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。     

Q550钢焊接箱形截面压弯构件的局部稳定和屈曲后强度

通过12个Q550D钢短柱的单向偏压试验,研究高强钢焊接箱形截面压弯构件的局部稳定性能和极限承载力;将极限承载力与美国、欧洲和中国钢结构设计规范相关公式计算结果相比较,以验证各规范对Q550D钢焊接箱形截面压弯构件屈曲后强度计算的适用性。结果表明,在翼缘宽厚比b/t=27.9～56.1,腹板高厚比h/t=40.5～80.1,偏心距e_y=20～50mm,欧洲和中国规范中的相关公式有较高精度,仍然适用于550D钢焊接箱形截面压弯构件屈曲后强度计算,而美国规范中相关公式有时偏不安全。     

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。     

Ⅰ形截面钢构件腹板屈曲后强度利用

介绍轻型门式框架I形截面钢构件腹板的设计原则和方法.首先从防止受压翼缘压入腹板来分析腹板高厚比的最大限值,其次分别论述腹板受剪屈曲后的极限剪力计算、受弯或压弯屈曲后有效宽度的确定,以及正应力和剪应力联合作用下屈曲后相关关系的计算.     

薄板屈曲后强度理解及设计应用

以薄板为基点引出屈曲后强度的概念,并以I字型截面梁为例,介绍了屈曲后强度的计算方法在我国设计规范中的具体应用,并提出设计建议。     

高强钢方管截面双向压弯构件局部和整体相关屈曲研究

采用ANSYS软件建立的考虑初始几何缺陷和残余应力影响的有限元模型分析了板件宽厚比、构件长细比以及荷载相对偏心率对构件极限承载力的影响;提出了利用有效屈服强度系数来计算构件极限承载力的建议公式。研究表明:板件宽厚比(或构件长细比)增大均会导致构件无量纲极限承载力减小,且无量纲极限承载力的减幅会随偏心率的增大而减小;偏心率增大也会使构件无量纲极限承载力减小;构件弯矩-轴力相关曲线大致呈线性变化;建议公式计算结果与有限元计算结果吻合较好。     

轻钢结构设计中腹板屈曲后强度的利用

从应用出发，结合轻钢规程（CECS102:98）有关规定，对腹板屈曲后强度设计进行了研究，并编制了相关计算机计算程序，与钢结构设计规范（GBJ17-88）的有关条文进行了比较，讨论了轻钢规程利用屈曲后强度时的构造要求，进行了算例数值分析，指明了轻钢结构设计利用屈曲后强度设计时应注意的问题。     

薄柔截面构件屈曲铰及钢框架破坏机构分析

对H形薄柔截面构件组成的钢框架结构的极限承载性能及变形性能进行研究。首先对H形薄柔截面钢构件的破坏机制、承载能力、变形及耗能能力等特性进行总结,表明薄柔截面构件延性虽弱,在抗震设计中仍可以被用于耗散能量。针对薄柔截面构件的承载和变形特性,阐述屈曲铰的特征和实现条件。通过引入屈曲铰,对薄柔截面构件钢框架的非线性发展过程进行数值分析。分析结果表明,由“弱延性”构件组成的超静定框架可以实现非线性变形发展条件下的内力重分布,并使框架结构表现出一定的延性。基于结构的最终破坏机构模型,对薄柔构件利用屈曲铰模型,采用极限状态分析法预测框架结构的极限承载能力,并通过2个框架试验验证该方法的可行性。     

带孔冷弯薄壁钢构件的屈曲研究(英文)

自20世纪40年代以来,带孔冷弯薄壁钢构件因为具有节省钢材且容易形成异型构件等优点而在全世界范围内得到广泛应用。但是早先的研究只局限于受压或受弯个别构件的弯曲屈曲研究。带孔冷弯薄壁构件的分析和设计相当复杂,尤其是当开孔形状及位置不规则时更是如此。从理论分析出发,并结合文献中给出的一系列试验资料,通过多个算例,介绍了带孔的和不带孔的冷弯薄壁钢构件弯扭屈曲和畸变屈曲的计算方法。     

高强钢焊接方形截面偏压构件整体和局部相关屈曲承载力分析

采用有限元软件ANSYS分析了Q460钢宽厚比超限的焊接方形截面偏压构件的极限承载力,研究了板件宽厚比、构件长细比和偏心距对构件极限承载力的影响。基于数值模拟结果,提出了适用于Q460钢宽厚比超限焊接方形截面偏压构件极限承载力的计算方法。研究结果表明,考虑几何缺陷及残余应力的有限元模型能准确地预测焊接箱形截面偏压柱局部-整体相关屈曲的极限承载力;宽厚比超限的高强钢压弯构件的Pu/Py与Mu/Mp相关曲线基本为直线,且随着板件宽厚比(或构件长细比)的增大,Pu/Py和Mu/Mp不断下降。提出的建议计算方法与有限元计算结果符合良好。     

钢构件稳定性检测方法研究

对轴心受压钢构件进行了稳定性检测方法研究。通过一系列的公式推导得出了不同截面形式的轴心受压钢构件的荷载与位移关系,从实测构件的位移出发,来判断结构的稳定性状态。     

矩形钢管混凝土壁板的屈曲后强度

为研究矩形钢管混凝土壁板的屈曲后强度,根据平板的弹塑性屈曲理论并考虑残余应力的影响,确定了板件发生塑性屈曲、弹塑性屈曲和弹性屈曲的正则化界限宽厚比。采用试验验证的有限元模型进行了宽厚比为20～150、钢材屈服强度为275～960 MPa的矩形钢管混凝土壁板局部屈曲分析,以界限宽厚比为控制点,根据有限元结果拟合出了矩形钢管混凝土壁板的有效宽度计算式。研究结果表明：弹性屈曲板件的屈曲后强度提高程度显著高于弹塑性屈曲板件;屈曲后强度的提高程度与钢材屈服强度无明显相关性;与无面外约束钢板相比,混凝土的单侧约束作用可使板件的屈曲后强度普遍提高约50%;提出的矩形钢管混凝土壁板的正则化界限宽厚比和有效宽度计算式与试验结果吻合较好,有效宽度试验值比所提公式计算值平均增大7.2%,标准差为0.091。     

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。     

冷弯薄壁型钢构件的直接强度设计法

受压或受弯的冷弯薄壁卷边槽钢有板件局部屈曲，截面畸变屈曲和整体弯曲屈曲或弯扭屈曲三种模式。本文着重介绍板件的相关屈曲和计算截面畸变屈曲应力的方法并阐述了三种屈曲模式之间的相关关系。指出用传统的有效截面设计法计算受压和受弯冷弯薄壁卷边槽钢承载力的弊端，较详细地说明了用构件全截面计算的直接强度设计法。     

焊接工字梁腹板屈曲后强度的利用

不少国家已把利用焊接工字梁腹板的屈曲后强度继续承受荷载列入钢结构设计规范。但（钢结构设计规范）（ＧＢＪ１７—８８）还没有这方面的条文规定。通过对焊接工字梁腹板屈曲后强度的理论分析及试验研究,得出了一些对规范修订有重要参考价值的结论。     

双轴加载下细长截面的工字型柱屈曲后强度研究

细长截面柱在发生局部屈曲后还有一定的承载能力。这种屈曲后强度主要取决于截面的宽厚比以及截面的应力状态。本文通过试验研究了这些因素对屈曲后强度的影响程度，给出了两组试件局部屈曲强度和极限强度。每组试件都采用不同宽厚比的腹板和翼缘的工字型截面柱。在第一组试件中，荷载通过截面的重心轴向加载，另一组试件双向偏心加载。另外，     

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。     

钢筋砼矩形受弯构件正截面强度计算方法

1 公式推导 在对钢筋砼受弯构件进行正截面强度计算时,根据四个基本假定和经过简化后的等效应力图形(图1),则由单筋矩形截面在强度极限状态下的静力平衡条件ΣX=0,ΣM=0,可得到两个强度计算的基本公式: (1) (2)式中M_(?)—构件正截面受弯承载力设计值; M—设计弯矩; f_(om)—砼弯曲抗压强度设计值; f_y—钢筋抗拉强度设计值; X—砼受压区高度; A_s—纵向受拉钢筋的截面积; h_o—截面有效高度。 在理论上,要求解受压区高度X和所需的受拉钢筋面积A_s这两个未知数,就要联解(1)、(2)两式,相当麻烦。在实际工作中,通常一般均按书本和有关手册推荐的“实用表格     

薄柔构件屈曲铰弯矩转角曲线分析

本文对薄柔构件的局部屈曲段的弯矩转角性能进行了研究。基于屈曲段的受力变形特征,引入了屈曲铰的概念来类比于厚实截面中的塑性铰。对超过500个构件屈曲铰的弯矩转角曲线进行了分析。根据曲线形状并结合截面翼缘宽厚比、腹板高厚比及构件轴压比三大参数对弯矩转角曲线进行分类;归纳出了每一类曲线对应的截面参数范围。且根据这些参数对每一类的曲线进行公式拟合。本文分析为薄柔构件钢框架的整体结构推覆分析提供了参考。