的扭转屈曲所决定的。此外,局部屈曲取决于边角宽厚比、角钢和缀板间的整体长细比以及柱的整体长细比的相互作用。通过线性材料有限元模型和几何有限元模型进行理论研究,研究参数包括不同边角宽厚比的格构柱截面、缀板间的整体长细比以及格构柱的整体长细比。分析得出一个完整的强度曲线,并通过使用不同长度的构件来研究不同的失效模式,如在缀板的角钢间产生的局部屈曲或扭转屈曲,或在构件产生整体屈曲。提出一个关于剪切变形影响因素和缀板细长型角钢截面的极限轴向荷载能力的试验方程。通过有限元预测轴向荷载缀板构件的强度,并将所提出的试验方程与使用北美和欧洲规范所获得的设计强度相比较。可知:按北美和欧洲规范所预测的设计强度偏于保守,通过可靠性分析验证了这些设计准则的可靠性。     

双肢缀条式格构柱换算长细比的分析

通过能量法对双肢缀条式格构柱换算长细比进行推导和分析,给出不同缀条布置形式时换算长细比的计算公式,并分析了与GB50017-2003《钢结构设计规范》给出公式中换算长细比系数之间的误差,同时给出了不同缀条布置形式及不同缀条夹角与换算长细比系数之间的关系曲线,可供工程设计人员进行参考.     

设有通道的格构柱换算长细比

通过虚功原理,提出格构柱缀材同时采用缀条和缀板时,绕虚轴的换算长细比计算表达式,并结合实际工程给出算例。计算式综合反映了缀条和缀板对格构柱剪切变形的影响,可供工程设计人员对类似厂房柱设计、加固等借鉴引用。     

考虑弯矩作用梭形格构柱稳定承载力实用算法研究

以大型通用软件ANSYS为平台,研究以轴力为主、同时考虑弯矩作用的梭形格构柱的稳定承载能力。通过对不同高度和长细比的梭形格构柱进行非线性稳定计算和参数分析,提出了梭形格构柱稳定承载力的实用计算方法:以弹性特征值为基础计算梭形格构柱的等效长细比,并利用弯矩系数对等效长细比进行修正,得到修正长细比后即可通过查表的方式得到梭形格构柱稳定承载力。     

四肢钢管混凝土格构柱极限承载力试验研究

进行共计22根四肢钢管混凝土格构柱的极限承载力试验,试验参数为长细比和偏心率。介绍试验过程和试件的破坏形态,对试件的荷载-挠度曲线、极限承载力及组成构件的受力等进行了分析。试验结果表明,格构柱的柱肢以受压为主,缀管受力较小且处于弹性阶段。近载侧柱肢在试件进入非线性后紧箍效应开始发生作用且不断增大。格构柱破坏时有较明显的面内弯曲,属整体破坏。随着长细比和偏心率的增大,构件整体侧向挠度增大、极限承载力降低。长细比和偏心率对极限承载力的影响基本上是独立的,格构柱总体承载力的折减系数可采用分离的偏心率折减系数和长细比折减系数相乘来计算。研究结果表明,偏心率折减系数可采用与单圆管钢管混凝土偏压柱相似的公式计算;长细比折减系数计算中,换算长细比可应采用简化的放大系数法。     

变截面钢管混凝土格构柱抗震性能试验研究

为研究变截面钢管混凝土格构柱的抗震性能,以缀管布置形式和柱肢倾斜度为试验参数,对7根变截面钢管混凝土格构柱进行了水平低周反复荷载试验,分析了该类柱的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能、承载力退化、刚度退化和变形恢复等。研究结果表明：变截面钢管混凝土格构柱试件的破坏形态基本相同,均为整体压弯破坏;滞回曲线较饱满无明显捏缩,具有良好的抗震性能;随着柱肢倾斜度的增大,格构柱的水平承载力和耗能能力有一定程度提高,刚度退化率略有增加。缀管布置形式对格构柱位移延性的影响较大;与平缀管式钢管混凝土格构柱相比,斜缀管式钢管混凝土格构柱的初始刚度和水平峰值荷载明显增大,耗能能力略有降低,承载力退化更为明显。     

钢管混凝土平缀管格构柱极限承载力试验研究

进行24根缀板式钢管混凝土格构柱轴心受压和偏心受压试验。试验参数为长细比、偏心率、柱肢间距和缀管间距。对试件的受力全过程、破坏特性与极限承载力进行分析,讨论了缀管的受力特性和缀管构造对试件极限承载力的影响。试验结果表明,钢管混凝土平缀管格构柱中缀管以受弯为主、应变较大,缀条式格构柱中缀管以受轴力为主、应变较小;柱肢间距和缀管间距对试件承载能力有较大的影响;随着长细比增加,试件破坏特性从局部压屈变为整体破坏;长细比和偏心率两个参数对缀板式钢管混凝土格构柱极限承载力的影响基本上是独立的,可以采用分项系数相乘来考虑二者的共同影响;稳定系数与偏心率折减系数可以采用与缀条式格构柱相同的方法计算,但其剪切变形对极限承载力的影响要大于缀条式格构柱;给出了应用图表法的换算长细比计算方法。     

Calculation of slenderness ratio for laced columns with serpentine and crosswise lattices

In contrast to the technique accepted in existing design specifications, a slenderness ratio for laced columns with serpentine or crosswise lattices is determined as a result of consideration of the laced column as a statically indeterminate structure. Recent results of solving the buckling problem for laced columns, on the one hand, and the well known relationship between the slenderness ratio of the compressed bar and its elastic critical force, on the other hand, enable representation of the slenderness ratio of the laced column as a function of the special lattice rigidity parameter and the number panels into which the lattice joints divide the column chords. The obtained curves of the slenderness ratio for columns with a different number of panels are slightly distinguished one from another. As a consequence the single dependence between the modified slenderness ratio of the column and the lattice rigidity parameter can be accepted for columns regardless of the number of panels. This dependence is constructed by enveloping at the top the curves corresponding to fixed numbers of panels. The obtained plots of the modified slenderness ratio for columns with serpentine and crosswise lattices can be applied in designing steel-laced columns.     

钢管混凝土格构柱偏心受压面内极限承载力分析

应用钢管混凝土结构设计规程,对钢管混凝土格构柱偏心受压试件进行面内整体承载力计算。计算结果与试验值相差较大。规程在计算换算长细比时采用加法来考虑剪切变形的影响,对于长细比较小的构件,将过度考虑剪切变形对承载力的不利影响,且出现承载力几乎不随构件长细比的变化而变化的不合理现象。在借鉴国外钢格构柱计算方法的基础上,提出采用放大系数法来计算钢管混凝土格构柱的换算长细比,所得极限承载力与试验值吻合良好。     

波形钢板钢管混凝土柱试验研究

进行了以长细比和偏心率为参数的共22根波形钢板钢管混凝土柱的试验。对试件的荷载-挠度曲线、极限承载力、柱肢钢管和波形钢板的应变等进行了分析。试验结果表明,波形钢板钢管混凝土柱的受力性能与钢管混凝土格构柱相近,随着长细比与偏心率的增大,波形钢板钢管混凝土柱的极限承载力显著降低,而长细比和偏心率对其极限承载力的影响基本上是相互独立的,可采用双系数乘积公式计算。波形钢板钢管混凝土柱应考虑剪切变形对极限承载力及挠曲变形的影响,但由于波形钢板抗剪刚度要大于钢管混凝土格构柱的缀管,因而其剪切变形所引起的附加挠度对极限承载力的降低影响较钢管混凝土格构柱小。在实腹式截面杆件稳定荷载计算的基础上,提出了考虑剪切变形影响的波形钢板钢管混凝土柱稳定系数的计算方法。     

钢管混凝土偏压格构柱长细比影响试验研究

进行了钢管混凝土格构柱偏心受压试验,试验参数为长细比。介绍了试验的情况和过程,对柱肢钢管纵向应变、环向应变、缀管的纵向应变等进行了分析。研究结果表明,随长细比的增加,钢管混凝土格构柱的极限承载力逐渐降低。柱肢以受轴压为主,属于小偏压构件。近载侧的柱肢在试件进入非线性后紧箍效应开始发生作用。缀管的受力较小且都处在弹性阶段。受缀管的影响,节点处柱肢钢管环向应变很大,它是引起柱肢钢管撕裂从而导致试件破坏的主要原因。     

钢管混凝土柱极限承载力的统一算法研究

介绍国内外各设计规程关于钢管混凝土柱极限承载力的计算方法并进行比较分析。钢管混凝土单肢柱、哑铃形柱、格构柱的受力性能具有共性,即长细比和偏心率对柱面内整体极限承载力的影响基本上是独立的。基于上述规律,在分析评价国内外各规程计算方法的基础上,对钢管混凝土柱极限承载力的统一算法开展研究。分别进行钢管混凝土单肢柱、哑铃形柱、格构柱的算例分析,研究结果表明,计算值与试验值吻合良好。最后提出适合工程应用的钢管混凝土柱极限承载力的统一算法,为钢管混凝土计算理论的进一步完善和规程修订提供参考。     

Analytical investigation of cyclic behavior of laced built-up columns

In this research, 18 laced built-up columns with various geometric specifications were analyzed under different levels of axial load and cyclic lateral load using the finite element method. This research was performed as a continuation of the experimental investigation on the cyclic behavior of the laced columns. This study evaluated the effects of column's geometrical parameters and various levels of axial loads on the cyclic behavior of laced columns. A compression of the results shows that there is generally good agreement between the experimental and analytical results. The analytical results showed that as the axial load increased, the ductility of the laced columns decreased significantly. Further, at high levels of axial load (i.e., loads higher than 50% of the columns' compressive capacity), ductility was very poor. It was found that during lateral loading there is a bending moment in addition to the axial force in the lacing bars and the main chords, which affects the columns' behavior. The slenderness ratio of the main chords between the connecters and the shape of the cross-section of the lacing bars (i.e., bending strength of the lacing bars) are the main geometrical parameters affecting the laced columns' ductility.     

曲线形钢管混凝土(CCFST)组合构件轴压试验

描述了一系列曲线形钢管混凝土(CCFST)组合构件的轴压试验。对20个试件(其中包含18个CCFST组合构件和2个曲线形中空截面钢管柱)进行了试验,研究组合构件中管件形状(圆形和方形)、初始曲率(βr,0%～7.4%)、名义长细比(λn,9.9～18.9)、截面形式(2种主要构件、3种主要构件和4种主要构件)以及支撑形式(板条和绳状)等因素对其性能的影响。试验结果表明:CCFST组合构件试样的极限强度和刚度随着βr或λn的增加而降低。板条和绳状支撑组合构件的承载力和失效模式不同。给出利用等效长细比计算轴压下CCFST组合构件极限强度的简单方法。     

四肢圆钢管混凝土格构柱恢复力模型研究

为了探究钢管混凝土格构柱的弹塑性地震反应以便进行构件非线性理论分析,对2根四肢圆钢管混凝土格构柱进行了低周反复加载试验,并收集了12根四肢圆钢管混凝土格构柱低周反复荷载作用下的试验资料。通过理论分析及试验结果回归分析,提出了钢管混凝土格构柱的退化三折线恢复力模型,确立了构件轴压比、等效长细比及材料比例系数等主要参数与模型之间的关系,并将模型计算结果与试验结果进行了对比分析。结果表明:计算结果和试验结果吻合较好,且该恢复力模型计算方法简单,便于进行结构地震反应分析及工程应用。     

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。