剖分T型钢压杆弯扭屈曲稳定系数φ_b取值探讨

《钢结构设计规范》(GB 50017—2003)中梁的整体稳定系数φb计算公式比较复杂,在计算压弯构件弯扭失稳承载力时,提供了相应的简化计算公式。修订的新规范对梁的整体稳定计算做出了较大调整,但计算公式仍较为复杂。而且修订的新规范仅对工字形和H形截面构件提供了简化公式,未对T型截面构件做出说明。通过对均匀弯曲的剖分T型截面受弯构件整体稳定系数计算公式推演,结合相关文献中各种φb计算公式的分析对比,提出合理的剖分T型钢压杆弯扭屈曲稳定系数简化公式。利用简化公式计算多根剖分T型钢压杆的整体稳定承载力,并对比有限元软件ANSYS分析结果,验证简化公式的正确性。     

受弯钢构件整体稳定性的计算

本文对新订《钢结构设计规范》(GB 17—88)中受弯构件(梁)的整体稳定性计算理论和方法,以及由能量法求得的侧扭屈曲的临界弯矩 M_(cr)公式作了简要讲述。分析了影响整体稳定性的因素和对有关应用问题进一步作了说明。文中对一般焊接工字形截面简支梁的整体稳定系数ψ_b 计算式的简化和规范附表1.1中各整体稳定等效弯矩系数β_b 值的确定,作了较为详细的论述;对非弹性整体稳定系数ψ′_b 与ψ_b 的关系进行了论证;并对其他截面如轧制普通工、槽钢简支梁,箱形截面简支梁和应用于压弯构件面外整体稳定性验算公式中的整体稳定系数和规定作了介绍。     

卷边槽形截面受弯构件畸变屈曲计算方法研究

采用能量法分析冷弯薄壁型钢卷边槽形开口截面受弯构件弹性畸变屈曲应力及其畸变屈曲稳定系数。通过与有限条法分析的畸变屈曲应力进行对比分析,表明建议的畸变屈曲应力计算公式具有较高的精度,通过简化计算得到畸变屈曲稳定系数计算公式及部分加劲板件的局部畸变屈曲统一计算公式;给出了卷边槽形截面受弯构件考虑畸变屈曲的稳定承载力计算方法。最后通过分析计算受弯构件试验的构件承载力并与试验结果进行对比,表明本文提出的计算方法是合理的,相对于现行GB 50018—2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》能更准确地计算受弯构件部分加劲板件屈曲稳定系数及卷边槽形截面构件的稳定承载力。     

H形截面铝合金压弯构件平面内稳定承载力的试验及理论研究

以长细比和荷载偏心率为主要参数,测试了13个H形截面铝合金挤压型材偏心受压试件的稳定承载力,所有试件均在受弯平面内发生了整体弯曲屈曲。采用数值方法对上述试件进行了非线性稳定性计算,计算结果得到了试验结果的验证。对铝合金压弯构件的稳定性进行了理论分析,结果表明合金类型对稳定承载力的影响最大,修正系数η1需要对弱硬化合金和强硬化合金分别取值。推导的计算H形截面铝合金压弯构件平面内稳定承载力的线性相关公式与数值计算结果吻合较好,并在形式上与我国《钢结构设计规范》(GB 50017—2003)保持一致以便于实际应用。     

受轴压、双向弯曲和扭矩作用的两端简支工形截面压弯构件的稳定设计

在我国现行的《钢结构设计规范》GB 50017-2003[1]中,对于受弯和压弯构件的稳定设计,没有涉及扭矩对构件的作用,而在《冷弯薄壁型钢技术规范》GB 50018-2002中,既有受扭的单向和双向受弯构件,也有受扭的单向弯曲压弯构件的稳定计算方法。本文给出了受轴压、双向弯矩和扭矩作用的双轴对称,两端简支工形截面压弯构件的理论分析和稳定设计方法。建议将此方法列入准备修订的我国钢结构设计规范。现在,已经有许多外国学者对于受扭的钢构件作了研究。本文介绍了几种涉及扭矩作用的受弯和压弯构件的最新研究成果。将这些最新研究成果概括起来,可以作为修订我国钢结构设计规范的参考材料。为此,本文介绍了德国学者Lindner,J.和Glitsch,T.[2]对于受扭的厚实和非厚实梁,通过理论分析和试验研究,给出的梁的稳定设计建议;加拿大学者Ashkinadze,K.[3]修正了两端简支的宽翼缘工形截面受扭梁的稳定设计方法,将其扩展到受扭压弯构件的稳定设计;德国学者Kindmann,R.和Wolf,C.[4]作了两端简支工形和U形截面梁的试验研究;日本学者北田俊行等[5,6]作了两端简支受扭箱截面压弯构件的理论分析和试验研究。     

Q460高强度钢焊接工字形截面压弯构件局部和整体弯扭相关屈曲有限元分析

采用有限元法分析了高厚比超限的Q460钢焊接工字形截面压弯构件局部和整体弯扭相关屈曲的极限承载力,研究了腹板高厚比、翼缘宽厚比、构件长细比和荷载相对偏心率对其相关屈曲承载力的影响,提出了Q460钢焊接工字形截面压弯构件的局部和整体弯扭相关屈曲极限承载力修正计算公式。研究表明:有限元模型能够较好地模拟焊接工字形截面压弯构件局部和整体弯扭相关屈曲极限承载力;腹板高厚比、翼缘宽厚比、构件长细比及荷载相对偏心率增大均会导致构件无量纲化极限承载力降低;基于《钢结构设计规范》(报批稿)GB 50017提出的修正公式计算值与有限元计算值吻合较好。     

腹板开孔冷弯卷边槽钢受弯构件弹性屈曲

采用理论和有限元方法分析腹板开孔冷弯薄壁型钢受弯构件弹性整体弯扭失稳、弹性畸变屈曲失稳以及弹性局部屈曲失稳的屈曲荷载。通过理论分析提出计算腹板开孔卷边槽形截面受弯构件弹性整体弯扭失稳、弹性畸变屈曲失稳以及弹性局部屈曲失稳荷载的简化计算方法,通过与有限元计算结果进行对比,近似简化方法计算结果与有限元分析结果比较接近,表明建议弹性屈曲荷载计算方法具有较高的精度,可用于开孔受弯构件整体稳定承载力以及屈曲稳定系数的计算,能够代替复杂的有限元方法进行开孔构件弹性屈曲荷载的简化计算,易用于工程设计。     

轧制普通工字钢简支梁的整体稳定系数计算

现行《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)沿用历次钢结构设计规范的规定:轧制普通工字钢简支梁的整体稳定系数φb不能引用等截面焊接工字型和H型钢的整体稳定系数φb的公式计算,而直接给出表格查用。通过分析表明,按《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)附录B公式(B.1-1)所计算的φb,与规范GB 50017-2003中表B.2所给出的数据基本一致,因此建议今后规范统一采用公式(B.1-1)的理论公式计算φb。     

高强钢焊接箱形截面双向压弯构件屈曲后强度设计方法研究

相比于《钢结构设计规范》(GB 50017—2003),《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)取得了较大的进步,允许板件先于构件发生屈曲,并利用了板件屈曲后强度。GB 50017—2017对轴心受压构件、受弯构件和单向压弯构件均给出了屈曲后强度计算公式,但对双向压弯构件却未给出计算公式。分析了已有的高强钢压弯构件屈曲后强度计算方法,基于GB 50017—2017中的压弯构件稳定承载力计算公式,提出了双向压弯构件屈曲后强度计算公式,收集已有高强钢焊接箱形截面压弯构件屈曲后强度的试验和有限元结果以验证公式的有效性。研究结果表明,提出的计算公式能在大部分构件长细比和板件宽厚比范围内偏于保守地预测名义屈服强度为460 MPa和690 MPa的高强钢焊接箱形截面双向压弯构件的屈曲后强度。     

中美欧钢结构标准设计方法比较

对中国、美国、欧洲钢结构设计标准中一些典型问题进行了比较分析。结果表明:对轴心受拉构件,美、欧标准考虑更为全面;对轴心受压构件整体稳定计算,三本标准采用的设计思想较为接近,美、欧标准的φ系数高于我国规范;对轴心受压构件的局部稳定计算,美、欧标准根据板件的宽厚比限值对截面进行分类,且利用屈曲后强度;受弯构件整体稳定计算时中国规范的整体稳定系数φb最大,美国规程次之,欧洲规程最小。     

媒体重头文章概览

<正>《土木建筑与环境工程》03/2017高强钢焊接薄腹工形截面双向压弯构件的稳定性应用ANSYS有限元,分析了Q460高强钢焊接薄腹工形截面双向压弯构件的稳定性能,提出了可供实际应用参考的设计公式。分析中考虑的主要参数有腹板高厚比,构件长细比,翼缘宽厚比及荷载偏心率。结果表明,对受压为主的构件,腹板局部屈曲对构件稳定承载力影响较大,而对受弯为主的构件,这一因素对构件稳定承载力影     

高强钢焊接薄腹工形截面双向压弯构件的稳定性

应用ANSYS有限元,分析了Q460高强钢焊接薄腹工形截面双向压弯构件的稳定性能,提出了可供实际应用参考的设计公式。分析中考虑的主要参数有腹板高厚比,构件长细比,翼缘宽厚比及荷载偏心率。结果表明,对受压为主的构件,腹板局部屈曲对构件稳定承载力影响较大,而对受弯为主的构件,这一因素对构件稳定承载力影响较小。有限元分析结果与现行规范方法计算结果比较表明,目前规范方法尚不能较好地计算高强钢焊接薄腹工形截面双向压弯构件的稳定承载力,因而提出了修正直接强度法,该法精度较好且偏于安全。     

钢构件屈曲后强度设计适用方法

文章分析了钢结构设计中板件屈曲后强度应用设计问题,分别阐述了普通钢结构、冷弯薄壁结构中轴压、拉压弯、弯剪构件的有效截面计算,屈曲后强度应用适用条件和设计方法,对门式刚架轻型房屋钢结构的梁柱设计分别按受弯构件、压弯构件的强度计算和稳定验算进行了较为细致的论述,明晰了一般钢构件屈曲后强度设计的适用方法。     

高强钢压弯和受弯构件计算模式不定性研究

介绍了《高强钢设计规程》(征求意见稿)中关于压弯构件和受弯构件计算的相关条款,并与我国现行GB 50017—2003《钢结构设计规范》进行了比较。收集了目前高强钢压弯构件、受弯构件的试验,对试验进行了有限元模拟。在此基础上,应用有限元模型对高强钢焊接截面880组压弯构件、460组受弯构件的极限承载力进行了计算。将极限承载力的有限元计算结果和规范公式的计算值进行了比较,对高强钢焊接截面压弯构件和受弯构件的计算模式不定性做了数理统计分析,得到了高强钢压弯和受弯构件计算模式不定性的统计参数,为下一步提出高强度钢材材料设计指标提供了依据。     

φ_y和φ_b非弹性不同步对压弯构件稳定性计算的影响

本文介绍了12根冷弯薄壁槽钢组合工字形截面偏心受压柱试验。试验验证了《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GBJ18—87)中压弯构件弯扭稳定性相关公式的适用性。文中通过计算证明：正是由于常用构件的自身特征值φy和φb属于非弹性不同步,使得相关公式在实际应用中略偏安全。     

φy和φb非弹性不同步对压弯构件稳定性计算的影响

本文介绍了12根冷弯薄壁槽钢组合工字形截面偏心受压柱试验。试验验证了《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GBJ18—87)中压弯构件弯扭稳定性相关公式的适用性。文中通过计算证明：正是由于常用构件的自身特征值φy和φb属于非弹性不同步，使得相关公式在实际应用中略偏安全。     

双向偏心受压H型截面构件弯扭屈曲稳定极限承载力研究

本文对16根H型截面试件进行了双向偏心受压弯扭屈曲试验研究。利用影响系数矩阵法编制了考虑初始变形、残余应力以及柱端翘曲条件影响的理论计算程序,分析了初始变形等因素对双向偏心受压柱性能的影响,并对钢结构设计规范GBJ17-88中压弯构件稳定设计公式进行了讨论。     

关于《钢结构设计规范》(GB50017)T形截面受弯构件整体稳定系数取值的讨论

针对《钢结构设计规范》(GB5 0 0 17) (以下简称“新规范”)中T形截面受弯构件b 的取值 ,进行重新计算分析。计算出受弯构件不同λy 所对应的b 值 ,与“新规范”中b 取值进行比较。发现“新规范”所取b 值偏高 ,导致工程应用偏于危险。同时提出新的b 计算公式。通过算例比较可知 ,本公式具有简洁、实用、精确度高的特点。     

受弯钢梁整体稳定计算的讨论

受弯钢梁发生弯扭屈曲时,现有理论和现行规范的临界弯矩公式只适用于梁处在弹性工作阶段。实际上,钢梁发生弯扭屈曲常处于弹塑性工作状态,国家标准以修正整体稳定系数φb′代替φb,而φb′和φb表达式为反比例线性关系,相对简单。建议在弹塑性阶段,以φb′为依据,在整体稳定性计算公式中加入截面塑性发展指数。     

结构设计新规范讲座 第三十二讲——工形截面偏心受压构件承载力计算(上)

工形(包括T形、形)截面偏心受压构件承载力计算基本上和矩形截面的构件相似,因为前者是由好几个矩形截面组合而成。求工形截面偏心受压构件承载力计算的基本公式,其原则仍是: (一)基本假定同矩形截面构件。 (二)受压区翼缘的计算宽度b_f’的取值同T形截面受弯构件b_f’(见本刊1991年第1期第34页表1)。 (三)偏心距增大系数η仍用下式求得,