锈损H型钢短柱偏心受压试验研究

为研究腐蚀损伤对H型钢压弯构件承载性能的影响,特别是局部屈曲性能,设计了6根不同锈蚀程度的H型钢短柱。首先进行最长达15个月的户外加速腐蚀试验、然后进行板材单调拉伸试验以及短柱的偏心受压试验,最后分析其力学性能参数、破坏模式、极限承载力和变形性能与锈蚀程度的关系。结果表明:随着锈蚀程度的增加,H型钢短柱试件的极限荷载和临界屈曲荷载呈逐渐下降的趋势;锈蚀导致局部屈曲半波长逐渐减小,削弱了试件的塑性变形能力,降低了试件的偏压承载力。     

中性盐雾环境锈蚀H型钢柱抗震性能试验研究

通过7根锈蚀H型钢柱的低周往复荷载试验,研究锈蚀对H型钢柱破坏形态、承载力、变形、延性、耗能等方面的影响。结果表明:锈蚀钢柱的翼缘和腹板变形范围及屈曲中心高度呈减小趋势,部分钢柱屈曲中心高度降低了约30%;随着质量损失率增加,滞回环梭型饱满程度越低,所包围的面积越来越小;钢柱的承载力下降明显;钢柱位移延性系数及累积滞回耗能不断减小,并基于试验数据建立了锈蚀H型钢柱位移延性系数的退化模型及累积滞回耗能与循环次数的关系。锈蚀导致钢柱截面面积减小,同时点蚀的存在引起应力集中,减弱了其塑性变形能力。反复荷载作用下,钢柱塑性变形累积,局部屈曲导致承载力下降,抗震性能降低。     

中性盐雾环境锈蚀H型钢柱抗震性能试验研究

通过7根锈蚀H型钢柱的低周往复荷载试验,研究锈蚀对H型钢柱破坏形态、承载力、变形、延性、耗能等方面的影响。结果表明:锈蚀钢柱的翼缘和腹板变形范围及屈曲中心高度呈减小趋势,部分钢柱屈曲中心高度降低了约30%;随着质量损失率增加,滞回环梭型饱满程度越低,所包围的面积越来越小;钢柱的承载力下降明显;钢柱位移延性系数及累积滞回耗能不断减小,并基于试验数据建立了锈蚀H型钢柱位移延性系数的退化模型及累积滞回耗能与循环次数的关系。锈蚀导致钢柱截面面积减小,同时点蚀的存在引起应力集中,减弱了其塑性变形能力。反复荷载作用下,钢柱塑性变形累积,局部屈曲导致承载力下降,抗震性能降低。     

中性盐雾环境锈蚀H型钢柱抗震性能试验研究

通过7根锈蚀H型钢柱的低周往复荷载试验,研究锈蚀对H型钢柱破坏形态、承载力、变形、延性、耗能等方面的影响。结果表明: 锈蚀钢柱的翼缘和腹板变形范围及屈曲中心高度呈减小趋势,部分钢柱屈曲中心高度降低了约30%;随着质量损失率增加,滞回环梭型饱满程度越低,所包围的面积越来越小;钢柱的承载力下降明显;钢柱位移延性系数及累积滞回耗能不断减小,并基于试验数据建立了锈蚀H型钢柱位移延性系数的退化模型及累积滞回耗能与循环次数的关系。锈蚀导致钢柱截面面积减小,同时点蚀的存在引起应力集中,减弱了其塑性变形能力。反复荷载作用下,钢柱塑性变形累积,局部屈曲导致承载力下降,抗震性能降低。     

竖向加劲钢板剪力墙试验研究

为研究加劲肋和竖向荷载对钢板剪力墙受力性能的影响,分别对1榀和2榀竖向加劲钢板剪力墙进行推覆和往复试验,其中往复试验中以有限竖向荷载为控制变量。通过考察剪力墙板变形性能以及竖向加劲肋的整体屈曲及局部屈曲,得到试件的推覆曲线和荷载-位移滞回曲线,并基于试验结果分析试件承载力、抗侧刚度和耗能能力等力学性能。结果表明:有限竖向荷载对竖向加劲钢板剪力墙的屈曲荷载、抗侧刚度和耗能性能影响较大,对屈服荷载和极限承载力影响较小;并给出了竖向加劲肋和侧边加劲肋的门槛刚度系数值。     

侧向撞击后格构式钢柱剩余力学性能试验研究

工业厂房中格构式钢柱常遭受吊装物与厂房车辆的撞击,引起钢柱损伤,导致其承载力下降.为研究格构式钢柱受撞击后的剩余力学性能,本文分别对6个具有不同撞击损伤的试件和2个完整试件进行了承载力试验,并提出了剩余承载力系数计算公式.试验结果表明:加载过程中,受压肢件先出现局部屈曲,随后发生整体失稳破坏,破坏时材料未达到屈服强度....     

H型钢梁-H型钢柱偏心节点局部屈服荷载承载力的力学行为研究

针对槽形钢折板补强H型钢梁-H型钢柱的偏心节点,研究了节点局部屈服荷载承载力的力学行为。通过建立5种可能形成的塑性屈服破坏模型,利用屈服线理论,推导出H型钢梁-H型钢柱偏心节点的局部屈服荷载承载力计算公式。取包含梁受拉翼缘在内的节点构件(1/4模型)作为试件,进行了6组拉伸加载试验,验证偏心节点的弹塑性响应。通过对应变分布和翼缘平面外残余变形响应的分析来验证塑性屈服破坏模型的准确性。     

低周反复荷载作用下高强钢柱有限元分析

文中在试验研究的基础上运用有限元软件对Q690箱型与H形截面的高强钢柱进行建模分析,通过对比数值模拟结果与试验结果,研究高强钢柱在低周反复荷载作用下的滞回性能。结果表明有限元模拟的试件破坏现象与试验观察到的现象一致,均为柱底出现板件局部屈曲,形成塑性铰,导致试件承载力下降至失效,但有限元模拟的试件承载力比试验得到的试件承载力要高。     

基于ECBL理论的冷弯薄壁型钢柱相关屈曲研究

为研究冷弯薄壁型钢柱的相关屈曲,介绍了一种分析柱构件相关屈曲的方法——临界分叉荷载侵蚀理论(ECBL理论)。该方法考虑了试件在截面屈曲(局部屈曲或畸变屈曲)和整体屈曲(弯曲屈曲、扭转屈曲或弯扭屈曲)相互作用下的稳定极限承载力,通过评估、量化构件的侵蚀因子和缺陷因子使Ayrton-Perry方程表示的屈曲曲线适用于冷弯薄壁型钢构件的相关屈曲分析。利用此理论对我国既有的部分冷弯薄壁型钢柱试验数据和有限元分析结果进行了处理,提出了对应的相关屈曲曲线。     

局部约束轧制H型钢柱的抗震性能研究

针对地震作用下钢抗弯框架由于H型钢柱局部屈曲所产生的破坏,提出了一种适用于地震区的钢框架结构形式:局部约束的轧制H型钢柱体系。这种结构形式通过在柱可能产生局部屈曲的部位设置附加约束,以达到延缓屈曲发展,提高柱抗震性能的目的。根据所提出的方法,通过两组共7根大比例模型柱进行了常轴力和水平循环荷载作用下的试验验证。研究结果表明,未约束H型钢模型柱在达到其最大承载力之后,由于柱底部局部屈曲不断发展,承载力下降较快;而所建议的局部约束H型钢柱,其延性及抗震耗能能力都有了较大提高。     

波形钢板剪力墙抗震性能试验研究

为研究波形钢板剪力墙在水平荷载作用下的抗侧力性能,完成了水平波形和竖向波形的钢板剪力墙模型的低周往复加载试验,并采用ABAQUS有限元软件对波形钢板剪力墙模型进行了模拟分析。试验结果表明：波形钢板剪力墙结构具有较高的侧向承载力、较强的抗剪屈曲能力和稳定的滞回性能;竖向波形钢板剪力墙在加载过程中发生了沿墙体对角线的X形剪切破坏;水平波形钢板剪力墙在加载过程中未出现波形钢板的屈曲破坏。因此,水平波形钢板剪力墙的极限荷载比竖向波形钢板剪力墙的更高、延性更好、滞回曲线更加饱满。在水平受剪时,竖向波形钢板剪力墙易产生拉压效应,水平波形钢板剪力墙易发生H型钢柱屈曲。波形钢板与边缘约束H型钢柱之间的焊缝未出现开裂,焊缝连接保证结构的整体性能。对比有限元分析结果与试验得到的数据,水平波形钢板剪力墙的荷载、位移比竖向波形钢板剪力墙的更接近试验值。采用有限元法对不同波角和钢板厚度的水平波形钢板剪力墙的抗侧性能进行了分析,结果表明：当钢板比较薄的时候,容易发生波形钢板的剪切破坏;当钢板较厚的时候,容易发生边缘约束H型钢柱的过早屈曲,对结构的承载力和延性不利;当波形钢板的波角为45°时,波形钢板剪力墙的承载力以及延性性能最佳。波角过大或过小时,剪力墙承载力均有所降低。因此,水平波形钢板剪力墙宜采用45°波角与厚度适中的钢板。     

空腹钢柱极限承载力与抗震性能试验研究

通过对空腹钢柱在竖向荷载、水平荷载作用下的构件试验,研究了空腹钢柱的承载力性能;通过对有上柱的空腹钢柱以及完全空腹钢柱在低周反复荷载作用下的构件试验,研究了空腹钢柱的滞回性能及抗震性能。试验结果表明:空腹钢柱具有较高的竖向及水平承载能力,在水平荷载作用下具有较强的抵御水平变形的能力,且其对竖向荷载的P-Δ效应反应不明显。同时,构件具有良好的耗能性能。     

门式刚架边柱端板横放节点滞回性能试验研究

对6个门式刚架边柱节点试件进行了反复荷载试验。试验中试件出现3种破坏变形模式。以子构件为基础分析了试件的变形能力、延性及耗能能力。试验结果表明,节点域屈曲过程中形成的拉力场保证了节点域局部屈曲破坏的抗震能力。如侧重于门式刚架抵抗罕遇地震作用,则剪切屈曲模式优于构件的局部屈曲破坏模式,节点域剪切屈曲过程中的耗能能力可以加以利用。文中所采用的承载力计算方法可以有效地预测构件和节点局部屈曲的承载力和对应的破坏模式。     

超大截面钢管混凝土柱分配梁构造节点下轴压荷载传递试验研究

为保证超大截面矩形钢管混凝土柱中钢管和混凝土的共同工作性能,在前期研究的基础上对荷载作用于管壁的超大截面矩形钢管混凝土柱1∶5缩尺模型进行轴压承载力试验研究,试件在节点核心区采用压力分配梁构造参与荷载传递,试验参数考虑钢管宽厚比、压力分配梁刚度。结果表明:所有试件试验承载力均基本达到90%以上名义承载力(Nu=fyAs+fckAc),表明采用压力分配梁构造具有良好的荷载传递性能;竖向荷载通过界面黏结强度及滑动摩擦力传递至核心混凝土非常有限,主要通过分配梁传递至核心混凝土;分配梁刚度的变化会导致试件破坏模态的转变,分配梁H200×100×10×10试件为混凝土压溃破坏,分配梁H130×70×6×6试件为钢梁剪切撕裂破坏,且分配梁刚度相对较小时尽管试验承载力达不到名义承载力,但具有更好的延性性能;采用分配梁构造无法保证钢-混凝土之间变形协调,主要原因是分配梁加载过程中产生较大塑性变形,但试验荷载-位移曲线及破坏模态表明分配梁与钢梁周围混凝土的组合作用能够保证竖向荷载直接有效地传递至核心混凝土。     

某C型冷弯薄壁钢构件冲击后的极限承载力研究

采用有限条软件(CUFSM)计算出冷弯薄壁钢构件静态受压时以畸变屈曲为主的C型截面尺寸,用50 kg的落锤对长410 mm的C型冷弯钢构件进行不同速度下的轴向冲击试验,并用WAW-2000型万能试验机对未受轴向冲击和进行过轴向冲击的C型冷弯钢构件进行静态轴压试验,得到试件的载荷-位移曲线。结合有限元软件,对模型引入合适的初始缺陷,进行以上试验的有限元分析,得到的结果与试验结果吻合较好。通过对比完好试件与受损试件的极限承载能力,分析得到了试样剩余承载力系数与冲量的线性关系。     

H型钢防屈曲支撑抗震性能试验研究

提出一种H型钢防屈曲支撑（HBRB）以便于对结构中既有H型钢构件进行抗震加固,同时可避免传统H型钢防屈曲支撑中过早发生内芯局部屈曲破坏的现象发生。该支撑的耗能内芯采用H型钢,约束构件由2个U形钢和2块钢板通过高强螺栓拼接而成。为了研究HBRB的抗震性能,对3个试件进行拟静力试验,结果表明,构造合理的HBRB具有稳定的滞回耗能能力。通过分析试件破坏模式发现：将端部加劲肋布置在翼缘两侧有利于避免H型钢防屈曲支撑内芯应变集中及约束构件局部鼓曲破坏的发生;端部加劲肋和外部约束构件之间的间隙过大会导致加劲肋和H型钢内芯焊缝撕裂;采用低电流、多道焊缝施焊有利于提高防屈曲支撑的疲劳性能。在轴向荷载作用下,H型钢内芯除了发生整体弯曲变形外,腹板和翼缘作为板件还会分别发生自身的高阶屈曲;翼缘和腹板在屈曲后与约束构件接触,相当于对H型钢增加额外的侧向约束,使其整体稳定承载力明显提升。     

大长细比约束圆钢管杆件高温承载力试验研究

受局部火灾作用的网架结构杆件呈现显著的约束构件特性,其中圆钢管是网架结构最常见的杆件类型。为研究网架结构中的约束杆件在火灾下的受力性能,设计了为圆钢管提供恒定轴向约束的组合弹簧装置,开展了多参数影响的大长细比约束圆钢管构件的受火试验。结果表明:荷载比增大100%,试件的屈曲温度降低90℃,屈曲承载力增大18%,屈曲后强度略有增大;轴向约束刚度比增大77%,试件的屈曲温度降低90℃,屈曲承载力增大7%,屈曲时轴力突变量及受火后残余变形明显减小;长细比增大29.3%,试件的屈曲温度降低124℃,屈曲承载力减小40%,屈曲后强度略有增大;初始弯曲增大,试件的屈曲温度升高,屈曲承载力略有减小。轴向约束圆钢管构件受火试验得到的轴力曲线与理论分析结果吻合较好,从而验证了所提出的理论分析方法的正确性,明确了理论分析得出的轴力在屈曲时的突变现象具有近似性。     

钢板-砖砌体组合短柱轴心受压性能试验研究与理论分析

为了研究钢板-砖砌体组合柱中对拉螺栓间距、钢板厚度与结构胶侧向黏结力对钢板局部屈曲的影响,对6个钢板-砖砌体组合短柱试件进行轴心受压试验。结果表明,随着钢板厚度的增加、螺栓间距与钢板厚度之比的减小,钢板局部屈曲变形程度相对降低;可见屈曲荷载与极限荷载的比值为70%~85%左右;在有结构胶侧向黏结力作用下,钢板的局部屈曲发展受到一定程度的约束,使得采用应变片读数判断的钢板局部屈曲临界点与钢板发生可见屈曲变形时对应的荷载值可能存在差异。基于试验数据,通过拟合分析得到钢板发生可见屈曲变形时的钢板应力计算模型,提出轴心受压钢板-砖砌体组合柱钢板发生可见屈曲变形时的承载力计算式。通过与试验结果的对比可知,提出的计算方法可以用于指导类似构件的设计。     

钢板-砖砌体组合短柱轴心受压性能试验研究与理论分析

为了研究钢板-砖砌体组合柱中对拉螺栓间距、钢板厚度与结构胶侧向黏结力对钢板局部屈曲的影响,对6个钢板-砖砌体组合短柱试件进行轴心受压试验。结果表明,随着钢板厚度的增加、螺栓间距与钢板厚度之比的减小,钢板局部屈曲变形程度相对降低;可见屈曲荷载与极限荷载的比值为70%~85%左右;在有结构胶侧向黏结力作用下,钢板的局部屈曲发展受到一定程度的约束,使得采用应变片读数判断的钢板局部屈曲临界点与钢板发生可见屈曲变形时对应的荷载值可能存在差异。基于试验数据,通过拟合分析得到钢板发生可见屈曲变形时的钢板应力计算模型,提出轴心受压钢板-砖砌体组合柱钢板发生可见屈曲变形时的承载力计算式。通过与试验结果的对比可知,提出的计算方法可以用于指导类似构件的设计。     

桥梁施工临时支架中的H型钢柱力学性能分析

利用ANSYS和ABAQUS软件对桥梁施工临时支架中的H型钢柱进行有限元分析,再与试验结果进行对比,以更好地了解H型钢柱在竖向荷载和往复水平荷载共同作用下的力学性能。结果表明:ANSYS和ABAQUS两种软件分析基本接近,均能有效地模拟H型钢柱的力学性能;与试验结果存在一定误差,有待于改进数值分析方法;H型钢柱选择S8R5单元更加合理;在钢柱底部发生局部屈曲,设计时应给予强化。