防屈曲支撑滞回性能试验研究

针对我国钢材市场,选用Q235热轧角钢设计并制作了两种截面、两种组合方式的4个防屈曲支撑试件。为检验组合热轧角钢防屈曲支撑的构造和滞回性能,进行了低周反复加载静力试验,研究了包括荷载-位移滞回曲线、割线刚度及其退化规律、等效粘滞阻尼比等在内的抗震性能。结果表明:试件荷载-位移滞回曲线稳定、饱满、对称;钢材品种、截面形式对刚度退化规律及等效阻尼比的变化规律没有影响;国产组合热轧角钢防屈曲支撑构造合理,具有良好的耗能性能和抗低周疲劳性能,是一种新型的耗能支撑。     

螺旋箍筋约束防屈曲支撑设计方法及滞回性能研究

基于钢套筒约束防屈曲支撑的设计理论,给出了适用于螺旋箍筋约束防屈曲支撑的设计方法。设计制作了两种钢芯截面的螺旋箍筋约束防屈曲支撑构件,通过低周往复试验验证设计方法的合理性,研究此类支撑的滞回性能。试验结果表明:按照所建议的设计方法制作的螺旋箍筋约束防屈曲支撑构件具有稳定的滞回耗能性能,可以用于实际工程。     

双套管防屈曲支撑的抗震性能研究

双套管防屈曲支撑是由内核与套筒组合而成的结构体系,其中内核承受轴向压力,套筒只提供内核侧向支撑并约束内核的屈曲变形。本文主要对其3个主要设计参数约束比、间隙和内核突出段长度进行了试验研究,得出3种不同参数的变化对防屈曲支撑抗震性能的影响程度。     

防屈曲约束支撑异形柱框架结构的滞回性能研究

通过对布置防屈曲约束支撑异形柱框架和普通异形柱框架的拟静力试验,对比分析防屈曲约束支撑异形柱框架结构的滞回性能。试验结果表明:对角斜置防屈曲约束支撑异形柱框架的滞回曲线呈梭形,骨架曲线呈现"台阶"形的折线形状;无撑异形柱框架的滞回曲线有明显的捏拢现象,屈服后,由"反S"形逐渐过渡到狭长的"Z"形。屈曲约束支撑框架最大能承受6倍屈服位移控制的往复加载,推迟了钢筋与混凝土之间的黏结滑移产生时间,延缓并减弱了框架的变形恢复滞后现象和结构的刚度退化速率,改变了原来异形柱结构的耗能机理,同时屈曲约束支撑改变了原有异形柱结构的延性分布规律,避免了底部发生过大的延性破坏,使结构顶层具有较大的延性来吸收地震能量。     

新型全钢防屈曲支撑的拟静力滞回性能试验

为减少传统防屈曲支撑(BRB)的十字形支撑内芯在焊接后所产生的残余弯曲变形,提出一种新型全角钢式防屈曲支撑(ABRB)。该支撑的内芯由4个等边角钢通过屈服段无焊接技术组合而成,约束构件则由两个等边角钢沿纵向焊接组合而成。对4个ABRB试件进行拟静力滞回性能试验,重点考察支撑边界条件,支撑端部转动约束构造、内芯外伸段构造以及加力长度等因素对其滞回性能的影响。试验前首先对试件内芯的初始弯曲进行测量,结果表明,绝大多数试件内芯屈服段的相对初始弯曲均有效控制在1/1000以内。拟静力试验结果表明,当支撑端部边界条件为固接时,ABRB的延性及耗能发展最为充分;当支撑两端为铰接且支撑端部无转动约束时则较容易发生内芯外伸段的局部压弯破坏,且当加力长度增加时,局部压弯破坏则越早发生,但该破坏模式可通过在铰接ABRB两端设置转动约束构件的构造予以避免。对试件的抗震性能分析表明,构造合理的ABRB表现出较好的延性以及十分稳定的累积滞回耗能特性,因此ABRB可作为有效的耗能减震装置应用于工程结构中。最后提出进一步改进的建议以及有待深入研究的问题,为此类支撑性能的进一步完善奠定基础。     

浅谈防屈曲支撑研究新进展

防屈曲支撑是一种性能良好的耗能减震元件。针对近几年来新型防屈曲支撑的研究成果,综述了具有自复位功能的防屈曲支撑、定位屈服功能的防屈曲支撑以及其他新型防屈曲支撑研究新进展,并针对目前存在的不足给出了进一步研究的建议。     

钢棒防屈曲支撑受力性能研究

研发了一种钢棒防屈曲支撑(简称SBBRB),使得钢棒不仅能承受拉力,也可承受压力,从而提高钢棒的受力性能。通过对SBBRB足尺试件进行低周往复加载试验,研究其受力性能、破坏形态和耗能能力,并对支撑的应变和位移历程进行了全过程监测;采用ABAQUS分析软件建立了钢棒防屈曲支撑的有限元模型,并对试验工况进行模拟。研究结果表明:通过将钢棒内置于钢管套筒内,可使钢棒能够承受压力,试验得到的SBBRB受压极限承载力是钢棒受压临界荷载计算值的10倍左右;合理设计的SBBRB的钢棒屈服段在受拉和受压状态下均能充分屈服而不会发生支撑构件的屈曲破坏,具有较好的延性以及稳定的累积滞回耗能特性,在破坏之前滞回曲线始终饱满和稳定;可以通过监测钢棒受力,预先采取措施,从而保证结构安全; ABAQUS有限元分析结果与SBBRB试件按照预定加载制度进行加载的试验滞回曲线吻合较好,可为后续相关研究提供参考。     

防屈曲钢支撑滞回性能有限元分析

普通的支撑在强震作用下容易发生屈曲,渐渐不能满足建筑结构的使用要求.主要通过ANSYS有限元分析软件来分析一字形防屈曲钢支撑的耗能性能,并通过与普通支撑的对比证明防屈曲钢支撑具有良好的耗能性能;然后通过改变防屈曲钢支撑的相关参数,来研究其对防屈曲钢支撑的稳定性能以及耗能性能的影响,最后总结得出本文研究的防屈曲钢支撑具有良好的耗能性能,而且制作工艺简单,有着较好的应用前景.     

双T型内核与角钢约束屈曲支撑的滞回性能

为了改善传统约束屈曲支撑的不足,提出双T型内核与角钢约束机构共同构成的新型约束屈曲支撑。利用有限元分析软件ANSYS,建立该新型约束屈曲支撑有限元分析模型,并对其进行低周反复荷载全过程非线性有限元分析。主要考察芯材与约束机构间的间隙、约束刚度、连接段以及过渡段长度等主要参数对其滞回性能的影响,并给出各参数的建议取值,为新型约束屈曲支撑设计提供参考。     

无约束段对工字形内芯防屈曲支撑滞回耗能性能的影响

设计了12个无约束段的防屈曲支撑构件,利用ABAQUS软件对其进行有限元分析,研究无约束段长度、是否利用槽钢加强无约束段及加强槽钢的长度和厚度对构件滞回耗能性能及承载力的影响。结果表明:无约束段长度对防屈曲支撑构件滞回耗能性能及承载力影响显著,当无约束段长度与构件在轴力作用下产生的最大位移近似相等时,构件耗能效果更明显;经槽钢加强的构件具有良好的滞回耗能性能及承载力;无约束段加强槽钢的长度对构件滞回耗能性能与承载力影响显著,加强槽钢的长度为无约束段长度的2倍时,构件具有更好的滞回耗能性能与承载力;加强槽钢的厚度对构件的滞回耗能性能与承载力影响不大,设计构件时可适当减小槽钢的厚度以提高材料的利用率。     

波折腹板组合梁的受力性能综述

对比分析了波折腹板钢梁与普通平腹板钢梁的物理性能,从抗弯性能、抗剪性能、抗疲劳性能三方面,分析了波折钢腹板的研究成果,指出波折腹板钢梁安全、适用、经济,必将具有良好的市场发展前景。     

方钢管焊接空心球节点的承载力与实用计算方法研究

国家游泳中心“水立方”采用了一种新型的多面体空间刚架结构,杆件形式包括圆钢管、方钢管和矩形钢管,节点则主要采用焊接空心球节点。本文系统研究在轴力、弯矩及两者共同作用下方钢管焊接空心球节点的受力性能与承载能力。建立了采用理想弹塑性应力-应变关系、Mises屈服准则,同时考虑几何非线性的有限元分析模型,并对承受轴力、弯矩及两者共同作用的方钢管焊接球节点进行了大量的有限元参数分析。对轴力和弯矩共同作用的焊接球节点,其轴力-弯矩相关关系与节点的几何参数(包括空心球的球径、壁厚及钢管边长)无关。对若干典型节点进行了试验研究,直观了解节点的受力性能和破坏机理,并验证了有限元模型的正确性。还推导了基于冲切面剪应力破坏模型的节点承载力简化理论解,从而得到节点承载力计算公式的基本形式。最后,综合简化理论解、有限元分析和试验研究的结果,建立了轴力、弯矩及两者共同作用下方钢管焊接球节点承载力的实用计算公式,其中,对轴力和弯矩共同作     

Shear capacity of connect construction between corrugated steel web and concrete lower slab

为改善波形腹板与底板连接构造混凝土浇筑质量与耐久性能,提出翼缘钢板下移至混凝土板底面,开孔板连接件垂直焊接于波形钢板并贯穿钢筋的下包型连接构造。通过设计具有不同开孔板厚度、形状及焊接宽度等参数的连接构造试件,开展标准推出试验,研究其受剪承载力、抗剪刚度、剪切破坏模式以及相对滑移特征。在试验研究的基础上,考虑钢材理想弹塑性、混凝土塑性模型以及钢-混凝土界面非线性接触,建立适用连接构造受剪分析的精细有限元模型,分析结果与试验结果吻合较好。通过验证的有限元模型进行参数分析,结果表明,增加开孔钢板的厚度和混凝土的抗压强度可有效提高受剪承载力。最后,基于模型试验与有限元参数分析结果,提出布置开孔板连接的下包型构造受剪承载力的计算式,可对开孔钢板连接面外受剪承载力进行较为准确地预测。     

Failure modes and loading bearing capacity of corrugated steel roofs connected by standing seam clips

This paper presents the research on failure modes and loading bearing capacity of two types of purlin-sheet roofs under uniform loadings. The full-size experiments are carried out on the purlin-sheet roofs and the allowable design stress and design proposals are proposed. Besides, the finite element analysis is conducted to compare with the experiments. Results show that the failure modes and loading bearing capacity of two types of purlin-sheet roofs are different. The first is that the adjustments are pulled out from the base, while the mechanical occlusions between the adjacent sheet and adjustments are well. The latter is that the mechanical occlusions between the adjustment and sheets are tensioned fracture, while the adjustment are tensioned straight and pulled out from the sheets. The numerical calculations and experiment data are in good agreement, and the deviations are mainly because of initial defects of specimens, construction errors of specimens and loading protocols. The numerical calculation method is reliable and can be used to analyze the sheet-purlin roof connected by standing seam clips.     

波形钢腹板PC部分斜拉桥的力学性能分析

结合朝阳沟水库特大桥的工程结构参数,建立了该桥的三维有限元模型,并从结构整体、横向框架、结构局部等方面,分析了波形钢腹板PC部分斜拉桥结构的力学性能,结果表明其各项设计指标均符合要求。     

On the hysteretic behavior of trapezoidally corrugated steel shear walls

At present, corrugated plates have numerous applications such as web of plate girders and aerospace applications. Higher out‐of‐plane stiffness and initial elastic strength of the corrugated plates compared with flat plates are reasons for consideration. This study investigates the behavior of trapezoidally corrugated steel plate shear walls (TCSPSWs) under monotonic and cyclic loadings. Finite element analyses that include both material and geometric nonlinearities are employed for the examination. The results from finite element analysis are verified through tested specimen findings. Moreover, the behavior of the steel shear walls with the flat infill panels and the corrugated plate infill panels is compared. The results show that explicit dynamic analysis is the most suitable analysis for the TCSPSWs under quasi‐static loading. Furthermore, although strength of the TCSPSWs obtained from the finite element analysis and the test are fully coincident in elastic region, nonetheless, they are fairly coincident in elastic–plastic and plastic region. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

开圆孔波纹腹板钢梁弹塑性抗剪屈曲试验及设计方法研究

为研究波纹腹板H型钢梁开孔后的受剪性能,设计完成4个试件的受剪承载力试验。试验设计为两端简支梁的跨中单调加载,试验中监测试件跨中位移,得到试件的荷载-位移曲线、极限荷载和破坏形态等。采用ABAQUS对其进行数值模拟,将模拟结果与试验对比得到,有限元模型能较好地模拟各试件的受载变形过程。参考现有未开孔波纹腹板的弹塑性屈曲计算方法,根据试验结果及有限元参数分析结果,提出波纹腹板开孔后的弹塑性承载力的计算式。研究表明,开圆孔后的波纹腹板均发生整体剪切屈曲破坏,现有的未开孔波纹腹板弹塑性屈曲计算公式对于开孔后的波纹腹板偏于不安全,文中提出的公式与试验及参数分析的结果相比具有较好的安全性,且形式简单、便于采用。     

Experimental and numerical study on eccentric compression performance of partially encased composite columns with corrugated web

Partially encased composite (PEC) members are becoming increasingly popular because of their high strength and suitability for prefabrication and assembly. Corrugated steel plate has higher out-of-plane stiffness than flat steel plate. When it is combined with concrete, the bonding between corrugated steel plate and concrete is more obvious than that between flat steel plate and concrete. For this reason, a new type of corrugated web PEC column (CPEC column) was proposed in this paper, and its eccentric compression performance was studied by experiment and numerical method. Nine specimens were tested, of which two were subjected to axial compression and seven were subjected to eccentric compression. The key factors considered in the experiment were the loading direction, load eccentricity, link spacing, and width-to-thickness ratio of flange. A three-dimensional finite element model of the CPEC columns was established and verified, and the influence of the wave angle of corrugated web on the behavior of CPEC columns under eccentric compression was investigated using a parametric study. Finally, the current design codes for estimating the interaction curve and bearing capacity of CPEC columns were assessed.     

波纹腹板H型钢柱的稳定性分析

针对焊接H型钢腹板薄壁化与整体稳定性之间的矛盾难题,介绍了利用波纹腹板H型钢解决该问题的方法,并利用有限元法和MATLAB编程语言对波纹腹板H型钢柱的稳定性能及影响因素进行了分析,通过与等截面H型钢柱整体承载力进行对比,见证了波纹腹板H型钢的优越性。     

波折腹板H形截面梁的有限元分析

波折钢腹板相对于平直钢腹板具有优异的抗屈曲性能和良好的局部稳定性.利用ANSYS有限元软件分别建立了波折腹板H形截面梁和平直腹板H形截面梁的有限元模型,通过对比总结分析两种梁在轴压力、弯矩和剪力作用下的截面应力分布情况的差异,得出波折腹板H形截面梁在轴压力和弯矩作用下由翼缘承担大部分荷载,在剪力作用下由腹板承担大部分荷载.得到的结果可以为相关结构设计提供一定的参考.