剖分T型钢压杆腹板局部屈曲及高厚比限值

《钢结构设计规范》(GB5 0 0 1 7— 2 0 0 3 )放宽了热轧剖分T型钢压杆腹板高厚比限值 ,促进了剖分T型钢的推广使用。对剖分T型钢压杆腹板局部屈曲进行了理论分析、试验研究及非线性有限元计算。在试验及分析结果的基础上 ,提出了腹板高厚比限值简化计算公式并对规范公式进行了验证。     

焊接T形截面轴心压杆的弯扭屈曲

《钢结构设计规范》(GB50017-2003)提出采用换算长细比法对单轴对称截面绕对称轴失稳按弯扭屈曲计算,该方法是否合理,各文献看法不一。借助有限元分析软件对焊接T形截面压杆的弯扭屈曲进行了几何非线性与物理非线性分析,考虑残余应力和几何缺陷的影响,并与“规范”(GB50017-2003)计算结果相比较。结果表明:规范值和文中计算结果吻合较好,规范是合理的、安全的、经济的。     

T形截面轴压杆腹板的局部稳定性计算

根据现行《钢结构设计规范》(GBJ1 7— 88)对一边自由一边与其他板件相连的板件的宽厚比限值来校核由H型钢剖分的T形截面腹板的宽厚比 ,会发现很多截面都不满足要求 ,这使得H型钢的推广应用非常不利 ,与国外技术先进国家的实际应用也不一致。为此 ,对T形截面腹板的宽厚比从板件相互约束的角度进行了研究 ,提出了相应的宽厚比限值计算公式 ,供规范修订和工程应用时参考。     

工形截面钢拱考虑腹板局部屈曲的承载力设计方法研究

把工形截面钢拱的腹板做高做薄是提高其承载力的有效方法之一。该文采用大挠度弹塑性壳单元模型,研究焊接工形截面两铰圆弧钢拱在允许腹板局部屈曲条件下的平面内稳定承载力及其设计方法,其中考虑钢拱几何初始缺陷和残余应力的影响。首先,对钢拱在均匀轴压力作用下的承载力和破坏机理进行有限元数值分析和参数研究,考察拱截面腹板高厚比、钢拱几何长细比、截面翼缘腹板板厚比和翼缘宽厚比对钢拱稳定系数的影响。在设定的钢拱翼缘宽厚比范围内,基于大量的钢拱承载力数值分析结果,提炼出腹板高厚比和翼缘腹板板厚比组合效应的等效正则化腹板高厚比,进而获得钢拱稳定系数与等效正则化腹板高厚比以及钢拱正则化长细比之间关系的计算公式。其次,研究压弯组合作用下钢拱腹板高厚比变化对钢拱整体稳定承载力的影响,揭示钢拱压弯组合作用下的破坏机理及稳定承载力。最后通过对大量钢拱算例进行不同压弯组合工况下的极限承载力分析,提出了钢拱在一般荷载或组合荷载作用下承载力设计的计算公式。     

薄壁槽形截面压杆弹性整体屈曲数值计算研究

为研究薄壁槽钢整体屈曲下的数值算法的适用性,以4种不同杆端约束下的薄壁槽形截面压杆为研究对象,根据广义梁理论确定其发生弹性整体屈曲的有效长度及临界荷载,与开口薄壁理想压杆的线性及非线性解析解进行对比,得到一致的临界荷载。利用ABAQUS有限元分析软件建立壳体有限元模型,采用杆端截面形心集中加载,依据约束情况确定杆端约束,以及根据有效长度施加不同初始缺陷的计算模型,开展特征值算法和隐式弧长法数值计算分析。计算结果表明:当开口薄壁压杆的有效长度足够大时,临界荷载的特征值数值解与理论解一致,弧长法计算得到的非线性解误差相对较大。当有效长度不够大时,弧长法计算得到的极限荷载与理论解基本一致,且弧长法可有效追踪后屈曲路径。     

剖分T型钢压杆的屈曲性能和应用

剖分T型钢由热轧H型钢一分为二得来,属单轴对称截面。在承受轴线压力时,它的屈曲性能有两个特点。其一是绕对称轴屈曲时必然伴随有扭转,从而降低其承载力。另一方面,当压力移至截面剪心时,屈曲不再出现扭转,承载力达到弯曲屈曲荷载。杆件承载力的这种提高,只有在绕另一主轴屈曲有多余承载力,足以承担压力移至剪心产生的偏心力矩时才能加以利用。本文分析表明,截面高宽比不小于1．25的剖分T型钢满足或部分满足这一条件。有时,荷载作用在形心与剪心距离的一半处较为有利。第二个特点表现在压杆腹板局部屈曲承载力和宽厚比限值。本文揭示出腹板的临界应力总是高于杆件弯扭屈曲的临界应力,因此,只要杆件通过弯扭屈曲验算,就不必顾虑腹板屈曲。然而,在工程实践中有些杆件扭转受到约束,从而不去验算其弯扭屈曲。此时,腹板有可能作为一纵边嵌同、另一纵边自由的板件屈曲。建议的腹板宽厚比限值就是为保证在这种情况下的稳定性而给出的。     

卷焊圆管、方管轴压杆的脆性屈曲

钢管截面构件受压时为脆性屈曲,可靠指标β与普通压杆理应有所不同,但目前国内有关设计规范(程)对此都没有反映。本文采用弹塑性梁柱理论、数值积分法计算了卷焊圆管、方管截面轴压杆完整的荷载-位移曲线,分析了纵向焊接残余应力、初弯曲、板件宽厚比(径厚比)对钢管压杆屈曲及屈曲后性能的影响,提出了圆管、方管截面轴压杆稳定承载力计算方法。     

国产Q460高强钢焊接T形截面轴心压杆整体稳定承载力研究

为了研究国产Q460高强钢焊接T形截面轴心压杆的整体稳定承载力,用厚度为8mm和12mm的国产Q460高强度钢板制作了3根焊接T形截面试件进行轴心受压试验。基于实测的钢材力学性能、截面残余应力和试件几何尺寸,建立考虑了初始几何缺陷和力学缺陷的有限元模型,分析预测试件的极限承载力,并将有限元结果与试验结果进行对比,验证有限元分析方法的正确性。利用经试验验证的有限元分析方法,补充计算了24根不同长细比压杆的整体稳定极限承载力,将相应的整体稳定系数与《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)中的柱子稳定系数曲线进行比较。研究表明,国产Q460高强钢焊接T形截面轴心压杆的整体失稳形式为绕对称轴的弯扭失稳,失稳时压杆进入了弹塑性变形阶段,在设计过程中选取b类截面柱子曲线对其进行计算是安全可靠的。     

剖分T型钢压杆的弯扭屈曲试验研究

《钢结构设计规范》(GB50017—2003)提出对单轴对称截面钢压杆的弯扭屈曲需做单独验算。本文通过27根剖分T型钢压杆的试验,并借助有限元分析软件对剖分T型钢压杆的弯扭屈曲进行了几何非线性及材料非线性的有限元分析,分析时考虑了残余应力、几何缺陷的不利影响,在此基础上对规范(GB50017—2003)计算值、本文试验值、有限元计算值做了分析比较。研究结果表明规范(GB50017—2003)中单轴对称截面压杆的弯扭屈曲计算公式是安全可靠的。     

LOCAL BUCKLING OF I-SECTIONS IN COMPRESSION AND BENDING

对压力和弯矩作用下工字形截面考虑板件间相互作用时的局部稳定性进行研究。在轴压下,得到精确的腹板弹性屈曲系数解析解;在压弯和弯曲作用下采用有限元方法求解;在轴压和弯曲单独作用情况下,拟合了精度很好的腹板屈曲系数计算公式;在压力和弯矩共同作用下则提出了压力和弯矩相关作用公式,拟合了相关作用公式中的指数。     

工字形截面压弯的局部稳定性

对压力和弯矩作用下工字形截面考虑板件间相互作用时的局部稳定性进行研究。在轴压下,得到精确的腹板弹性屈曲系数解析解;在压弯和弯曲作用下采用有限元方法求解;在轴压和弯曲单独作用情况下,拟合了精度很好的腹板屈曲系数计算公式;在压力和弯矩共同作用下则提出了压力和弯矩相关作用公式,拟合了相关作用公式中的指数。     

FRP加固局部损伤钢压杆的稳定分析

钢结构中存在大量的轴心受力构件,作为承受永久竖向荷载的主要构件,往往是结构加固的重点.采用能量方法,分析各种杆端约束条件下,纤维增强复合材料（FRP）加固局部损伤的轴心受压钢构件在弹性失稳时的弹性屈曲临界力,并建立普遍适用的近似欧拉公式.利用ANSYS通用有限元分析软件分析FRP的厚度对损伤空心圆管临界力的影响并与该公式解析解进行对比.计算结果表明,该公式计算结果可靠,采用纤维增强复合材料加固修复局部损伤的钢结构可以有效恢复其刚度和稳定性.     

考虑局部屈曲的矩形钢管混凝土轴压承载力计算方法

基于已有的试验研究与理论分析,给出了矩形钢管混凝土中钢管不出现局部屈曲时的最大宽厚比限值,同时提出大宽厚比下矩形钢管混凝土中考虑钢管屈曲的承载力计算方法。通过回归分析给出了矩形钢管混凝土轴压短柱、轴压中长柱的承载力简化计算公式,简化计算结果和大量试验结果进行对比,用试验结果验证了简化计算结果的正确性。同时,采用CECS、DBJ、EC4、LFRD及AIJ规程计算了矩形钢管混凝土承载力并和试验结果进行对比,对比结果表明:欧洲EC4规程、DBJ规程及简化计算结果与试验结果较为接近,所提出的简化计算公式不仅适用于普通宽厚比下矩形钢管混凝土承载力计算,且适用于大宽厚比下考虑局部屈曲时承载力计算,实现了普通壁厚和薄壁矩形钢管混凝土承载力计算公式的统一。     

冷弯薄壁不锈钢受压构件变形屈曲的分析

介绍了目前国外有关冷弯薄壁不锈钢设计中受压构件强度的计算,重点阐述了变形屈曲的计算方法。对冷弯薄壁不锈钢槽钢和工字钢受压构件的变形屈曲进行分析,并做了部分试验,用于理论分析方法、有限元法和实际值之间的比较。     

薄壁开孔矩形钢管轴压下局部稳定分析

局部屈曲是薄壁矩形钢管的一种主要屈曲模式,分析时应考虑板组间的相关作用。开孔后,将导致应力重分布,进而改变构件的屈曲性能。应用ANSYS有限元软件对薄壁开孔矩形钢管构件轴压下的局部屈曲性能进行了分析研究,讨论了板件宽厚比、翼缘腹板宽度比、开孔率等参数对局部屈曲性能的影响。     

卷边翼缘工形截面构件的局部稳定性能

提出了一种翼缘卷边的工形截面薄壁构件,可以应用在轻型钢结构房屋结构中。由于翼缘板有卷边的加强作用,极大地提高了其局部屈曲荷载,从而使翼缘板可以不受板件宽厚比限值的约束,能获得比较好的经济效益。为此建立了翼缘卷边工形截面构件有效长宽比的概念及其计算公式,并通过变化几何参数对这种截面的局部屈曲性能进行研究和分析,从而确定卷边宽度系数的合理取值以及卷边翼缘宽厚比限值。     

方形钢管混凝土钢管壁弹性屈曲分析

对方形钢管混凝土钢管壁局部屈曲行为进行弹性分析,推导钢管壁发生局部屈曲时的屈曲系数、屈曲半波长及临界屈曲应力表达式,并与局部屈曲试验研究成果进行比较,提出更为合理的计算公式,为后续的进一步研究打下基础.     

两种压杆计算长度的讨论

对带伸臂压杆和变轴力压杆的计算长度进行讨论。文献〔1〕忽视了压力对简支段刚度的影响 ,以致得出的计算长度偏小。为此 ,导出了带伸臂压杆的屈曲条件和计算长度的近似计算公式。文献〔2〕用能量法分析变轴力压杆 ,所取变形曲线明显偏离实际屈曲变形曲线。为此 ,用Newmark逐次逼近法对计算结果的误差度加以检验 ,并提出对计算长度修正的初步意见     

钢筋混凝土受弯构件受压区高度的限定条件

根据《混凝土结构设计规范》（ＧＢＪ１０－８９）对钢筋极限拉应变的限值和平截面假定,推导出受弯构件极限状态下截面受压区最小高度,以此作为新的限定条件将对正截面强度计算方法和结果产生一定的影响。算例表明,在工程设计中考虑这一限定条件是很有必要的。