水平荷载作用下钢板深梁弹性屈曲分析

运用Ritz能量变分法推导出钢板深梁在水平荷载作用下的临界荷载计算公式。应用有限元软件ANSYS分析了钢板深梁的弹性屈曲机理,提出了3类典型屈曲模式,得到了钢板深梁在各类屈曲模式下的跨高比阈值。对跨高比为2.0的钢板深梁填充钢框架体系进行了试验研究。将得到的结果进行对比分析,结论如下:有限元所得第1类屈曲模态与试验屈曲模态一致;试验所得临界荷载与理论解误差为7.8%~20.4%;理论结果与有限元所得第1类屈曲临界荷载接近,验证了理论解的正确性。所得结果可为此类构件的设计和应用提供理论基础。     

Stainless Steel Plate Girders Subjected to Shear Buckling at Normal and Elevated Temperatures

Numerical simulations have been widely applied, for the determination of the resistance of steel structural elements, when experimental analysis are not possible (due to cost or size limitations) or when parametric studies with high number of variables are needed. However, the numerical models must be properly validated with experimental tests in order to deliver reliable studies. With the purpose of studying the behaviour of stainless steel plate girders in fire situation, a total of 34 experimental tests from the literature have been numerically modelled. The tested girders had different configurations: rigid and non-rigid end posts, 2 and 4 panels, and transversal and longitudinal stiffeners were considered. Comparative analyses between those experimental and numerical results have been done. Good approximations to the experimental results at normal temperatures have been achieved with differences on average lower than 5%. Afterwards, the developed numerical model has been used to perform a sensitivity analysis on the influence of the initial geometric imperfections at both normal and elevated temperatures, considering different values for its maximum amplitudes, concluding that 10% of the web thickness is an appropriate value for the maximum amplitude of the geometric imperfections when modelling experimental tests. The effect of the residual stresses has also been analysed, being obtained differences lower than 2%. Finally, comparisons between the numerical results and the Eurocode 3 design procedures have been performed considering different uniform elevated temperatures.     

钢骨联肢剪力墙抗震性能试验研究

为进一步研究钢骨混凝土剪力墙在不同轴压比下的各项抗震性能,明确其受力机能、破坏状态、耗能机理,为工程设计人员提供合理有效的设计参数,为将来进一步的研究提供基础,本研究以三个联肢钢骨剪力墙试件的伪静力抗震试验为基础,从强度、变形和能量等三个方面判别和鉴定各试件的抗震性能。同时利用多种方法计算试件的承载力,计算结果表明,利用现有规范计算钢骨剪力墙抗剪承载力是精确可靠的。     

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。     

加劲板对钢空腹夹层板剪力键节点静力特性影响分析

剪力键节点域是保证钢空腹夹层板空间协同工作的关键节点。为研究加劲板对剪力键节点域静力特性的影响,基于通用有限元分析软件,建立4组考虑材料非线性的节点域平面受剪状态数值模型。分析了设置加劲板对节点域受力及变形状态的影响,并选取加劲板宽度、方钢管厚度、剪力键高度作为变量进行参数化分析。分析结果表明,加劲板可以有效降低节点域方钢管的应力,保证节点域整体变形的特性,避免出现反弯点。根据不同因素的影响程度,发现加劲板的宽度对节点域的静力性能影响最大,提出了加劲板设置的合理尺寸范围的建议值,分析结论可为类似工程应用提供参考。     

全加劲带缝钢板剪力墙滞回性能分析

针对高层建筑中抗侧性能的影响,应用有限元软件ANSYS9.0研究了全加劲带缝钢板剪力墙在反复荷载作用下的滞回性能,系统地分析了剪力墙厚度t、缝间竖柱宽厚比b/t和高宽比h/b、剪力墙宽度B对剪力墙抗侧性能的影响,探讨了弹性抗侧刚度和抗剪极限承载力的计算方法,得出了各尺寸参数合理的取值范围.相关数据可供工程设计参考.     

疲劳荷载下FRP加固钢筋混凝土桥梁的试验研究

对应用复合材料加固钢筋混凝土桥的T形截面梁进行了研究。采用环氧树脂基的碳纤维和玻璃纤维增强聚合物提高桥的使用承载力。在单调和周期荷载下进行了3个跨度为5m的简支梁试验,与正常使用荷载范围超过100万次循环荷载作用下的梁进行了对比。结果显示,通过很详细的混合碳纤维和玻璃纤维片修复方案,疲劳荷载下FRP加固的T形截面梁可以获得很好的性能。     

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。     

非轴压下开裂的加劲钢板的极限状态和破坏状态的响应

开裂可能会导致加劲板极限强度的减小和破坏特点的改变。对此类问题,分析了不同形状及长度的裂缝对加劲板强度和破坏特点的影响。裂缝的位置为沿着轴向压力方向,而且不考虑裂缝的扩展。主要讨论了裂缝闭合对结构响应的影响。给出不同宽高比的加劲板的极限强度和破坏状态。最终,给出一个有限元建模方法,将有可能降低密肋板的分析成本。     

异形柱斜向受剪承载力的试验研究

对L、T、＋形柱（L、T形柱各三个,＋形柱一个）斜向受剪承载力进行低周反复荷载试验研究,并与工程轴方向加载试件的破坏过程、延性、受剪承载力进行比较,得出如下结论：从构件的延性来看,斜向作用的延性相当或好于工程轴方向;从承载力可以看出,对L、T形柱,工程轴方向作用且腹板受压作用时受剪承载力最低。     

爆炸荷载作用下钢-混凝土组合梁的动力响应及破坏形态分析

本文利用LS-DYNA软件对同冲量不同超压峰值不同时间的三种荷载工况下钢-混凝土组合梁的动力响应及破坏模式进行了研究对比,并对梁的变形过程、关键位置点的位移、速度、支座剪力和跨中弯矩进行了详细的分析。结果表明,在爆炸冲击波下,开始阶段混凝土板对钢梁有很好的保护作用,但混凝土易于破碎,钢-混凝土组合梁容易丧失共同工作的能力,剪切破坏是钢-混凝土组合梁的一种重要破坏形式。     

竖向闭口槽钢加劲钢板剪力墙在非均匀压剪作用下的屈曲性能

对竖向闭口槽钢加劲钢板剪力墙在非均匀压应力和剪应力共同作用下的屈曲性能进行了有限元分析,得到了竖向闭口槽钢加劲钢板剪力墙的临界屈曲剪应力随加劲肋加劲系数的变化曲线及阈值刚度,提出了剪应力和竖向压应力共同作用下加劲肋阈值刚度的计算公式。结果表明:加劲肋阈值刚度随着小区格宽高比、竖向压应力非均匀系数、加劲肋数目和加劲肋抗扭刚度与抗弯刚度比增大而减小;提高加劲肋抗扭刚度与抗弯刚度比能显著降低加劲肋阈值刚度;加劲肋阈值刚度公式计算结果与有限元分析结果吻合较好。     

板的轴向塑性破坏性能研究

采用有限元法对板在轴压作用下的破坏性能进行了分析。在板的轴向破坏中,部分硬化参数由两个主要因素控制:材料的极限应力和板边缘的极限平面内侧向变形。然后,基于有效宽度理论和有效板理论,对两类破坏形式推导出一个简化的破坏条件,并且通过与各种材料和几何特性下的数值分析结果进行对比验证了这个破坏条件的有效性。此外,基于本文所提议的破坏条件提出了一个预测极限应力的方法。     

稀疏竖向加劲钢板剪力墙性能研究

对考虑竖向荷载作用的稀疏竖向加劲钢板剪力墙试件进行了试验和有限元研究,给出了试件的面内面外位移曲线和等效Mises应力曲线,考察了不同大小的竖向荷载对加劲钢板剪力墙性能的影响.研究表明,稀疏竖向加劲钢板剪力墙有较高的初始抗侧刚度和极限承载力,整体失稳后仍能继续稳定地承受荷载,竖向加劲肋应力在区格屈曲前后变化较大,有限竖向荷载对加劲钢板剪力墙的初始刚度基本没有影响,但会降低剪力墙的极限荷载和极限侧移.     

组合钢板剪力墙受剪性能分析

改进型组合钢板剪力墙(I-CSPW)和防屈曲钢板剪力墙(BR-CSPW)均由边缘框架、钢板和与钢板用螺栓连接的混凝土板构成,但BR-CSPW在混凝土板上预留了比螺杆直径大的孔。进行了两种组合钢板剪力墙的低周反复加载试验,研究了I-CSPW和BR-CSPW在水平往复荷载作用下的破坏模式、承载力、抗侧刚度、耗能能力和延性。利用ABAQUS软件建立有限元模型,通过变化钢板和混凝土板的厚度,考察两种组合剪力墙在水平荷载作用下的承载力、抗侧刚度及混凝土损伤的差异。结果表明,随着钢板厚度增大,I-CSPW的混凝土板损伤发生时间提早,损伤程度增大。相反,钢板厚度的增大却能延迟BR-CSPW的混凝土板破坏。为抑制钢板屈曲,BR-CSPW所需的混凝土板厚度较I-CSPW小。     

开洞加劲钢板剪力墙的力学性能研究

针对深圳梅山苑7号楼钢板剪力墙上开洞问题,对开洞闭口加劲钢板剪力墙进行了有限元研究,给出了不同开洞位置和不同开洞率钢板剪力墙荷载-侧移曲线,分析了开洞位置和开洞率对初始刚度、屈曲荷载和极限荷载的影响.研究表明,中间开洞对钢板剪力墙刚度和极限承载力影响较大,可以采用线性公式计算开洞对钢板剪力墙初始刚度、屈曲荷载和极限荷载的折减.     

盖板加强斜加劲钢板剪力墙受力性能

提出一种新型抗侧力体系——盖板加强斜加劲钢板剪力墙,运用有限元软件ANSYS15.0对斜加劲钢板剪力墙(DSW)、单侧盖板加强斜加劲钢板剪力墙(CSW-1)、双侧盖板加强斜加劲钢板剪力墙(CSW-2)结构进行单调加载、循环加载以及屈曲荷载研究,得到结构的荷载-位移曲线、滞回曲线、耗能能力、骨架曲线、屈曲系数、屈曲荷载等,对比分析了加强盖板斜加劲钢板剪力墙结构的受力性能。结果表明:单调加载条件下,加强盖板的存在提高了斜加劲钢板剪力墙的承载力和初始刚度,且双侧加强比单侧加强更优; 循环加载条件下,加强盖板使得盖板加强斜加劲钢板剪力墙的滞回曲线更加饱满,刚度退化更缓慢,表现出良好的延性,且双侧盖板加强效果比单侧加强效果明显; 斜加劲肋对内填钢板的平面外变形约束明显,盖板对加劲肋的平面外约束明显,可以在较小的用钢量下获得较大的弹性屈曲荷载增幅,是十分有效的加强方式,综合考虑加劲肋与加强盖板对结构弹性屈曲荷载的影响,建议肋板刚度比取30,盖板相似比取0.5。     

标准升温下钢-混凝土组合板的抗火性能

应用有限元和有限差分相结合的方法,计算压型钢板组合板和肋筋模板组合板的温度场,并与试验结果进行比较。采用数值方法计算组合板的耐火极限,同时分析有关的影响参数。结果表明:由于混凝土的吸热作用,组合板的耐火性能要优于无保护的钢构件;组合板的耐火极限随着板厚和混凝土强度的提高而提高,随着含钢率的增加而降低。最后本文计算了组合板的耐火保护层厚度,给出了耐火简化计算公式,有关结果可供工程实际参考。     

钢板剪力墙大矩形开孔的加固方法

对在建筑中作为门窗的钢板剪力墙的大矩形开孔加固的非线性性能进行研究。对一些开孔和未开孔的钢板剪力墙进行数值分析:1)用分析结果对开孔的钢板剪力墙的性能进行描述;2)研究开孔处局部边界梁结构的开孔特性、大小和开孔处任意边的填充板厚度所带来的影响;3)调查开孔所带来的系统强度和刚度的改变。结果显示,根据AISC20《钢结构设计规范》来解决开孔处上、下梁的设计并不完善。对局部边界梁结构使用略厚或略薄的内填充板将会改变整体的屈服顺序。显而易见,尽管不同开孔所需的不同局部边界梁结构的大小会对其有一定的影响,开孔加固的类型﹑位置﹑形状并不会影响整体强度。在不同的钢板剪力墙中使用开孔加固可以增加其极限强度和刚度,而略微减小延性比。     

冲击波作用下剪力墙房屋的倒塌试验研究

本文介绍了两个低配筋率剪力墙模型的倒塌试验结果,给出了简化的抗力曲线,提出了分析水平冲击波荷载作用下这类剪力墙结构倒塌过程的简化方法,把结构视为刚体,将变形集中于底部开裂截面,并用集中弹簧表示。计算结果对估计上部剪力墙结构对地下室的倾覆作用有一定的参考价值。