冷成型不锈钢管轴心受压柱试验研究

为研究冷成型不锈钢管轴心受压柱的稳定性能,进行了国产304牌号冷成型不锈钢方管、矩形管和圆管截面,共43根轴心受压柱试验。通过对不锈钢材料、轴压短柱试件和轴压长柱试件的试验研究,得到了试件的材料力学性能和极限荷载。分析了试件的长细比、宽厚比（径厚比）对其破坏模式及变形性能的影响。结果表明：试件的宽厚比（径厚比）对其破坏模式及变形性能有较大的影响。采用GB 50018-2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》、欧洲不锈钢结构设计规范、美国冷成型不锈钢结构设计规范中的计算方法以及Rasmussen提出的设计方法对试验试件进行了计算,并与试验数据对比结果表明,对于圆管试件,采用三本规范计算得到的承载力均高于试验值,偏于不安全,采用Rasmussen 提出方法的计算结果与试验值较为接近;对于方矩管试件,各种方法计算结果相近,除短柱试件试验结果高于计算结果外,其余试件试验值均与计算结果吻合较好;GB 50018-2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》中的计算方法不能直接用于计算不锈钢管轴心受压柱承载力。     

冷弯薄壁型钢轴压矩形空心管试验研究及承载力分析

对32根壁厚小于2 mm的冷弯薄壁型钢轴压矩形空心管构件进行试验研究,分析构件屈曲模式和极限承载力,采用GB50018—2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》和ABAQUS有限元程序计算构件承载力并与试验结果进行分析比较。结果表明:冷弯薄壁型钢轴压矩形空心管构件由于板件宽厚比较大易发生局部屈曲,通过GB50018—2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》可用于壁厚小于2 mm的冷弯薄壁型钢轴压矩形空心管构件的承载力计算,Abaqus有限元程序能较好地模拟冷弯薄壁型钢轴压矩形空心管构件的屈曲模式和分析其极限承载力。     

屈服强度550MPa高强冷弯薄壁型钢结构轴压构件承载力计算模式研究

本文收集了目前国内外屈服强度550MPa高强钢材冷弯薄壁型钢结构轴心受压构件的试验数据,参考现行的《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB 50018—2002),对其承载力的合理计算模式进行了系统研究。结果表明,现行规范考虑板组约束计算截面有效宽厚比的方法对屈服强度550MPa高强钢材冷弯薄壁型钢结构轴心受压构件极限承载力的计算是可靠的。     

高强冷弯薄壁型钢压杆试验及直接强度法计算分析

采用直接强度法分析了近期完成的62根550 MPa高强冷弯薄壁型钢轴压柱的试验结果,提出了采用折减材料屈服强度为0.85fy,并根据修正长细比λc=λ0.85fy/235查《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB 50018-2002)中Q235钢稳定系数表来计算高强冷弯型钢轴压构件稳定承载力的计算方法。该建议方法计算值与试验结果吻合较好且偏于安全。     

冷弯槽形受弯构件畸变屈曲承载力研究

采用《冷弯薄壁型钢结构技术规范》、北美规范、澳洲规范以及低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规程(报批稿)对文献[2]的18根冷弯型钢纯弯构件畸变屈曲极限承载力进行了计算分析.结果表明:《冷弯薄壁型钢结构技术规范》过于保守,北美规范、澳洲规范虽与试验比较吻合但安全性不高,而《低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规程》(报批稿)具有较好...     

《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB 50018-2002)用于计算高强度钢柱

尝试将我国《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)用于计算比Q345钢强度更高的钢材制成的冷弯薄壁型钢结构柱。将我国“规范”(GB50018-2002)计算结果与试验、有限元分析结果和国外规范计算结果比较发现,卷边槽钢和壁厚不大于3mm的卷边角钢偏于安全,壁厚在3mm以上的卷边角钢可通过对稳定系数φ乘一修正系数以保证安全。     

高强冷弯薄壁型钢作为门式刚架结构主材的探讨

结合工程实例,依据《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB 50018-2002),分析了高强冷弯薄壁型钢板件弯曲变形的原因,并通过1∶1的模拟试验验证了分析结果。通过对规范适用性的探讨,以及高强冷弯薄壁型钢作为承重构件设计要点的讨论,提出高强冷弯薄壁型钢作为门式刚架结构主材使用时,由于其厚度较薄,必须加强对板件宽厚比等构造的限制,计算时应充分考虑板件宽厚比的影响,以保证结构安全使用。     

薄腹箱形截面构件有效面积计算方法研究

对《钢结构设计规范》（GB50017—2003）、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018—2002）、美国规范（AISC：2005）、欧洲规范（E3-1．5：2006）以及Winter公式受压板件有效宽度的计算公式进行了简要介绍,并采用各国规范对翼缘和腹板不同宽厚比的箱形截面构件有效面积进行了计算和分析,结果表明在不同翼缘和腹板宽厚比的情况下欧洲规范和《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018—2002）由于考虑了翼缘和腹板的有效宽度,具有较好的适用性,稳定性较好,因此建议对于箱形截面构件有效面积可采用《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002）的计算方法进行计算。     

高强冷弯薄壁型钢轴压短柱受力性能试验研究

为了验证壁厚小于1 mm的G550级高强钢材对中国〈冷弯薄壁型钢结构技术规范〉（GB50018-2002）相关设计规定的适应性,进行了30根冷弯薄壁型钢方管截面轴压短柱的试验研究,试件的壁厚均为0.6 mm、宽厚比为20～150.试验结果表明：当宽厚比较小时（b/t≤40）,试件的初始缺陷和高强钢材本身特性对构件承载力的影响较大,试件材料的强度得不到充分发挥;当宽厚比较大时（b/t＞40）,高强钢材局部屈曲和有效截面是影响构件承载力的主要因素.通过对试验结果和各国规范计算结果的对比分析,给出了高强冷弯薄壁型钢构件按中国规范GB 50018-2002计算有效宽度的建议.     

Q235冷弯薄壁卷边槽钢梁承载力计算方法

在分析比较GB 50018—2002冷弯薄壁型钢结构技术规范和GB 51022—2015门式刚架轻型房屋钢结构技术规范的基础上,对卷边槽钢梁极限受弯承载力计算方法进行了探讨和比对分析。计算结果表明:按GB 50018—2002冷弯薄壁型钢结构技术规范计算冷弯薄壁卷边槽钢梁是可行的,经试验验证,偏于安全。     

用我国规范计算高强冷弯薄壁卷边槽钢柱的适用性

在分析比较冷弯薄壁型钢结构技术规范(GB 50018-2002)、欧洲规范Eurocode3(EN1993一1-3)和北美规范(AISI S100一2007)的基础上,结合已有试验结果,针对比Q345钢强度更高的钢材制成的冷弯薄壁卷边槽钢柱的极限承载力进行了较深入的探讨和对比分析。结果表明:按冷弯薄壁型钢结构技术规范(GB5001 8一2002)计算两端固支槽钢柱是可行的。     

冷弯薄壁C型钢轴压短柱承载力计算方法的改进

用我国规范有效宽度法求得的冷弯薄壁型钢短柱构件极限承载力高于试验结果,倾向于不安全。所以,通过分析提出,按照《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002中的有效宽度法计算组合截面冷弯薄壁型钢受压构件承载力时,可以对计算结果乘以一个修正系数以示其原结果的不安全程度。由于有效宽度法在计算试件极限承载力时存在不安全性,因此本文引入另一种适用于冷弯薄壁型钢构件的计算方法,即直接强度法(Direct Strength Method,DSM)。将直接强度法和有效宽度法计算求得的短柱极限承载力与试验结果进行对比,结果表明,直接强度法的计算结果与试验值更为吻合,为使其结果更加经济、安全,本文提出适用于计算组合截面冷弯薄壁型钢受压构件承载力的直接强度法建议公式。     

薄腹工字形截面轴压构件有效面积计算方法比较

对各国规范以及Winter公式关于工字形截面构件有效宽度的计算公式进行简要介绍,并采用各国规范方法和有限元数值模拟对腹板不同宽厚比和构件不同长细比的工字形截面轴压构件有效面积进行计算和分析。结果表明:《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102:2002)在腹板宽厚比较大时有效面积过于保守,《钢结构设计规范》(GB50017—2003)、欧洲规范(E3-1.5:2006)对于长细比较大构件有效面积过于保守,《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018—2002)、美国规范(AISC:2005)以及Winter公式与数值结果吻合较好,且有一定的安全度,建议对于薄腹工字形截面轴压构件有效面积可采用《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018—2002)计算方法进行计算。     

考虑畸变屈曲的冷弯薄壁型钢卷边槽形截面构件设计可靠度分析

基于已有的冷弯薄壁型钢卷边槽形截面构件承载力试验研究结果,对不同牌号冷弯薄壁型钢卷边槽形截面构件考虑畸变屈曲的有效宽度法承载力计算模式不定性进行了分析,并统计了冷弯薄壁型钢强度不定性和几何特性不定性。在此基础上,采用改进一次二阶矩方法,按《冷弯型钢结构技术规范》(修订稿)的抗力分项系数要求,计算了不同牌号冷弯薄壁型钢卷边槽形截面受压构件在不同可能荷载组合下的可靠指标。结果表明:对于LG550、S350、S280冷弯薄壁型钢卷边槽形截面受压构件,按《冷弯型钢结构技术规范》(修订稿)的抗力分项系数计算得到的可靠指标均能满足目标可靠指标的要求,证明了所采用的考虑畸变屈曲的有效宽度法计算构件承载力的适用性。     

开长圆孔轴压构件畸变屈曲承载力试验

对26根腹板开长圆孔和未开孔冷弯薄壁型钢截面轴压构件进行畸变屈曲承载力试验研究,分析构件的屈曲模式和极限承载力。利用现行国家规范GB50018-2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》、北美冷弯钢结构构件设计规范AISI S100-2012计算构件承载力及非线性有限元数值模拟结果与试验结果进行分析比较。在此基础上,对腹板开长圆孔冷弯薄壁型钢截面轴压构件的承载力合理计算模式进行研究。结果表明:对于中等长度腹板开孔冷弯薄壁型钢截面轴压构件主要出现局部、畸变和整体屈曲的相关作用;腹板开孔对构件畸变屈曲稳定承载力有一定的降低作用;采用折减构件有效截面面积的修正方法可计算开长圆孔构件的畸变屈曲稳定承载力。     

用我国规范计算高强度冷弯薄壁型钢柱的适用性

将《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB 50018-2002),用于计算比Q345钢强度更高的钢材制成的冷弯薄壁非卷边等边角钢和槽钢柱。对计算结果与试验、有限元分析结果及国外规范计算结果进行比较发现,对两端固支的槽钢和宽厚比大于25的等边角钢,计算偏于安全,对宽厚比小于25的等边角钢和两端铰支槽钢的安全性有待研究。提出采用多条柱子曲线以适应不同截面、不同壁厚、不同强度的高强度冷弯薄壁型钢柱。     

冷弯薄壁卷边槽钢檩条弯曲变形的抗弯刚度

在分析比较欧洲规范EN 1993-1-3和我国《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB 50018—2002)的基础上,针对冷弯薄壁卷边槽钢檩条弯曲变形的抗弯刚度进行了较深入的探讨和对比分析。计算结果表明:按《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB 50018—2002)计算有效截面抗弯刚度相对保守,按毛截面计算抗弯刚度稍显不安全,按EN 1993-1-3计算相对合理。在满应力状况下,对于2mm厚C140~C250规格的冷弯薄壁卷边槽钢檩条,在正常使用极限状态下,抗弯刚度折减系数可取毛截面抗弯刚度的0.95倍(Q235钢)和0.9倍(Q345钢)。     

我国规范用于计算其他强度冷弯薄壁型钢梁的适用性

尝试将我国GB 50018-2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》用于计算屈服强度不是Q235和Q345的钢材制成的冷弯薄壁型钢梁,并将我国规范计算结果与试验结果、国外规范计算结果相比较。对于发生局部屈曲的梁,我国规范计算结果安全;结果表明:对于发生畸变屈曲的梁,我国规范计算结果不安全。     

冷弯薄壁不锈钢管件轴压稳定性能的试验及有限元分析

随着新型材料不断涌现,由于受力构件存在初始缺陷、残余应力,再加上截面形状繁多,材料非线性和几何非线性的叠加,给稳定理论分析带来了很大的困难。因此,采用试验加有限元软件综合分析的方法对冷弯薄壁不锈钢管件的极限稳定承载力进行分析研究,并对壁厚、直径、径厚比、长细比、初始缺陷等重要影响因素进行定量分析,最后给出稳定计算建议公式。将试验数据和数值分析的结果,与GB 50018—2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》计算方法进行对比,论证了建议公式的合理性和可靠性。     

屈服强度550MPa高强冷弯薄壁型钢结构轴心受压构件可靠度分析

本文采用二阶矩概率法,考虑强度、截面几何参数、计算模式、外荷载等不定因素的影响,针对屈服强度550MPa高强冷弯薄壁型钢轴心受压构件的可靠度进行了分析,并考虑材料特性,在已有试验的基础上对其承载力计算方法、目标可靠指标及强度设计指标的合理选取进行了研究。结果表明,在按厚度分类合理确定高强冷弯薄壁型钢的强度设计指标后,可依据现行的《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB 50018—2002)给定的考虑板组稳定计算截面有效宽厚比的方法对其轴心受压构件的极限承载力进行有效分析,并满足预定设计可靠指标的要求。