负载下钢结构构件增大截面加固设计方法对比分析

现今,负载下焊接增大截面加固钢结构构件的方法在加固工程中的应用已经非常普遍,但是关于这方面的研究很少.目前除了前苏联的《改建企业钢结构加固计算建议》,只有中国有两个钢结构加固技术的规范或规程,即CECS 77∶ 96《钢结构加固技术规范》和YB 9257-96《钢结构检测评定及加固技术规程》.本文将对这两本规范或规程中关于增大截面法加固钢构件的设计方法进行分析比较,并结合相关的实例分析,对计算结果进行分析比较,同时找出已有规范的差异与不足,为今后的研究和规范修订提供参考和科学依据.     

薄腹工字形截面轴压构件有效面积计算方法比较

对各国规范以及Winter公式关于工字形截面构件有效宽度的计算公式进行简要介绍,并采用各国规范方法和有限元数值模拟对腹板不同宽厚比和构件不同长细比的工字形截面轴压构件有效面积进行计算和分析。结果表明:《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102:2002)在腹板宽厚比较大时有效面积过于保守,《钢结构设计规范》(GB50017—2003)、欧洲规范(E3-1.5:2006)对于长细比较大构件有效面积过于保守,《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018—2002)、美国规范(AISC:2005)以及Winter公式与数值结果吻合较好,且有一定的安全度,建议对于薄腹工字形截面轴压构件有效面积可采用《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018—2002)计算方法进行计算。     

宽薄腹工形截面压弯构件的平面外稳定设计

《钢结构设计规范》(GB50017-2003)、《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102∶2002)关于宽薄腹工形等截面压弯构件的平面外稳定计算,虽然基本原理相同,但具体方法差别很大。通过对试验数据、数值法的分析结果与按这两种方法的结果比较,发现“规范”的方法在很大范围内偏于保守,不甚合理;而“门规”的方法更为经济合理,建议规范也采用“门规”的方法对宽薄腹工形截面压弯构件的平面外稳定进行计算,使设计更加统一,经济合理。     

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。     

纯弯等截面焊接工字形梁整体稳定系数研究

为配合《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)的修订工作,对纯弯等截面焊接工字形梁的整体稳定系数进行了研究.对各国钢结构规范中关于梁整体稳定系数问题的计算方法做了简要介绍,比较了各国规范对焊接工字形梁稳定承载力计算结果的差异;对等端弯矩作用下等截面焊接工字形梁的整体稳定性进行了大量数值模拟,其中考虑了梁构件的初始几何缺陷及残余应力分布.通过对比正则化长细比与梁整体稳定系数曲线可以发现,现行《钢结构设计规范》在计算梁稳定系数时对构件初始几何缺陷及残余应力考虑不足,规范计算结果在较大范围内高出有限元数值分析结果,会产生不安全的设计,故建议对规范公式进行修订.     

腹板屈曲后强度压弯构件的极限承载力研究

现行的《钢结构设计规范》(GB50017-2003)和《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102:2002)中关于考虑腹板局部屈曲后强度压弯构件的有效宽度计算方法有很大差别。本文利用有限单元法对薄腹板压弯构件进行平面外稳定承载力分析。通过变化腹板高厚比、翼缘宽厚比、构件长细比、荷载偏心距等参数,将有限元分析结果与以上两种方法的结果进行比较。发现规范中的有效宽度计算方法很大范围内偏于保守,而门规中的方法较为合理,建议采用门规中的方法来考虑工字形截面压弯构件腹板屈曲后强度。     

型钢混凝土结构(SRC)设计规程比较

首先对日本及欧美等国外有关型钢混凝土(SRC)结构的设计规程进行了介绍,并简单介绍了我国现有的关于型钢混凝土(SRC)结构的两部规程《钢骨混凝土结构设计规程》(YB 9082-97)及《型钢混凝土组合结构技术规程》(JGJ 138-2001)的编制背景和依据。对两部规程中有关型钢混凝土梁的正截面抗弯、斜截面抗剪承载能力、型钢混凝土(SRC)偏心受压构件、剪力墙和梁柱节点的计算理论和计算方法进行了重点比较分析,并结合型钢混凝土(SRC)梁、型钢混凝土(SRC)偏心受压构件和梁柱节点承载能力的计算实例,对两部规程的应用方法、计算步骤和计算结果做了比较分析,为使用两部型钢混凝土结构设计规程提供参考。     

轴心受压工字形截面有效面积计算分析

《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102:2002)应用到现在,已渐渐暴露出一些不妥之处。结合上海市《轻型钢结构技术规程》的编制工作,比较了国内外规范关于工字形截面有效面积的计算规定,采用有限元方法进行数值分析,指出了现行门式刚架规程的不合理之处,提出了腹板有效宽度的修改意见。     

新编《钢结构检测评定及加固技术规程》(YB9257-96)介绍(1)

冶金工业厂房钢结构在使用过程中经常需要进行检测鉴定和加固改造．为了保证安全生产、推广先进技术和提高厂房设备的管理水平，冶金部新颁布了冶金行业标准《钢结构检测评定及加固技术规程》YB9257－96．本文对该规程进行了全面介绍并对所涉及到的一些技术方法如有缺损钢构件承载能力的计算，吊车梁残余疲劳寿命的估计和荷载下焊接加固等做了详尽的解释说明．     

高强焊接圆钢管轴心受压整体稳定性能设计方法研究

关于高强度焊接圆钢管受力性能的研究尚处于起步阶段,我国《钢结构设计规范》(GB 50017—2003)中针对焊接圆钢管轴心受压构件的整体稳定设计方法缺乏足够的研究依据,因此有必要对焊接圆钢管的整体稳定性能进行深入研究。利用ANSYS有限元软件对试验试件进行数值模拟计算,基于验证模型,对不同强度等级钢材和不同截面尺寸的高强度焊接圆钢管受压构件进行有限元参数分析。通过与国内外规范进行对比,最终对高强度焊接圆钢管的整体稳定设计方法提出两种建议:一是对于高强度焊接圆钢管截面轴心受压整体稳定承载性能可按照我国《钢结构设计规范》(GB 50017—2003)或欧洲规范Eurocode 3的a类柱子曲线进行设计计算;二是基于我国《钢结构设计规范》(GB 50017—2003)和欧洲规范Eurocode 3中的柱子曲线的公式形式,更新柱子曲线的缺陷系数,给出了新的设计曲线。     

开长圆孔轴压构件畸变屈曲承载力试验

对26根腹板开长圆孔和未开孔冷弯薄壁型钢截面轴压构件进行畸变屈曲承载力试验研究,分析构件的屈曲模式和极限承载力。利用现行国家规范GB50018-2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》、北美冷弯钢结构构件设计规范AISI S100-2012计算构件承载力及非线性有限元数值模拟结果与试验结果进行分析比较。在此基础上,对腹板开长圆孔冷弯薄壁型钢截面轴压构件的承载力合理计算模式进行研究。结果表明:对于中等长度腹板开孔冷弯薄壁型钢截面轴压构件主要出现局部、畸变和整体屈曲的相关作用;腹板开孔对构件畸变屈曲稳定承载力有一定的降低作用;采用折减构件有效截面面积的修正方法可计算开长圆孔构件的畸变屈曲稳定承载力。     

论门式刚架轻型房屋钢结构压弯构件整体稳定性计算方法

钢压弯构件受压区平面外的侧向支撑长度与翼缘宽度之比较大时,在横向荷载作用下,虽然截面受压区的应力尚未达到屈服应力,但构件平面外已可能产生很大的侧向弯曲和扭转,从而丧失承载力,这种现象称作构件的整体失稳。传统采用构件的整体稳定系数进行设计。GB 50017—2017《钢结构设计标准》和GB 51022—2015《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》中关于整体稳定系数计算采用了两种不同的方法,通过对它们的对比,提出这两种计算方法的特点和适用场合,并对这两种计算方法提出补充建议。     

负载下外包钢筋混凝土加固轴压钢柱承载力规范方法比较分析

为研究负载下钢结构加固柱的承载力计算方法,对两部中国规范中利用增大截面法加固钢柱的设计方法进行了分析,以混凝土结构加固技术中新、旧混凝土强度折减系数为参考,得出估算外包混凝土加固轴压钢柱正截面承载力的强度折减法,并结合实例分析验证了强度折减法的可行性,为负载下外包钢筋混凝土加固轴压钢柱正截面承载力研究提供基础。     

基于中美钢结构设计规范的受弯构件抗弯强度可靠度比较

通过对《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)和美国规范AISC 360-10中关于钢结构受弯构件抗弯强度计算的比较,得出两种规范在荷载组合及设计方法方面的差异。进而结合算例采用蒙特卡罗法,在荷载比(活载比恒载)依次取0. 1,0. 25,0. 5,1,2时,通过MATLAB模拟计算得出两种规范的可靠度差异。结果表明,在荷载比较小时,由中国钢结构规范计算的可靠度大于美国规范AISC 360-10,但随着荷载比的增大,由美国规范AISC 360-10计算的可靠度则超过中国钢结构规范。结果可供设计研究人员参考,进一步提高我国钢结构的设计水平。     

薄腹箱形截面构件有效面积计算方法研究

对《钢结构设计规范》（GB50017—2003）、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018—2002）、美国规范（AISC：2005）、欧洲规范（E3-1．5：2006）以及Winter公式受压板件有效宽度的计算公式进行了简要介绍,并采用各国规范对翼缘和腹板不同宽厚比的箱形截面构件有效面积进行了计算和分析,结果表明在不同翼缘和腹板宽厚比的情况下欧洲规范和《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018—2002）由于考虑了翼缘和腹板的有效宽度,具有较好的适用性,稳定性较好,因此建议对于箱形截面构件有效面积可采用《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002）的计算方法进行计算。     

宽薄腹工形截面压弯构件的平面内稳定设计

钢结构设计规范(GB50017-2003)、门式刚架轻型房屋钢结构技术规程(CECS1022002)关于宽薄腹工形等截面压弯构件的平面内稳定计算,虽然基本原理相同,但具体方法差别甚大。通过对试验数据、由数值法所得的分析结果与按这两种方法的计算结果比较,发现规范的方法在很大范围内偏于保守,且不甚合理;而门规的方法更为经济合理,建议规范也采用门规的方法对宽薄腹工形等截面压弯构件作平面内的稳定计算,使设计更加统一,经济合理。     

钢结构加固在建筑改造工程中的研究与应用

以钢结构建筑的改造加固设计为背景,介绍了钢结构加固的基本原则和方法选择,以3个典型工程为例,对钢结构增大截面加固的几种方式进行分析和计算,探讨钢结构增大截面加固法在实际工程中的应用,以供同行参考。     

圆形钢管混凝土构件承载力的规程对比分析

以圆钢管混凝土轴心受压、受弯和压弯构件为研究对象,对《钢管混凝土结构技术规程》和《钢-混凝土组合结构设计规程》关于构件承载力计算值进行了详细比较。首先,详细阐述了各规范的详细规定原则和内容。接着,以截面含钢率和构件长细比为参数,自编Matlab程序对规范内容进行了详细比较。结果表明:轴压强度承载力两者较接近,轴压稳定承载力、弯矩承载力和压弯平面内稳定承载力会随参数而变化,建议设计时应合理比较而选择参照规范,确保结构更安全。     

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。     

增大截面法加固高温损伤钢筋混凝土压弯构件承载力和变形的计算

对增大截面法加固的钢筋混凝土压弯构件的受力性能进行了全过程分析,并与试验结果相比较。计算结果表明该计算方法合理、程序可行、计算结果稳定。计算程序可作为火灾后增大截面法加固的混凝土压弯结构的分析或计算的手段。