冷弯薄壁型钢受弯构件局部屈曲性能研究

采用有限条程序CUFSM对截面形式为TS40和TS61的19根550MPa高强冷弯薄壁型钢帽形截面简支檩条受弯构件局部屈曲应力进行分析,计算结果与试验值吻合较好。利用有限条程序对帽形截面受弯构件的翼缘宽厚比、腹板翼缘宽度比、卷边翼缘宽度比、腹板翼缘夹角等参数进行计算分析,结果表明腹板翼缘宽度比是影响帽形截面简支檩条受压翼缘局部屈曲稳定系数的重要因素。利用考虑板组相关的我国现行规范GB50018-2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》和英国冷成型薄壁构件设计标准(BS5950-5:1998)对帽形截面简支檩条受压翼缘局部屈曲稳定系数进行计算分析表明:我国规范在腹板翼缘宽度比小于1.5时偏于不安全,大于1.5时偏于保守,而英国规范相对比较安全。在参数分析的基础上,提出了考虑板组相关的帽形截面简支檩条受压翼缘弹性局部屈曲稳定系数计算公式,建议公式可供工程设计和修订规范参考。     

卷边槽钢纯弯构件畸变屈曲板组约束系数的直接强度法计算

现行国家规范《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018—2002）提出了适用于各种型钢构件板组的约束系数统一计算公式。针对冷弯薄壁卷边槽钢纯弯构件畸变屈曲运用直接强度法计算受压翼缘板组约束系数,并与规范计算结果比较,得到一些有价值的结论,供设计研究参考。     

高强冷弯薄壁型钢卷边槽形截面轴压构件试验研究及承载力分析

对63根屈服强度550MPa高强冷弯薄壁型钢卷边槽形截面轴压构件进行试验研究,分析了构件的屈曲模式和极限承载力,并将参考AISI规范、澳洲规范和北美规范及我国现行行业标准《低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规程》（报批稿）计算的构件承载力与试验结果进行分析比较。在此基础上,对高强超薄壁型钢卷边槽形截面轴压构件的承载力合理计算模式进行研究。结果表明：高强超薄壁型钢卷边槽形截面轴压构件在宽厚比较大时会出现畸变屈曲模式;采用等效板件方法计算加劲板件有效宽度后,我国《低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规程》（报批稿）适用于屈曲强度550MPa、厚度小于2.00mm的冷弯薄壁型钢卷边槽形截面构件承载力计算。     

卷边槽钢纯弯构件畸变屈曲板组约束系数的直接强度法分析

现行国家规范《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)提出适用于各种型钢构件板组的约束系数统一计算公式。针对冷弯薄壁卷边槽钢纯弯构件畸变屈曲运用直接强度法计算受压翼缘板组约束系数,并与GB 50018-2002计算结果比较,得到一些有价值的结论,供设计研究参考。     

《冷弯薄壁型钢结构技术规范》的发展

我国的《冷弯薄壁型钢结构技术规范》自1969年规范草案颁布至今已有40年,其间经历了3次修订,内容不断得到充实和完善。除介绍我国规范的发展过程、制修订过程的特点和规范的特色外,还重点介绍了几版规范的若干重要成果的发展,包括设计方法、冷弯效应、轴心受压构件的稳定系数、双轴对称截面压弯构件的稳定承载力、单轴对称开口截面轴心受压和压弯构件的换算长细比、受压板件的屈曲后强度和有效宽厚比、连接计算、薄壁型钢结构的防腐等。还讨论了规范修订的展望,提出了在规范再次修订时应主要考虑的三个方面：即应增加高强超薄壁冷弯型钢结构的设计与构造内容;应增加厚壁冷弯型钢结构的设计与构造内容;应增加冷弯薄壁型钢结构的抗震设计内容。     

卷边槽钢纯弯构件畸变屈曲板组约束系数的直接强度法分析

现行国家规范《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)提出适用于各种型钢构件板组的约束系数统一计算公式。本文针对冷弯薄壁卷边槽钢纯弯构件畸变屈曲运用直接强度法计算受压翼缘板组约束系数,并与GB50018-2002计算结果比较,得到一些有价值的结论,供设计研究参考。     

卷边槽形截面受弯构件畸变屈曲计算方法研究

采用能量法分析冷弯薄壁型钢卷边槽形开口截面受弯构件弹性畸变屈曲应力及其畸变屈曲稳定系数。通过与有限条法分析的畸变屈曲应力进行对比分析,表明建议的畸变屈曲应力计算公式具有较高的精度,通过简化计算得到畸变屈曲稳定系数计算公式及部分加劲板件的局部畸变屈曲统一计算公式;给出了卷边槽形截面受弯构件考虑畸变屈曲的稳定承载力计算方法。最后通过分析计算受弯构件试验的构件承载力并与试验结果进行对比,表明本文提出的计算方法是合理的,相对于现行GB 50018—2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》能更准确地计算受弯构件部分加劲板件屈曲稳定系数及卷边槽形截面构件的稳定承载力。     

G550高强冷弯薄壁槽钢受弯构件力学性能与设计方法

为了研究高强冷弯薄壁槽钢受弯构件的力学性能和设计方法,对3种板件加劲形式的G550高强冷弯薄壁型钢槽形截面受弯构件进行了试验研究和有限元参数分析。结果表明,板件加劲形式对高强冷弯薄壁槽钢受弯构件屈曲模式和受弯承载力有显著影响,翼缘V形加劲比腹板V形加劲能够更有效地提高构件抗弯承载力,构件抗弯承载力的变化规律与屈曲模式有关。根据有限元参数分析结果,在已有直接强度法基础上回归出适用于高强冷弯薄壁槽钢受弯构件的直接强度法修正公式。     

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。     

U形肋加劲板局部稳定性试验研究

U形肋加劲板是构成钢箱梁顶板、底板的主要板件,U形肋腹板与被加劲板局部失稳是其两种主要失稳破坏模式。为研究U形肋加劲板的局部稳定性能,分别设计并制作了U形肋腹板与被加劲板壁板两组局部稳定试件,并考虑U形肋腹板宽厚比、被加劲板宽厚比以及U形肋翼缘与腹板间弯曲半径变化。通过轴压试验得到了U形肋加劲板的局部失稳破坏模式、稳定承载力、应力-位移曲线以及局部稳定折减系数。试验研究表明：随着局部板件宽厚比的增大,试件由强度破坏转变为失稳破坏,且失稳破坏特征表现得越明显。当板件宽厚比不小于22.5时,宽厚比较大的板件先于其他板件失稳。U形肋腹板与翼缘之间弯曲半径增大时,U形肋腹板宽度及宽厚比变大,导致U形肋腹板稳定承载力降低。将试验结果与公路钢桥规范中的稳定系数曲线对比发现,对于钢桥规范中的稳定曲线,采用钢材屈服强度计算得到的板件稳定承载力明显小于试验值,而采用抗拉强度计算得到的板件稳定承载力接近试验值,说明采用钢桥规范计算U形肋加劲板稳定承载力,其安全系数和钢材的抗拉强度与屈服强度比值相当。     

全加劲两侧开缝钢板剪力墙弹性屈曲研究

采用有限元方法对全加劲两侧开缝钢板剪力墙在面内水平荷载作用下的弹性屈曲临界荷载、屈曲模态进行了研究。对影响其弹性屈曲性能的参数进行了分析,包括两侧和中部加劲肋与墙板的刚度比、两侧和中部加劲肋宽厚比以及墙板高厚比和边长比。给出了全加劲两侧开缝钢板剪力墙加劲肋的弹性屈曲设计参考公式,为开缝钢板剪力墙的应用提供依据。     

卷边槽钢压杆考虑板组约束作用的屈曲系数

卷边槽钢压杆的局部屈曲具有相关性。《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)提出适用于各种不同截面的板组约束系数的统一计算公式来考虑这种相关性。但由于板组组成的多样性,其是否合理,有待于进一步研究。借助ANSYS有限元分析软件,对卷边槽钢压杆局部屈曲进行分析,得到考虑板组约束作用的屈曲系数,并和国内外规范进行比较。结果表明,计算结果和英国规范吻合较好,我国规范偏于安全较多。借鉴英国规范的形式,给出考虑板组约束作用的屈曲系数的计算公式,这些公式可供进一步修订规范时参考。     

交叉加劲钢板剪力墙弹性屈曲研究

用有限元方法对交叉加劲钢板剪力墙的弹性屈曲性能进行了研究,重点研究了加劲肋与墙板的刚度比、墙板高厚比、边长比以及加劲肋宽厚比等对弹性屈曲系数k的影响,同时与十字加劲板的抗剪屈曲性能进行了对比。研究结果表明,设置交叉加劲肋能显著提高钢板剪力墙的弹性屈曲荷载;屈曲系数k随着墙板边长比、高厚比以及加劲肋宽厚比的增大而趋于减小;本文给出的交叉加劲板弹性屈曲系数k的计算公式与有限元法的结果较吻合。     

开口肋加劲板屈曲模态与临界屈曲应力分析

为更好掌握开口肋加劲板的设计计算方法,采用弹性稳定分析方法,对无纵向和横向加劲肋的四边简支板、纵向加劲肋等间距布置的四边简支加劲板、纵向和横向加劲肋等间距布置的加劲板进行屈曲模态和临界屈曲应力分析。结果表明:对于四边简支板或四边简支加劲板,临界屈曲应力与板宽、板长和板厚均有关,减小板宽和板长以及增大板厚可提高临界屈曲应力;随着加劲肋刚度比的变化,四边简支加劲板一般表现出3种屈曲模态,模态1为加劲肋与被加劲板共同发生整体屈曲,模态2为在加劲肋处形成波节,加劲肋与被加劲板发生屈曲,模态3为加劲肋为刚性加劲肋,不会发生失稳,只有被加劲板发生局部失稳;临界屈曲应力随加劲肋刚度比的增大而增大,模态1增大幅度最大,模态2次之,模态3逐步趋于定值。     

冷弯薄壁型钢构件的直接强度设计法

受压或受弯的冷弯薄壁卷边槽钢有板件局部屈曲，截面畸变屈曲和整体弯曲屈曲或弯扭屈曲三种模式。本文着重介绍板件的相关屈曲和计算截面畸变屈曲应力的方法并阐述了三种屈曲模式之间的相关关系。指出用传统的有效截面设计法计算受压和受弯冷弯薄壁卷边槽钢承载力的弊端，较详细地说明了用构件全截面计算的直接强度设计法。     

三边约束钢板的抗剪承载力

利用静力加载方法对4种宽厚比的三边约束钢板单元进行了试验研究,通过试验考察了三边约束钢板的破坏形态和抗剪极限承载力,分析了宽厚比对钢板抗侧性能的影响,试验结果表明:小宽厚比钢板的抗屈曲能力较强,但是对边界约束条件要求较高,易造成边界连接破坏.根据钢板破坏形态,对其抗侧性能进行了理论分析,建立了三边约束钢板的抗侧性能计算...     

高强冷弯薄壁型钢卷边槽形截面轴压构件畸变屈曲性能研究

建立了考虑材料和几何双重非线性的550MPa高强冷弯薄壁型钢卷边槽形截面轴压构件畸变屈曲性能分析的有限元模型,并通过对两种厚度高强冷弯薄壁型钢轴压构件畸变屈曲试验已有结果的分析比较验证了其有效性;采用该模型进一步分析了厚度、长度、初始缺陷模式及幅值等参数对畸变屈曲轴压构件承载力的影响,并对轴压构件畸变屈曲发生机理进行了探讨。结果表明：厚度、长度和初始缺陷模式是影响畸变屈曲轴压构件承载力的主要因素,且卷边面内屈曲是槽形截面轴压构件发生畸变屈曲的主要原因。通过理论计算与试验结果的对比分析,表明可以采用建议方法计算此类复杂截面轴压构件的畸变屈曲承载力。     

受压波纹板组局部相关屈曲特性研究

拱型波纹钢屋盖结构是一种典型的冷弯薄壁结构,其波纹截面板组的宽厚比远远超过有关规范宽厚比限值的上限要求,结构的极限承载能力既取决于其整体稳定承载能力也取决于其局部相关屈曲承载能力。本文根据拱型波纹钢屋盖结构的成型特点和受力特性,建立了波纹槽形截面板组局部相关屈曲分析的有限元模型,对不同宽厚比的受压波纹槽形截面板组的局部相关屈曲特性进行了理论计算,并与同形状同尺寸平板槽形截面板组的屈曲特性进行了比较分析。研究结果表明,如同平板板组一样,波纹板组也可能发生局部相关屈曲,但其板组屈曲半波长要受制于小波纹的几何尺寸,即屈曲半波应位于波形构造的波节点之间或波峰、波谷之间,而平板槽形截面板组的屈曲波长则可以自由调节,这点与平板板组的屈曲特性存在明显的差异。并且波纹的存在对板组屈曲性能有显著提高。理论研究与相应的试验研究符合很好。