腹板开有圆孔的波浪腹板工形构件抗剪和抗弯承载力研究

波浪腹板工形构件在实际工程应用中,往往由于穿管线等使用功能要求需要在腹板中间开孔。目前,国内外很少看到波浪腹板开孔后抗剪及抗弯承载力研究的相关文献。通过大量有限元数值分析,研究开孔后波浪腹板工形构件截面剪应力的分布及变化,进而通过弹塑性屈曲分析,获得计算其抗剪承载力的拟合公式。此外,还讨论了开孔对波浪腹板梁受弯承载力及挠度的影响,以及开双孔时孔间距的影响。     

波浪腹板工形构件疲劳性能试验研究及设计建议

波浪腹板工形构件在国内外除了用于工业厂房的梁柱外,还应用于工业厂房中的吊车梁。应用此种构件可以克服采用高而薄的平腹板工形构件必须设置横向加劲肋的缺点。吊车梁直接承受动力荷载,其承载力往往由其疲劳寿命控制。国内外现有对波形腹板构件疲劳性能的试验及理论研究多集中于梯形波折腹板工形构件,对波浪腹板工形构件的研究还很少。通过两根足尺试件的疲劳试验研究以及理论分析给出了波浪腹板工形构件的疲劳设计建议,获得了按照我国目前《钢结构设计规范》中疲劳验算的分类(属于2类)。此外,通过有限元软件详细分析了疲劳破坏位置附近的正应力与剪应力的分布及变化规律,剖析了影响疲劳的主要因素,验证了试验结果。通过比较平腹板、梯形波折腹板、波浪腹板工形截面梁的疲劳性能,指出波浪腹板工形构件的疲劳寿命优于梯形波折腹板构件,略逊于平腹板构件。最后根据一工程设计实例,给出波浪腹板吊车梁疲劳验算的方法。     

波折腹板工形构件截面承载力设计方法

从波折腹板工形构件的受力机理出发,利用有限元软件ANSYS计算了波折腹板工形构件在轴压力作用、弯矩作用和剪力作用下的承载力。通过分析其截面应力分布情况,得出了波折腹板工形构件在轴压力作用和弯矩作用下由翼缘承受绝大部分荷载,在剪力作用下由腹板承受绝大部分荷载的结论,并提出了合理的截面承载力计算模型。所得结论可作为波折腹板工形构件截面承载力计算的依据。     

波浪腹板工形梁局部承压承载力设计方法研究

波浪腹板工形梁的局部承压性能目前国内外研究较少。在总结前人对平腹板和梯形波折腹板梁局部承压极限承载力研究工作的基础上,对波浪腹板工形梁的局部承压性能及设计方法进行研究。通过有限元数值分析,揭示波浪腹板工形梁在局部压力作用下的破坏形式以及腹板几何初始缺陷对局部承压性能的影响,在几何参数分析的基础上建立局部承压极限承载力的简化计算公式。最后针对同时承受局部荷载和弯矩的波浪腹板工形梁,建立截面弯矩与局部压力之间的M-P承载力相关计算公式,并通过有限元数值计算进行验证。     

波浪腹板受弯构件设计理论及试验研究

波浪腹板工形构件由翼缘与波浪腹板通过高频焊接组成,作为受弯构件具有较高的承载效率。基于波浪腹板工形构件截面承载力的简化模型,提出波浪腹板受弯构件强度和抗剪稳定承载力计算公式,同时亦给出考虑波浪腹板剪切变形的构件挠度计算方法;对2根足尺的波浪腹板工形截面梁进行面内加载试验,揭示受弯构件加载破坏过程及破坏机理;同时以有限元分析进行佐证,分析构件初始缺陷对其破坏形式的影响。研究表明,试验结果与有限元分析结果吻合较好,亦验证建议设计方法的合理性。     

波浪腹板轴心受压构件设计方法及试验研究

波浪腹板工形构件作为受弯构件具有较高的承载效率。波浪腹板工形构件作为轴心受压构件使用,在截面合理设计条件下也仍不失为一种性能良好的构件。通过理论和数值分析,对波浪腹板轴心受压构件的稳定性设计理论进行研究,提出其稳定承载力的计算方法;制作了两个试件进行轴压试验研究,并与有限元分析结果进行对比。同时比较平腹板与波浪腹板受压构件的经济性,说明在构件绕强轴失稳破坏的情况下,减小波浪腹板的厚度而增大其高度可获得较大的承载力。     

波浪腹板梁平面外稳定承载力设计理论与试验研究

目前国外对波浪腹板梁的平面外稳定设计问题主要采用简化计算模型,缺乏精确的设计公式。从构件的截面翘曲惯性矩计算方法出发,提出波浪腹板梁临界弯矩的精确计算方法。有限元分析结果显示,仅在腹板波幅较大时,腹板波浪对构件的临界弯矩有明显影响。在此基础上提出波浪腹板梁弯扭屈曲稳定系数的一般计算方法。通过大量的有限元算例分析,以及与现有各国规范对工形截面梁面外稳定设计方法的比较,建议采用澳洲规范中的方法来确定构件弹塑性稳定系数与弹性稳定系数之间的关系。三根波浪腹板梁平面外稳定承载力试验结果与有限元分析吻合较好,验证了建议的设计方法的合理性。     

波浪腹板工形梁支承加劲肋设计方法研究

为解决波浪腹板工形梁支承加劲肋设计问题,进行了受力机理的研究,根据受力状态的不同对加劲肋进行分类,并采用ANSYS进行了有限元模型的数值分析;将波浪腹板对加劲肋的约束作用简化为等效约束长度的平腹板,将支承加劲肋转化为在腹板平面内失稳的轴压构件并计算其稳定性;通过参数分析,揭示了等效约束长度与腹板幅长比及腹板高厚比相关,进而建立了单侧与两侧约束情况下等效约束长度的计算公式.结果表明:与平腹板工形构件不同,波浪腹板工形构件的腹板面外刚度增大,但腹板沿构件轴向刚度变小,因而对加劲肋的面外约束不足,需要重新评估加劲肋在集中荷载作用下的稳定性计算;提出的波浪腹板工形梁支承加劲设计方法具有较好的安全性和经济性.     

锈蚀钢筋混凝土构件抗剪承载力的试验研究与理论分析

基于钢筋混凝土构件抗剪机理，详细讨论了钢筋锈蚀对混凝土构件的抗剪承载力的影响，得出了影响锈蚀钢筋混凝土构件抗剪强度的主要因素；根据试验分析，提出了考虑钢筋锈蚀的钢筋混凝土压弯构件抗剪承载力计算表达式，该公式的计算值与试验结果吻合较好。     

焊接箍筋钢筋混凝土构件抗剪承载力试验研究

为了研究焊接箍筋钢筋混凝土构件的受剪性能,对6根焊接箍筋钢筋混凝土框架短柱和3根普通箍筋钢筋混凝土框架短柱对比试件展开低周反复加载试验,以及5根焊接箍筋和4根普通箍筋钢筋混凝土梁斜截面受剪性能试验,分析混凝土强度、箍筋配箍率、轴压比和剪跨比对焊接箍筋钢筋混凝土框架柱和梁受剪承载力的影响,并对比焊接箍筋与普通绑扎箍筋钢筋混凝土框架短柱和梁的受剪承载力的区别。结果表明:焊接箍筋与普通绑扎箍筋钢筋混凝土框架短柱和梁的破坏形态基本相同,并且焊接箍筋钢筋混凝土框架短柱和梁的极限抗剪承载力高于普通箍筋钢筋混凝土框架短柱和梁。另外,用现行的GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》规定的框架短柱和梁的抗剪承载力计算公式计算的结果偏低,因此进一步结合试验数据进行分析并拟合出焊接箍筋钢筋混凝土构件抗剪承载力计算式,计算值与试验结果较吻合,可用于工程设计。     

波折腹板工形构件翼缘稳定性能研究

提出了研究波折腹板工形构件翼缘稳定性能的合理简化模型,探讨了翼缘弹性屈曲应力与翼缘名义宽厚比、腹板波形的关系;基于翼缘屈曲时可能出现的2种屈曲模态,分别解释了其发生机理并给出了相应的临界荷载计算公式;提出了2种屈曲模态的判断依据,通过一系列弹塑性分析考察了不同屈曲模态下构件承载力随宽厚比的变化特点.结果表明,屈曲模态Ⅰ对构件的翼缘稳定十分不利,应尽量避免.基于屈曲模态Ⅱ的屈曲应力,提出可用于工程设计的合理宽厚比限值.     

波浪腹板钢结构设计理论研究及应用现状

为配合CECS 290∶2011《波浪腹板钢结构应用技术规程》的颁布施行,结合波浪腹板钢结构的最新研究进展,介绍规程的主要设计条文及其产生背景。鉴于波浪腹板构件具有较为独特的受力机理,对其设计计算的相关条款进行阐释,主要涉及其强度、刚度、稳定性及连接节点等方面的设计计算理论,具体包括构件的强度计算、局部承压验算、支承加劲肋验算、腹板抗剪稳定性验算、构件的整体稳定性验算、变形计算简化模型、构件与结构变形计算简化方法、端板式节点中螺栓内力与端板厚度计算模型等,以及CECS 290∶2011中给出的适用于波浪腹板门式刚架的多种节点构造形式。另外,讨论波浪腹板钢结构在制作与安装中的关键技术问题,包括波浪腹板钢构件的轧制和焊接要求、制作和安装误差控制以及除锈与涂装防腐的相关标准等,并对波浪腹板钢构件自动化生产线及波浪钢板剪力墙的一些最新研究进展进行介绍。     

圆形、环形截面钢筋混凝土构件抗剪承载力的试验研究

本文通过最近进行的６根钢筋混凝土圆形截面梁和２根预应力混凝土圆形截面梁的试验研究，探讨了剪跨比、截面特征、纵向钢筋配筋率、配箍率以及轴向压力对梁抗剪强度的影响，在此基础上，建立了圆形截面受弯构件抗剪严载力的计算公式。根据与圆形截面构件类似的分析，并结合过去我们完成的１４根环形截面梁的试验结果和参考国外的试验数据，形成了环形截面构件抗剪承载力的计算公式。本文建议的这两个公式补充了现行规范的空缺，可分别用于圆形截面梁柱和环形截面梁的工程设计。     

钢—混凝土组合结构抗剪连接构件承载力试验研究

对PBL连接件在一些重要工程中能很好地满足使用要求的情况进行了分析,并在传统PBL连接件的基础上设计了两种改良型抗剪连接件,即波形开孔板抗剪连接件、开孔折板抗剪连接件,经过试验证实,这两种抗剪连接件能有效提高钢—混凝土构件的力学性能与两种材料间的协同工作能力。     

双轴向受剪砼构件受剪承载力试验研究

本文在构件的测试研究上,对砼构件在双轴弯剪情况下的受力一变形及裂缝开展状况作了分析。讨论了双轴受力构件特有的破坏形式变异及破坏曲面偏转的现象,并且比较了实测的双轴受剪承栽力与作者前文提出的计算方法的预计承栽力。     

高强混凝土L形截面柱抗剪承载力的试验研究

为研究高强混凝土L形截面柱的抗剪性能 ,对 9根试件 (其中 7根正向加载 ,2根变角度加载 )进行了试验研究。研究分析了轴压比、剪跨比、加载角度、配箍率等因素对试件抗剪性能的影响 ,提出了考虑剪跨比、配箍率和轴压比等影响和便于工程设计使用的高强混凝土L形截面柱抗剪承载力设计建议公式     

单面角焊缝连接的H形钢构件抗剪极限承载力

报告了 1 2个试件的抗剪极限承载力试验。试验结果表明 ,在单调静力荷载条件下 ,单面连接角焊缝有良好的承载和变形性能 ,对H形截面钢构件腹板剪切失稳后的极限承载力的不利影响很小 ,可以按照钢结构设计规范有关规定计算腹板抗剪极限承载力。     

波浪腹板构件的设计原理与工程应用

波浪腹板工形构件是由上下翼缘板与波浪腹板通过高频连续焊接而成的新型型材,适用于门式刚架轻型房屋钢结构中的梁、柱构件,吊车梁,多层钢结构框架中的主、次梁等以受弯为主的构件。以3个实际工程的结构设计为背景,介绍了波浪腹板构件的设计原理以及在门式刚架轻型房屋钢结构、多层钢结构框架和大跨度钢结构中的应用,指出了设计过程中应注意的问题。     

开圆孔波纹腹板钢梁弹塑性抗剪屈曲试验及设计方法研究

为研究波纹腹板H型钢梁开孔后的受剪性能,设计完成4个试件的受剪承载力试验。试验设计为两端简支梁的跨中单调加载,试验中监测试件跨中位移,得到试件的荷载-位移曲线、极限荷载和破坏形态等。采用ABAQUS对其进行数值模拟,将模拟结果与试验对比得到,有限元模型能较好地模拟各试件的受载变形过程。参考现有未开孔波纹腹板的弹塑性屈曲计算方法,根据试验结果及有限元参数分析结果,提出波纹腹板开孔后的弹塑性承载力的计算式。研究表明,开圆孔后的波纹腹板均发生整体剪切屈曲破坏,现有的未开孔波纹腹板弹塑性屈曲计算公式对于开孔后的波纹腹板偏于不安全,文中提出的公式与试验及参数分析的结果相比具有较好的安全性,且形式简单、便于采用。     

腹板加劲卷边槽钢双肢拼合工形受压构件承载性能试验研究

为研究腹板加劲卷边槽钢拼合构件的承载性能,分别对由复杂卷边槽钢、腹板?形加劲复杂卷边槽钢和腹板V形加劲复杂卷边槽钢拼合而成的共计30根双肢拼合工字形截面简支受压试件进行了受压试验,其中轴压试件18根,偏压试件12根。研究了腹板加劲对拼合工字形截面构件承载力和失稳模式的影响。试验结果表明:腹板?形加劲槽钢能够有效减小腹板宽厚比,提高拼合截面构件的承载力;腹板加劲使畸变屈曲代替局部屈曲成为构件的主要失稳模式。研究采用有限元软件ANSYS对试件进行建模与受力分析,验证了所提出的有限元模型的准确性。通过有限元变参数分析,分析了构件长细比和偏心距对拼合截面构件承载力的影响。结果表明:轴压状态下与相同用钢量的腹板非加劲构件相比,?形腹板加劲复杂卷边槽钢双肢拼合短柱、中长柱和长柱承载力分别提高20.3%、16.0%和4.4%;腹板V形加劲复杂卷边槽钢双肢拼合短柱、中长柱和长柱承载力分别提高17.4%、8.9%和2.2%;随试件长度的增加,整体屈曲作用更为突出;随着偏心距的增大,整体弯曲屈曲逐渐起主要控制作用,3种截面构件的偏压承载力差距逐渐缩小。