箱形截面钢压弯构件的滞回性能和板件宽厚比限值研究

本文采用自编的双重非线性壳体有限元程序DNSFEM分析了箱形截面钢压弯构件受常轴力、循环弯矩作用时的循环非线性性能,得到了箱形截面钢压弯构件在常轴力、循环弯矩作用下的滞回性能和主要影响因素,并对强震条件下的板件宽厚比限值提出了建议。     

高强度钢材箱形柱滞回性能试验研究

为研究Q460高强度钢材箱形柱的抗震性能,对5个足尺试件进行了水平往复加载试验研究,分析了板件宽厚比、轴压比等因素对试件的承载力、破坏模式、耗能能力、变形能力和延性的影响。试验结果表明,Q460高强度钢材箱形柱具有很好的耗能能力和抗震性能,适用于抗震钢框架;除试件HB-1外其他试件本身及其柱脚节点均未发生焊缝开裂,证明设计合理、质量合格的Q460高强度钢材焊缝连接具有足够的承载力和良好的抗震性能;板件宽厚比越大,试件局部屈曲出现得越早,最大荷载对应的位移级越小,达到破坏时的位移级也越小;试件发生局部屈曲的范围及屈曲中心位置相对于试件截面高度的比值依次减小,所有试件最大屈曲位置距固定端0.25B~0.50B（B为等边箱型截面外边长）,塑性区范围距离固定端0.72B~1.06B。根据试验结果,建议在轴压比不大于0.2时,Q460钢材箱形截面压弯构件板件宽厚比限值不应大于30;同时,钢框架柱在进行抗震设计时,其板件宽厚比限值应与轴压比相联系,轴压比越大,板件宽厚比限值应越小。     

Q460高强度钢材焊接H形截面弱轴压弯柱承载力试验研究

为了研究高强度钢材中厚板焊接H形截面压弯柱的承载力,采用国产Q460高强度钢材11 mm、21 mm中厚板制作了6个焊接H形截面压弯柱,试件截面自由外伸翼缘板宽厚比分别为7、5、3,长细比分别为40、55、80。通过对Q460低合金高强度钢材的材性测试、3种焊接截面残余应力测试、各试件初始几何缺陷测量及承载力试验,进行了H形截面弱轴压弯构件整体失稳承载力的试验研究,并与采用GB 50017-2003《钢结构设计规范》进行计算的承载力对比;同时以理想弹塑性模型,综合考虑试件初始缺陷建立有限元模型,分析计算其承载力。试验及分析结果表明：Q460低合金高强度钢材具有强度高、塑性性能较好等特点;由实测截面残余应力值得到其分布形式与普通钢材焊接H形截面残余应力分布基本相同;高强度钢材焊接H形截面压弯构件承载力试验值明显高于GB 50017-2003设计公式计算值;文中采用的有限元分析方法可以较准确地计算试件的承载力。研究成果为高强度钢材在实际工程中的应用提供试验参考。     

箱形截面钢压弯构件受循环弯矩作用的试验研究和理论分析

本文对不同轴压比和板件宽厚比的15个受常轴力、循环弯矩作用的箱形截面钢压弯构件进行了试验研究,得到了构件的滞回性能特性及主要影响因素。通过与理论分析的比较,验证了理论分析的可靠性和一般性,表明理论分析结果能够应用于工程实际。     

Q460D高强度结构钢材循环加载试验研究

高强度结构钢材在实际钢结构工程中已经得到广泛应用,国内外学者已经进行了一些研究,但对于循环荷载下高强度钢材本构关系的研究还很缺乏。通过对17个Q460D高强度结构钢材试件进行14种不同加载制度的单调和循环加载试验,得到不同加载制度下的应力-应变关系,探讨不同加载历史对其本构关系的影响,研究其材料本构模型、力学性能、破坏模式、变形和延性特征以及损伤退化特性。基于Ramberg-Osgood模型,拟合得到Q460D高强度结构钢材在循环荷载下的应力-应变关系骨架曲线;在Chaboche钢材塑性本构模型的基础上,通过试验标定Q460D高强度结构钢材的循环加载本构模型参数,并结合有限元程序ABAQUS对上述试验进行准确模拟。研究结果可为准确分析计算高强度钢材钢结构在地震作用下的受力性能提供基本前提。     

锈蚀钢筋混凝土压弯构件抗震性能试验研究

通过 1 0根锈蚀钢筋混凝土压弯构件在低周反复荷载作用下的试验研究 ,分析了经过自然暴露、快速电腐蚀后 ,再经氯离子干湿交替环境下的锈蚀钢筋混凝土压弯构件在不同轴压比下的破坏规律 ,讨论了钢筋锈蚀量对试件承载力、刚度、延性及耗能能力等抗震性能的影响 ,并与以往的试验结果进行了对比。试验表明 ,钢筋的锈蚀量和构件的轴压比是影响锈蚀钢筋混凝土压弯构件抗震性能的主要因素。     

钢管高强混凝土压弯构件抗震性能的试验研究

本通过对8根钢管高强混凝土压弯构件试件在恒定轴力和水平周期反复荷载作用下抗震性能的试验研究，阐述了混凝土强度、轴压比和含钢量对钢管高强混凝土压穹构件延性性能的影响．由试验结果分析了影响构件延性性能的主要原因及因素。并提出建议。     

高强度钢材焊接H形构件受力性能的试验研究

对高强度Q460钢材应用于高层和大跨度建筑的结构性能进行试验研究。首先对3根焊接H形柱进行试验,试验结果与国家规范设计值的对比表明,将Q460钢焊接H形柱划分为c类截面验算绕弱轴的整体稳定性是偏于安全的,但是划分为b类截面的安全性还需要补充数据并进行可靠度方面的分析。同时还对4根焊接H形构件进行拟静力反复加载试验。试验结果表明,高强度Q460钢构件在轴压和反复弯曲作用下,具有较好的延性和一定的耗能能力。     

锈蚀钢筋混凝土压弯构件抗震性能的试验研究

采用外加电流对混凝土压弯构件中的钢筋进行了快速锈蚀 ,通过对锈蚀钢筋混凝土压弯构件抗震性能的试验研究 ,详细讨论了钢筋锈蚀程度对混凝土压弯构件的初始刚度、延性、承载力降低性能、耗能能力等的影响 ;从理论上探讨了钢筋锈蚀对构件抗剪承载力的影响 ,提出了锈蚀钢筋混凝土压弯构件的抗剪承载力计算表达式 ,建议公式的计算值与试验结果吻合较好     

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。     

Q345与Q460结构钢材单调和循环加载性能比较

因循环硬化、软化和包辛格效应等的影响,钢材在循环加载下的力学性能与单调加载下的力学性能会有很大差异。借助于对Q345和Q460两种强度等级钢材的单调和循环加载试验,分别从单调加载性能、循环加载现象、循环加载力学性能以及循环本构模拟等几个方面分析它们力学性能差异。分析结果表明,两种钢材单调加载下的延性都比较好,且Q460钢材的延性要优于Q345的。两种钢材循环加载时应力-应变曲线具有循环硬化、循环软化和包辛格效应等现象;循环作用使得两种钢材的硬化作用提前,Q345钢材的循环硬化现象更明显;Q460钢材循环荷载下的滞回耗能能力并不比Q345钢材差,同时循环荷载下钢材产生累积损伤。混合强化模型能较好地模拟两种钢材的循环拉压曲线,为进一步研究此类钢材结构抗震性能提供较为准确的本构模型。     

十字形钢异形截面压弯构件的滞回性能研究

利用大型通用有限元分析软件ANSYS分析了十字形钢异形截面压弯构件受常轴力、循环弯矩作用下的滞回性能、强度、变形、延性及破坏特征,得到其滞回性能的主要影响因素及影响规律,可为抗震设防区采用十字形钢异形柱设计提供依据。     

圆CFRP-钢管混凝土压弯构件滞回性能试验研究

进行了12个圆CFRP-钢管混凝土压弯构件的滞回性能试验研究。试验结果表明,CFRP对圆钢管混凝土有很好的环向约束和纵向增强作用,钢管的局部屈曲得到了延缓或消除。所有试件的跨中荷载-挠度曲线和弯矩-曲率曲线均较为饱满,表现出很好的滞回性能。在加载后期,无轴压力试件的承载力无下降,而有轴压力试件的承载力明显下降。对试验结果的分析表明,钢管和CFRP在纵向和环向都可以协同工作;同一点的纵向应变和环向应变异号;试件的挠曲线均近似为正弦半波曲线。计算表明,强度退化不显著,轴压比和纵向CFRP增强系数的增大可以提高试件的抗弯承载力和刚度,同时减缓刚度退化,但会降低试件的延性和累积耗能,而轴压比在一定范围内对试件的抗震性能是有利的。     

钢结构压弯构件研究进展综述

钢结构因具有强度高、质量轻等优点,在工程中得到广泛应用。压弯构件是钢结构中应用较为广泛的一种构件形式,其稳定性和承载力对整个工程的安全性具有重要的影响。GB 50017-2003《钢结构设计规范》对于钢结构压弯构件稳定性的规定,主要针对的是普通钢钢结构构件,且有些条款存在设计不合理的情况,有待完善。高强度钢材构件有众多优点,但在承载力计算等方面,现行GB 50017-2003对高强度钢材的工程应用表现出较大的限制性。为此,对国内学者所进行的普通钢压弯构件稳定性的理论研究,以及国内外学者对高强度钢材压弯构件的研究进展进行总结,并对高强度钢材压弯构件的研究与应用提出展望。     

圆锥形中空夹层钢管混凝土压弯构件抗震性能

选取合理的材料本构模型和混凝土损伤指标,通过ABAQUS软件建立圆锥形中空夹层钢管混凝土构件数值模型,并采用现有试验数据进行模型验证。在此基础上建立典型算例,分析典型算例的抗震性能指标,同时描述构件的破坏模态。对轴压比、空心率和长细比这3个对圆锥形中空夹层钢管混凝土抗震性能指标影响较为显著的参数进行分析,探究3个参数对滞回曲线极限承载力、延性系数和耗能能力的影响规律。比较圆锥形中空夹层钢管混凝土与不同截面尺寸的等截面圆中空夹层钢管混凝土抗震性能的差别,探究圆锥形中空夹层钢管混凝土与何种截面尺寸的圆中空夹层钢管混凝土可以实现抗震性能上的等效。结果表明:在一定范围内,轴压比和长细比的增大使得构件的耗能性能变差,空心率的增大使得构件的耗能性能变好,但需明确各参数的限值; 截面面积减小使得构件的承载力降低、耗能性能变差; 圆锥形中空夹层钢管混凝土的抗震性能与距其底部1/4高度处截面大小的圆中空夹层钢管混凝土等效。     

Q460高强型钢-混凝土组合柱抗震性能试验研究

Q460钢是能够满足GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》屈强比和延伸率要求的高强度建筑结构用钢,对Q460高强型钢-混凝土组合短柱抗震性能进行试验研究,通过2根Q460高强型钢-混凝土柱1∶3缩尺模型的滞回性能试验,对Q460高强型钢-混凝土柱的承载力、刚度、延性和耗能性能等抗震性能指标进行研究。结果表明,Q460高强型钢-混凝土组合短柱在试验中表现出优良的抗震性能,试件层间弹性位移角和弹塑性位移角平均值分别为1/87、1/25,优于GB 50011—2010对于多高层钢结构在多遇和罕遇地震下的要求。     

Q460C高强度钢材焊缝连接循环加载试验研究

为研究高强度钢材Q460C焊缝连接在地震作用下的反应,对11个Q460C焊缝连接试件进行了8种不同加载制度的单调和循环加载试验,分析比较了不同加载制度下的应力-应变关系,研究其本构模型、力学性能、破坏模式、变形和延性特征以及损伤退化特性,并和母材的性能进行了对比。利用Ramberg-Osgood公式对其循环骨架曲线进行了拟合,确定了拟合计算式中的待定参数;通过试验标定了循环荷载作用下本构模型的参数,采用有限元程序ABAQUS利用混合模型对上述循环加载试验进行了较为准确的有限元模拟。研究结果表明：所有加载制度下试件最终均在焊缝和热影响区交界面拉断,这和焊缝连接处的应力集中有关;与母材单调拉伸性质相比,焊缝连接试件延性下降显著,说明焊接过程对钢材有严重影响,应采取措施避免破坏发生在焊缝区域。     

型钢混凝土压弯构件抗震性能试验研究

通过对18根剪跨比为4.23的型钢混凝土柱进行低周反复荷载试验,研究型钢混凝土压弯构件的抗震性能.分析了试验构件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线和耗能能力,并详细探讨了轴压比和配箍率对型钢混凝土压弯构件抗震性能的影响.试验结果表明型钢混凝土压弯构件具有良好的抗震性能.     

高强度钢材轴心受压构件的受力性能

介绍了高强度钢材在实际工程中的应用状况,基于高强度钢材焊接截面钢柱轴心受压试验结果,给出了高强度钢材焊接箱形和焊接I形截面的残余应力分布,并结合多个国家的钢结构设计规范对试验结果进行了分析计算、讨论和比较,对高强度钢材焊接截面轴心受压构件整体稳定和局部稳定受力性能进行了研究。研究结果表明,焊接箱形和焊接I形(绕弱轴,翼缘为焰切边)两种截面(板厚<40mm)的高强度钢材(屈服强度690MPa)轴心受压构件的整体稳定系数高于普通钢材钢构件,可以划分为b类截面;而翼缘的局部稳定性能没有明显提高,翼缘宽厚比限值仍可采用我国现行钢结构规范的规定值。     

循环荷载作用下工形截面压弯构件考虑损伤的稳定承载力

采用混合强化准则 ,考虑Bauschinger效应、屈服平台、硬化 (软化 )效应及损伤和损伤演化影响 ,提出了结构钢弹塑性各向异性损伤本构模型 ;采用U L 格式的壳体大挠度双重非线性有限元分析方法 ,对工形组合截面压弯钢构件进行循环荷载作用下的非线性分析 ,得出构件循环荷载作用下极限承载力的计算公式