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。     

H型钢楔形薄壁构件的局部屈曲性能分析

用三维退化曲壳元离散H型钢楔形薄壁构件 ,对其进行了考虑双重非线性的全过程分析 ,提出了评价H型钢楔形薄壁构件局部屈曲性能的特征荷载。考察了平均腹板宽厚比、楔率等参数对H型钢楔形薄壁构件屈曲后强度的影响 ,获得了一些有价值的结论     

火灾下变截面钢构件的温度内力研究

采用有限元方法,对火灾下楔形变截面钢构件的温度内力进行了分析。讨论了变截面钢构件温度内力的变化规律,得出了等效截面系数表达式,并在对等截面构件的温度内力公式进行修正的基础上,提出了火灾下变截面钢构件的温度内力公式,可供工程设计人员参考。     

规范稳定系数算法对国产热轧H型钢梁适用性分析

运用数值分析方法研究了规范中考虑截面自由扭转惯性矩的简化整体稳定系数计算公式对国产热轧H型钢梁的适用性。对HN型高标号截面提出了修正公式,分析了规范GB50017—2003中当构件长细比小于120 235/fy时采用的梁整体稳定系数近似计算公式对国产热轧H型钢梁的适用性。分析结果显示其过于保守,提出了更为精确的相对简化公式。     

莱钢产轧制H型钢构件受力性能的理论与试验研究(Ⅳ)H型钢构件轴心受力性能的理论分析

对国产轧制H型钢截面构件进行了轴心受压承载力的理论研究。通过有限元方法 ,对国产轧制H型钢轴心受压构件的极限承载力进行了弹塑性和几何非线性的有限单元法理论分析 ,同时考虑了热轧型钢的残余应力和构件的初始缺陷。计算了 114根国产轧制H型钢轴心受压构件的极限承载力 ,得出国产轧制H型钢轴心受压构件极限承载力的主要公式。提出了便于设计人员应用的轴心受压修正公式。     

火灾下钢构件的弹塑性分析和实用计算

基于Shanley理论分析了火灾条件下轴心受压钢构件的弹塑性极限稳定性，根据其力学模型，建立了非均匀截面温度场时构件极限载荷的实用计算公式。计算结果表明，该简化公式不仅有较为明确的力学意义，且计算简捷，计算结果精度高。     

热轧H型钢-混凝土组合短柱偏压承载性能研究

为研究H型钢-混凝土组合短柱的偏压承载性能,完成了2个不同截面形式的H型钢-混凝土组合短柱偏压试验,得到了试件在偏压荷载作用下的破坏形态、荷载-位移曲线等。结果表明,荷载作用偏心距相同时,不同钢材强度试件的偏压承载力折减系数基本相同,而随着混凝土强度的提高,构件的偏压承载力折减系数逐渐减小。基于有限元模型参数分析结果,提出H型钢-混凝土组合短柱的N-M相关曲线的数学表达式,并给出偏压承载力折减系数的简化计算式,可用于计算H型钢-混凝土组合短柱的偏压承载力。     

国产轧制H型钢梁整体稳定系数的取值

分析了（GB50017—2003）钢结构设计规范中,扭转惯性矩公式的简化对国产热轧H型钢梁整体稳定计算的影响。对规范的梁长细比的近似计算公式进行了分析,指出其对国产热轧H型钢过于保守。基于此给出了该公式的修正公式,可为工程设计参考。     

H型钢简支梁受扭正应力计算方法探讨

为使H型钢简支梁受扭正应力计算方便,通过对理论计算公式的分析,提出了抗扭特别截面模量Wt'的概念,并且在计算中引入H型钢简支梁截面模量Wx和抗扭特别截面模量Wt'的比值n1来简化公式。针对我国热轧H型钢简支梁的特点,以及常用跨高比下n1值的分析,提出了n1在各种情况下的估算公式和适用范围。通过验证说明n1值的估算公式是可以满足H型钢简支梁受扭正应力值的估算需要。最后通过对我国常用热轧H型钢简支梁的n1值计算,说明其数值大小是在一定范围之内,设计人员可根据此值,对H型钢简支梁受扭正应力计算有更直观的认识。     

H型钢简支梁受扭正应力计算方法探讨北大核心CSCD

为使H型钢简支梁受扭正应力计算方便,通过对理论计算公式的分析,提出了抗扭特别截面模量Wt'的概念,并且在计算中引入H型钢简支梁截面模量Wx和抗扭特别截面模量Wt'的比值n1来简化公式。针对我国热轧H型钢简支梁的特点,以及常用跨高比下n1值的分析,提出了n1在各种情况下的估算公式和适用范围。通过验证说明n1值的估算公式是可以满足H型钢简支梁受扭正应力值的估算需要。最后通过对我国常用热轧H型钢简支梁的n1值计算,说明其数值大小是在一定范围之内,设计人员可根据此值,对H型钢简支梁受扭正应力计算有更直观的认识。     

某钢桁架连桥节点设计及拓展分析

钢桁架结构是工程应用非常广泛的一种结构体系。以实际工程的钢桁架结构为背景,该钢桁架结构主要受力构件采用箱形截面,对其关键节点进行设计、分析及优化,并在此基础上拓展到H型钢构件的"K+T"形节点设计,提出了"K+T"形节点设计中存在的问题和优化方案。     

H型钢连接L形方钢管混凝土组合异形柱偏压性能研究

为提升方钢管混凝土组合异形柱加工制作的便捷性与精度、减小焊接对板件变形的影响，提出了新型H型钢连接L形方钢管混凝土组合异形柱(LCFST-H),并研究其偏压荷载下的力学性能。设计了两个试件进行偏压加载试验，建立计算模型开展有限元分析。在验证有限元模型准确性的基础上，分析了H型钢连接板尺寸、方钢管截面尺寸、柱高度等参数对组合异形柱偏压受力性能的影响。结果表明：构件破坏形式为整体弯曲失稳与局部屈曲破坏，达到极限承载力后，单肢柱之间仍能通过H型钢连接板很好地协同工作，具备一定承载能力，体现出较高的延性性能。方钢管截面尺寸和柱高度对其偏压性能影响较大。结合相关规范，给出了H型钢连接L形方钢管混凝土组合异形柱单向偏压承载力计算公式，公式计算结果与有限元结果吻合较好。     

H形截面钢构件在双向压弯下的极限状态分析

双向压弯构件两主轴方向存在强度、刚度及塑性变形能力等的相互影响作用,目前对由局部失稳控制的H形截面钢构件双向压弯性能的研究非常有限,亟需对此展开研究。通过建立有限元模型,对3个不同宽厚比组配下的H形截面构件双向压弯的非线性性能展开研究。考察了H形构件双向压弯的基本受力特点,分析了由于宽厚比不同导致的两种破坏模式。基于能量守恒原理,提出通过能量拐点的方法确定H形截面钢构件在双向压弯下的极限状态。通过构件截面平均应力发展分析,表明该方法确定的构件极限状态是合理的。     

冷弯薄壁卷边H型钢受弯构件局部屈曲分析

采用有限条软件CUFSM对200种不同截面几何参数的冷弯薄壁卷边H型钢在荷载作用下的局部屈曲应力进行计算,并利用构件的屈曲应力分析了不同的卷边宽厚比、截面宽高比、腹板高厚比、翼缘宽厚比对冷弯薄壁卷边H型钢局部屈曲性能的影响。在此基础上,提出了适用于求解冷弯薄壁卷边H型钢在荷载作用下局部屈曲应力的简化计算式,并将简化公式计算的结果与有限条法计算的结果进行对比,表明所提出的简化计算式具有很好的适用性和精确性。     

采用楔形构件框架的塑性分析

对一些平面内楔形截面构件进行二阶简单塑性铰法分析,并利用有限元法及重叠原理推导I形钢楔形截面构件的刚度矩阵。为预测构件内部可能形成塑性铰的位置,以一个同时受弯矩及轴力作用的梁柱单元,仿真各种不同边界条件的楔形截面构件。若预测构件内会形成塑性铰的位置则要增设一个节点,将一个构件分割为两个单元,以获得最合理的荷载-挠度曲线。楔形截面构件的刚度矩阵应特别注意方向性的问题。若没有考虑到任一构件中可能形成塑性铰的位置,就不能准确地预测梁柱真实的极限承载能力。若仅用一个单元代表一个楔形截面构件就会高估极限承载能力。该方法可合理地应用于具有楔形截面构件框架的塑性分析。     

不锈钢轴心受压柱弯曲屈曲承载力分析

为给我国《不锈钢结构技术规范》中轴心受压柱弯曲屈曲稳定部分的编制提供依据,对国外已有的同类构件的设计方法和试验研究数据进行搜集和对比。结果表明：目前的欧洲不锈钢结构设计规范和美国冷成型不锈钢结构设计规范中计算该类构件的公式均存在一定不足。依据搜集到的199个方管、矩形管、圆管、椭圆管、焊接H形钢和冷弯C型钢截面柱的试验数据,根据冷弯效应及残余应力对轴心受压构件稳定性能的影响,将构件依据截面形式分为A、B、C三类,其中方管、矩形管和冷弯C型钢为A类,圆管和椭圆管为B类,焊接H形钢为C类,三类轴心受压稳定曲线均采用Perry公式形式表达。与试验数据对比表明：采用三类曲线能较好地估算构件的稳定承载力且离散性较小。对提出的计算式进行可靠度分析,结果表明其可靠度指标β满足我国GB 50068-2001《建筑结构可靠度设计统一标准》的要求。     

高强H形钢混凝土组合柱轴压性能研究

为研究高强H形钢混凝土组合柱的轴心受压性能以及探究国内外现行规范对此类构件承载力计算方法的适用性,对12根内置Q460、Q690高强H形钢混凝土组合柱及3根内置Q235普通H形钢混凝土组合柱进行轴压试验,研究钢材强度等级、含钢率、长细比和配箍率等参数对构件承载力的影响。试验结果表明：内置Q460、Q690高强H形钢混凝土组合柱与内置Q235普通H形钢混凝土组合柱相比,承载力最大提高幅度分别为19.6%和35.8%;高强H形钢含钢率的提升能显著提高组合柱的承载力;当组合柱长细比在23.0~45.9范围变化时,其对承载力影响不明显;提高配箍率对内置Q690的H形钢混凝土组合柱承载力的提高幅度高于内置Q460的H形钢混凝土组合柱。将试验结果与我国JGJ 138—2016《组合结构设计规范》、美国ANSI/AISC 360-16和欧洲EN1994-1-1:2004中的H形钢混凝土组合柱轴压承载力公式计算值进行对比可得,各国规范的计算值均偏于保守,JGJ 138—2016的计算值与试验结果最为接近。考虑箍筋对混凝土的约束效应,对JGJ 138—2016的组合柱轴压承载力计算公式进行修正,修正公式所得承载力计算结果与试验结果误差降低至10%以内。基于约束效应建立组合柱有限元模型,考虑约束效应的承载力有限元模拟结果与试验结果吻合良好,误差在5%以内。     

Study on axial compression performance of high strength H-section steel reinforced concrete composite columns

为研究高强H形钢混凝土组合柱的轴心受压性能以及探究国内外现行规范对此类构件承载力计算方法的适用性，对12根内置Q460、Q690高强H形钢混凝土组合柱及3根内置Q235普通H形钢混凝土组合柱进行轴压试验，研究钢材强度等级、含钢率、长细比和配箍率等参数对构件承载力的影响。试验结果表明：内置Q460、Q690高强H形钢混凝土组合柱与内置Q235普通H形钢混凝土组合柱相比，承载力最大提高幅度分别为19.6%和35.8%；高强H形钢含钢率的提升能显著提高组合柱的承载力；当组合柱长细比在23.0~45.9范围变化时，其对承载力影响不明显；提高配箍率对内置Q690的H形钢混凝土组合柱承载力的提高幅度高于内置Q460的H形钢混凝土组合柱。将试验结果与我国JGJ 138—2016《组合结构设计规范》、美国ANSI/AISC 360-16和欧洲EN1994-1-1:2004中的H形钢混凝土组合柱轴压承载力公式计算值进行对比可得，各国规范的计算值均偏于保守，JGJ 138—2016的计算值与试验结果最为接近。考虑箍筋对混凝土的约束效应，对JGJ 138—2016的组合柱轴压承载力计算公式进行修正，修正公式所得承载力计算结果与试验结果误差降低至10%以内。基于约束效应建立组合柱有限元模型，考虑约束效应的承载力有限元模拟结果与试验结果吻合良好，误差在5%以内。     

轻质防火保护层铝合金构件升温计算简化

由于铝合金材料的密度和比热容与钢材相比差别较大,在ISO 834标准升温条件下,铝合金构件的升温过程与钢构件存在明显差异.为了得到有轻质保护层铝合金构件的升温计算简化公式,采用增量法计算了ISO 834标准升温下的轻质保护层铝合金构件升温曲线,并对数据进行非线性拟合分析,得到了有轻质保护层铝合金构件升温计算简化公式,进...     

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。