国产轧制H型钢梁整体稳定性的研究

运用有限元方法 ,考虑初始缺陷及扭转惯性矩It 的影响 ,计算国产轧制H型钢梁的稳定承载力 ,并与《钢结构设计规范》(GBJ1 7- 88) (以下简称“规范”)计算焊接工字梁的方法进行对比。通过计算发现当轧制H型钢梁的截面高度较大时 ,用“规范”中焊接工字梁的计算方法来计算轧制H型钢梁的稳定承载力是不安全的 ,给出了修正的设计公式     

国产轧制H型钢梁整体稳定性能研究——稳定系数计算原理对国产热轧H型钢梁的适用性分析

利用有限元法对国产轧制H型钢梁的整体稳定性能进行了系统研究,分析了《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)整体稳定系数的计算原理对国产热轧H型钢梁的适用性,指出对HW型截面计算公式应考虑平面内弯曲的有利影响予以修正,并用试验验证该结论。     

规范稳定系数算法对国产热轧H型钢梁适用性分析

运用数值分析方法研究了规范中考虑截面自由扭转惯性矩的简化整体稳定系数计算公式对国产热轧H型钢梁的适用性。对HN型高标号截面提出了修正公式,分析了规范GB50017—2003中当构件长细比小于120 235/fy时采用的梁整体稳定系数近似计算公式对国产热轧H型钢梁的适用性。分析结果显示其过于保守,提出了更为精确的相对简化公式。     

纯弯等截面焊接工字形梁整体稳定系数研究

为配合《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)的修订工作,对纯弯等截面焊接工字形梁的整体稳定系数进行了研究.对各国钢结构规范中关于梁整体稳定系数问题的计算方法做了简要介绍,比较了各国规范对焊接工字形梁稳定承载力计算结果的差异;对等端弯矩作用下等截面焊接工字形梁的整体稳定性进行了大量数值模拟,其中考虑了梁构件的初始几何缺陷及残余应力分布.通过对比正则化长细比与梁整体稳定系数曲线可以发现,现行《钢结构设计规范》在计算梁稳定系数时对构件初始几何缺陷及残余应力考虑不足,规范计算结果在较大范围内高出有限元数值分析结果,会产生不安全的设计,故建议对规范公式进行修订.     

区别处理H型钢梁与工字钢梁稳定性条件

热轧H型钢是一种高效经济性型材,具有抗弯性能好、翼缘宽、侧向刚度大等优点。目前国内生产的H型钢有宽翼缘H型钢(HW),中翼缘H型钢(HM),窄翼缘H型钢(NH)和薄壁H型钢(HT)等,但GB50017—2003《钢结构设计规范》在描述保证梁的整体稳定性内容中,有关热轧H型钢的规定直接借用了轧制普通工字钢或三板焊接截面的相关条文,没有体现H型钢良好的截面特性对整体稳定性的贡献。为了使GB50017—2003能够更充分、准确地指导钢结构工程设计应用,区别处理H型钢梁与工字钢梁,了解和掌握适用于国产热轧H型钢的整体稳定控制条件是十分必要的。从梁整体稳定原理出发,依照现行GB 50017—2003提出的计算公式,通过专门的分析程序对H型钢梁整体稳定进行计算,结合重庆大学已经获得的研究工作结果,提出了更适合国产H型钢的整体稳定控制条件,可作为GB 50017—2003修订的依据,也可供工程应用实践参考。     

国产轧制H型钢梁整体稳定系数的取值

分析了（GB50017—2003）钢结构设计规范中,扭转惯性矩公式的简化对国产热轧H型钢梁整体稳定计算的影响。对规范的梁长细比的近似计算公式进行了分析,指出其对国产热轧H型钢过于保守。基于此给出了该公式的修正公式,可为工程设计参考。     

H型钢截面竖板的局部稳定研究

本文采用曲壳有限单元法计算了焊接H型截面中厚和特厚钢板竖板的局部稳定承载力。计算时计入了初始缺陷和板组约束对板件局部稳定的影响。根据理论计算结果分析了现行各规范的误差。最后提出了验算H型钢截面竖板局部稳定的建议方法及其公式。经与本文理论计算结果及试验结果的比较,证明本文建议公式精度较高。     

莱钢产轧制H型钢构件受力性能的理论与试验研究(Ⅱ) H型钢构件偏心受力性能的理论与试验研究

利用有限元法对国产热轧H型钢柱在偏心荷载作用下的强轴平面内稳定承载力进行了系统的研究 ,分析过程中考虑了不同截面形式、残余应力等因素的影响 ,并把有限元计算值和按《规范》[1 ] GBJl7 1988计算的理论值进行了对比。通过计算发现规范结果偏保守 ,同时通过试验验证了上述结论 ,最后对《规范》公式提出修正     

波形钢腹板H型截面梁抗剪性能理论研究

在前人研究波形钢腹板H型截面梁抗剪承载力成果的基础上,总结归纳了2种形式波形钢腹板在局部屈曲、整体屈曲和合成屈曲3种情况下的临界应力计算公式,通过对不同计算公式的比较提出了推荐公式.利用大量的数值计算分析,分别找出影响2种波形钢腹板H型截面梁极限抗剪承载力的因素,并得出2种不同波形钢腹板H型截面梁极限抗剪承载力计算的等效转换条件.结合前人的试验数据和本文的数值计算结果,提出了剪切稳定系数的实用计算公式.结果表明:波形钢腹板H型截面梁的波高、平子面板宽度、波幅、波长应合理设置,过大或过小都将削弱钢梁的极限承载力;提出的剪切稳定系数的实用计算公式与数值分析结果和试验数据拟合较好,并且计算简便,便于实际工程设计应用.     

剖分T型钢压杆弯扭屈曲稳定系数φ_b取值探讨

《钢结构设计规范》(GB 50017—2003)中梁的整体稳定系数φb计算公式比较复杂,在计算压弯构件弯扭失稳承载力时,提供了相应的简化计算公式。修订的新规范对梁的整体稳定计算做出了较大调整,但计算公式仍较为复杂。而且修订的新规范仅对工字形和H形截面构件提供了简化公式,未对T型截面构件做出说明。通过对均匀弯曲的剖分T型截面受弯构件整体稳定系数计算公式推演,结合相关文献中各种φb计算公式的分析对比,提出合理的剖分T型钢压杆弯扭屈曲稳定系数简化公式。利用简化公式计算多根剖分T型钢压杆的整体稳定承载力,并对比有限元软件ANSYS分析结果,验证简化公式的正确性。     

不锈钢焊接工字形截面梁整体稳定性分析

基于国内外已有的不锈钢焊接工字形截面梁整体稳定性的计算方法,包括美国SEI/ASCE 8-02中的方法、欧洲EN 1993-1-4中的方法和王元清提出的方法,采用有限元方法对不锈钢焊接工字形截面梁的整体稳定性进行分析,并用不锈钢焊接工字形截面梁已有的试验数据对有限元模型的准确性进行验证,在此基础上,对不锈钢焊接工字形截面梁进行参数化分析。分析表明:对梁整体稳定承载力影响的因素从大到小依次为材料名义屈服强度、荷载类型、截面类型和焊接残余应力;在参数化分析的基础上,提出基于修正正则化长细比的Perry公式型整体稳定系数表达式;将所提出的计算方法、国内外现有的计算方法与试验数据进行了对比,结果表明受试验中边界条件的影响,试验值高于计算方法的计算值,与其他方法相比,所提出的计算方法与有限元计算结果吻合更好,可以用于计算焊接工字形截面梁的整体稳定承载力。     

翼缘纵向变厚度焊接工字形截面钢梁整体稳定性能试验

为研究翼缘纵向变厚度焊接工字形截面钢梁的整体稳定性能,共设计了11个变厚度梁和2个等厚度梁并进行无侧向约束整体稳定试验,包含三点弯和四点弯两种加载方式,0、2、4、6、8mm/m共5种厚度变化率。试验结果表明：钢梁均发生弹塑性弯扭失稳破坏,卸载后仍有明显残余变形;相比四点弯加载,翼缘厚度变化对三点弯加载钢梁承载性能的影响更为明显。对现有等厚度梁的整体稳定设计方法和稳定系数曲线进行总结,结合精细化有限元分析得到,变厚度梁的弹性失稳临界弯矩随着翼缘厚度变化率增大而降低。基于现有等厚度梁规范稳定曲线进行变厚度梁稳定承载力计算时,建议采用有限元分析或者以平均截面尺寸下的等厚度梁近似计算弹性失稳屈曲临界弯矩,由此可得相比按跨中最大截面设计相对安全的稳定承载力。最后将试验结果与规范计算所得稳定承载力对比,结果表明欧洲规范BS EN 1993-1-1最为安全,中国规范GB 50017—2017次之,美国规范ANSI/AISC 360-16最不安全。变厚度梁整体稳定设计方法的提出还需进一步深入研究。     

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。     

双轴对称工字形截面悬臂外伸梁整体稳定性研究

关于悬臂外伸梁整体稳定性能的研究,国内外的理论和试验数据存在明显不足,各类钢结构规范也都没有给出具体的计算方法和建议,从而影响其实际应用。为此,运用伽辽金法对双轴对称工字形截面悬臂外伸梁的整体稳定临界弯矩及整体稳定系数进行推导,辅以ANSYS模拟验证,并就多种因素对整体稳定性能的影响进行综合分析,得到横向荷载作用于形心时的临界荷载及临界弯矩表达式,同时推导了公式对应的适用范围。并在此基础上,推导出整体稳定系数及等效弯矩系数的建议公式,以供后续研究及工程设计参考应用。     

工字钢和轧制H型钢简支梁整体稳定系数计算

在规范给定公式的基础上,通过计算、数据整理、数值分析提出了焊接工字型钢、轧制普通工字钢、H型钢简支梁的整体稳定系数φb的通用计算公式,以供参考借鉴。     

H形截面悬臂钢梁的弹性稳定研究

引用现行规范计算悬臂梁的总势能方程，通过假设位移边界条件得出了均布荷载，集中荷载及其共同作用时H形截面悬臂钢梁弹性稳定的计算方法，且对荷载作用点位于截面不同高度的情况进行分析，得出其解析解，并据此建议H形截面悬臂钢梁的合理布置，H形悬臂钢梁稳定计算进行探讨。     

错层用组合“王”字形截面钢梁整体稳定性试验研究

目前组合"王"字形截面梁在钢结构建筑中经常用到,但对于其稳定计算现行钢结构规范还未有具体规定。本文通过将组合"王"字形截面梁的试验结果与参考文献[4]中的稳定计算方法得出的结果进行分析比较,得出试验的结果偏大,建议在稳定计算时对双力矩的数值进行适当的折减。     

不锈钢受弯构件的试验研究

采用国产的304牌号不锈钢,针对冷成型SHS、RHS和焊接工字钢截面,11种不同截面规格,共39根受弯构件,进行受弯构件试验研究。考察两端简支不锈钢梁在不同的加载方式和腹板约束条件下的极限承载力和破坏形式。通过试验发现:两端简支不锈钢冷成型SHS、RHS梁在集中荷载作用下根据加载方式和腹板约束条件的不同,主要有3种破坏形式,即整体弯曲破坏、腹板压屈破坏、两者耦合破坏。两端简支不锈钢焊接工字形梁在集中荷载作用下以发生弯扭失稳为主。在对两端简支不锈钢梁截面的抗弯强度、非线性挠度以及平面外稳定等受力性能分析的基础上,将试验结果与欧洲不锈钢设计规范(EN1993-1-4)和美国不锈钢设计规范(SEI/ASCE 8-02)进行对比分析。对比结果表明:试验得到的构件抗弯强度和平面外稳定承载能力均高于上述规范计算值,规范偏于保守;按上述规范计算得到的挠度小于试验值,规范偏于不安全。     

墙梁计算要点及风吸力作用下新旧《门规》墙梁稳定计算对比

钢墙梁已广泛应用于以轻型板材维护的工业与民用建筑中,文章对墙梁强度及稳定计算中的关键问题进行阐述及讨论。新版《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》(GB51022-2015)对于风吸力作用下的墙梁稳定验算,取消了原规程附录E的计算方法,通过ANSYS软件进行实例计算,并对两种方法作以对比。通过研究发现,高频焊接薄壁H型钢在设计时,需注意翼缘是否超限,以选择合理的计算方法;从截面型式和受压翼缘支撑两方面考虑是否需要计算弯扭双力矩B;对于C型墙梁,当拉条设置于受压侧腹板hw/4范围内时,拉条对于墙梁扭转变形约束作用较为明显;墙梁内翼缘在风吸力作用下的稳定计算,15《门刚规范》(GB51022-2015)较02《门刚规程》(CECS 102:2002)附录E计算方法偏保守,按新版规范计算时需考虑阵风作用的系数β,否则可能会造成稳定应力偏小,偏于不安全。     

受弯钢构件整体稳定性的计算

本文对新订《钢结构设计规范》(GB 17—88)中受弯构件(梁)的整体稳定性计算理论和方法,以及由能量法求得的侧扭屈曲的临界弯矩 M_(cr)公式作了简要讲述。分析了影响整体稳定性的因素和对有关应用问题进一步作了说明。文中对一般焊接工字形截面简支梁的整体稳定系数ψ_b 计算式的简化和规范附表1.1中各整体稳定等效弯矩系数β_b 值的确定,作了较为详细的论述;对非弹性整体稳定系数ψ′_b 与ψ_b 的关系进行了论证;并对其他截面如轧制普通工、槽钢简支梁,箱形截面简支梁和应用于压弯构件面外整体稳定性验算公式中的整体稳定系数和规定作了介绍。