冷弯薄壁卷边槽钢的畸变屈曲荷载简化计算

以理论研究成果为基础,结合应用有限条屈曲分析程序,对冷弯薄壁卷边槽钢在偏心受压和纯弯曲下的弹性畸变屈曲荷载进行了分析.基于对轴心受压和纯弯曲两种极端荷载情况下畸变屈曲荷载的参数分析,提出了屈曲临界半波长度和考虑翼缘自身剪切与畸变影响的修正参数的近似计算公式;对腹板提供给翼缘板的转动约束刚度进行了讨论,提出了精度较高的线性计算公式;利用以上结果,提出了确定冷弯薄壁卷边槽钢在偏心受压和纯弯曲下的弹性畸变屈曲荷载简化公式.比较研究表明,简化公式具有足够的精度,便于手算,实用性强,可供工程设计人员和各国冷弯薄壁型钢设计规范修订相应内容时参考.     

斜卷边槽钢偏心受压构件的稳定性分析

为进一步推动斜卷边槽钢在实际工程中的应用,明确其与直角卷边槽钢的区别,采用ANSYS非线性有限元程序,对共计70个算例的斜卷边槽钢在对称轴平面内偏心受压状态下的构件稳定性能进行分析.研究7种卷边弯起角度、10种偏心距对斜卷边槽钢偏心受压构件稳定承载力、失稳模式及变形等性能的影响.结果表明:偏心距对构件的承载力和失稳模式影响显著,所有构件均不是在偏心距为零时获得承载力的最大值.相同负向偏心距下,随卷边弯起角度的增大构件承载力逐渐降低;当卷边弯起角度达钝角后,各构件之间承载力相差较小,基本不再受弯起角度的影响.在正向偏心荷载作用下,越早出现畸变屈曲的构件承载力越低.     

卷边槽钢梁受压翼缘畸变屈曲时的屈曲系数

通过对卷边槽钢梁畸变屈曲形式的分析，提出了受压翼缘屈曲系数ｋｆ的计算公式，并结合我国常用卷边槽钢的截面尺寸，提出了在受压翼缘屈曲系数ｋｆ≥４．０时板件长宽比α的限值以及在板件长宽比超过此限值时ｋｆ的最低值。指出了我国现行规范《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（ＧＢＪ１８－８７）把受弯卷边槽钢梁受压翼缘的屈曲系数按轴心受压时的１．３５考虑过于保守。     

残余应力对卷边槽钢局部相关屈曲的影响

用有限条法对受压和受弯的卷边槽钢进行了弹性相关屈曲分析，在此基础上进一步分析了残余应力对卷边槽钢相关屈曲的影响，并提出了考虑残余应力时计算受压和受弯的卷边槽钢临界应力的建议公式     

角钢轴压构件畸变与局部相关屈曲分析

采用ANSYS有限元软件,对冷弯薄壁加劲卷边角钢轴压构件的畸变与局部相关屈曲性能进行模拟分析。研究不同卷边宽度对构件的屈曲模式及临界荷载的影响,以及不同厚度对构件的畸变与局部相关屈曲临界荷载及经济系数的影响。结果表明:卷边宽度对构件的屈曲模式及临界荷载有较大影响,对比不同卷边宽度下各构件的临界荷载值,得出卷边宽度与肢长比在6/25左右较合理;板件厚度对于畸变与局部相关屈曲临界荷载有较大的影响,对比不同板件厚度下各构件经济系数的变化,得出板件厚度与肢长比在7/150左右较合理。     

冷弯薄壁斜卷边槽钢轴压构件的稳定性分析

为研究冷弯薄壁斜卷边槽钢轴压构件的稳定性能,选取了两种翼缘外廓尺寸(B=55 mm和B=80 mm)、七种卷边弯起角度(θ分别为30°、45°、60°、90°、120°、135°、150°)、三种板厚(t取为1.0、2.0和3.0 mm)、六种试件长度(L以0.5 m为间隔,由0.5 m起变化到3 m止)、简支和固支两种边界条件,对共计504个算例进行了轴心受压状态下的非线性有限元分析.研究了上述参数对斜卷边槽钢轴压构件稳定性能的影响.结果表明,θ对弹性畸变屈曲临界力影响显著,且对轴心受压简支构件而言,θ为钝角时能够有效地避免畸变屈曲的发生,若θ为30°构件的破坏模式不由畸变屈曲控制时,则其承载力最大;轴心受压固支柱比简支柱更容易出现畸变屈曲,且斜卷边槽钢大多不及相同条件下直角卷边槽钢的承载力.     

薄壁卷边槽钢梁板件相关屈曲分析及受压翼缘的有效宽厚比（Ⅰ）

对薄壁卷边槽钢梁的翼缘、腹板、卷边的相关屈曲进行了有限元分析，对卷边的合适宽度提出了建议值。分析表明，当卷边槽钢受弯时腹板对受压翼缘屈曲有较强的嵌固作用，常用截面内受压翼缘的屈曲系数可达到３．８以上。现行《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（ＧＢＪ１８—８７）中不分轴压和弯曲笼统采用１．３５是不合理的。     

薄壁卷边槽钢梁板件相关屈曲分析及受压翼缘的有效宽厚…

对薄壁卷边槽钢梁的翼缘、腹板、卷边的相关屈曲进行了有限元分析，对卷边的合适宽度提出了建议值，分析表明，当卷槽钢受弯时腹板对受压翼缘屈曲有较强的嵌固作用，常用截面内受压翼缘的屈曲系数可达到３．８以上。现行《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（ＧＢＪ１８－８７）中不分轴压和弯曲笼统采用１．３５是浊合理的。     

卷边槽形截面受弯构件翼缘板的有效宽度

采用大挠度弹塑性有限条法分析了卷边槽形截面受弯构件的极限强度．根据极限状态时受压翼缘板的应力分布,提出了具有足够卷边支承宽度的卷边槽钢梁翼缘板有效宽度计算公式．     

卷边薄壁槽钢偏压构件直接变形计算方法

为建立薄壁构件整体弯曲变形的简化计算方法,针对对称轴平面内偏心受压的单轴对称冷弯薄壁型钢构件在弯矩作用平面内的整体弯曲变形,开展了直接变形计算方法(DDM)的探索性研究.分析了荷载偏心距、构件长度、壁厚等参数对截面高宽比为2.0的直角卷边槽钢、斜卷边槽钢和复杂卷边槽钢偏压构件整体弯曲变形的影响.结果表明:参数对整体变形的影响各不相同,尚未找到较为一致的规律将它们综合考虑后建立统一的DDM简化计算公式.对其中部分情况下偏压构件整体变形的直接计算方法进行了初步探索,并提出了相应的变形计算建议公式.     

冷弯薄壁C型钢绕强轴偏心受压构件的极限承载力

冷弯薄壁型钢结构多采用有效截面法对构件承载力进行计算,该方法计算繁杂且未考虑构件的畸变屈曲性能。直接强度法采用全截面计算各类参数,能够考虑各种单独屈曲模式及其相关屈曲对构件稳定性能的影响,但目前该方法并不能应用于压弯构件。对冷弯薄壁C形钢绕强轴偏压构件的稳定性能进行参数分析,探讨了构件长度、偏心距、腹板高厚比、翼缘宽厚比和卷边高厚比等因素对构件承载力的影响规律。结合有限元分析结果,基于轴压构件和纯弯构件的直接强度法公式,提出了冷弯薄壁型钢绕强轴偏压构件的极限承载力计算方法。     

RL型截面冷弯薄壁型钢的畸变屈曲荷载算式

为了对RL型截面冷弯薄壁型钢的畸变屈曲作进一步研究,以既有研究成果为基础,根据广义梁理论推导了两端简支和固支边界条件下RL型截面冷弯薄壁型钢的畸变屈曲荷载计算式.通过求解矩阵的广义特征值,利用推导的算式计算RL型截面型钢构件在轴压、绕弱轴和强轴弯曲下的畸变屈曲荷载和屈曲半波长,并与有限条软件CUFSM分析结果和既有理论公式的解相比,结果表明所得算式具有较高的精度.公式推导过程和结论可以为工程设计和进一步研究中计算畸变屈曲荷载提供参考.     

轻钢-尾砂微晶发泡板组合墙受压性能试验

研发了一种用于装配式低层住宅的轻钢-尾砂微晶发泡板组合墙,它由轻钢龙骨和抗火及保温性能均好的尾砂微晶发泡板组合而成,在组合墙轻钢龙骨间还可填充粉煤灰砌块,以提升组合墙的保温和受力性能。为研究该组合墙受压性能,进行了4个轻钢-尾砂微晶发泡板组合墙受压试验,研究了轻钢龙骨壁厚、尾砂微晶发泡板强度、有无粉煤灰砌块,对组合墙破坏特征、承载力及变形能力的影响。进行了有限元数值模拟,分析了不同参数对组合墙承载力与破坏特征的影响规律,计算结果与试验符合较好。研究表明:加载前期组合墙为轴心受压状态,加载后期呈偏心受压状态;试件达到极限荷载时,轻钢龙骨局部出现屈曲破坏;轻钢龙骨厚度对组合墙承载力影响较大,增加轻钢龙骨厚度可明显提高组合墙的稳定性;增大尾砂微晶发泡板强度可提高组合墙抗压性能;组合墙轻钢龙骨间填充粉煤灰砌块后,粉煤灰砌块与轻钢龙骨及尾砂微晶发泡板具有良好的共同工作性能,可显著提高组合墙受压性能。建议工程中宜应用组合墙轻钢龙骨间填充粉煤灰砌块的截面构造形式.     

基于极限荷载准则计算薄壁型钢轴心压杆整体稳定

基于极限荷载准则,直接考虑在冷弯残余应力、初弯曲综合影响下,研究冷弯薄壁型钢轴心受压构件整体稳定的极限状态设计方法.结合冷弯薄壁卷边角钢截面的计算结果,与试验结果和冷弯薄壁型钢结构技术规范(GB50018 2002)中轴心压杆整体稳定的计算结果进行对比分析,证明所提计算方法正确可行.     

冷弯薄壁钢类椭圆截面轴压构件设计方法

为研究冷弯薄壁钢空心类椭圆截面轴心受压构件的有限元数值模拟及设计方法,考察了现行冷弯薄壁钢结构设计规范中的有效宽度法对该类型截面构件的适用性．采用Abaqus建立冷弯薄壁钢空心类椭圆该模型可以准确地模拟此类构件的力学性能截面轴心受压构件的非线性有限元数值模型．有限元模型计算结果与试验结果的比较表明,该模型可以准确地模拟...     

冷弯薄壁型钢四肢拼合立柱轴压承载力设计方法

建立了考虑材料、几何和接触非线性的有限元模型,在对冷弯薄壁型钢四肢拼合截面立枉的轴压性能试验试件进行模拟分析,验证有限元方法正确性的基础上,对考虑长细比、截面翼缘宽厚比等因素的一系列试件进行了数值分析,并得到其轴压承载力。在相关规范“有效宽度法”和“直接强度法”的基础上,提出了冷弯薄壁型钢四肢拼合截面立柱轴压承载力的设计方法：有效计算长度法和修正系数法。研究结果表明：试件最终破坏均呈现局部屈曲和畸变屈曲的破坏模式;在未考虑计算长度系数折减的情况下,当长细比小于50时,各规范公式计算值均略低于试验值和有限元值,吻合较好,当长细比大于50时,公式计算结果过于保守。