带缀板开口冷弯薄壁型钢轴心受压构件稳定性研究

在开口冷弯薄壁型钢构件沿开口方向上布置一定数量的缀板,能有效阻止开口截面的翘曲变形,可以有效地提高构件承载力.合适的缀板数量与构件长细比有着密切的关系,通过理论推导及对不同长细比构件的数值计算发现,当构件长细比λ小于60,而缀板数量达到3块时,构件承载能力提高幅度趋于稳定;当λ大于60时,缀板数量则需要达到5～6块.同时,为了方便工程设计使用,提出利用熟知的弯曲失稳计算公式的形式,来计算弯扭失稳构件的计算方法,并列表显示出两者之间的数值关系.     

压型钢板-混凝土组合板的组合效应分析

压型钢板-混凝土组合板构件中,压型钢板和混凝土的组合效应体现了两者之间共同工作的程度,也体现了构件的抗剪强度。为了研究工程中各种组合板的组合效应,提出了组合效应系数的概念,并通过对试验资料的分析,提出组合效应系数的计算式,根据计算结果初步判断组合板构件的破坏形态。现在用两个试验对算式进行验证,结果基本相符。     

G550高强冷弯薄壁槽钢受弯构件力学性能与设计方法

为了研究高强冷弯薄壁槽钢受弯构件的力学性能和设计方法,对3种板件加劲形式的G550高强冷弯薄壁型钢槽形截面受弯构件进行了试验研究和有限元参数分析。结果表明,板件加劲形式对高强冷弯薄壁槽钢受弯构件屈曲模式和受弯承载力有显著影响,翼缘V形加劲比腹板V形加劲能够更有效地提高构件抗弯承载力,构件抗弯承载力的变化规律与屈曲模式有关。根据有限元参数分析结果,在已有直接强度法基础上回归出适用于高强冷弯薄壁槽钢受弯构件的直接强度法修正公式。     

大跨度缀板梁的准则法优化原理

缀板格构梁,是基于准则法结构优化理论的创新结构型式,从准则法结构优化理论出发,提出了弯剪构件结构体系的优化准则和优化手段,确立了缀板格构梁的核心理论.提出的优化准则是每根梁上的多个弯矩峰值相等,优化手段是设置附加剪弯杆(也被命名为缀板)并以其位置和刚度为主要设计变量进行优化.这种结构思想已被多次实际应用,对几个工程应用实例做了简单介绍.指出了这种优化思想关于建筑空间不同要求的适用情况,也指出了抗震设计情况下对计算分析应该注意的问题.     

大跨度缀板梁的准则法优化原理

缀板格构梁，是基于准则法结构优化理论的创新结构型式，从准则法结构优化理论出发，提出了弯剪构件结构体系的优化准则和优化手段，确立了缀板格构梁的核心理论。提出的优化准则是每根梁上的多个弯矩峰值相等，优化手段是设置附加剪弯杆（也被命名为缀板）并以其位置和刚度为主要设计变量进行优化。这种结构思想已被多次实际应用，对几个工程应用实例做了简单介绍。指出了这种优化思想关于建筑空间不同要求的适用情况，也拽出了抗震设计情况下对计算分析应该注意的问题。     

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.     

新型无填板四组合角钢轴压构件设计方法研究

结合工程实践应用,提出了一种新型无填板四组合角钢构件型式,通过数值模拟分析和真型塔试验研究了无填板四组合角钢构件的轴压失稳模式和承载力发展规律。研究表明,无填板四组合角钢构件长细比较小时,受压发生弯扭失稳;长细比较大时,受压发生弯曲失稳;基于试验数据对比分析了采用现行规范设计新型无填板四组合角钢构件的有效性,分析表明,采用现行规范进行设计,其裕度不足,计算得到的轴压柱子曲线偏于不安全;最后结合数值研究结论和试验结果,基于钢结构计算理论,综合考虑了长细比和宽厚比的影响,提出了一种适用于新型无填板四组合角钢构件的轴压设计方法,并通过试验论证了计算方法的可靠性和有效性,推动了输电线路结构设计的发展。     

考虑板组效应对矩形薄壁构件截面承载力的影响

推导了薄壁构件相邻板件之间的约束关系,介绍了我国《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002）考虑板组效应的计算方法,并以矩形薄壁构件为基础,在不同的宽厚比要求下,运用我国规范计算方法,经过计算对比其有效截面面积,考虑板组效应对矩形薄壁构件截面承载力的影响．     

腹板开孔Σ形复杂卷边槽钢轴压承载力试验

以不同截面形式的腹板开孔薄壁钢构件轴压性能为研究对象,分别对复杂卷边槽钢、Σ形复杂卷边槽钢两种截面形式,共10根腹板开孔轴压简支柱进行了承载力试验。试验结果表明,与相同用钢量下的腹板开孔复杂卷边槽钢相比,腹板开孔Σ形复杂卷边槽钢轴压构件的承载效率可提高30%~50%。与相同条件下的不开孔构件轴压试验相比,开孔构件的破坏模式基本不变,但破坏位置多发生在孔洞附近。利用有限元软件对试验进行模拟分析,模拟结果与试验结果吻合良好。以此为基础,采用有限元模拟对比了相同截面形式下腹板开孔和不开孔轴压构件的承载效率和应力云图,结果表明,与同截面的不开孔构件相比,腹板开孔复杂卷边槽钢的承载效率平均下降6.15%,腹板开孔Σ形复杂卷边槽钢的承载效率平均下降25.57%。孔洞的存在改变了构件的应力分布情况,较大应力区域和最大应力点均出现在孔洞附近。     

大跨越输电铁塔十字组合角钢填板的设计与试验

在输电线路铁塔设计中,经常使用实腹式双拼、四拼组合角钢构件。该类构件通常须在角钢之间加设填板,从而成为一个实腹式整体构件受力.在目前我国钢结构设计规范及输电线路设计规程中,仅简要地提出了填板设置上的构造要求,而对填板及其螺栓的设计计算、具体布置方式均未作详细说明.本文根据材料力学中的榫栓计算原理,并结合试验研究,整理出一套填板及其螺栓的计算方法,以供工程实践参考.     

反复加载时型钢钢筋混凝土框架柱的损伤过程

基于考虑变形幅值和循环加载效应影响的累积损伤模型,对型钢钢筋混凝土框架柱（空腹式和实腹式）在反复加载下的损伤发展进行了分析,对其抗震性能作了进一步讨论。     

Analysis of stress-magnetic coupling effect in weak magnetic environment

Metal magnetic memory (MMM) signals are difficult to be analyzed due to noise interference, which limits its practical engineering application. A method of improving the magnetic signals is proposed in this paper by placing the excitation device which generates a weak external magnetic field about 100 A/m. The effect of the external magnetic field on the magnetic signals is studied using both finite element method (FEM) and uniaxial tensile tests. Comparison of the test data with the simulation ones of stress-magnetic coupling shows that the magnetic signals are strengthened and the measurement sensitivity of the detection system is greatly improved through the external magnetic excitation. Moreover, the FEM result has a good agreement with the testing results of No.20 steel plate. The proposed method has laid a foundation for further practical engineering application.     

基于超声回弹综合法探索双侧加固砼的测强方法

为了分析超声回弹综合法检测经双侧加固后混凝土构件强度的可行性,研究了混凝土构件中钢筋对超声波速的影响,运用超声回弹综合法,剔除试件中旧混凝土部分对试件整体强度的影响,配合回弹值对经过双侧加固的混凝土试件进行强度检测.结果表明:辽宁地区测强曲线优于全国测强曲线;探索出的新检测方法对试件强度进行检测时,其结果能够达到规范要求的检测精度;混凝土构件中的钢筋能够使超声检测的声时值变小;该方法能够准确地检测出双侧加固混凝土试件的强度,拓宽了超声回弹综合法在工程中的应用范围.     

双钢板-混凝土剪力墙轴心受压性能试验研究

双钢板-混凝土剪力墙是由钢板和混凝土通过抗剪连接件连接组成的新型竖向组合构件和抗侧力构件,其作为一种新型结构具有结构强度高、抗震性能好、施工方便快捷等特点。但对于这种新型结构,设计应用多以具体工程具体研究的方式进行,缺少专用的规范标准。为研究双钢板-混凝土剪力墙的轴向受力性能,完成了4片双钢板-混凝土剪力墙的轴心受压试验,分析了剪力墙在轴心荷载作用下的受力性能和破坏形态,探讨了不同距厚比和对拉螺栓数量对钢板局部屈曲、破坏形态以及承载能力的影响规律。试验结果表明,距厚比对墙体的局部屈曲、破坏形态有较大的影响,但对刚度和承载力影响并不十分显著。     

角钢-双T型纵横梁拼接节点承载特性研究

拼接节点作为钢桁架结构重要的连接部位,其承载力和刚度是影响钢桁架整体结构安全性和稳定性的重要因素。本文结合大直径钢桁架筒仓施工支撑平台设计提出两种角钢–双T型纵横梁拼接节点的拼接形式,为研究其承载特性,采用静力加载试验和有限单元法,对这两种拼接节点进行研究,分析相同受力和相同约束等条件下带腹板连接板拼接节点和带腹板端板拼接节点的抗弯刚度、极限荷载及破坏模式,以确定较合理的角钢–双T型纵横梁拼接节点的拼接形式,实现大直径钢桁架筒仓施工支撑平台的装配化施工。研究结果表明：相同约束条件下,当荷载达到150 kN时,试验测得带腹板连接板拼接节点的位移比带腹板端板拼接节点的位移小–1.73%,且其抗弯刚度比带腹板端板拼接节点高8.76%。采用有限单元法对带腹板连接板拼接节点和带腹板端板拼接节点进行数值模拟,当荷载达到极限荷载200 kN时,带腹板端板拼接节点塑性变形较大,最后带腹板端板拼接节点先于构件发生剪切破坏;当荷载达到极限荷载220 kN时,带腹板连接板拼接节点塑性变形较大,最后构件先于带腹板连接板拼接节点发生压屈破坏。带腹板连接板的拼接节点更符合“强节点弱构件”的节点设计原则,满足大跨度钢桁架节点拼接要求,其研究成果为钢桁架整体结构性能的研究提供理论依据。     

后成型端部缺口梁抗剪加固试验研究

采用粘型钢法对钢筋混凝土简支梁进行抗弯加固时,由于底部型钢不能伸到支座中去,端部形成缺口,称为后成型缺口梁,缺口使梁端部的应力状态更加复杂。通过对21个梁试件的试验,研究了缺口梁粘钢板抗剪加固的变形过程、受力性能和破坏特征。结果表明,粘贴横向和45°斜向钢板2种方式加固效果均良好,明显推迟了梁上裂缝的出现,极限承载力最大分别提高了102%和93%。由于受缺口处应力集中的影响,破坏主要模式为混凝土拉坏或剪坏并导致钢板粘接失效,破坏具有一定的过渡过程。改变粘贴钢板的宽度,研究不同粘钢量时的加固效果,并在此基础上,运用桁架比拟理论建立缺口梁端部的力学模型,并根据试验数据回归出相应的抗剪加固承载力计算公式。     

自然火灾条件下约束钢梁可靠性分析

为研究钢构件的火灾性能及火灾条件对结构可靠性的影响,采用非线性有限元法,基于蒙特卡洛原理建立了约束钢梁的可靠性模型;采用参数化方法研究自然火灾模型的随机变量以及防火保护层厚度对钢构件可靠性及灵敏度的影响.结果表明:火灾随机变量对钢梁可靠性的灵敏度不同,火灾最高温度Tm影响最大,形状参数sc影响最小;可靠性随最高温度Tm和形状参数sc的增大而降低,随达到最高温度所需时间tm的增大而增高;随火灾随机变量标准差的增大而降低.在一定范围内,适当增加防火保护层厚度可明显降低构件的失效概率.因此降低火灾最高温度、延长达到最高温度所用时间,减小形状参数,可以增加结构的耐火时间,提高结构的可靠度.应根据工程要求,确定最佳防火保护层厚度.所采用的模型为定量分析钢构件在随机火灾下的可靠性以及评估构件在火灾中的失效风险提供了研究基础.     

空间单层网壳结构损伤杆件位置识别试验

为解决空间钢结构震后常发生杆件损伤的位置识别问题,设计一个单层网壳结构试验模型,切断单个杆件模拟实际结构的杆件损伤,对该损伤杆件进行位置识别研究.首先,根据空间钢结构自由度多,模态密集等特点,基于小波包能量分析法处理频率密集信号的优势,应用单层钢网壳结构损伤前后两个监测阶段的加速度响应数据,建立抗噪性能和灵敏性较好的损伤杆件位置识别指标向量.再应用有限元软件ANSYS建立17组不同位置杆件损伤的数值分析模型,分别获得17组有限元模型损伤前后的加速度响应数据,通过小波包分析处理后将其损伤指标向量作为损伤识别样本库,再将具有单个杆件损伤试验结构的加速度响应数据处理后得到的损伤识别指标向量与损伤样本库中各杆件损伤位置的指标向量进行聚类分析,识别出实际结构杆件有可能的损伤位置.该方法能够快速识别出实际结构中损伤杆件可能损伤的区域位置,试验结果也验证了方法的可行性和有效性,为后续工程应用研究提供了理论和试验支持.     

圆CFRP钢管混凝土外加强环节点有限元分析

为了深入研究圆CFRP钢管混凝土外加强环节点的力学性能,使用有限元软件ABAQUS分析了混凝土强度、钢材强度、轴压比、加强环板的厚度和加固形式对节点力学性能的影响.对节点模型进行了低周往复荷载下数值模拟.结果表明,当混凝土和钢材强度不变时,随着轴压比的增加,外加强环节点的承载力保持不变;加强环板厚度对节点承载力影响较大,随着加强环板厚度的增加,节点的承载力明显增加,当厚度增加到一个限值时,承载力基本保持不变;加强板和加强筋加固形式可以显著提高节点的刚度,使钢梁先于柱屈服,实现强节点弱构件的抗震目标.     

用于自复位支撑的槽孔摩擦板耗能器力学性能试验研究

为研究不同槽孔尺寸、摩擦板材料、垫片种类对自复位支撑中槽孔摩擦板耗能器力学性能的影响,对12组试件进行了低周往复试验研究.结果表明:相对标准孔钢摩擦板-槽孔钢摩擦板和标准孔碳纤维摩擦板-槽孔钢摩擦板,标准孔黄铜摩擦板-槽孔钢摩擦板组合耗能最稳定,适合工程应用;不同槽孔尺寸的槽孔摩擦板耗能器承载力相差不大,最大差值仅为2.27%;加载过程中高强螺栓预紧力平均损失为3.7%,摩擦系数平均损失为2.16%;槽孔摩擦板耗能器承载力(即稳定滑动摩擦力均值)与理论摩擦承载力比值为92.01%;碟形垫片可通过回弹适当减小摩擦力损失,建议工程中使用.给出了槽孔摩擦板耗能器用于自复位支撑时,其承载力计算公式,为工程实际应用提供参考.