高强冷弯薄壁型钢轴压柱畸变屈曲研究

550MPa高强冷弯薄壁型钢卷边槽形截面轴压柱发生畸变屈曲时会出现三种模式（O—O,O-I,I—I）,考虑材料和几何双重非线性的有限元法对三种畸变屈曲模式的构件承载力、变形模式、畸变屈曲应力、横截面应力的分布等相关性能进行比较分析,可看出三种畸变屈曲模式诸性能存在较大不同,同时畸变屈曲与局部屈曲、整体屈曲在相关性能方面也存在不同。采用直接强度法对畸变屈曲轴压柱极限承载力进行计算,计算结果与试验结果较吻合,故在计算畸变屈曲轴压柱极限承载力时建议采用直接强度法．     

冷弯薄壁型钢构件畸变屈曲研究现状

冷弯薄壁型钢开口截面构件受力过程中除出现局部屈曲和整体屈曲外,还可能出现另外一种畸变屈曲模式,畸变屈曲以及其与局部屈曲、整体屈曲的相关作用会降低构件的极限承载力,改变构件的受力性能。介绍了畸变屈曲的特点和性能,总结了国内外冷弯薄壁型钢构件畸变屈曲试验与理论研究成果,并对北美规范、澳洲规范、欧洲规范、英国规范以及我国规范关于畸变屈曲的设计计算方法进行了归纳介绍,最后在分析的基础上总结了畸变屈曲研究目前尚需解决的问题。     

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。     

冷弯薄壁型钢轴压构件畸变与整体相关屈曲承载力计算方法研究

基于我国《冷弯型钢结构技术规范》(征求意见稿)和北美规范及澳洲/新西兰规范中的直接强度法,利用国内外已有的试验数据,计算了60根破坏模式为畸变与整体相关屈曲的轴压试件以及50根破坏模式为畸变屈曲的轴压试件的承载力。通过计算值与试验值的对比分析表明：我国《冷弯型钢结构技术规范》(征求意见稿)中直接强度法所计算的轴压试件畸变与整体相关屈曲的承载力与试验值之比的平均值接近1.0,结果较为理想;计算所得的轴心受压试件畸变屈曲的承载力明显高于试验值,偏于不安全。基于上述结果,对《冷弯型钢结构技术规范》(征求意见稿)中直接强度法计算畸变屈曲的承载力提出了相应建议,即畸变与整体相关屈曲的承载力计算公式和畸变屈曲的承载力计算公式不应统一,应区别对待或给出附加核查条件,在计算畸变半波长度和畸变屈曲的承载力时,采用屈服荷载而非构件整体稳定承载力。     

高强冷弯薄壁型钢卷边槽形截面轴压柱畸变屈曲试验研究

本文对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进行了试验研究,17根试件的试验结果表明:由于试件局部屈曲一般发生在畸变屈曲之前,促使畸变屈曲提前出现,这种相关作用减弱了构件整体刚度,降低了构件承载力;澳洲规范AS/NZS 4600:1996及北美规范NAS 2004中关于发生畸变屈曲构件承载力的计算方法没有考虑局部屈曲和畸变屈曲相关作用的不利影响。依据试验结果本文提出了一种修正直接强度法的建议计算方法,该法计算结果与试验结果较为接近且偏安全。     

冷弯薄壁型钢构件畸变屈曲研究综述与分析

对冷弯薄壁型钢构件的畸变屈曲进行了较全面的综述,介绍了畸变屈曲的特点和性能,总结了国内外畸变屈曲的研究成果,最后对畸变屈曲尚待研究的问题进行了归纳和探讨。     

冷弯薄壁型钢构件畸变屈曲试验和理论研究综述及分析

对冷弯薄壁型钢构件的畸变屈曲模式进行了较全面的综述。介绍并分析了畸变屈曲的特点和性能;总结了国内外畸变屈曲试验和理论方面的研究成果;同时还介绍了澳洲规范AS/NZS4600和北美规范NAS2004对畸变屈曲构件承载力的计算方法;最后对畸变屈曲尚待研究的理论、设计问题进行了归纳和探讨。     

550MPa高强冷弯薄壁卷边槽钢受弯构件畸变屈曲试验研究

为了研究屈服强度550MPa高强冷弯薄壁型钢受弯构件的畸变屈曲性能,分别对直卷边、斜卷边和复杂卷边3种卷边形式的12组高强冷弯薄壁槽钢受弯试件进行了静力试验研究,其中纯弯试验6组,非纯弯试验6组。试验结果表明,卷边形式是影响试件发生畸变屈曲或局部和畸变相关屈曲的重要因素。相同卷边形式下,非纯弯试件的承载力均高于纯弯试件的承载力,且提高幅度与试件屈曲破坏模式有关,只发生畸变屈曲的试件承载力提高幅度最大,而在发生局部和畸变相关屈曲的试件中,由畸变屈曲引起破坏的试件承载力提高幅度次之,由局部屈曲引起破坏的试件承载力提高幅度最小。     

冷弯C型或Z型钢截面受弯时的畸变屈曲

对C型或Z型檩条受弯时的畸变屈曲进行分析,指出了目前澳大利亚和美国规范采用薄壁构件理论分析畸变屈曲的方法,过高估计了翼缘-卷边的刚度,因而采用降低腹板对翼缘约束的方式,使得结果符合有限条方法的结果。通过采用卷边等效抗弯刚度,对翼缘采用板件理论研究,推导了腹板对翼缘的约束刚度计算公式,并将其用于翼缘-卷边的畸变屈曲计算和局部屈曲计算,与有限元方法的计算结果对比表明,得到的屈曲系数精度良好且偏安全。     

冷弯薄壁卷边槽钢畸变屈曲的数值分析

利用大型有限元软件ABAQUS分析冷弯薄壁卷边槽钢受压时的弹性畸变屈曲荷载。首先,分析了ABAQUS建模时各主要参数对分析结果的影响,在此基础上建立了分析模型,然后分别对轴心受压和偏心受压两种荷载情况下冷弯薄壁卷边槽钢的弹性畸变屈曲荷载进行了特征值分析,分析时改变截面组成板件的尺寸,求出对应的畸变屈曲荷载和畸变屈曲半波长;最后,对计算结果进行分析,得出了截面尺寸、偏心荷载与畸变屈曲荷载/半波长的关系。     

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。     

绕弱轴纯弯的冷弯薄壁型钢构件畸变屈曲性能研究

采用有限条软件CUFSM对不同截面几何参数的冷弯薄壁卷边槽钢绕弱轴纯弯进行畸变屈曲应力计算,并根据经典板件屈曲应力公式计算构件翼缘畸变屈曲系数,分析构件截面几何参数的变化对畸变屈曲系数的影响,在此基础上,提出适用于求解直卷边槽钢绕弱轴纯弯畸变屈曲应力的简化公式。与有限条法和基于广义梁理论的横向弯曲铰支计算模型的计算公式进行对比,所提出的公式具有较高精度,且简单实用、便于手算,建议公式可供工程设计和修订规范参考。     

高强度钢材轴心受压钢柱整体稳定性能的缺陷影响研究

为研究高强度钢材轴心受压构件的整体稳定受力性能,了解构件的几何初始缺陷和截面残余应力对其屈曲强度和失稳变形的影响,以及与普通强度钢材轴压杆相比高强度钢材柱的整体稳定性能对缺陷敏感性的变化,采用有限元方法进行数值模拟计算,通过变换几何初始缺陷系数、残余应力数值大小和钢材强度等参数,对计算结果进行对比分析。研究结果表明,随着钢材强度的提高,高强度钢材轴压杆的整体屈曲强度对初始缺陷的敏感性明显降低,特别是对残余应力分布的敏感性;此外,初始缺陷的影响还与构件的长细比有直接关系。研究工作进一步揭示了高强度钢材轴压柱整体稳定性能的特点和优势。     

《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。     

高强冷弯薄壁型钢墙体骨架立柱轴压性能试验及有限元分析

通过对10根550MPa高强冷弯薄壁型钢墙体骨架立柱的足尺轴压试验,得到立柱的极限承载力和破坏模式,并在试验的基础上建立墙体骨架立柱有限元分析模型。在有限元分析模型的正确性得到试验充分验证的情况下,对高强冷弯薄壁型钢墙体骨架立柱进行参数分析,分析结果表明:自攻螺钉直径的变化、采用两个螺钉连接立柱与导轨、导轨厚度和屈服强度的变化以及改变墙体骨架立柱间距均对墙体骨架立柱的轴压承载力没有显著影响;在墙体骨架两侧设置柔性拉条对立柱轴压承载力的提高很有帮助,拉条间距小于1/4柱高后承载力提高幅度不大。     

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。     

冷弯薄壁卷边槽钢畸变屈曲承载力的计算方法比较

冷弯薄壁卷边槽钢在受力过程中除可能出现整体屈曲和局部屈曲外,还可能出现畸变屈曲。发生畸变屈曲会恶化构件的受力性能,从而降低构件的极限承载力。比较研究了5个国家或地区规范针对畸变屈曲的设计计算方法,并对最新的畸变屈曲承载力计算方法研究成果进行归纳,最后就既有的5种考虑畸变屈曲的承载力计算方法与有关试验进行对比分析,结果表明:北美规范采用的直接强度法适用范围广且精度相对较高。