基于ANSYS的钢梁腹板开洞受力分析

钢框架结构中,为了充分利用结构净空,降低结构层的层高,采取设备专业的管道从钢梁腹板穿过。本文以某钢框架结构为例,运用ANSYS有限元软件,对钢梁腹板开洞,洞口布置位置对钢梁的承载力影响进行分析。通过计算分析,得出钢梁腹板开洞的洞口合理布置位置,为以后类似工程的设计和施工提供参考。     

腹板开洞连续工字形钢梁的挠度计算方法

连续钢梁腹板开洞后,不仅存在强度问题,还存在刚度问题,即变形不能过大。因洞口区域变为三次超静定,要计算其挠度,需先求解多余未知力,这样使得挠度计算极为不便。为了避免求解超静定内力,而又能得到适用的挠度计算公式,分别用求解挠度微分方程和结合用结构力学的方法推导了腹板开洞钢梁的挠度函数解析式,并将这些挠度函数计算的结果分别与有限元计算的结果进行了对比。结果表明两种方法得到的计算公式都与有限元结果吻合较好,可用于实际应用。     

腹板开多个洞口钢梁的力学性能研究

在高层钢结构中,腹板开洞钢梁能让设备管线在梁高范围内穿过,在保证净空的前提下有效降低楼层高度。设计6根考虑洞口不同宽度、高度和间距的试件,并与实腹钢梁对比,以研究各参数对开洞钢梁受力性能的影响。以试验结果验证有限元分析方法的准确性,由此对开洞钢梁进行参数化分析。研究表明:开洞尺寸越大,应力受影响区域越大;当洞口宽度和洞口高度都达到规范限值时,钢梁刚度被削弱,但仅单个参数达到规范限值对其刚度的影响有限,两侧洞口宜尽量靠近跨中布置。基于对各开洞钢梁挠曲变形的分析,提出了挠度计算的修正系数。     

腹板开洞钢-混凝土组合梁极限承载力的影响因素分析

腹板开洞组合梁在国外工程中已广泛应用。在钢梁腹板上开矩形洞的钢-混凝土组合梁可减少管道对建筑空间的占用,降低工程成本。但腹板洞口的存在影响了组合梁开洞截面的抗弯和抗剪承载力。介绍目前开洞组合梁承载力的计算方法,并利用ANSYS软件对影响腹板开洞组合梁极限承载力的主要因素进行计算分析。结果表明:洞口弯剪比、洞口尺寸、栓钉连接件数量、洞口上方组合板的宽度与厚度、洞口偏心距、混凝土板的横向配筋率对开洞组合梁的承载力均有一定影响,在结构设计时应予以考虑。     

冲击荷载作用下腹板开洞钢梁抗连续倒塌性能研究

采用ABAQUS有限元软件,模拟了腹板开洞钢梁在冲击荷载作用下的抗连续倒塌性能试验,并对比同一荷载工况下腹板未开洞钢梁的力学性能。模拟结果表明:在冲击荷载作用下,钢梁腹板开洞对框架的冲击力时程曲线影响明显,对侧向位移曲线影响不大,冲击力峰值的差值及侧向位移最值差值较小,框架的变形破坏形式变化明显。     

钢与混凝土联合梁腹板局部稳定性计算

<正> 当联合梁的钢梁或全钢梁的翼缘和腹板的厚度不足时,可能比整根梁丧失整体稳定和强度会更早地丧失稳定或翘曲,这种现象称为丧失局部稳定。本文即介绍联合平台梁的腹板局部稳定性计算方法。一、受力情况联合梁同全钢梁相比,它有个较大刚度的钢筋混凝土翼缘板(图1),同时联合梁的钢梁截面高度较全钢梁低,在承受集中荷载时,联合梁则通过较厚的钢筋混凝土板及钢梁上翼缘板传递荷载,而全钢梁仅由较薄的上翼缘板传递荷载。因此联合梁的腹板较全钢梁的腹板抵抗翘曲的能力强,且可使腹板高度降低,导致腹板减薄,从而可节约钢材。     

钢-混凝土连续组合梁受力性能的有限元分析

为了分析钢-混凝土连续组合梁混凝土翼板的厚度、钢梁翼缘厚度、腹板高度和厚度等参数的变化对梁的应力和挠度的影响,利用ANSYS有限元软件,对两跨连续组合梁进行非线性瞬态分析,将计算结果和实测结果进行比较,验证了该模型的有效性。通过变换组合梁混凝土翼板的厚度,钢梁翼缘的厚度,腹板的厚度和高度,分析得出对梁的应力和挠度的影响强弱依次为：混凝土板厚,腹板高度,钢梁上下翼缘的厚度,腹板的厚度。     

带肋钢板加固腹板开洞RC梁受力性能模拟分析

为改善腹板开洞RC梁的受力性能,利用Abaqus有限元分析软件,在低周反复荷载作用下,对26根腹板开洞RC梁进行不同洞口长度、洞口高度、洞口偏移、钢板厚度参数数值模拟分析。模拟分析结果表明,带肋钢板加固腹板开洞梁相比未加固试件有良好的受力性能、耗能能力,变形能力增强,刚度退化减缓。有限元数值模拟分析为合理确定带肋钢板加固开洞梁参数提供了理论依据。     

带腹板开洞组合梁的非线性计算

介绍了一带腹板开洞组合试验梁的模拟计算及计算结果。该模拟计算取得了与试验实测值吻合性很好的计算结果，除此之外，模拟计算还提供了一些其它有用的计算结果，从这些结果中，人们可以很直观地认识该类梁的一些受力特性。     

多孔钢梁在组合屈曲模态下的非线性分析

讨论了一般强度和高强度多孔钢梁在组合屈曲模态下的非线性分析。建立一个考虑腹板和翼缘初始几何缺陷、残余应力和材料非线性等情况的多孔钢梁的三维有限元模型。用具有不同长度,不同截面,不同荷载条件和不同失效模态的多孔梁的试验结果验证了此有限元模型。该模型能计算多孔梁的失效荷载,跨中荷载-挠度关系和失效模态。用120根多孔梁的有限元计算数据进行了参数分析,研究截面几何尺寸,梁长和钢材料强度对多孔梁强度和屈曲性能的影响。参数研究结果显示:由于组合腹板的扭转和腹板后屈曲引起的多孔梁失效对承载力有很大的影响。对于长细比较小的多孔梁,应用高强度钢材料将能显著提高失效荷载值。将有限元计算得到的失效荷载与利用澳洲规范计算的多孔梁平面外屈曲计算结果进行了对比,发现规范的计算结果对于平面外屈曲的一般强度多孔梁是不保守的,而对于组合腹板扭转和腹板后屈曲的高强度多孔梁的失效则非常保守。     

蜂窝梁挠度计算方法研究

蜂窝梁是一种腹板开孔的新型钢梁,与普通实腹梁相比具有节省材料、便于铺设管道、平面内刚度增大、承载能力高等优点,特别适用于现代工业厂房屋盖结构。蜂窝梁由于腹板开孔其抗剪能力降低,与相同截面的实腹梁相比受剪力影响较大,在挠度计算中不仅要考虑剪力引起的剪切挠度还要考虑剪力次弯矩引起的挠度。本文作者以费氏空腹桁架理论为基础,考虑蜂窝梁孔高比和距高比的影响,根据面积等效和惯性矩等效的原则,提出简支蜂窝梁的实用挠度计算公式。以简化计算公式为依据分别对不同蜂窝梁挠度进行计算,同时利用有限元软件AN-SYS对相同条件下的蜂窝梁进行仿真分析,将公式计算结果与有限元分析结果对比,以验证计算公式的准确性。     

Experimental study on shear behavior of box section bamboo-steel composite beams

为研究以冷弯薄壁型钢和竹材人造板通过结构胶复合而成的箱形截面钢-竹组合梁的受剪性能,以梁截面的翼缘及腹板竹胶板厚度、型钢翼缘宽度和剪跨比等为主要参数,对6根钢-竹组合箱形梁进行受剪试验,观察各级荷载作用下组合梁的应变和挠度发展,分析其破坏过程和破坏机理,研究组合梁受剪性能的影响因素,探讨钢-竹组合箱形梁的受剪承载力及变形计算方法。研究结果表明：钢-竹组合箱形梁整体工作性能优良且组合效应显著,其受力过程经历弹性和弹塑性两个阶段,具有良好的延性和安全储备;增加翼缘和腹板处竹胶板厚度可提高组合梁的受剪承载力,减小剪跨比可有效提高组合梁的受剪能力,同时适当减小型钢翼缘宽度能使梁的受剪性能进一步增强;采用所提出的组合梁的跨中挠度计算公式得到的计算值与试验值吻合较好,组合梁受剪承载力的计算公式所得结果偏于保守。     

矩形开孔钢筋混凝土伸臂梁受剪性能试验研究

为方便设备管线通过,采用腹部开孔梁可有效降低楼层高度,但开孔会削弱梁的整体刚度,导致孔洞附近的应力及内力重分布十分复杂。为研究腹部矩形开孔的钢筋混凝土伸臂梁的受力性能,以正反弯矩比、孔洞位置、剪跨比及孔侧斜筋作为主要变量,对12根钢筋混凝土开孔伸臂梁和1根钢筋混凝土实腹伸臂梁试件进行了两点加载下的受剪性能试验。研究了各种参数对开孔伸臂梁的裂缝开展及破坏形态、应变分布、变形和受剪承载力等受力性能的影响。试验结果表明：正反弯矩比和孔心剪跨比改变了伸臂梁在孔洞附近的受力状态,导致破坏时孔侧呈现出不同的裂缝形态。配置孔侧斜筋后,孔侧混凝土和箍筋更好地发挥协同抗剪作用,试件的受剪承载力显著提高,裂缝开展和变形均得到有效的控制。利用混凝土开孔简支梁发生孔侧剪压破坏的受剪承载力公式对开孔伸臂梁的受剪承载力进行计算,并和试验数据进行对比可知,按开孔简支梁的算式对开孔伸臂梁的受剪承载力进行计算,计算结果与试验结果的平均比值为0.96,方差为0.07,结果偏于安全。     

最小配箍率下钢筋混凝土简支梁受剪性能试验研究

为研究配置最小配箍率有腹筋梁的受剪性能,以配箍率、剪跨比和混凝土强度为变量,完成了集中荷载作用下36根钢筋混凝土简支梁(12根无腹筋梁和24根有腹筋梁)的受剪性能试验,对其裂缝发展、破坏形态、临界斜裂缝倾角、主斜裂缝荷载、受剪承载力及跨中挠度等进行了分析.结果 表明,最小配箍梁与无腹筋梁的裂缝发展、破坏形态差异较大,剪...     

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．     

Web buckling study of the behaviour and strength of perforated steel beams with different novel web opening shapes

This paper presents an experimental and analytical study on the behaviour of perforated steel beams with closely spaced web openings. Seven specimens including two typical cellular beams (i.e. circular web openings) and five perforated beams with novel web opening shapes were tested to investigate the failure mode and load strength of the web-post between two adjacent web openings. Fourteen numerical test specimens were developed and analysed by the finite element method and the results were compared with the full scale experiments. The effect of web opening spacing/web opening depth of web-posts was studied to investigate the effective ‘strut’ action of the web-post buckling. The effect of the web opening depth/web thickness was also studied to investigate the stability (slenderness) of the web-post subjected to vertical shear load. Two hundred and twenty-fine elastic-plastic finite element analyses were then employed in a comprehensive parametric study to propose an empirical formula which predicts the ultimate vertical shear load strength of web-posts formed from the particular web opening shapes.Perforated beams with standard circular, hexagonal and elongated web openings are mostly used nowadays. Various non-standard web opening shapes are introduced through this paper for first time. These new pioneering web opening shapes improve the structural performance of the perforated beams when examined under the web-post buckling failure mode. In addition, the manufacturing procedure of these non-standard web openings show great advantage in comparison with the manufacturing way of the more popular cellular beams.     

部分预应力轻骨料混凝土受弯构件的变形计算

本文提出部分预应力轻骨料混凝土受弯构件在使用阶段的变形曲线符合双直线模式。并通过理论推导和试验分析给出了此类构件在两直线段内的短期刚度计算公式。文中对影响弹塑性分刚度B的因素进行了分析,提出B的表达式为B=cE_cI_0。给出了以折减系数D表示的总刚度计算公式。通过国内39根试验梁88个测点的验算表明,理论值与试验值符合较好。本公式具有物理概念明确、计算简便、且与近年国内的科研成果有较好的衔接等优点。     

钢筋砼简支开洞深梁受剪承载力的极限分析

本文在试验研究的基础上分析了钢筋砼简支开洞深梁在顶部集中荷载作用下的工作性能和破坏形态,给出了相应的破坏机构。假定钢筋和砼均为刚塑性材料,引用砼双向受压的破坏条件求出了剪切破坏面受剪承戴力的塑性解,并进而求出各种破坏机构对应的受剪承载力公式,提出了按塑性极限分析计算开洞深梁受剪承载力的方法,计算结果怀国内外试验资料符合均较好。