卷边加强冷弯型钢梁局部和畸变屈曲

设计时,应重点考虑冷弯型钢构件的屈曲特性及其导致的有效性损失,以保证结构的经济性。数值模型改进后,能够反映考虑几何缺陷、材料非线性特性、后屈曲性能等因素的冷弯型钢梁的真实屈曲特性。针对侧向约束下冷成型Z型钢梁,采用已有的有限元模型,研究钢梁卷边及其与受压翼缘的相互作用对后屈曲特性的影响。利用卷边翼缘宽度比以及卷边倾角,观测局部屈曲、畸变屈曲和局部/畸变屈曲相互作用下截面抗弯刚度的变化。评估了EC3中适用于冷成型Z型钢梁局部和畸变屈曲的设计方法的有效性。总体而言,采用EC3计算的截面抗弯刚度并不保守。指出其中的不足并提出改进建议,改善卷边受压翼缘的失稳系数。     

冷弯薄壁型钢柱畸变屈曲承载力研究

冷弯薄壁型钢构件由于自身的诸多优点,已广泛应用于建筑结构之中。分析发现现有柱试件畸变屈曲承载力计算值不能较好地反映试验规律,并且弹性畸变屈曲应力公式计算过程较繁琐。经过理论分析,提出考虑畸变与整体相关屈曲的直接强度法设计公式,给出无需迭代的转动约束刚度建议公式以用于弹性畸变屈曲应力的计算。通过与试验数据对比发现,所提出的建议公式可以较安全地计算柱试件的畸变屈曲承载力,其计算值随柱长增加而减小,符合试验规律,可为《冷弯薄壁型钢结构技术规范》的修订提供参考。     

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。     

冷弯薄壁型钢卷边槽形截面构件畸变屈曲控制研究

基于部分加劲板件的畸变屈曲和局部屈曲的稳定系数比较,提出了冷弯薄壁型钢卷边槽形截面构件畸变屈曲发生于局部屈曲之后或畸变屈曲不发生的临界控制条件;给出了通过构件畸变屈曲计算长度控制畸变屈曲的临界条件;提出一种控制畸变屈曲的构造措施,即在卷边间加设缀板,并通过已有试验对其有效性进行验证,同时推导了卷边间缀板的刚度需求。结果表明：通过构件截面尺寸控制畸变屈曲不发生或发生在局部屈曲之后,可以不考虑构件畸变屈曲的影响,简化冷弯薄壁型钢卷边槽形截面构件承载力的计算;计算长度小于畸变屈曲半波长一半的构件不发生畸变屈曲;通过在卷边间加设缀板的构造措施能有效阻止部分加劲板件的转动,构件的畸变屈曲荷载和承载力都有很大的提高,缀板布置间距不同,构件承载力的提高幅度也不同,缀板间距越小,构件承载力提高幅度越大。算例分析表明,满足一定间距和刚度需求的缀板能够提高构件的畸变屈曲承载力或避免畸变屈曲的发生。     

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。     

冷弯薄壁卷边槽钢轴压构件畸变与局部相关屈曲试验研究

对卷边尺寸不同的两类腹板中间设置加劲卷边槽形截面,共18个冷弯薄壁型钢固支轴压试件进行畸变屈曲与局部屈曲相关作用的静力试验研究。得到试件的屈曲模式、相关屈曲行为、破坏模式以及极限荷载。试验结果表明：畸变屈曲与局部屈曲的耦合相关对试件的变形和极限荷载有不利作用;畸变屈曲与局部屈曲的耦合相关作用存有较大的屈曲后承载力;畸变屈曲与局部屈曲的耦合相关顺序,即畸变屈曲 局部屈曲耦合相关、局部屈曲 畸变屈曲耦合相关,对试件的变形、非线性平衡路径、破坏模式以及极限荷载的影响有所不同。采用ABAQUS有限元软件对试件进行模拟分析,计算结果与试验结果吻合良好。     

冷弯槽形受弯构件畸变屈曲承载力研究

采用《冷弯薄壁型钢结构技术规范》、北美规范、澳洲规范以及低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规程(报批稿)对文献[2]的18根冷弯型钢纯弯构件畸变屈曲极限承载力进行了计算分析.结果表明:《冷弯薄壁型钢结构技术规范》过于保守,北美规范、澳洲规范虽与试验比较吻合但安全性不高,而《低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规程》(报批稿)具有较好...     

开孔冷弯薄壁卷边槽钢畸变屈曲性能分析

畸变屈曲是冷弯薄壁卷边槽钢截面的一种主要屈曲模式,分析时应考虑截面板组间的相关作用,腹板提供给翼缘的约束作用是影响构件畸变屈曲性能的主要因素。腹板开孔后将导致应力的重分布,影响板件间的相关作用。本文在分析的过程中,以无孔构件的畸变屈曲理论为基础,应用ANSYS有限元软件对腹板开孔的冷弯薄壁卷边槽钢构件在轴心受压情况下的畸变屈曲性能进行了分析研究。讨论了孔洞横向间距、纵向间距、孔宽、孔型等参数对畸变屈曲性能的影响。除此之外,还分析了截面板件尺寸大小对截面畸变屈曲性能的影响。最后,根据有限元参数分析结果,给出了在腹板上设置孔洞时的一些建议。     

冷弯薄壁卷边槽钢梁弹性畸变屈曲拟合计算

针对冷弯薄壁卷边槽钢纯弯梁,从现有文献中,选取具有代表性的截面形式,分析截面各种几何参数对弹性畸变屈曲临界应力fod的影响,并在此基础上拟合得到fod计算公式。该拟合公式物理意义明确,与有限条法计算结果进行对比,结果表明:所提出的公式具有较高工程精度,且简单实用、便于手算;该公式的运用,推进了直接强度法的实用化进程,亦可供工程设计人员参考。     

腹板V形加劲冷弯薄壁卷边槽钢中长柱畸变屈曲承载力分析

为了解腹板V形加劲冷弯薄壁卷边槽钢中长柱的受压性能,对12根开孔和未开孔中长柱进行了轴心受压试验研究。结果表明,所有试件均发生畸变屈曲失效,同时在峰值荷载时有绕弱轴的整体弯曲产生;孔洞的出现导致屈曲模态和屈曲半波数发生变化。最后,在试验和国外规范关于直接强度法计算理论的基础上,提出了一种适用于开孔和未开孔腹板V形加劲冷弯薄壁卷边槽钢中长柱畸变屈曲承载力的计算方法。采用该建议方法计算所得结果与试验值和参数分析值吻合较好,安全可靠。     

受弯的冷弯卷边槽钢畸变屈曲强度和其相关屈曲承载力

受弯的冷弯薄壁卷边槽钢基本上有板件局部屈曲,截面畸变屈曲和构件弯扭屈曲三种屈曲模式,随后有它们之间的相关屈曲。由于畸变屈曲模式对缺陷的敏感度高,因此其屈曲后强度提高的幅度远低于局部屈曲模式。但是与局部屈曲模式相比,畸变屈曲模式抵抗破坏的能力却很强。可以用有限单元法计算受弯卷边槽钢截面的畸变屈曲强度。本文介绍了澳大利亚-新西兰标准AS/NZS4600-2005,用手算法计算受弯卷边槽钢截面的弹性畸变屈曲应力,並用直接强度法计算其相关的屈曲承载力。     

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。     

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。     

冷弯薄壁卷边槽钢轴压柱屈曲实用计算研究

基于直接强度法,拟合冷弯薄壁卷边槽钢轴压柱局部屈曲、畸变屈曲实用计算公式,取局部屈曲、畸变屈曲与整体屈曲三者的最小值作为轴压柱屈曲计算结果。3种屈曲计算值与有关试验值的对比分析表明,所提出的实用计算公式在适用范围内与试验值吻合较好,且计算公式简单、实用,避免了对专用计算程序的依赖。     

高强冷弯薄壁型钢柱畸变屈曲研究

随着冷弯薄壁型钢构件朝着高强、超薄和复杂截面形式的趋势发展,畸变屈曲成了近年来国内外冷弯薄壁型钢结构研究领域的重要课题。在查阅大量文献和已有试验结果的基础上,利用有限元着重研究了不同腹板高度、翼缘宽度、卷边高度、厚度、长度、初始缺陷值大小对高强冷弯薄壁型钢槽形截面轴压构件的屈曲形式和极限承载力的影响。     

冷弯薄壁卷边槽钢柱弹性畸变屈曲实用计算方法

畸变屈曲是冷弯型钢结构稳定设计的重要屈曲模式之一,正逐步受到人们的重视。传统的有效宽度法难以解决畸变屈曲计算问题,在新近提出的直接强度法中,弹性畸变屈曲应力f_(od)的求解是畸变屈曲计算的关键。利用现有文献数据,针对冷弯薄壁卷边槽钢轴压柱,分析了截面各种几何参数对畸变屈曲应力f_(od)的影响,在此基础上拟合得到了f_(od)的计算式,从而提出可用于直接强度法的卷边槽形冷弯薄壁型钢柱弹性畸变屈曲实用计算式。该式不仅简单实用、物理意义明确,而且具有较高工程精度,既摆脱了对专用计算程序的依赖,又避免了繁琐的计算。     

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。     

高强冷弯薄壁型钢卷边槽形截面轴压构件畸变屈曲控制试验研究

针对屈服强度550MPa高强冷弯薄壁型钢轴压构件提出了一种控制畸变屈曲的构造措施--在卷边间设缀板,并通过试验对其有效性进行了验证。试验结果表明：屈服强度550MPa高强冷弯薄壁型钢卷边槽形截面轴压构件易发生畸变屈曲,通过构造措施能有效地阻止翼缘的转动,试件的畸变屈曲荷载和极限承载力都有很大的提高;随着缀板布置间距的不同,构件承载力的提高幅度也不同;缀板间距越小,试件承载力提高越多,但当缀板间距大于畸变屈曲半波长时,缀板不能起到提高承载力的作用。最后,在此基础上提出了构件不考虑畸变屈曲影响的若干条件,供实际设计参考。     

考虑畸变屈曲的冷弯薄壁型钢卷边槽形截面构件设计可靠度分析

基于已有的冷弯薄壁型钢卷边槽形截面构件承载力试验研究结果,对不同牌号冷弯薄壁型钢卷边槽形截面构件考虑畸变屈曲的有效宽度法承载力计算模式不定性进行了分析,并统计了冷弯薄壁型钢强度不定性和几何特性不定性。在此基础上,采用改进一次二阶矩方法,按《冷弯型钢结构技术规范》(修订稿)的抗力分项系数要求,计算了不同牌号冷弯薄壁型钢卷边槽形截面受压构件在不同可能荷载组合下的可靠指标。结果表明:对于LG550、S350、S280冷弯薄壁型钢卷边槽形截面受压构件,按《冷弯型钢结构技术规范》(修订稿)的抗力分项系数计算得到的可靠指标均能满足目标可靠指标的要求,证明了所采用的考虑畸变屈曲的有效宽度法计算构件承载力的适用性。     

冷弯薄壁卷边槽钢轴压柱承载力的计算方法

对冷弯薄壁卷边槽钢轴压柱承栽力进行了稳定承载力计算,结果表明：直接强度法可以有效地预测冷弯薄壁卷边槽钢轴压柱的稳定承载力,与GB50018—2002中的有效宽度法计算结果和试验结果吻合良好且偏于安全。