Q460高强钢焊接箱形柱轴心受压力学性能数值分析

为了解国产Q460高强钢焊接箱形柱轴心受压的力学性能,以数值积分法和有限单元法对7个已有焊接箱形柱轴心受压试验进行数值分析。试件宽厚比为8～12,长细比为35～70。数值模型中考虑了实测的初始挠度、初始偏心及简化的残余应力分布模型。分析预测Q460高强钢焊接箱形柱轴心受压的极限承载力和荷载-挠度曲线。数值积分法分析结果与有限元分析结果吻合。为验证数值分析的准确性,将预测结果与已有试验结果进行对比发现,考虑残余应力、初始偏心、初始挠度的数值积分法与有限元分析可以准确地预测Q460钢焊接箱形柱受压力学行为。通过对比采用简化残余应力分布模型与采用实测残余应力分布模型的有限元分析结果,验证简化残余应力分布模型的准确性。     

Q460高强钢焊接H形柱轴心受压极限承载力参数分析

为了研究现行钢结构设计规范是否仍适用于高强钢中厚板焊接H形柱的设计,采用数值积分法与有限单元法对Q460钢轴心受压柱的极限承载力进行了参数分析。试件的主要参数分别为翼缘宽厚比(3.4⁷.0)与柱长细比(107.0)与柱长细比(10¹30)。数值积分法计算采用作者编制的电算程序,并与通用有限元程序ANSYS的计算结果进行了对比。数值模型考虑了1/1 000柱长的初始弯曲及相应截面的残余应力分布简化模型。计算结果表明:考虑相同初始缺陷的有限单元法与数值积分法所得计算结果吻合较好;Q460高强钢焰割边焊接H形柱与普通强度钢柱相比,其极限承载力对初始几何缺陷的敏感性降低,柱的稳定系数有所提高。通过对比参数分析结果与现行规范,发现当翼缘宽厚比不小于7时,中厚板Q460高强钢焰割边焊接H形柱绕弱轴稳定系数仍可沿用《钢结构设计规范》(GB 50017—2003)中b类截面柱子曲线;当翼缘宽厚比小于7时,应采用c类截面柱子曲线。     

Q460钢焊接H形柱轴心受压极限承载力试验研究

为研究Q460高强钢中厚板焊接H形柱的极限承载力,以国产Q460高强钢中厚板制作了6个足尺焊接H形柱进行轴心受压试验。6个H形柱均由火焰切割的21mm厚翼缘板与11mm厚腹板焊接而成。试件的主要参数为宽厚比(翼缘板宽厚比分别为3、5、7)与长细比(绕弱轴长细比分别为40、55、80)。为了考虑初始缺陷对轴压H形柱极限承载力的影响,以同样的焊接工艺制作了相同截面的短柱用于测量残余应力。试验结果表明,Q460高强钢焊接H形柱稳定系数适用于我国现行GB 50017—2003《钢结构设计规范》中b类截面柱子曲线。以试件的实测尺寸、钢材的力学性能建立有限元模型,分析预测试件的极限承载力。有限元模型以初始缺陷的形式考虑试件的初始挠度、初始偏心及焊接残余应力影响。分析结果表明,考虑初始缺陷的有限元模型可以较准确地预测轴心受压柱的极限承载力。     

Q460高强钢焊接箱形柱轴心受压极限承载力参数分析

为研究现有钢结构设计规范是否仍适用于高强钢中厚板焊接箱形柱的设计,对Q460钢轴心受压柱的极限承载力进行了参数分析。采用数值积分法,并与有限元程序ANSYS的数值计算结果作进行对比。数值模型考虑了1/1 000柱长的初始弯曲及由相应截面尺寸残余应力试验提出的残余应力分布简化模型。试件的主要参数为截面宽厚比（7.8~17.2）与柱长细比（10~130）。计算结果表明：考虑相同初始缺陷的有限单元法与数值积分法所得计算结果吻合较好;与普通强度钢柱相比,初始几何缺陷对高强钢焊接箱形柱的极限承载力影响降低,柱的稳定系数提高;残余应力降低柱的稳定系数,但其影响效应随长细比变化。参数分析结果与现有规范计算结果对比表明,中厚板Q460高强钢焊接箱形柱,当宽厚比b/t≤20时,可采用高于普通强度钢柱的b类柱子曲线。     

Q550高强度钢焊接H形柱轴心受压承载力试验研究

高强度钢在钢结构工程中的应用可以促进科技进步,还可以带来显著的经济和社会效益,是钢结构工程发展和进步的必然趋势。为了推动Q550高强度钢在我国钢结构工程中的应用,首先研究了Q550钢材的力学性能。按照两种长细比设计了6个高强焊接H形柱试件,对其进行了轴心受压承载力试验,研究分析了Q550高强度钢焊接H形钢柱的轴心受压的极限承载力、荷载-位移曲线。对构件的承载力和稳定系数进行了理论和试验结果的对比分析。结果表明:Q550高强度钢焊接H形柱轴心受压破坏是失稳破坏,使用性能很好,试验承载力高于按照现行《钢结构设计规范》(GB 50017—2003)计算的值,试验得到的稳定系数也高于规范规定的值。     

Q460高强钢焊接箱形压弯构件极限承载力数值分析

为了考察国产Q460高强钢焊接箱形压弯构件的力学性能,以数值积分法和有限单元法对7个已有焊接箱形压弯构件试验进行了数值分析。试件宽厚比分别为8、12、18,长细比分别为35、50、80。介绍的数值模型中考虑了实测的初始挠度、初始偏心及残余应力对构件极限承载力的影响,采用简化的残余应力分布模型、实测残余应力分布与理想弹塑性材料模型、线性强化材料模型相组合,对Q460高强钢焊接箱形压弯构件的极限承载力与荷载-挠度曲线进行了数值计算。为了验证数值分析的准确性,将预测结果与已有试验结果进行了对比,分析结果表明:采用相同模型的数值积分法分析结果与有限元分析结果吻合良好;采用理想弹塑性材料模型的计算结果优于采用线性强化材料模型。通过对比采用简化残余应力分布模型与采用实测残余应力分布模型的有限元分析结果,验证了简化残余应力分布模型的准确性。因此,可以利用数值计算方法,采用理想弹塑性材料模型与简化残余应力分布模型进行Q460高强钢压弯构件极限承载力的数值分析,以此作为相对较少的试验数据补充。     

国产Q460高强钢焊接T形截面轴心压杆整体稳定承载力研究

为了研究国产Q460高强钢焊接T形截面轴心压杆的整体稳定承载力,用厚度为8mm和12mm的国产Q460高强度钢板制作了3根焊接T形截面试件进行轴心受压试验。基于实测的钢材力学性能、截面残余应力和试件几何尺寸,建立考虑了初始几何缺陷和力学缺陷的有限元模型,分析预测试件的极限承载力,并将有限元结果与试验结果进行对比,验证有限元分析方法的正确性。利用经试验验证的有限元分析方法,补充计算了24根不同长细比压杆的整体稳定极限承载力,将相应的整体稳定系数与《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)中的柱子稳定系数曲线进行比较。研究表明,国产Q460高强钢焊接T形截面轴心压杆的整体失稳形式为绕对称轴的弯扭失稳,失稳时压杆进入了弹塑性变形阶段,在设计过程中选取b类截面柱子曲线对其进行计算是安全可靠的。     

预应力钢-木组合圆形柱轴心受压力学性能研究

为改善纯木柱承载力较低、易发生脆性破坏和延性较差等缺点,提出一种预应力钢-木组合圆形柱,并对这种构件进行了轴心受压试验,获得了各个试件的破坏形态、破坏模式、延性指标、荷载-位移曲线和荷载-应变曲线。结果表明,相较于薄壁钢筒和纯木柱极限荷载(P_max)的总和,预应力钢-木组合圆形柱和CFRP布包裹预应力钢-木组合圆形柱分别提高了16.12%和24.49%;与纯木柱相比,延性指标（DI）分别提高了268.73%和340%。采用ABAQUS有限元分析软件建立了预应力钢-木组合圆形柱模型,并通过位移加载的方式得到了试件的荷载-位移曲线,与试验结果吻合良好。有限元分析结果表明,当环向预应力与钢材屈服强度的比值为0.1,0.2和0.3时,试件的P_max提升明显;当环向预应力达到钢材屈服强度的40%时,试件的P_max减小,但仍然大于未施加预应力的试件。约束效应系数λ随CFRP布的使用和预应力的增加而增加。     

基于ABAQUS的HSCC柱轴心受压有限元分析

为研究高强自密实混凝土柱在轴心荷载作用下的受力性能及破坏特征,对已完成试验的高强自密实混凝土轴心受压柱进行ABAQUS有限元模拟分析,基于通用分析模块Standard,创建三组分析模型,经后处理得到高强自密实混凝土轴心受压柱的承载力、应力云图及荷载位移曲线。结果表明,有限元分析所得极限承载力模拟值与试验实测值吻合度较高,有限元模拟分析可以为高强自密实混凝土构件分析提供参考。     

钢异形柱轴心受压承载力实用计算研究

继文献[1]对L形截面钢柱的弯扭相关屈曲一般性方程研究后,又研究了L形截面钢柱轴心受压承载力实用计算方法,推导出了L形截面柱换算长细比计算公式,考虑了柱缺陷影响,给出了轴心受压稳定系数φ,从而得出L形截面柱轴心受压实用设计计算公式,并做了几组L形截面柱轴心受压承载力试验,验证了计算公式.     

国产Q460高强钢焊接T形截面残余应力分布试验研究

残余应力是影响钢压杆整体稳定承载力的重要缺陷因素之一.为获得合理的国产Q460高强钢焊接T形截面残余应力分布模型,采用锯割法对不同截面尺寸的8个试件进行残余应力试验研究.根据实测数据,绘制各截面的残余应力分布图,研究板件宽厚比、板件厚度对残余应力大小及分布宽度的影响,组成截面各板件间的相关性及残余应力的自平衡性.分析结果表明:焊缝处残余拉应力大小与板件厚度及板件宽厚比无关,相应的分布宽度与板件厚度及板件宽厚比成反比;板件外伸段中部的残余压应力大小与板件厚度和板件宽厚比成反比,相应的分布宽度与板件厚度和板件宽厚比无关;各板件内的残余应力能够分别满足自平衡条件,且全截面上的残余应力也能满足自平衡条件.基于上述分析结果,提出能够准确描述试验结果的国产Q460高强钢焊接T形截面残余应力分布模型,并进行有限元分析验证,为后续焊接T形截面钢压杆整体稳定承载力的研究提供重要参考.     

钢骨高强混凝土柱的轴压比限值

通过对５个１：８缩尺比例的钢骨高强混凝土（＞Ｃ７５）柱的伪静力试验,研究了在不同轴压力和配箍率条件下的破坏形态、承载力、延性与耗能能力,并经理论分析提出了钢骨高强混凝土柱的怕压比与轴力比限值。     

A Numerical Investigation on Restrained High Strength Q460 Steel Beams Including Creep Effect

Most of previous studies on fire resistance of restrained steel beams neglected creep effect due to lack of suitable creep model. This paper presents a finite element model (FEM) for accessing the fire resistance of restrained high strength Q460 steel beams by taking high temperature Norton creep model of steel into consideration. The validation of the established model is verified by comparing the axial force and deflection of restrained beams obtained by finite element analysis with test results. In order to explore the creep effect on fire response of restrained Q460 steel beams, the thermal axial force and deflection of the beams are also analyzed excluding creep effect. Results from comparison infer that creep plays a crucial role in fire response of restrained steel beam and neglecting the effect of creep may lead to unsafe design. A set of parametric studies are accomplished by using the calibrated FEM to evaluate the governed factors influencing fire response of restrained Q460 steel beams. The parametric studies indicate that load level, rotational restraint stiffness, span–depth ratio, heating rate and temperature distribution pattern are key factors in determining fire resistance of restrained Q460 steel beam. A simplified design approach to determine the moment capacity of restrained Q460 steel beams is proposed based on the parametric studies by considering creep effect.     

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。     

多国结构抗火规范关于H型钢柱的比较和分析

介绍了美国、英国、欧洲、澳大利亚和中国的钢结构抗火设计规范中关于受压构件的计算方法,并对它们的区别和联系进行了分析和论述。通过一个算例给出了各国规范的计算结果,并将它们的计算结果进行了对比。研究表明:美国、欧洲和中国规范的钢柱稳定系数差别较大;欧洲、英国和中国规范计算所得的受压构件的临界温度差别很小,澳大利亚规范和美国规范的临界温度偏低;中国规范和欧洲规范的无保护层钢构件耐火时间基本上相同,澳大利亚规范结果偏低,英国规范结果偏高;欧洲和中国规范的有轻质保护层受压钢构件耐火时间基本相同,美国规范耐火时间偏短。     

轴压作用下矩形钢管混凝土柱性能研究

为对比分析设置不同传力构件对矩形钢管混凝土柱在轴压作用下共同工作性能的影响,在钢管壁内侧设环向加劲肋和栓钉,不考虑钢管壁与核心混凝土间的摩擦粘结作用,利用有限元软件ABAQUS,进行轴压作用下矩形钢管混凝土柱共同工作性能研究分析。结果表明,在矩形钢管混凝土柱楼层节点区钢管壁内设环向加劲肋和栓钉,混凝土浇筑理想施工情况下,可以将作用在钢管壁上的部分外荷载传递于核心混凝土,迫使混凝土参与部分工作,改善了矩形钢管混凝土柱的受力性能,且栓钉作用较小。     

高强Q460钢高温冷却后力学性能研究

为了评估高强Q460钢高温冷却后的力学性能,采用电炉对高强Q460钢进行加热升温,再采用自然冷却或浸水冷却方式冷却,然后进行拉伸试验,获得了高温冷却后高强Q460钢的应力-应变关系曲线、屈服强度、极限强度、弹性模量和极限伸长率.将高温冷却后高强Q460钢和普通Q235钢的屈服强度、极限强度和弹性模量进行对比.结果表明:高温后高强Q460钢力学性能与常温下力学性能相比有所变化,尤其是当温度超过700℃时,变化基本较大;700℃后,不同冷却方式对高强Q460钢极限强度和极限伸长率影响较大,浸水冷却后钢材的极限强度明显高于自然冷却后钢材的极限强度,而浸水冷却后钢材的极限伸长率则明显低于自然冷却后钢材的极限伸长率;高强Q460钢弹性模量和屈服强度受冷却方式的影响较小;高温冷却后高强Q460钢与普通Q235钢屈服强度、极限强度和弹性模量折减系数存在差异.