负载下钢结构构件增大截面加固设计方法对比分析

现今,负载下焊接增大截面加固钢结构构件的方法在加固工程中的应用已经非常普遍,但是关于这方面的研究很少。目前除了前苏联的《改建企业钢结构加固计算建议》,只有中国有两个钢结构加固技术的规范或规程,即CECS 77∶96《钢结构加固技术规范》和YB 9257—96《钢结构检测评定及加固技术规程》。本文将对这两本规范或规程中关于增大截面法加固钢构件的设计方法进行分析比较,并结合相关的实例分析,对计算结果进行分析比较,同时找出已有规范的差异与不足,为今后的研究和规范修订提供参考和科学依据。     

钢结构受压柱负载下焊接加固设计方法对比

钢结构负载下焊接加固技术已在大量加固工程中普遍运用,然而国外现行技术标准中均无具体规定或只有一般性提示,仅中国的CECS 77∶96《钢结构加固技术规范》和YB 9257—96《钢结构检测评定及加固技术规程》积累了若干设计条文。为此,对国内标准中解决负载下焊接加固问题的条文框架进行梳理,并针对轴压钢柱和压弯钢柱设计方法进行计算算例分析,提出加固联合系数对两规范的不合理情况进行统一界定,通过对比找出差异和不足,为后续的研究和标准制定提供参考。     

钢结构梁柱节点连接加固设计方法对比

钢结构建筑在规定的时间与条件下,受各种因素的影响或已不能满足现有的使用功能的要求,故需对其进行必要的加固,使之满足现阶段的使用功能要求。为在加固的过程中不影响正常的生产和生活,负载下加固钢结构节点的方法应用越来越广泛,但是相关研究却很少。目前除了少量的国外协会标准和相关文献外,我国只有两本规范有所涉及。本文将根据相关规范、规程和协会标准等,对钢结构节点加固的原则和方法进行系统介绍与对比,同时找出各种相关方法的差异与不足,为后续的规范修订和研究提供科学依据与参考。     

负载下焊接加固角钢截面形式对比分析北大核心

随着20世纪90年代以来建造的大量角钢通信塔到了老龄期,需要更新和加固。目前负载下焊接加大截面加固技术已得到了广泛应用,为了寻找更有效的截面加固效果,提出了四种角钢截面焊接加固形式,通过运用有限元分析软件ANSYS在考虑焊接应力影响基础上对这四种负载下截面加固后的构件进行了数值模拟分析,得到了加固前后构件的非线性屈曲性能。结果表明:负载下焊接加固方法能显著提高加固后角钢构件的极限承载力,相比另两种截面加固形式,方形截面和十字形截面具有较高的承载力和更好的延性,为今后角钢塔加固工程设计提供参考依据。     

负载下焊接加固钢结构压弯构件受力性能的影响因素分析

为研究负载下焊接加固钢结构压弯构件的受力性能,采用考虑焊接热影响的有限元分析方法,对不同初始负载、偏心距、长细比及焊接热输入等级等影响因素进行分析。完成了包括未加固压弯钢柱及加固压弯钢柱共72个构件的受力全过程模拟分析,获得了各因素影响规律,并验证了考虑二阶效应的新的名义应力比计算公式。结果表明:未加固构件的初始负载水平可通过二阶式反映;初始几何缺陷模式及大小影响失稳破坏方向及焊接残余变形大小;影响加固构件极限承载力的主要因素依次为偏心距、长细比、焊接热输入、初始应力比;影响焊接残余变形的主要因素依次为焊接热输入、初始应力比、长细比;为新编《钢结构加固设计规范》关于负载下焊接加固压弯构件设计计算方法提供了参考和依据。     

负载下碳纤维布加固钢结构受弯构件理论研究

我国建筑行业已步入一个以既有建筑改造为主,新建建筑为辅的阶段。本文主要对负载下碳纤维加固钢结构构件的理论研究,首先,对粘贴碳纤维加固钢结构构件的破坏形式进行介绍;其次,由于实际工程中很容易发生端部剥离破坏,本文提出并推定出碳纤维布滞后应变的计算方法;最后,通过对构件受力变形过程进行分析,计算其弯矩特征值,对界面应力进行分析,得出粘结剪应力方程、剥离应力方程,为实际工程提供参考。     

负载状态下钢结构工程加固技术模拟分析及监测

为完成原钢结构的续建,需对已建部分进行拆改加固,弥补原有结构性能的损失。采用负载加固技术,加固原结构的钢柱;采用钢柱断续焊方式,减小对原负载结构的损伤,减少焊接量,节约施工的投入。进行负载钢柱不同加固焊接形式下的实验室缩比试验,得到不同加固焊接形式下加固钢柱承载能力的实测数据。通过数字模拟技术与实验室实测数据相结合,确定加固钢柱在原结构加固后承载能力提升的比率。研究加固焊接过程对负载钢柱的影响,采用数字模拟分析技术分析在焊接温度场作用下,钢梁及支撑的应力分布、变形、焊接完成后的恢复情况。通过对加固后结构进行的现场监测数据分析,最终得出整体结构加固后的响应,保证结构加固后的安全性。     

钢结构受扭构件设计方法研究与探讨

由于我国的《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)对受扭构件的具体设计与计算方法没有详细介绍。为了对构件扭转的受力情况有更准确的把握及更合理的设计,详细介绍了美国钢结构标准ANSI/AISC 360-16的H3.1节受扭杆件设计方法,对该标准中的扭转强度设计值T_c的计算公式进行剖析,推导并验证了扭转强度设计值T_c所对应的构件的应力分布与应力比;探究了翼缘与腹板的宽厚比、截面高宽比对构件的扭转强度设计值T_c的影响;提出了扭转强度设计值T_c计算公式适用的截面尺寸范围建议。结果表明,在纯扭状态下构件截面厚度一致时,可以充分发挥材料性能,设计较为经济,为实际工程中钢结构受扭构件的设计与计算提供理论参照。     

电厂脱硝改造中锅炉钢结构节点的加固设计分析

山西某电厂由于环保要求,需对其锅炉进行烟气脱硝改造.在安装脱硝设备后,将改变其部分使用功能,需对锅炉尾部烟道及相关锅炉钢结构进行检测、鉴定、加固,以满足现有使用功能的要求.火力发电厂结构因其工艺等原因,具有很强的行业特点.为在加固过程中尽量减少对其生产的影响,将对其钢结构节点进行负载下加固.本文主要针对不同加固方法进行对比分析,找出最优的加固设计方法,为以后的钢结构电厂加固提供依据与参考.     

中美钢结构规范轴心受力构件可靠性分析

针对目前工程界存在的中美规范安全度设置水平不同的现状,利用可靠度理论,对我国GB50017-2003<钢结构设计规范>和美国LRFD-2001<钢结构建筑物荷载及抗力系数设计规范>中轴心受力构件可靠度进行了比较,得出了一些关于中美钢结构设计规范轴心受力构件可靠度设置水平的结论,可为工程建设提供参考.     

各国规范不锈钢受弯构件设计方法比较分析

目前,不锈钢材料已经在建筑结构中得到了广泛的应用,国外已经有多本不锈钢结构设计规范,但中国尚没有类似规范.本文根据欧洲规范EN 1993-1-4、美国规范SEI/ASCE 8-02、澳大利亚和新西兰规范AS/NZS 4673对简支不锈钢梁的设计过程进行对比,包括截面抗弯承载能力验算、稳定承载能力验算、抗剪承载能力验算、挠度验算等,给出了相关实例计算并对设计结果进行了比较.结果表明,欧洲规范3对于不锈钢梁的设计过程的规定较为详细,通过欧洲规范进行设计所得的结果更加保守.     

焊接加固热作用对工形截面压弯钢构件承载性能的影响

为研究焊接加固热作用及不同初始负载对工字形压弯钢柱承载性能的影响,基于考虑热影响的热结构耦合分析方法进行了热源模型热输入改进,并考虑初始几何缺陷、初始残余应力及摩擦等,完成了不同负载下焊接加固的3个工字形压弯钢柱的模拟分析。研究了焊接位移时程、腹板应力应变重分布及荷载位移关系,通过有限元分析与相应试验结果对比验证,进而获得了试验无法获得的焊接温度场、翼缘与加固板间的焊接应力应变重分布以及翼缘边缘屈服承载力等结果,并将承载力结果与规范计算结果对比,考察了现有设计方法。结果表明,焊接顺序决定焊接变形的发展过程,焊接热输入和初始负载共同决定持载焊接的位移变化范围和焊接残余变形的大小;初始负载越大,应力应变重分布往偏心受力方向发展更多,承载力越低,而初始残余应力不影响极限承载力;采用考虑热影响的有限元方法具有一定可行性和总体安全性,规范设计方法仍有可提升空间。     

钢板-混凝土组合加固钢筋混凝土简支梁试验研究

钢板-混凝土组合加固钢筋混凝土梁技术,是建立在钢板-混凝土组合梁基础上的一种加固方法。为了研究其受弯性能,对1根钢筋混凝土对比梁和10根钢板-混凝土组合加固简支梁进行了试验研究。加固试件包括直接加固、损伤后加固及持载加固试件。量测分析了试件的荷载、挠度、应变、裂缝宽度及其发展等。试件的破坏形态包括弯曲破坏和新老混凝土剥离破坏。试验表明,组合加固可以大大提高钢筋混凝土梁的承载力和刚度,试件具有良好的延性。采用弹性方法和塑性方法分析了试件的开裂荷载和极限受弯承载力,计算结果与试验吻合良好;用现有规范方法对试件刚度进行估算存在一定误差。     

不同规范中地下结构地震反应分析的反应位移法对比研究

反应位移法是一种实用的地下结构抗震反应分析方法,该方法计算步骤相对简便,具有较好的分析精度,在地下结构抗震设计计算中得到广泛使用,已被包括《城市轨道交通结构抗震设计规范》(GB 50909-2014)和《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)等多部规范所采用。但是由于该方法在理论推导上的不同,以及不同研究者理解上的不一致,导致现行不同规范的计算模型和荷载输入存在差别。文中给出反应位移法的推导过程,分析反应位移法中各项荷载的合理形式和意义,对现行不同规范中反应位移法的计算模型作出明确判断,通过与动力时程计算结果的对比分析表明：反应位移法中地震作用的输入通过结构周边自由场应力实现,忽略部分周边自由场应力的计算模型是不合理的。     

钢结构节点设计中的小技巧

通过列举门式刚架和透空钢梯的例子,分别介绍了钢结构节点设计中为节约材料和满足建筑效果而采用的小技巧,从而在满足结构整体计算要求、保证结构整体受力合理外,达到节约材料、轻巧耐用、降低造价的目的.     

Concepts and implementation of strain-based criteria in design codes for steel structures

A uniaxial tension test is commonly used to determine the mechanical properties of steel, but it has no meaning for the response of the material in a structure. The test was developed as a consensus solution by producers, fabricators, designers and code writers, to have a standard by which similar materials could be compared to a common base. It does not represent the actual behavior of the steel in a structure, and was never intended to do so. To study the true behavior of the structure and how the material responds it would be better to determine the strains and deformations that will take place during actual service condition. Such characteristics reflect the real behavior, whether in the elastic or inelastic range. If stresses or forces are needed, these are easily determined by the value of the strain and the relevant material modulus, along with the type of cross section, whether elastic or inelastic. The paper addresses the properties of a range of structural steels, how these are incorporated into design standards and how the standards define deformation characteristics and demands for bolted and welded connections.     

铝合金圆管轴心受压构件稳定系数的试验研究

针对网格结构的发展方兴未艾、极具活力 ,而铝合金圆管型截面构件在网格结构中的应用又日渐广泛的特点 ,通过对目前研究较少的细长 (长细比λ =6 9.4～ 194 .3)铝合金圆管型截面轴心受压构件稳定性的试验研究 ,得到构件的极限稳定承载力 ,应用最小二乘法原理拟合出构件的λ - φ曲线及相应的计算公式 .经与几种常见公式的计算结果对比 ,该公式的计算结果与试验结果吻合较其它公式的计算结果好 ,离散性小 ,所以构件的λ - φ曲线及相应的计算公式可以用于铝合金圆管型截面轴心受压构件的设计中 .     

二次受力下自密实混凝土加固框架节点抗震性能试验研究

通过对3个自密实混凝土加固框架中节点和1个未加固的对比框架节点进行二次受力下自密实混凝土框架节点的拟静力试验,研究不同初始受力对自密实混凝土加固节点抗震性能的影响。柱轴压比为0.3,梁端初始力为0、0.25、0.50倍的被加固试件预估梁端开裂荷载。通过对试件破坏过程、新老钢筋应变、荷载位移滞回曲线等试验结果的分析得出：采用自密实混凝土增大截面法加固框架节点,新老混凝土的协同工作性能良好;考虑初始受力的影响,加固节点的极限荷载、极限位移、梁端位移延性系数等都会降低,且降低的程度随梁端初始荷载的增大而增大,在加固设计中应予以考虑。     

圆钢管轻集料混凝土构件抗弯性能的试验研究

进行了21根钢管轻集料混凝土以及8根空钢管的纯弯试验。通过对试件在加载过程中的挠度及表面应变的测试分析,研究钢管轻集料混凝土构件在弯矩作用下的宏观变形特征、弯矩-曲率关系和破坏模式,分析了轻集料混凝土强度、含钢率、剪跨比等主要参数对构件抗弯性能的影响。试验研究结果表明,钢管轻集料混凝土构件在纯弯矩的作用下,其宏观变形特征和破坏形态与钢管普通混凝土构件相似;内填的轻集料混凝土可以大大延缓或避免钢管局部屈曲的发生,钢管轻集料混凝土的极限抗弯承载力较空钢管提高了20%～30%,抗弯刚度也有所提高;在钢管和轻集料混凝土相互作用下,钢管轻集料混凝土受弯试件具有较高的抗弯承载力和良好的延性性能;含钢率是影响钢管轻集料混凝土抗弯承载力和初始抗弯刚度的主要因素,含钢率越大,初始刚度越大和构件极限抗弯承载力也越大;而内填混凝土强度和剪跨比对构件抗弯承载力的影响较小;与钢管普通混凝土研究结果的对比分析表明,在相同条件下,钢管轻集料混凝土与钢管普通混凝土的极限抗弯承载力大致相当。