大截面铝合金轴压构件整体稳定试验研究

随着大跨度铝合金结构的兴起,大截面铝合金构件的应用越来越广泛。为研究大截面铝合金轴心受压构件整体稳定性能,针对4个工字形6061-T6铝合金轴心受压构件和3个箱形6061-T6铝合金轴心受压构件进行了试验研究。试验中,以长细比为变量研究了构件的稳定承载力、破坏形态和荷载-位移曲线。并将试验结果与中国规范、欧洲规范和美国规范进行了对比。所有构件均发生典型的整体失稳破坏形态,中国规范与欧洲规范均对构件的承载力有明显低估,而美国规范较为准确地预测了试验结果。试验结果可为GB 50429—2007《铝合金结构设计规范》的修订提供建议。     

竹皮轴压箱形构件整体稳定性能试验研究

基于114个竹皮箱形截面柱进行了轴心受压试验,研究了0.35 mm与0.5 mm两种厚度规格竹皮制作的等边箱形截面柱在不同宽厚比下的整体稳定性能。基于试验结果,分析了竹皮箱形截面柱的失稳破坏形态和整体稳定系数。试验结果表明,箱形截面构件在受荷时同时存在局部失稳与整体弯曲失稳,其中,长细比小于临界长细比的构件在受压时以局部失稳为主,长细比大于临界长细比的构件以整体失稳为主。通过对试验数据分析拟合,计算了两种规格竹皮各3种宽厚比箱形截面构件的临界长细比值,提出了竹皮轴压箱形构件柱子曲线与承载力设计方法,为学生在结构设计竞赛中进行构件截面设计提供科学的理论依据和计算公式。     

工字型铝合金轴心受压构件中美设计规范对比

对比GB50429—2007《铝合金结构设计规范》、DGJ08-95—2001《铝合金格构结构技术规程》(试行)、美国铝合金设计规范中6061-T6工字型铝合金构件的整体稳定系数,求出了铝合金板材不同宽厚比下弹性屈曲允许应力,得到了铝合金构件不同长细比与宽厚比之间的关系。工程设计中应综合考虑整体稳定、局部稳定及局部屈曲的影响,以确定最合理的截面形式。     

L形截面部分包覆钢-混凝土组合柱弱轴压弯整体稳定

为了研究L形截面部分包覆钢-混凝土组合(PEC)柱的压弯稳定性能，对L形截面PEC柱进行了弱轴压弯试验和有限元分析。试验研究中设计并制作了3个L形PEC柱试件，变化参数为长细比和偏心距。试验结果表明：截面形状和主钢件分布的几何非对称性，以及混凝土材料拉压强度的非对等性，造成L形PEC柱在受力后截面中和轴的偏转，导致构件发生弯扭变形。有限元分析表明，L形截面的肢背或肢端受压对构件承载力有一定影响；长细比较小(即长细比为10～30)时，肢背受压的构件轴力-弯矩相关曲线具有大小偏心分界的特征，但长细比较大(即长细比大于60)时，整体失稳成为控制破坏模式，相关曲线向原点内凹。建议了L形PEC柱绕弱轴压弯时的整体稳定承载力计算公式，与试验和有限元参数分析结果对比表明：当长细比小于60时，建议公式可以适用，当长细比大于80时，建议公式偏不安全，需进一步改进后才能用于工程设计。     

工字型铝合金轴心受压构件中美设计规范对比

对比GB50429-2007《铝合金结构设计规范》、DGJ08-95-2001《铝合金格构结构技术规程》（试行）、美国铝合金设计规范中6061-T6工字型铝合金构件的整体稳定系数,求出了铝合金板材不同宽厚比下弹性屈曲允许应力,得到了铝合金构件不同长细比与宽厚比之间的关系.工程设计中应综合考虑整体稳定、局部稳定及局部屈曲的影响,以确定最合理的截面形式.     

国产701铝合金L形轴压构件承载性能研究

国产701铝合金是一种新型铝合金材料,相较于传统的6061-T6铝合金,其强度更高,也具有较好的延性,在塔架中有着广泛的应用前景.首先完成了24根国产701铝合金L形截面轴压构件承载力试验,得到了构件的极限承载力和破坏模式.随后建立了数值分析模型,并通过试验验证了数值模型的正确性.基于所建立的数值模型,完成了大量数值分析,并得到了长细比、截面规格、初始弯曲等因素对构件承载力的影响规律.最后,将试验实测稳定系数和现有规范公式计算得到的稳定系数进行比较,对比结果表明,国产701铝合金L形轴压构件的整体稳定承载力可以采用我国《铝合金结构设计规范》(GB 50429-2007)中的公式进行计算.     

冷弯薄壁型钢多肢拼合柱轴压试验研究

针对单肢C形和U形截面及由其拼合而成的双肢和四肢截面冷弯薄壁型钢柱轴压承载力,进行了66根(共6种截面,5种长度)两端铰接的多肢拼合截面冷弯薄壁型钢柱轴压试验,研究了长细比、肢数及拼合形式对冷弯薄壁型钢多肢拼合柱轴压受力性能的影响。试验结果表明:长细比小于70的开口截面易发生畸变屈曲,闭口截面则发生局部屈曲;长细比大于70的试件则以整体屈曲破坏为主;随着试件的长度增加,其轴压承载力逐渐降低。相对于单肢截面,相同高度的拼合截面长细比减小,试件破坏形式随着长细比减小而从整体屈曲控制变为畸变屈曲和局部屈曲控制,轴压承载力提高。试验结果为多肢拼合截面柱设计计算提供了试验数据支持。     

竹条粘合箱形压杆受力性能试验研究

基于全国大学生结构设计竞赛所给竹条材料,该文研究了三种规格(截面分别为6mm×1mm、3mm×3mm、2mm×2mm)竹条制作的等边箱形压杆的整体稳定性能.参照《木结构设计标准》(GB 50005-2017)中关于轴心受压杆件的计算方法,基于试验结果,分析了竹条粘合箱形压杆的失稳破坏形态和整体稳定系数.试验结果表明:竹条粘合箱形压杆在受荷时,同时存在局部失稳与整体弯曲失稳,其中长细比小于临界长细比的构件在受压时以局部失稳为主,长细比大于临界长细比的构件以整体失稳为主.通过对比试验数据及分析拟合,该文提出了竹条粘合箱形压杆的承载力设计方法,可为参赛者在结构设计竞赛中进行构件截面设计提供科学的理论依据和计算公式参考.     

轻钢轻混凝土柱轴心受压承载力试验研究

通过6根轻钢轻混凝土柱的轴压试验,研究了不同长细比、含钢率和缀板间距等参数对其轴压承载受力性能的影响.试验结果表明：含钢率一定时,长细比为57.2的轻钢轻混凝土柱发生整体失稳破坏,长细比为40.1和46.7的轻钢轻混凝土柱发生强度破坏,破坏时钢管均发生了局部屈曲;轻钢轻混凝土柱的承载力随含钢率增大而增大,随长细比增大而减小,而缀板间距对轻钢轻混凝土柱的承载力影响不大;轻钢轻混凝土柱与普通混凝土柱的抗压破坏机理和形态基本相似,其轴压承载力可按普通混凝土柱轴压承载力公式计算.     

T形截面腹板受压铝合金压弯构件稳定性能研究

H形截面铝合金压弯构件的设计方法在工程中往往直接应用于T形截面构件,这一现状与后者的稳定性能并不相符。根据有限元方法对腹板端受压较大的T形截面铝合金压弯构件的平面内稳定承载力进行了参数分析。分析方法中考虑了材料非线性、几何非线性和初始缺陷的影响,对三种T形截面和两种典型合金类型(弱硬化合金和强硬化合金)进行了计算,并比较了GB 50429—2007《铝合金结构设计规范》推荐算式、文中建议公式和数值方法所得的计算结果。结果表明:GB 50429—2007推荐算式偏于安全较多,而文中提出的算式更为精确并足够安全。     

Q345轴压钢管整体稳定和局部稳定分析

轴压钢管的失稳模式主要包括整体柱型失稳和局部壳型失稳。当钢管构件的长细比和径厚比都比较大时,可能会发生上述两种失稳模式的耦合,其中钢管局部屈曲先于整体屈曲发生的变形模式会显著降低其极限承载力。将经典板壳力学中的圆柱壳理论应用于轴压钢管的稳定分析,推导得出以长细比和径厚比为控制参数的临界算式以判断轴压钢管整体屈曲和局部屈曲的先后顺序,并结合AISI(2007)的局部屈曲设计准则以计算大径厚比钢管构件的稳定承载力。同时开展了Q345钢管轴压承载力的试验和相应的有限元分析,结果表明:上述临界算式能有效地判断轴压钢管的失稳模式,且AISI(2007)能正确计算大径厚比钢管稳定承载力。     

冷弯薄壁方钢管木组合长柱轴压性能试验研究

进行了4组共36个冷弯薄壁方钢管长柱的轴心压力试验,考虑了长细比、不同填充材料两个变化参数,得到了试件的破坏模式及承载力等。结果表明,试验中空钢管柱发生失稳破坏,由于宽厚比较大,局部失稳发生后迅速导致整体失稳,而填充材料后的试件,局部失稳后承载力降低缓慢,依然可继续承载;空钢管侧向位移值不易满足《低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规程》(JGJ 227—2011)规定限值,尤其是当长细比达到172.9时,侧向位移值更难得到保证,而填充轻质耐压材料后可有效限制其侧向位移发展,构成柱的第二道抗破坏防线。填充材料后的柱,其稳定承载力明显提高;柱长细比越大,承载力提高越明显。     

球头加劲铝合金轴压构件的局部稳定设计方法分析

工程中常采用对铝合金截面设置球头加劲肋的方法来提高受压构件的稳定性能,为了研究球头的设置对局部稳定承载力的影响,对包含球头的8个方管、10个十字形和13个工字形截面轴压柱模型进行了数值模拟,将得到的承载力与我国GB 50429—2007《铝合金结构设计规范》、欧洲规范EN 1999-1-1和美国铝合金设计手册中对含加劲肋的受压构件局部稳定承载力预测值进行比较,研究了各规范中设计方法的精度。结果表明,我国规范对于十字形截面构件的预测误差有随板件宽厚比增大而增大的趋势,对方管截面和工字形截面构件预测精度较高,误差在10%以内,由于存在一些构件预测偏于不安全的情况,建议采用我国规范方法计算中间加劲板件的稳定承载力时,引入一定的安全系数。设置球头加劲肋后,构件局部稳定承载力相比未设加劲肋的可提高10%～43%,因此可将板件制作得更薄,提高利用效率。     

大长细比钢筋混凝土细长柱承载力试验研究

通过对8根长细比为20~25的钢筋混凝土细长柱极限承载能力试验,研究了在大长细比区域柱子的长细比、配筋率、混凝土强度等对钢筋混凝土细长柱的极限承载能力及破坏形态的影响。试验结果表明,在大长细比区域,长细比的增加对构件的极限承载力降低效应更加显著;当长细比达到25后,宜采用模型柱法进行设计,偏心距增大系数法设计所增加的纵筋配筋率对提高构件极限承载力的作用不大;但混凝土的强度等级仍然对试件的承载力及破坏形态有较大影响,当混凝土强度接近或大于C60时,即使是长细比为25的构件也可能发生失稳破坏。     

扁矩形钢管混凝土中长柱有限元分析

基于abaqus建立大量扁矩形(截面高宽比不小于2)钢管混凝土柱的有限元模型,得到荷载位移曲线和试验难以获得的应力应变云图,研究宽厚比、钢材强度、长细比、偏心率对其压弯性能的影响。结果表明扁矩形钢管混凝土中长柱的破坏模式为整体失稳破坏,伴随着钢管的局部屈曲。其压弯承载力分别与钢管厚度与长细比近似呈线性关系,随着长细比的增大而减小,随着钢管厚度的增大而增加。     

Q420高强度角钢轴心受压承载力试验研究

对45根热轧Q420高强度角钢进行了轴心受压试验,得到了3种不同尺寸截面和5种不同长细比的角钢试件的稳定承载力和破坏模式。宽厚比较大的L125×8角钢以局部失稳为主,而宽厚比较小的L125×10和L140×10在长细比较小时为局部失稳、长细比较大时发生整体失稳。利用ANSYS软件对试件进行了承载力分析,有限元模型考虑材料及几何非线性,以及初始几何缺陷和残余应力,数值结果与试验结果吻合良好。利用我国DL/T 5154—2012规范、美国ASCE 10-97导则及LRFD-SAM-2000规范计算了角钢试件的承载力,与试验结果比较表明,美国ASCE 10-97导则及LRFD-SAM-2000规范计算结果与试验值较为接近,而DL/T 5154—2012规范计算得到的承载力偏小。     

卷边翼缘工形构件在压弯荷载作用下的稳定承载力设计理论

卷边工形截面构件作为一种高效型材,在弯矩与轴力共同作用下的破坏模型常常是伴随板件局部屈曲的整体失稳。利用板壳有限单元法,研究卷边工形截面构件在板件局部屈曲下的构件整体稳定承载力,建立其稳定承载力设计公式。首先,通过设计大量算例,研究了截面宽高比、腹板高厚比、翼缘宽厚比等截面参数对短柱承载性能的影响,其中考虑了板组之间屈曲的相关作用,获得了考虑板组局部屈曲特性的短柱稳定承载力相关公式。在短柱板件局部失稳承载力研究的基础上,计入构件长细比对长柱面内和面外稳定承载性能的影响,通过数值分析建立了卷边工形构件在压弯荷载作用下的稳定承载力设计公式。     

钢异形柱轴心受压承载力实用计算研究

继文献[1]对L形截面钢柱的弯扭相关屈曲一般性方程研究后,又研究了L形截面钢柱轴心受压承载力实用计算方法,推导出了L形截面柱换算长细比计算公式,考虑了柱缺陷影响,给出了轴心受压稳定系数φ,从而得出L形截面柱轴心受压实用设计计算公式,并做了几组L形截面柱轴心受压承载力试验,验证了计算公式.     

钢异形柱轴心受压承载力实用计算研究

继文献[1]对L形截面钢柱的弯扭相关屈曲一般性方程研究后,又研究了L形截面钢柱轴心受压承载力实用计算方法,推导出了L形截面柱换算长细比计算公式,考虑了柱缺陷影响,给出了轴心受压稳定系数φ,从而得出L形截面柱轴心受压实用设计计算公式,并做了几组L形截面柱轴心受压承载力试验,验证了计算公式。     

组合T形截面钢管混凝土柱偏心受压试验研究

在分析各种异形钢管混凝土柱工程应用的基础上,提出组合T形截面钢管混凝土柱。考虑长细比、偏心距等参数的影响,设计制作18个组合T形钢管混凝土柱试件。通过偏心受压试验,对长细比16.0<λ≤28.8的组合T形钢管混凝土柱压弯性能进行研究,考察试件的破坏形态,实测试件的荷载-应变曲线和荷载-柱中挠度曲线,分析各参数对试件偏心受压力学性能的影响。通过试验数据回归分析,参考国内外相关规范,提出组合T形截面钢管混凝土柱偏心受压承载力计算公式。试验结果表明：偏心受压柱均为弯曲失稳破坏,长细比越大,弯曲破坏特征越明显;偏心距越大,试件极限承载力越低。研究表明,组合T形钢管混凝土柱的两个组成部分能很好地协同工作,力学性能较好;所提出的承载力计算公式可供工程设计参考。图10表3参8