轴压杆偏心支撑的有效性及Hartford体育馆网架破坏原因分析

本文研究跨中截面有侧向偏心支撑的双轴对称截面压杆的屈曲问题,重点讨论了支撑偏心大小变化对压杆承载力的影响。研究发现,如压杆侧向无支撑时发生弯曲屈曲,那么为提高压杆承载力而设置带有偏心的侧向支撑是不利的;反之,如压杆无侧向支撑时发生扭转屈曲,那么,偏心支撑比中心支撑能更有效地提高压杆的屈曲荷载。基于上述结论,本文对Hartford体育馆网架倒塌事故进行了分析,并指出了事故的两个主要原因。     

采用碳纤维包裹约束的装配式防屈曲支撑试验

为方便装配式防屈曲支撑拆解修复和提高抗腐蚀能力,提出了采用碳纤维包裹约束的新型装配式防屈曲支撑.一方面,通过剖开纤维材料分离外包约束构件来替换受损内核单元可实现构件震后的快速修复,另一方面,碳纤维布作为外包材料解决了外包钢管耐腐蚀性差的问题.通过4个新型防屈曲支撑构件在往复荷载作用下的拟静力试验,研究了防屈曲支撑在不同加载制度下,不同约束比下的性能.试验结果表明:在循环变形过程中试件基本没有发生刚度与强度的退化,且延性与耗能能力都很好.碳纤维布成功地起到连接装配式防屈曲支撑两部分外包约束单元的作用,并可有效抵抗来自内核单元施加的侧向推力.采用碳纤维包裹约束的新型防屈曲支撑受压时,内核单元会产生多波屈曲现象,使得约束单元中的包裹材料发生变形,最终使得构件的滞回曲线表现为力的"跳动",多波屈曲现象更为显著试件的滞回耗能能力略差.新型装配式防屈曲支撑具有良好的滞回性能,为防屈曲支撑实现可装配式提供了新途径.     

索支撑压杆屈曲性能分析

利用ANSYS非线性有限元研究大跨度空间结构中两类典型索支撑压杆的屈曲性能,一类为两端索支撑压杆,另一类为一端刚性杆支撑、一端索支撑压杆.运用数值模拟建立并计算多组索支撑压杆模型以考虑支撑索初始预应力、初始缺陷及刚性支撑杆刚度对压杆屈曲性能的影响.研究结果表明:对于这两类索支撑压杆,均可取计算长度作为原长的压杆临界荷载值;在一端刚性杆支撑和一端索支撑的压杆单元中压杆屈曲的产生先于整个体系的屈曲,提高上部刚性杆的截面可避免整个压杆体系的屈曲.     

T形截面钢压杆整体稳定计算的折算长细比法

T形截面轴心压杆绕其对称轴发生弯扭屈曲.当压力作用于截面的剪切中心时,T形截面压杆仅发生弯曲屈曲或扭转屈曲.尽管T形截面压杆绕对称轴屈曲时,剪切中心加载时的屈曲荷载大于轴心加载时的屈曲荷载,但若其具有初弯曲、初偏心及残余应力等缺陷,当压力由形心移至剪切中心时,压杆的整体稳定设计承载能力将会降低.提出了一种T形截面压杆设计计算的新方法———折算长细比法,并将该方法与陈绍蕃提出的计算方法、现行规范中的计算方法以及有限元法进行对比后指出新方法合理、简捷,值得推广应用.     

压杆侧向支撑设计的统一方法

本文研究压杆的两种侧向支撑体系的设计问题,一种是独立支撑体系,另一种是撑梁体系。考虑了各种初曲的不利影响,对各种支撑情况都给出了支撑的统一设计公式,这些公式综合了强度和刚度两方面的要求,可用于设计完全和不完全的侧向支撑。     

防屈曲支撑理论分析与有限元模拟

目的 研究保证防屈曲支撑稳定工作性能的问题.给出防屈曲支撑的构成要求.方法 对防屈曲支撑进行理论分析,并结合通用有限元程序,进行二次开发,对六种不用类型的防屈曲支撑的有限元模型进行分析.结果 防屈曲支撑的整体稳定的理想条件为屈曲约束比ζ大于1,通过有限元模拟分析初始缺陷对支撑稳定工作的影响,提出屈曲约束比ζ的限值应提高.屈曲约束单元内填充的砂浆或混凝土能有效防止支撑的高阶屈曲.支撑的扭转屈曲可通过控制连接段的宽厚比不超过√Ei/2(1 v)fy来防止.结论 通过理论分析给出保证防屈曲支撑稳定工作的条件,修正屈曲约束比要求以考虑初始缺陷的影响.分析中不同截面类型的支撑对屈曲约束比的不同要求是由截面尺寸不连续引起,因此对不用的支撑类型均可采用相同的屈曲约束比要求.     

火灾下轴心受压H型截面约束钢柱整体稳定设计

利用验证的有限元模型分析了轴向约束刚度比、轴力荷载比和钢柱长细比对火灾下轴心受压H形截面约束钢柱屈曲温度和破坏温度的影响,给出了其屈曲温度和破坏温度的计算方法。轴向约束刚度比对约束钢柱屈曲温度和破坏温度的影响可用指数函数表示,轴力荷载比和钢柱长细比对约束钢柱屈曲温度和破坏温度的影响可用多项式表示。采用有限元方法对计算公式进行了验证,设计公式计算结果与有限元分析结果吻合较好,且设计公式给出偏于安全的结果。     

双箱型空腹圆弧钢拱平面内稳定性分析

为研究新型双箱型空腹圆弧钢拱的平面内稳定特性,采用理论推导与有限元数值模拟相结合的方法,研究其平面内弹性屈曲及弹塑性稳定承载力,分析剪力对拱截面破坏模式的影响,并建立了平面内稳定承载力的设计方法。首先,根据拱截面的剪力分布情况,研究了双箱型空腹圆弧钢拱截面整体剪切变形及弦腹杆剪切变形对平面内弹性屈曲的影响;推导出了考虑双剪切变形影响时,双箱型空腹圆弧钢拱的纯压弹性屈曲荷载公式。然后,参考轴心受压柱设计原理,引入稳定系数及正则化长细比,绘制了纯压状态下的稳定曲线。最后,分析了在几种常见荷载工况下,双箱型空腹圆弧钢拱整体破坏模式的稳定承载力设计公式。本文分析的拱结构新颖,所提弹性屈曲荷载公式计算结果与有限元分析结果十分吻合,同时采用轴力与弯矩的二项式验算了整体稳定承载能力。研究结果可供日后科研和实际工程设计参考,具有一定的现实意义。     

基于OpenSees的屈曲约束支撑混凝土框架静力弹塑性分析

目的为给出合理的抗震设计建议,研究不同参数的屈曲约束支撑混凝土框架结构的抗震性能.方法对一个四层三跨的混凝土框架结构进行静力弹塑性分析.建立模型过程中,同时考虑材料的非线性,构件的几何非线性.在此基础上,分析外围钢管的刚度、夹层混凝土的强度、内芯软钢的刚度对混凝土框架结构抗震性能的影响.结果屈曲约束支撑外围套管的厚度对其抗震性能有着较大的影响,建议采用厚度为5 mm的钢管.不同约束混凝土强度对屈曲约束支撑抗震的性能影响:层间位移角相差不到10%,属次要因素,混凝土采用C20即可.结论屈曲约束支撑混凝土框架结构具有良好的抗震性能,屈曲约束支撑外围刚度对框架结构的抗震性能影响最大,内部约束混凝土的强度对其影响不大.     

单轴对称薄壁钢压柱局部和整体相关作用

通过27根剖分T型钢压杆试验,借助通用有限元软件对单轴对称钢压杆的整体与局部相关屈曲做了计算分析,分析时考虑了残余应力、几何和材料的非线性等因素的影响.分析结果表明,畸变变形不容忽视,整体分析时应考虑局部屈曲和畸变屈曲的影响,三者不宜分开考虑.按照等稳定原则设计,薄壁构件对初始缺陷较为敏感,整体和局部相关作用明显.