新型冷弯翼缘闭合轴压构件力学性能

目的分析提出的两种新型（HF1、HF2）冷弯翼缘闭合截面在轴压荷载作用下的力学性能.方法采用非线性有限元数值方法,应用大型有限元通用程序ANSYS对新型截面构件的力学性能进行模拟.结果分析了新型截面构件在轴压荷载作用下的屈曲模式、变形特征、承载力、刚度等方面力学性能,并与同截面参数冷弯C形构件相比表明,新型冷弯截面构件具有截面平均应力高、构件刚度大、弯曲变形小,板件不易局部屈曲等力学性能优势,HF1、HF2轴压构件的单位承载力耗钢量最低分别为同截面参数C形构件的46%和41.6%,单位承载力耗钢量降低幅度明显.结论所提出的新型冷弯翼缘闭合构件具有多方面优良的力学性能,并具有明显的经济性优势,可以深入研究并合理推广使用.     

局部屈曲对方管截面柱拉压滞回性能的影响

根据有限元模拟的结果,分析了板件局部屈曲对方管截面柱拉压滞回性能的影响。由构件承载力与壁板宽厚比的关系,得出了抗震设计箱形截面柱翼缘板宽厚比限值。     

局部屈曲对方管截面柱拉压滞回性能的影响

根据有限元模拟的结果，分析了板件局部屈曲对方管截面柱拉压滞回性能的影响。由构件承载力与壁板宽厚比的关系，得出了抗震设计箱形截面柱翼缘板宽厚比限值。     

钢结构薄柔截面构件稳定承载力研究综述

我国《钢结构设计规范》中对含有薄柔截面的构件的稳定承载力如何确定缺少必要的规定。为了解决这个问题,从经典的理论研究入手,综述了国内外其他规范对此类构件的设计规定。重点分析了有效宽度法、直接强度法和有效截面法的计算原理,并比较了各自的优缺点。对钢构件薄柔截面板件局部屈曲和整体屈曲的相关性、冷弯薄壁型钢的畸变屈曲、地震下钢构件局部屈曲和塑性铰合理控制、钢结构设计规范修订等问题提出了深入研究的建议。     

设纵肋CFRST轴压柱屈曲性能解析分析与加劲肋设计

钢管宽厚比是限制矩形钢管混凝土构件截面设计的主要因素,为增加钢管宽厚比限值,延缓管壁局部屈曲,可在管壁上设置纵向加劲肋.加劲肋的肋数及尺寸显著影响钢管的承载力及管内混凝土的整体性能.论文建立设纵肋矩形钢管混凝土轴压柱的屈曲分析模型,将问题转化为求解均布荷载作用下加载边和非加载板均为固支边界的设纵肋薄板的屈曲荷载,采用能量法推导出构件屈曲荷载及屈曲系数的解析表达式.根据被加劲板的屈曲模式,提出采用最小加劲刚度比进行矩形钢管混凝土轴压构件加劲肋的设计,并给出相应的计算公式,为加劲肋的肋数、截面尺寸及材料性能设计提供指导.     

剖分T型钢轴压杆件相关屈曲原理及其应用

通过对剖分T型钢轴压杆件屈曲原理进行的理论分析，考虑到部分T型钢翼缘板较强，对腹板有一定的约束作用，指出了规范中对其腹板宽厚比限值过于保守。根据剖分T型钢组成板件的局部屈曲和轴压构件整体屈曲临界力相等的等稳定条件，在对规范中的剖分T型钢截面计算结果的基础上，提出了腹板宽厚比限值的合理公式，供修订钢结构设计规范时参考，也为保证部分T型钢用作轴心压杆的安全性提供了理论基础，促进了国产剖分T型钢的应用。     

截面长宽比对矩形钢管高强混凝土轴压构件的影响

基于21根轴压短柱和6根轴压中长柱的实验结果,分析了截面长宽比在1.0～1.6的范围内变化时对构件力学性能的影响.从实验结果中可以看出,截面长宽比对轴压构件极限承载力和弹性阶段刚度的影响很小,可以忽略不计.轴压短柱的实验结果表明,含钢率较高时,在达到极限承载力之前,矩形截面长边的纵向应力-应变关系曲线及纵向应力-横向应变关系曲线与短边的基本重合,截面长宽比越大构件的延性越差;含钢率较小时,构件在达到极限承载力之前就表现出剪切形破坏的趋势,截面长宽比越大越容易发生局部失稳现象.截面长宽比对轴压构件荷载,跨中挠度曲线和相对跨中挠度的影响不大.     

高强钢焊接薄腹矩形管截面压弯构件平面内的极限承载力

本文采用ANSYS有限元软件建立模型分析了高强钢(名义屈服强度为460 MPa)腹板高厚比超限的焊接矩形管截面偏压构件的极限承载力,以及构件长细比、腹板高厚比、翼缘宽厚比和相对偏心率对极限承载力的影响,提出腹板高厚比超限高强钢压弯构件平面内极限承载力计算公式.研究表明:考虑初弯曲和残余应力影响的双重非线性有限元模型能够很好地模拟高强钢焊接箱形截面偏心受压构件的局部-整体相关屈曲;高强钢薄腹矩形管截面压弯构件平面内无量纲化极限承载力Pu/(Afy)与构件长细比、腹板高厚比和翼缘宽厚比近似为线性关系;高强钢薄腹矩形管截面偏压构件的轴力和弯矩相关曲线近似为直线;按边缘纤维屈服准则推导的公式经过修正之后可用于计算高强钢压弯构件局部-整体相关屈曲的极限承载力.     

矩形钢管截面延性等级和板件宽厚比相关关系

利用ANSYS软件建立矩形钢管截面有限元模型,对压弯荷载作用下的模型进行非线性分析,得到截面弯矩—曲率曲线.采用曲率定义截面延性,分析残余应力、初始几何缺陷、模型长高比、板件厚度比、板件宽厚比对截面延性的影响,并拟合得到通用宽厚比和截面延性系数的关系式.根据地震力计算时采用的结构影响系数大小划分钢管截面的延性等级.区分结构影响系数中是否考虑结构超强的影响,给出各级截面的结构延性需求和截面延性需求,利用截面延性系数计算公式反推相对应的通用宽厚比分界.引入板件宽厚比的比值和钢管截面屈曲系数,将通用宽厚比分界转换成组成截面的板件宽厚比相关关系,并提出相关关系计算公式.结果表明,残余应力和初始几何缺陷对截面延性影响不大,当屈曲半波数大于1之后,长高比对截面延性的影响也可以忽略.腹板和翼缘板间的相互作用对截面延性影响较大,在划分截面延性等级时,需采用板件宽厚比相关关系的形式.     

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。     

低屈强比高强钢箱形柱抗震性能试验研究

钢结构的材料高强化是发展趋势,目前高强钢存在屈强比过高的问题,限制了高强钢在建筑结构中的抗震设计应用。对低合金高强度结构钢进行材性改良,研发出一种新型低屈强比Q620E高强钢。对此新型高强钢的抗震性能进行试验研究,根据壁板宽厚比等级设计截面尺寸不同的箱形截面柱,对轴压比为0.2和0.35的高强钢箱形柱进行低周往复加载试验。通过观察试件的破坏模式、提取滞回曲线和骨架曲线,从承载力、延性、耗能性能与损伤发展等方面对钢柱的抗震性能进行分析,并与Q690D普通高强钢柱抗震性能进行比较。试验结果表明,低屈强比高强钢柱具有良好的滞回性能和塑性变形能力;壁板宽厚比对构件承载力及延性影响显著;壁板宽厚比越大则刚度下降越快、损伤发展不连续;相较于Q690D普通高强钢,Q620E新型钢在力学性能与构件抗震方面均体现出较大的优势,可考虑在高强钢建筑结构中拓展应用。     

新型冷弯翼缘闭合组合构件轴压力学性能

为探讨进一步优化使用冷弯薄壁型钢材料,利用冷弯薄壁型钢截面成型灵活的特点,将既有的两类翼缘闭合截面形式经过合理变形,再经组合点焊形成两类新型截面形式——翼缘闭合组合截面DHF1、DHF2.采用ANSYS非线性有限元分析方法,针对新型截面轴压构件,建立了有效的分析模型,通过对构件的应力-应变关系曲线、参数变化时的极限应力变化曲线和应力、变形云图,全面考察了截面高度、截面宽度、板件厚度和闭合区高度比等参数对构件的变形模式、屈曲特征、承载力、极限应力等方面力学性能的影响规律.研究结果表明,新型截面轴压构件板件的局部屈曲不易出现,从而具有截面刚度大、承载能力强的特点,对于中、小长细比构件的极限应力常可达到材料的屈服强度,证明提出的冷弯翼缘闭合新型组合截面轴压构件具有较为优越的力学性能.     

新型冷弯翼缘闭合组合轴压构件力学性能研究

利用冷弯薄壁型钢截面成型灵活的特点,将既有的两类翼缘闭合截面形式经过合理变形,再经两两组合点焊形成两类新型截面形式——翼缘闭合组合截面DHF1、DHF2。采用ANSYS非线性有限元分析方法,针对新型截面轴压构件,建立了有效的分析模型,通过对构件的应力－应变关系曲线、参数变化时的极限应力变化曲线和应力、变形云图,全面考察了截面高度、截面宽度、板件厚度和闭合区高度比等参数对构件的变形模式、屈曲特征、承载力、极限应力等方面力学性能的影响规律。研究结果表明,新型截面轴压构件板件的局部屈曲不易出现,从而具有截面刚度大、承载能力强的特点,对于中、小长细比构件的极限应力常可达到材料的屈服强度,证明提出的冷弯翼缘闭合新型组合截面轴压构件具有较为优越的力学性能,可以深入试验研究并合理推广使用。     

新型冷弯翼缘闭合组合构件压弯力学性能

目的 分析冷弯翼缘闭合截面(DHF1、DGF2)构件在压弯荷载作用下的力学性能.方法 采用非线性有限元数值方法,应用大型有限元通用程序ANsYs对新型截面构件的力学性能进行模拟.结果 分析了新型截面构件在压弯荷载作用下的屈曲模式、变形特征、承载力、刚度等方面力学性能,新型冷弯截面构件具有截面平均应力高、相关曲线饱满、构件刚度大、弯曲变形小,板件不易局部屈曲等方面力学性能优势,DHF1、DHF2构件的单位承载力耗钢量最低分别为同截面参数C形构件的46.0%和44.2%.结论 所提出的新型冷弯翼缘闭合构件相关曲线饱满,适宜承受压弯荷载,并且具有多方面优良的力学性能,可以深入研究并合理推广使用.     

型钢混凝土异形柱非线性分析

基于压弯构件的原理,编制了适用于计算型钢混凝土(Steel Reinforced Concrete,简称SRC)异形柱截面的弯矩-曲率非线性程序.通过该程序,研究了SRC异形柱(T形、L形)在不同的荷载角、配钢形式、配钢率和轴压力比条件下的截面延性,并对计算结果进行了理论分析.由计算分析可知:加载角对截面的延性有较大的影响;在相同的延性条件下,配钢形式的不同对截面的抗弯承载力影响较大;在常用配钢率范围内,随配钢率的增大,SRC异形柱的延性逐渐增大;随轴压比的增大,SRC异形柱的延性逐渐下降.最后给出了适合于提高抗弯承载力的合理配钢形式,可作为SRC异形柱研究的参考.     

冷弯方钢管截面轴压和压弯极限承载力研究

冷弯方钢管构件在建筑钢结构的应用愈加广泛,因此有必要对不同厚度冷弯方形截面的极限抗压和抗弯承载力进行研究.首先利用Abaqus建立了考虑初始几何缺陷、几何和材料非线性以及冷弯效应等因素影响的冷弯方钢管有限元模型,并通过试验校核验证了模型的准确性.基于该模型完成了冷弯方钢管在不同宽厚比和轴压比组配下的参数分析,探究其对极限承载力的影响.通过对构件破坏模态及截面应力发展全过程的分析,并基于不同宽厚比和轴压比下的四种应力分布模型,提出了用以计算冷弯方形截面极限承载力的有效塑性宽度法.最后将有效塑性宽度法与现行规范以及参数分析结果进行对比,证明了有效塑性宽度法的准确性与适用性.     

内填部分混凝土箱形截面钢桥墩的延性影响参数

为了研究内填部分混凝土箱形截面钢桥墩在恒定竖向荷载与柱顶水平往复荷载作用下的延性性能,建立三维弹塑性有限元模型,通过比较模拟结果与试验结果的水平荷载－水平位移滞回曲线和破坏模态,确定了所采用有限元分析方法的准确性与有效性。以翼缘宽厚比、柱长细比、混凝土填充率和柱轴压比为变化参数,建立56个三维弹塑性有限元分析模型,归纳总结了钢桥墩可能出现的各破坏模态：对于纯钢桥墩,局部屈曲发生在试件底部;对于内填部分混凝土钢桥墩,当混凝土填充率较小时,局部屈曲通常发生在内填混凝土上部钢板处;随着混凝土填充率的增大,局部屈曲出现在试件底部附近。最后分析上述4个参数对钢桥墩极限承载力和延性性能的影响规律。     

Q460等边单角钢压杆的局部屈曲

为准确确定Q460等边单角钢压杆的极限承载力,需正确分析板件宽厚比超限引起的局部屈曲的影响.通过与美国相关规范的对比分析及试验研究,发现我国《钢结构设计规范》关于宽厚比限值的规定合理,但未给出超出限值后的折减公式;《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》对热轧角钢宽厚比限值和压杆稳定强度折减系数的规定不合理,未考虑长细比的影响,使结果过于保守,且对不同长细比构件安全裕度不均衡.在相关规范和试验统计结果的基础上,总结出了适合于计算考虑局部屈曲的等边角钢压杆承载力方法,该方法公式简单、概念清楚、结果合理,适合设计使用.     

冷弯薄壁C型钢框架体系抗震性能研究

对冷弯薄壁C型钢框架进行试验研究,共设计3榀框架,梁柱皆采用C型钢作为主要承重构件,截面形式为双肢C型钢背靠背,双肢C型钢由节点板和高强螺栓连接而成.试验主要研究螺栓间距和轴压比两因素对整体框架抗震性能的影响,得到框架在低周反复循环荷载下的滞回曲线、骨架曲线与应变分布情况,对框架的破坏机理、承载力退化、刚度退化、延性以及耗能性能进行研究,并分析各参数变化对试件抗震性能的影响.结果表明:试件的破坏形式均为平面内失稳,两侧梁端及柱脚腹板位置出现局部失稳.螺栓间距对承载力退化影响较大,而轴压比是影响刚度退化的主要因素,框架的延性系数、耗能性能高于一般混凝土结构和其他轻钢结构.     

方钢管混凝土偏心受压构件曲率延性系数的研究

为反映方钢管混凝土截面延性的好坏,提出了方钢管混凝土偏心受压构件截面延性系数的计算方法,与试验结果进行了对比,结果表明该计算方法较为准确.并在此基础上,分析了轴压比和含钢率对方钢管混凝土截面延性的影响作用.结果表明:随着轴压比的增大,方钢管混凝土截面曲率延性系数降低;随着含钢率的增大,曲率延性系数提高.