轴压下冷弯薄壁组合箱形、Ⅰ型截面柱的极限承载力

近年来,冷弯薄壁钢结构的应用逐渐增加,组合截面构件得到了发展,由于其受力性能优良,得到了广泛的应用。采用自攻螺钉将两个C型截面构件的翼缘相连接,组合成箱形截面构件,对其进行一系列轴向压缩试验。首先,研究组合截面与单一截面构件整体、局部和畸变屈曲性能的差异。然后,研究安装误差和紧固件间距对组合构件极限承载力的影响。基于本文试验结果、已有的试验结果以及相应的数值分析结果,给出组合截面构件的强度估算方法。最后,将根据该方法得到的承载力与试验结果和AISI规范给出的标准值进行比较,结果表明,建议方法合理准确。     

焊接箱形截面短柱稳定承载力及设计方法

现行GB 50017-2003《钢结构设计规范》对焊接箱形截面构件在考虑壁板局部失稳后的稳定极限承载力计算未建立成熟的设计理论.采用板壳单元,精确地模拟了箱形截面短柱的壁板局部失稳及其相互作用,在大挠度、弹塑性范围内对箱形截面的稳定极限承载性能进行研究.在大量数值分析的基础上,分别归纳总结箱形截面短柱在承受轴向压力、纯...     

薄壁箱形截面钢柱稳定极限承载力的有限元数值模拟

基于薄板的弹塑性大挠度有限元理论,采用有限元方法在综合考虑几何缺陷和力学缺陷的基础上,建立模拟薄壁箱形截面钢柱稳定极限承载力的有限元模型,并将数值模拟结果与已知试验结果进行比较,证实有限元方法的有效性,为进一步研究提供依据。     

高强钢薄壁箱形截面压杆稳定性研究

基于薄板的弹塑性大挠度有限元理论,综合考虑几何缺陷和力学缺陷,研究了腹板高厚比、翼缘宽厚比对高强钢薄壁箱形截面构件稳定性的影响。以翼缘宽厚比,腹板高厚比,构件长细比为三个参数,提出了考虑局部和整体相关屈曲的高强钢薄壁箱形截面构件极限承载能力的空间曲面方程,可以为设计提供参考。     

焊接薄壁箱形截面轴心压杆的承载力计算

在论证有效截面法和有效屈服强度法的相通性的基础上，建议对焊接薄壁箱形截面轴心压杆采用后一种方法计算其承载力。在用这种方法计算时，用传统的正则化宽厚比作为参数，以保证必要的可靠度。建议方法和已有试验资料做了比较。对中长压杆，试件实测承载力大多略高于计算值。     

高强钢焊接薄壁箱形截面双向压弯构件的稳定承载力

采用ANSYS软件建立有限元模型分析了Q460钢焊接薄壁箱形截面双向弯曲压弯构件的极限承载力。分析中考虑几何缺陷和材料缺陷,以及几何非线性和材料非线性的影响。同时,研究了构件长细比和板件宽厚比对极限承载力的影响;探明构件达到极限承载力时真实的应力分布状态;提出了采用毛截面计算其承载力的简单计算公式;收集可获得的试验结果以验证提出的计算公式。研究表明,建立的有限元模型能够很好地模拟焊接箱形截面双向偏心压弯构件的局部-整体相关屈曲性能;在大部分情况下,无量纲极限承载力与构件长细比和板件宽厚比近似为线性关系;构件达到极限承载力时还处于弹性阶段;轴力和双向弯矩之间的相关曲线也近似为线性;引入屈服强度修正系数后,基于线性相关关系的计算公式能够很好地预测Q460钢薄壁双向压弯构件的极限承载力;该公式还可推广到普通钢构件和更高强度的钢构件。     

变截面箱形轴压柱稳定性能研究

为了全面掌握变截面箱形轴压柱的稳定性能以及各种参数对其稳定性能的影响,采用有限元软件AN-SYS对箱形变截面柱进行弹性整体屈曲分析,考虑其楔率和截面长宽比对其特征值屈曲性能的影响;在此基础上对其进行考虑双重非线性和残余应力的全过程极限承载力分析,并结合现行的钢结构规范提出箱形变截面柱的稳定承载力验算公式.     

变截面箱形轴压柱稳定性能研究

为了全面掌握变截面箱形轴压柱的稳定性能以及各种参数对其稳定性能的影响,采用有限元软件AN- SYS对箱形变截面柱进行弹性整体屈曲分析.考虑其楔率和截面长宽比对其特征值屈曲性能的影响;在此基础上对其进行考虑双重非线性和残余应力的全过程极限承载力分析.并结合现行的钢结构规范提出箱形变截面柱的稳定承载力验算公式。     

薄壁Ⅰ型截面柱极限承载分析

通过大型有限元软件ANSYS对一系列薄壁Ⅰ型截面柱进行建模计算。以此来分析不同长细比以及截面腹板宽厚比Hw/tw、翼缘宽厚比bf/tf的变化对截面极限承载力及应力分布情况的影响。并基于此绘制出较完整的极限承载力曲线。     

冷弯薄壁型钢拼合箱形截面立柱轴压性能试验研究

对17根冷弯薄壁型钢拼合箱形截面立柱的轴压性能进行试验研究,截面分为A、B两类,得到了各试件荷载-位移曲线和破坏特征,并将试验结果与《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB 50018-2002)“有效宽厚比法”和美国相关规范中“直接强度法”、“有效截面法”计算结果进行对比分析.结果表明:LC和MC系列立柱的破坏模式为整体弯曲屈曲,SC系列立柱则为局部屈曲和端部承压破坏;B类试件的最大承载力大于A类截面试件的最大承载力的2倍,即有“1+1＞2”的拼合效应;对于A类截面LC系列立柱,GB 50018和AISI规范公式计算结果过于保守,而对于MC和SC系列试件,公式计算结果与试验结果比较吻合;对于B类截面LC和MC系列试件,公式计算结果偏于不安全,而SC系列试件,公式计算最大承载力偏于安全.     

屈曲交互作用下焊接截面柱的抗压试验

对焊接H形和槽形截面的柱进行了一系列压力试验,这些柱采用厚度为6·0 mm,名义屈服应力为240 MPa的软钢板制成。从理论上和试验中对这些受压构件在非线性局部和整体屈曲交互作用下的极限强度和性能进行了研究。压力试验表明,局部和整体屈曲交互面对薄壁焊接钢柱截面有较大的负面影响。近期发展起来的DSM方法,对冷加工钢截面的设计,可作为有效宽度法的备选方法,最近已由NAS( AISI ,2004)提出,并由焊接钢截面的试验结果进行了校验。证明了当局部屈曲和弯曲同时或者近乎同时发生时,可采用直接强度法预测焊接截面的极限强度。     

设纵向加劲肋后矩形钢管混凝土柱屈曲机制分析及构造建议

针对搜集的38根设肋试件的轴压试验结果,采用ABAQUS进行了有限元计算。计算结果表明,轴压承载力与试验轴压承载力误差在7%以内,破坏模式与试验破坏模式吻合较好。根据相关试验数据,对加劲肋的工作机理及受力状态进行了分析。分析结果表明,平板加劲肋截面抗弯刚度对试件承载力有明显的影响,应选取合适加劲肋抗弯刚度及截面尺寸,才能既使组合构件的承载性能得到有效发挥,同时用钢量得到合理优化;钢管屈曲模式受加劲肋刚度的影响较大,随着加劲肋刚度的增大,钢管板件逐渐由在板件横向的一个半波转变为两个半波;当加劲肋刚度达到临界刚度后,加劲肋截面面积不再影响钢管屈曲模式,但试件的轴压承载力随加劲肋面积的增大而增大。     

矩形钢管混凝土柱的防火保护

简要介绍了关于火灾下矩形钢管混凝土柱力学性能的研究成果。对构件耐火性能的实验情况、影响耐火极限的重要因素和确定厚涂型方钢管混凝土保护层厚度的实用计算方法作了详细说明 ,并结合工程中矩形钢管混凝土柱的抗火设计实例 ,说明规程课题组提出的抗火设计方法的有效性。研究成果可为有关矩形钢管混凝土工程进行抗火设计时提供参考     

椭圆钢管柱受压性能研究进展

为了促进中国椭圆钢管结构的研究与应用,通过对国外椭圆钢管的应用和研究相关文献的调研与分析,归纳总结了椭圆钢管柱的截面特性、截面分类以及在轴压和压弯荷载作用下的结构性能等问题,发现目前国外对于椭圆钢管的研究主要关注单个构件的受力性能,对于椭圆钢管结构节点性能及椭圆钢管混凝土柱性能的研究将是未来研究的重点.     

不锈钢椭圆中空受压构件的结构响应

冷加工不锈钢椭圆中空截面结合了圆形中空截面和不锈钢的美感以及不同几何形状的横截面相对于两个主轴的结构功效。迄今为止,对这种横截面的构件尚没有结构设计指南,主要是产品相对较新,缺乏基础结构试验数据。对冷加工不锈钢椭圆空心截面受压构件的结构响应进行研究,提出设计建议。为获得结构性能的基础数据,进行一系列试验。首先,通过张拉试验建立基本的材料应力-应变关系。随后,通过短柱试验确定横截面的平均受压响应,通过弯曲试验获得极限承载力以确定不锈钢椭圆中空截面合理的弯曲曲线。对试件进行包括初始缺陷的几何性质测定。对试件的荷载位移响应进行记录并在文中给予介绍。与试验同步,进行了有限元模拟。如果有限元模拟的结果与试验结果不相符,将对个别关键参数进行进一步的研究,包括外形比例、横截面长细比和构件长细比。基于试验与数值分析结果,提出3组不锈钢椭圆中空截面受压限值以及椭圆中空截面柱合理弯曲曲线。     

支撑轴向受压下穿墙螺栓抗腹板屈曲的矩形中空钢截面T型节点的加固

在支撑承受轴向荷载作用下,通过控制弦腹板的面外屈曲,对穿墙螺栓加固矩形中空钢截面T型节点的效果进行验证。本研究验证了螺栓数量和排列方式及腹板高度与墙厚比(h/t)对加固效果的影响。对203mm×76mm×(3.09,4.5,5.92)mm的矩形弦杆进行试验,直径为8mm的钢螺栓的数量从1～15变化,且各自不同分布。首先在弦杆的竖向墙面上钻孔,然后通过一面墙插入螺栓并与另一面墙锚固。研究表明:高厚比(h/t)为65的弦杆节点强度增加了29%;当h/t减小到45和35时,节点强度增加值分别为6.2%和3.1%;螺栓数量和分布对其加固效果影响很小。     

厚壁冷弯方矩管和热轧H型钢轴压极限承载力的对比研究

运用ANSYS有限元软件,在综合考虑初始几何缺陷、残余应力、冷弯效应等因素的基础上,分析了厚壁冷弯方、矩钢管和热轧H型钢轴心压杆的极限承载力,并将它们的极限承载力计算结果进行对比,得出相关结论,为轻钢结构框架柱构件截面选型提供了参考.     

循环荷载作用下中空截面焊接矩形-矩形连接及矩形-角钢连接的疲劳试验和设计

镀锌截面适用于道桥工程、农业工程和建筑重建工程。镀锌截面用在结构工程中包括箱形框架、屋架、基础框架和构件之间的拉杆系统。这些结构在循环荷载作用下,容易产生疲劳破坏。在澳大利亚,镀锌截面(应用最广的是DuraGal)是壁厚小于4mm的薄壁截面。现在还没有针对厚度小于4mm截面的疲劳设计规程,而且现行的疲劳设计规程中也没有条文涉及到本文研究的井式梁连接。介绍了镀锌矩形中空截面和角钢组成的井式梁连接的疲劳试验。对两种类型的连接进行了分析,分别是矩形中空截面-矩形中空截面连接,以及矩形中空截面-角钢井式梁连接。井式梁的构造是将一个梁构件焊接在另一个梁构件的顶端而形成的。研究中通过对母材、焊缝、热影响区的硬化指数的静定来评价焊接质量,进而衡量热影响区产生裂纹的可能性对连接的应力集中系数的静定有助于确定热点区并且验证这些连接的裂纹发展模式。将从高周循环疲劳试验中得到的数据与现行疲劳设计曲线的数据进行对比。基于确定法和静力分析得到了井式梁连接的设计曲线。     

Design of cold-formed stainless steel tubular T- and X-joints

This paper describes the numerical investigation of cold-formed stainless steel tubular T-joints, X-joints and X-joints with chord preload using finite element analysis. The stainless steel joints were fabricated from square hollow section (SHS) and rectangular hollow section (RHS) brace and chord members. The geometric and material nonlinearities of stainless steel tubular joints were carefully incorporated in the finite element models. The joint strengths, failure modes as well as load-deformation curves of stainless steel tubular joints were obtained from the numerical analysis. The nonlinear finite element models were calibrated against experimental results of cold-formed stainless steel SHS and RHS tubular T- and X-joints. Good agreement between the experimental and finite element analysis results was achieved. Therefore, an extensive parametric study of 172 T- and X-joints was then carried out using the verified finite element models to evaluate the effects of the strength and behaviour of cold-formed stainless steel tubular joints. The joint strengths obtained from the parametric study and tests were compared with the current design strengths calculated using the Australian/New Zealand Standard for stainless steel structures, CIDECT and Eurocode design rules for carbon steel tubular structures. Furthermore, design formulae of cold-formed stainless steel tubular T- and X-joints are proposed. A reliability analysis was performed to assess the reliability of the current and proposed design rules. It is shown that the design strengths calculated using the proposed equations are generally more accurate and reliable than those calculated using the current design rules.