长细比对冷弯薄壁方钢管柱轴心受压承载性能影响的研究

以某实际冷弯薄壁型钢结构中的冷弯薄壁方钢管柱为例,针对其不同长细比下的轴心受压承载性能进行试验和有限元模拟研究.结果表明:1)有限元模拟与试验结果吻合较好,选择合理的数值模型可以较好地模拟此类方钢管柱在不同长细比下的轴心受压承载性能;2)此类型方钢管柱长细比小于等于30时,柱极限承载力变化很小,此时柱的破坏由材料的强度...     

L形截面方钢管组合异形柱的长细比计算

方钢管组合异形柱是一种新型的异形柱形式。针对L形截面的方钢管组合异形柱,对其长细比计算公式进行了推导,并采用通用有限元程序ANSYS验证了长细比计算公式的正确性。     

轴压下冷弯薄壁组合箱形、Ⅰ型截面柱的极限承载力

近年来,冷弯薄壁钢结构的应用逐渐增加,组合截面构件得到了发展,由于其受力性能优良,得到了广泛的应用。采用自攻螺钉将两个C型截面构件的翼缘相连接,组合成箱形截面构件,对其进行一系列轴向压缩试验。首先,研究组合截面与单一截面构件整体、局部和畸变屈曲性能的差异。然后,研究安装误差和紧固件间距对组合构件极限承载力的影响。基于本文试验结果、已有的试验结果以及相应的数值分析结果,给出组合截面构件的强度估算方法。最后,将根据该方法得到的承载力与试验结果和AISI规范给出的标准值进行比较,结果表明,建议方法合理准确。     

新型冷弯箱形组合截面受弯构件力学性能研究

冷弯薄壁双轴对称箱形截面具有形心、弯心重合的特点,与单轴对称开口截面相比具有抗弯、扭刚度大的优点。基于箱形截面的以上特点,应用冷弯∑形构件两两电弧点焊连接,形成两种新型箱形组合截面——翼缘对焊箱形组合截面和翼缘叠焊箱形组合截面。采用非线性有限元的分析方法,通过对两种新型截面与相同参数的单肢∑形构件的细致比较分析,以及单一参数变化条件下新型截面构件的屈曲模式、变形过程、弯矩-曲率关系等方面的分析,全面研究两种新型截面受弯构件的静力学性能。研究表明:两种新型截面构件与其单肢∑形构件相比,具有抗弯承载力明显提高,构件不会出现畸变屈曲、局部变形小等性能优势,可以深入研究并合理推广使用。     

长细比不同的冷弯矩形钢管柱和四面焊接矩形钢管柱抗震性能的比较

对不同长细比的冷弯方钢管柱及四面焊接方钢管柱进行有限元分析,考察其在轴压和水平力作用下的反应、应力、应变的分布情况,得到相应的滞回曲线,分析冷弯钢管和四面焊接钢管柱延性、滞回特性、耗能、破坏特征等,研究表明冷弯型钢柱的抗震性能与四面焊接管的抗震性能比较接近。     

冷弯型钢双肢组合截面长柱轴压性能分析

使用ANSYS软件程序对冷弯薄壁型钢开口双肢组合截面立柱的轴压性能进行了分析,得出了在轴向压力作用之下,开口双肢组合截面立柱长柱的破坏模式和极限承载力,以期为类似结构的性能分析提供参考。     

冷弯薄壁型钢组合截面构件研究现状

冷弯薄壁型钢组合截面构件以其灵活的组合形式和良好的力学性能在低层和多层住宅体系中被广泛应用,但相关的研究成果和设计规范仍较为缺乏。介绍了组合截面构件的特点和在工程中的应用,总结了此类截面构件的主要研究方法和规范设计建议,综述了国内外学者针对冷弯薄壁型钢组合截面构件的试验和理论研究现状,并指出了现今研究存在的不足和今后的发展方向。     

轴心压杆截面设计时选定长细比λ的简便方法

本文以焊接工字形和圆管形截面为例,介绍了轴心压杆截面设计时选择长细比λ的简单实用方法.算例表明,按本文方法选择截面不需要反复试算,截面尺寸比较优化,用钢量较省,且可以同时满足构件的刚度、整体稳定性和局部稳定性要求.     

冷弯薄壁型钢的屈曲性能综述

随着冷弯薄壁型钢的应用越来越广泛,关于冷弯薄壁型钢构件的屈曲性能的研究就显得尤为重要。文中主要介绍了初始缺陷、长细比、截面形状对冷弯薄壁型钢柱的屈曲性能影响和截面形状、开孔对冷弯薄壁型钢梁的屈曲性能影响的研究现状。提出了存在的不足和下一步的研究方向,为冷弯薄壁型钢结构技术的推广奠定基础。     

Evaluation of the slenderness ratio in built-up cold-formed box sections

According to section D1.2 of AISI S100-2007 for compression members composed of two sections in contact whose buckling mode involves shear forces in the connectors, a reduction must be made, KL/r must be replaced by (KL/r)_m. This new modified slenderness ratio takes into account the connection weld spacing and the minimum radius of gyration of an individual shape in the built-up member. Under the provisions of section D1.2 a reduction in load capacity must be made for built-up welded box members, which are the subject of this study. An experimental investigation on 48 samples was addressed to determine the comparative behaviour under compression load of box sections composed of two C-section members in contact by seam welds with different weld spacings (ranging from 100 to 900 mm). The studs were tested simulating rigid and flexible end support conditions. The length of the samples was 900 mm with a cross-section of 100 mm×100 mm. The base material thickness was 1.5 mm (gauge 16) for 24 samples and 2.0 mm (gauge 14) for the rest. The testing done on the samples did not show a statistical reduction in the ultimate compression load capacity for these members except for a weld spacing of 900 mm and a flexible end support condition. The reduction considered in AISI S100-2007is not applicable to determine the ultimate load capacity for the rest of the members.     

冷弯槽钢受弯时长细比限值试验研究

非弹性设计方法与弹性设计方法相比,其截面的允许荷载值较大,这是由于屈服应力沿截面高度进行了重新分布。塑性设计方法使得截面的塑性能力和塑性铰的转动特性得到充分发挥,从而使结构设计更为经济合理。冷弯槽钢在农业和轻工/商业中广泛用于门式刚架结构,塑性设计方法对这类结构非常适用,然而目前仅采用弹性设计方法对其进行设计。为突破设计规范的限制,对冷弯槽钢的非弹性弯曲能力进行了试验研究和数值分析,以建立相应的设计准则。设计准则采用热轧钢分类方法,将截面分为紧凑型、非紧凑型及细长型(根据澳大利亚规范),或1,2,3,4级(根据欧洲规范)。澳大利亚规范所预测的超过弹性极限范围的冷弯槽钢弯曲能力精确可靠。     

厚壁矩形中空截面冷弯型钢纵向残余应力试验研究

对壁厚超过6mm的厚壁矩形中空截面冷弯型钢进行试验研究。矩形中空截面采用两种成型方法:直接法(直接形成矩形)和间接法(先形成圆形,再转换成矩形)。采用两种方法(钻孔法和X射线衍射法)计算纵向残余应力的大小和分布。研究了沿截面周长方向和厚度方向的纵向残余应力的大小和分布。结果显示,沿厚度方向的纵向残余应力在外表面为拉力,内表面为压力,表现出类似于正弦曲线的非线性特性。此外,讨论了厚壁矩形中空截面冷弯型钢的成型过程和截面几何尺寸对残余应力的大小和分布的影响。最后,针对厚壁矩形中空截面冷弯型钢两种不同成型过程,分别给出相应的残余应力分布情况。     

Ultimate load-carrying capacity of cold-formed thin-walled columns with built-up box and I section under axial compression

The use of cold-formed thin-walled steel structures has increased in recent years, and some built-up section members are motivated and also widely used for their excellent structural behaviors. In this paper, a series of axially-compressed tests on built-up box section members composed of two C-section by self-drilling screws at flanges are conducted. The differences of global, local and distortional buckling behaviors between members with built-up and single sections are investigated at first. Then the effects of installation error and fastener spacing on ultimate load-carrying capacity of built-up members are analyzed. A strength estimation method for built-up members under axial compression is proposed based on the experimental investigation in this paper, as well as some existing experiments, and corresponding numerical analysis studies. Finally, the predicted capacity obtained by using the proposed strength estimation method is compared with experimental results and the nominal axial strength determined according to the AISI provisions, by which the suitability and accuracy of the proposed strength estimation method have been established.     

钢网壳结构杆件计算长度及容许长细比的确定

对杆件稳定计算中的两个重要因素——杆件计算长度和容许长细比进行分析研究,提出杆件计算长度的近似计算方法,并给出网壳结构杆件在壳体曲面内及曲面法线方向的计算长度系数的取值和容许长细比数值,供设计人员采用.     

钢管混凝土平缀管格构柱换算长细比计算方法

分析了现有钢管混凝土平缀管格构柱换算长细比计算方法的假定条件和计算式,并将各方法计算的极限承载力与试验结果进行对比;以格构柱剪切柔度理论为基础,对钢管混凝土平缀管格构柱各变形项与总剪切变形量的比值进行分析,指出现有换算长细比计算方法的不合理之处。借鉴钢管混凝土（斜缀条）格构柱换算长细比乘法算法的计算思路,在剪切系数计算式中采用考虑节点构造参数影响的剪切柔度简化计算式,拟合得到放大系数与剪切系数的关系式。结果表明:采用所提出的换算长细比计算方法及GB 50923—2013中稳定系数计算方法得到的计算结果与试验结果吻合良好,证明该方法简单、实用且具有足够的精度。     

冷弯不锈钢管T形节点的试验研究

对冷弯不锈钢管T形节点进行试验研究,这些节点由方矩形中空截面的支撑和弦杆构成。对高强不锈钢（双相和高强度奥氏体）和普通强度不锈钢（AISI304）构件进行了测试,共进行了22个试验。试验方法：将支撑对弦杆正面所导致的全部集中力,沿试件长度施加到弦杆上。支撑和弦杆的宽度比值（β）范围为0.5～1.0,这样可以观察到弦杆正面和侧面的失效模式。将试验结果与采用澳大利亚/新西兰不锈钢结构设计标准、CIDECT和欧洲碳素钢结构设计规范的设计方法相对比。对比结果显示：采用0.1%,0.2%,0.5%和1.0%的弹性极限应力作为屈服应力,按照这些规范计算出来的设计强度略微保守。相对而言,0.2%的弹性极限应力比较适用于预测不锈钢管T形节点在使用和极限状态下的设计强度。     

曲线形钢管混凝土(CCFST)组合构件轴压试验

描述了一系列曲线形钢管混凝土(CCFST)组合构件的轴压试验。对20个试件(其中包含18个CCFST组合构件和2个曲线形中空截面钢管柱)进行了试验,研究组合构件中管件形状(圆形和方形)、初始曲率(βr,0%～7.4%)、名义长细比(λn,9.9～18.9)、截面形式(2种主要构件、3种主要构件和4种主要构件)以及支撑形式(板条和绳状)等因素对其性能的影响。试验结果表明:CCFST组合构件试样的极限强度和刚度随着βr或λn的增加而降低。板条和绳状支撑组合构件的承载力和失效模式不同。给出利用等效长细比计算轴压下CCFST组合构件极限强度的简单方法。     

椭圆环形截面钢柱的设计

对椭圆环形截面钢柱进行数值模拟和设计。建立准确的有限元模型,模拟两端固接的椭圆环形钢柱。对拉伸试验得出的材料非线性及初始局部(整体)几何缺陷都进行了考虑,通过收敛性研究,以获得最佳的单元网格尺寸。采用此数值模型,对100根柱试件进行参数化研究。对材料屈服、局部屈曲、弯曲屈曲及局部屈曲与弯曲屈曲同时发生的破坏模型进行了分析。将柱的承载力试验值和数值分析结果与基于北美规范、澳大利亚规范、新西兰规范和欧洲规范的计算值进行对比。另外,还采用了不适用于椭圆环形截面钢杆的直接强度法进行分析。对这些设计方法均进行了可靠度分析。     

冷弯不锈钢管T型及X型节点设计

采用有限元方法,对冷弯不锈钢方管、矩形管支撑和弦杆中的T型、X型及预应力X型节点进行数值分析。考虑几何非线性和材料非线性,获得节点承载力、破坏模式及荷载-位移曲线。利用试验结果,对T型、X型矩形管、方管节点的非线性有限元模型进行修正,直到有限元结果和试验结果足够吻合。采用修正后的有限元模型对172个T型、X型节点进行参数分析,研究冷弯不锈钢管节点强度和性能的影响。将数值分析和试验中获得的节点承载力与按规范计算的设计承载力进行对比。对不锈钢管结构,采用澳大利亚规范、新西兰规范计算;对碳素钢管结构,采用国际管结构发展与研究委员会设计规范和欧洲设计规范计算。通过可靠性分析,分别评价本文提出的设计方法和现有规范的可靠度。结果表明:采用本文方法计算的设计承载力更准确、更可靠。