不等端弯矩作用下等效弯矩系数的讨论

现行设计规范对梁柱在不等端弯矩作用下等效弯矩系数β的取值因采用了近似表达式的形式，故与实际情况有较大误差。同时，由于现行设计方法不能提供二阶最大弯矩的准确位置，也给设计带来了不便。本文运用弯矩分布函数，建议对β的取值可以采用图表的方法，使β值的求解更精确、更实用。同时，在此基础上，还提出了等效跨长的概念。     

论门式刚架轻型房屋钢结构压弯构件整体稳定性计算方法

钢压弯构件受压区平面外的侧向支撑长度与翼缘宽度之比较大时,在横向荷载作用下,虽然截面受压区的应力尚未达到屈服应力,但构件平面外已可能产生很大的侧向弯曲和扭转,从而丧失承载力,这种现象称作构件的整体失稳。传统采用构件的整体稳定系数进行设计。GB 50017—2017《钢结构设计标准》和GB 51022—2015《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》中关于整体稳定系数计算采用了两种不同的方法,通过对它们的对比,提出这两种计算方法的特点和适用场合,并对这两种计算方法提出补充建议。     

复合荷载作用钢梁弯扭屈曲的等效弯矩系数

为提高等效弯矩系数实用算式的计算精度和拓展等效弯矩系数实用算式的应用范围,总结了复合荷载作用下钢梁弯扭屈曲临界弯矩研究现状和特点,在临界弯矩理论背景下,等效弯矩系数取值是影响临界弯矩计算精度的主要因素。基于钢梁弯扭屈曲等效弯矩系数的计算理论,通过选取合理的单一荷载作用下临界弯矩中系数C1的数值或表达式,提出了4种常见工况的等效弯矩系数C_b的实用算式及其使用范围。在端弯矩比例为-1≤ψ≤1的范围内,对比了文中C_b实用算式与现有文献中的"4M"C_b算式,验证了文中C_b实用算式的正确性并提出了C_b算式的选用准则。通过数值算例验证了C_b算式选用准则的正确性。研究表明,当-1≤ψ≤1时C_b算式在其适用范围内都具有较高的精度,基于C_b算式及其选用准则可得到精确的临界弯矩。     

C形截面檩条在风吸力作用下的整体稳定分析

采用开口薄壁构件理论,推导了上翼缘受约束的C形截面简支檩条在风吸力作用下发生弯扭屈曲的总势能,提出无拉条檩条的临界弯矩表达式,并与采用ANSYS板壳单元建模的结果进行对比。给出了不考虑屈曲前变形影响的临界弯矩公式,将其与EC3方法及试验结果对比,表明EC3的方法偏保守,而所提公式简单,计算长度系数比EC3的小10%,承载约高20%。     

复合荷载作用下钢梁弯扭屈曲临界弯矩研究

基于由完备的复合荷载作用下钢梁弯扭屈曲总势能方程推导的平衡微分方程,采用Galerkin法推导了考虑横向荷载作用点高度和横截面不对称参数的复合荷载作用下钢梁弯扭屈曲临界弯矩的计算式,建立了等效弯矩系数的计算理论。依据等效弯矩系数的计算理论确定了7种常见工况的等效弯矩系数理论计算式并给出了6种特殊工况的Cb实用计算式,从Cb计算式的计算精度、适用范围和形式三个方面对国内外文献的Cb计算式进行对比,验证了等效弯矩系数理论的正确性并提出了Cb计算式的选用准则,最后通过2个数值算例验证了复合荷载作用下钢梁临界弯矩Mcr计算式的正确性和Cb计算式选用准则的合理性。结果表明：考虑了横向荷载作用点高度和横截面不对称参数的复合荷载作用下钢梁弯扭屈曲临界弯矩的计算式形式简单、物理意义明确且便于计算;Cb实用计算式的适用范围广且精度高;等效弯矩系数的选用准则合理、有效。     

端弯矩作用下侧向支承钢梁的临界弯矩研究

为建立端弯矩作用下等间距布置侧向支承简支钢梁临界弯矩的计算方法，取两侧向支承点之间的各梁段为简支梁，分析了各梁段的端弯矩比例系数随支承钢梁端弯矩比例系数和侧向支承数量变化而变化的特征，取支承钢梁最大端弯矩所在梁段为两端简支的计算梁段，采用理论分析和数值模拟相结合的方法，揭示了纯弯工况和非纯弯工况下计算梁段与其他梁段的相关关系，得到了支承数量n=1～4时计算梁段临界弯矩系数C₁的数值和相关作用系数α的表达式，把支承钢梁临界弯矩的计算转化为计算梁段临界弯矩的计算。最后，分别采用系数C₁和α以及现行国家标准的临界弯矩计算方法计算了支承钢梁的临界弯矩，并与有限元数值进行对比，验证了系数C₁和α以及现行国标的临界弯矩计算方法的精度。研究表明，系数C₁和α在侧向支承钢梁临界弯矩的计算上具有较高的精度，而GB 50017—2017《钢结构设计标准》中的β_b系数和GB 50018—2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》中的C₁系数，在纯弯工况下具有较高的精度，而非纯弯工况时...     

Z形截面檩条在风吸力作用下的整体稳定分析

采用开口薄壁构件理论,推导了上翼缘受约束的Z形截面简支檩条在风吸力作用下发生弯扭屈曲的总势能,提出无拉条的与带1道拉条的檩条的临界弯矩表达式,并与采用ANSYS板壳单元建模的结果进行对比。探讨了檩条整体稳定的内在本质,并通过计算表明拉条可以作为檩条的侧向完全支撑。     

连续梁上翼缘均布侧向约束作用的整体稳定讨论

运用编制的有限元程序对有侧向约束的框架梁端或连续梁端存在负弯矩的情况进行了计算模拟分析,绘出了K—φb曲线,进而得出了Kcr—h/t1曲线拟合公式,以此判断在上述情况下是否需要考虑梁端负弯矩的影响,防止整体失稳。     

钢梁弯扭屈曲临界弯矩通用公式研究

为研究钢梁弯扭屈曲总势能方程中的各势能项对临界弯矩M_cr通用公式中各系数取值的影响,由总势能方程推导临界弯矩M_cr的通用公式及3种典型总势能方程下各系数的计算式,揭示各势能项与各个系数的联系,计算无侧向支撑简支钢梁临界弯矩M_cr通用公式中各系数的数值,并分别分析现行国家标准GB 50018-2002和GB 50017-2003的整体稳定系数φ_b设计公式存在取值各异的问题。结果表明：系数C₁、C₂和C₃的取值除都与非线性正应变能和非线性剪应变能有关外,系数C₁的取值还与圣维南扭转应变能有关,系数C₂的取值还与外荷载势能有关,而影响系数C₃取值的势能项则因总势能方程而异;现行国家标准GB 50018-2002和GB 50017-2003的φ_b设计公式应采用统一的形式,且应统一φ_b设计公式中系数C₃的取值。     

复合荷载作用下钢梁弯扭屈曲的临界弯矩： (Ⅰ)理论研究

边界约束条件是影响钢梁弯扭屈曲临界弯矩的重要因素之一,但当前复合荷载作用下钢梁临界弯矩的研究仅为平面内、外均简支的情况。本文基于完备的总势能方程,采用Euler微分方程推导了完备的钢构件弯扭屈曲平衡微分方程组,进而简化得到钢梁弯扭屈曲侧移与扭转角独立及耦合时的平衡微分方程。分别采用Galerkin法、Rayleigh-Ritz法求解平衡微分方程(组)、总势能方程,得到了复合荷载作用下钢梁临界弯矩Mcr的计算式、双重求和形式的复合弯矩系数计算式以及单一荷载作用下的Mcr三系数(C1,i、C2,i、C3,i)通式,揭示了单一荷载两两共同作用时相关系数C1,ij的互等性和统一性特征,得到了平面外不同边界约束条件下比值C2,i/C1,i和C3,i/C1,i的关系,对影响Mcr三系数数值的因素进行了分析。研究表明：钢梁临界弯矩Mcr的计算式、复合弯矩系数Cb计算式以及Mcr的三系数通式适用于平面外4种不同边界约束条件的简支钢梁和固支钢梁;三系数形式的临界弯矩Mcr的计算式是基于扭转角试函数的基函数取1项得到的,系数C1,i的精度仅受侧移与扭转角是否耦合的影响,比值C2,i/C1,i和C3,i/C1,i不受侧移与扭转角是否耦合的影响,与采用Galerkin法还是Rayleigh-Ritz法无关。     

有约束梁的整体稳定

探讨两种约束对梁整体稳定的影响,并提出用于设计工作的实用方法。其一是梁在平面内的端部约束,以框架梁为代表。现行钢结构设计规范没有这方面的规定,需要加以补充;其二是梁跨度范围内的侧向支承点对梁稳定提供的约束。计算这类梁的稳定,需要考虑各段之间的相互约束。现行规范只给出支承点为等间距时的等效临界弯矩系数,缺少不等间距时的计算方法。所推荐的用计算长度表现约束效应的计算方法既具有普遍性,又概念清晰。还论述了承受端弯矩梁段的非弹性影响,并提出相应的计算公式。     

H型钢梁整体稳定承载力表的编制及应用

结合H型钢梁在工程实际中大量应用的主要荷载形式,依据现行的GB 50017—2003《钢结构设计规范》,通过对GB 50017—2003相关条文的具体分析,找出与承载力相关的主要函数变量,进而就梁强度及稳定承载能力进行程序化计算,并结合工程中遇到的主要荷载形式编制出相应的承载力表,以方便结构设计人员快速进行钢梁构件稳定性检验。同时说明H型钢梁承载力表格的应用方法和注意事项。     

普通螺栓群弯矩和偏心受拉分析

介绍了目前常用于设计弯矩和偏心受拉普通螺栓群连接的简化计算方法,指出了其不足之处,然后推导了其更为精确的计算方法,对弯矩和偏心受拉的普通螺栓群连接设计提出了合理建议。     

楔形变截面柱平面内稳定及平面内等效弯矩系数

采用平衡法对楔形柱 (压弯构件 )平面内稳定及平面内等效弯矩系数进行计算分析 ,得出楔形压弯构件与等截面压弯构件平面内稳定计算公式一致、其平面内等效弯矩系数 βm 与等截面 βm 相衔接的计算公式     

初弯矩作用下预应力碳纤维布加固RC梁数值分析

通过利用大型通用软件ANSYS,对钢筋混凝土(RC)试件梁的碳纤维布粘贴方案的抗弯性能进行了非线性有限元分析。对卸载或不卸载时预应力碳纤维布加固梁进行仿真分析,提出了利用单元生与死实现不卸载时加固的方法,以及使用升温法施加预应力。使用ANSYS分析的结果与实验分析结果吻合较好,从而此方法可在一定程度上有效代替试验分析方法。     

变截面梁的整体稳定性研究

利用解析法与有限单元法,研究两端简支工字型截面变截面梁的整体稳定性,提出变截面梁的等效长度概念,并对变截面梁的极限破坏荷载的数据进行拟合,得到变截面梁整体稳定系数的实用计算公式。     

纯弯状态下蜂窝梁腹板稳定问题研究

针对国内尚无有关蜂窝构件的规范或标准可以执行的实际情况，进行了蜂窝梁腹板在纯弯状态下的稳定问题研究。基于薄板的弹性稳定理论，建立了孔口处腹板和孔间处腹板的计算模型；应用能量法，得出了板的稳定方程，确定了板的高厚比限值和最小弯曲刚度，可供有关设计参考．     

简支蜂窝梁整体稳定承载力有限元分析

应用通用有限元程序ANSYS得到了不同情况下简支蜂窝梁的临界荷载值,分析了各种不同参数对其整体稳定性的影响;将有限元计算结果与能量法结果进行了比较,验证了有限元结果的可行性,可为工程设计提供参考。     

竖向荷载下框架梁端弯矩调幅问题的讨论

根据框架弯矩调幅原理,提出了竖向荷载下钢筋混凝土框架梁端弯矩调幅的统一方法,对教学工作和实际工程设计均有一定的指导作用     

防渗墙的弯矩计算

 在防渗墙设计时,较为关注的是防渗墙内力大小,特别是弯矩。借助有限元数值计算得到的往往是单元应力和节点位移,这就需要利用应力和位移信息间接计算防渗墙的弯矩。通过一防渗墙的计算分析,对上述问题进行探讨。研究结果表明,剪切闭锁对位移计算的影响不大,使用线性实体单元能够得到与二次单元相近的结果。位移计算结果对网格划分也不太敏感,所以防渗墙计算并不一定需要采用高次单元。用应力计算弯矩和用位移计算弯矩对防渗墙来说都是可行的,用应力计算弯矩需要在截面方向划分较多网格。位移计算弯矩需要的网格较少,但在一些情况下会出现振荡,而且对网格划分和单元类型比较敏感。即使得到的位移值很接近,利用位移得到的弯矩仍然会有很大差别。