中国现行钢结构规范(规程)与美国ASD规范的主要限值

通过比较现行中、美两国的钢结构设计规范、规程中对受压杆件的长细比、翼缘宽厚比、腹板高厚比的极限值规定，阐述两国规范、规程中的差异和近似之处。

BS700高强钢槽形对焊箱形截面构件稳定性的影响因素

为研究BS700高强钢槽形对焊箱形截面构件稳定性的影响因素,建立了能考虑初始几何缺陷和残余应力的非线性屈曲分析有限元模型,研究了残余应力、翼缘宽厚比、长细比等因素对构件稳定性的影响。研究发现,残余应力对长细比位于20~70的构件稳定系数有显著影响,翼缘宽厚比对构件稳定性有较大影响。随着翼缘宽厚比增加,构件屈曲模式由整体屈曲逐渐转变为局部屈曲。宽厚比小于30时,残余应力对构件稳定系数影响较大,最大值超过10%;宽厚比大于40时,残余应力对构件稳定系数影响较小,中等长细比构件对残余应力较为敏感。长细比对构件稳定性影响较大,随着长细比增大,所有构件稳定系数都降低。但长细比对不同翼缘宽厚比和截面边长比的构件稳定系数影响不尽相同,对于截面紧凑的构件(翼缘宽厚比、截面边长比较小)稳定系数影响较小。

短剪切型消能梁段的力学性能及其影响因素研究

已有研究表明,长度比小于1.0的短剪切型消能梁段与普通剪切型消能梁段的超强系数和塑性转角存在较大差异。该文基于Q235和Q345钢材,设计108个考虑加劲肋间距、翼缘与腹板面积比、翼缘强度和跨高比等因素的模型,并采用与已有试验结果对比验证的有限元分析方法,详细研究短剪切型消能梁段的力学性能及各因素的影响规律。结果表明,短剪切型消能梁段的超强系数和塑性转角分别能达到1.90和0.13,加劲肋间距系数和翼缘宽厚比可分别放宽至40和10(235/f_y)^(1/2)。另外,增大翼腹比可有效提高短剪切型消能梁段腹板受剪屈服后的承载力,但改变翼缘强度和跨高比对其性能无明显影响。

双肢短肢剪力墙结构抗震性能试验研究

根据六片双肢短肢剪力墙结构试件低周反复荷载试验,量测了试件在荷载作用下的变形和钢筋的应变。根据截面内钢筋应变值采用直线和曲线两种方法拟合了截面内的应变变化情况。据此计算出各试件墙肢截面内钢筋和混凝土的应力和截面内力大小,以及各试件墙肢内的局部弯矩和整体弯矩大小。分析了内力的变化规律,并对不同肢厚比大小的短肢墙结构进行了定量评价。

波折腹板工形构件翼缘稳定性能研究

提出了研究波折腹板工形构件翼缘稳定性能的合理简化模型,探讨了翼缘弹性屈曲应力与翼缘名义宽厚比、腹板波形的关系;基于翼缘屈曲时可能出现的2种屈曲模态,分别解释了其发生机理并给出了相应的临界荷载计算公式;提出了2种屈曲模态的判断依据,通过一系列弹塑性分析考察了不同屈曲模态下构件承载力随宽厚比的变化特点。结果表明,屈曲模态Ⅰ对构件的翼缘稳定十分不利,应尽量避免。基于屈曲模态Ⅱ的屈曲应力,提出可用于工程设计的合理宽厚比限值。

带翼缘短肢墙结构低周反复荷载试验研究

根据三片短肢剪力墙试件在低周反复荷载作用下的试验研究 ,研究了肢厚比大小、连梁刚度等因素对构件破坏形态和极限荷载的影响。分析了以上因素对短肢墙结构耗能能力和延性的不同影响 ,并给出了一些工程设计建议。

无翼缘短肢墙结构低周反复荷载试验研究

通过三片无翼缘短肢剪力墙结构试件低周反复荷载试验,研究了肢厚比大小、连梁刚度等因素对无翼缘构件破坏形态和极限荷载的影响。分析了以上因素对无翼缘短肢墙结构耗能能力和延性的不同影响,并给出了一些工程设计建议。

部分包覆钢-混凝土组合构件中主钢件翼缘的局部稳定性能研究

部分包覆钢-混凝土组合构件因两种组成材料的相互约束,能大幅增强H型钢翼缘的局部稳定性,因而设计时可以采用较大宽厚比的板件。增大冀缘宽厚比能提高钢材利用效率,但也存在降低构件承载能力和塑性变形能力的风险。对这类构件中钢翼缘板受压条件下的局部稳定性能进行了研究,推导了弹性与弹塑性失稳条件下的临界应力与冀缘宽厚比;根据试验研究结果,分析了翼缘宽厚比和连杆间距对构件延性的影响;讨论了现行规范有关规定的合理性。结果表明:混凝土单侧约束能大幅提高钢板的局部稳定临界应力,并可由此推导出PEC构件中主钢件翼缘板的宽厚比限值;当设置连杆约束时,在一定范围内采用较密的连杆间距,可以满足较大宽厚比截面的塑性承载的要求。

截面参数对钢框架改进型节点损伤影响研究

为研究工字钢截面参数对钢框架梁柱改进型节点的损伤影响,采用有限元软件建立了三维全焊接节点模型,与国内试验结果进行对比,验证了模型的准确性及适用性。钢材采用循环本构模型,分析了循环荷载作用下翼缘宽厚比和腹板高厚比对节点损伤退化的影响。结果表明:翼缘宽厚比对退化程度和退化速率影响较大,对起始退化位置影响较小;腹板高厚比对起始退化位置影响较大,高厚比越大,起始退化越早;在翼缘腹板面积比相近的情况下,退化基本一致,但当翼缘腹板的相互约束作用减弱时,退化程度会明显加强。

大悬臂波形钢腹板组合挑梁翼缘稳定性研究

对大悬臂波形钢腹板组合挑梁受压翼缘板的稳定性进行了研究,探讨了研究翼缘板受压屈曲的理简化模型,分析了翼缘板长宽比、宽厚比和波形参数对其弹性屈曲应力的影响,引入表征波形腹板约束作用的系数ηf,建议了翼缘板的宽厚比限值。研究结果表明,波形腹板对翼缘板提供了一个介于简支和固支之间的约束,该约束并不总是增强翼缘板的稳定性能,波形约束系数ηf可反映腹板对翼缘的约束程度,文中修正的翼缘板屈曲应力公式可为相关实验和计算提供参考。

单层双肢剪力墙结构弹性抗侧刚度分析

根据钢筋混凝土剪力墙结构在弹性阶段的受力特性,对单层双肢剪力墙结构在肢厚比、翼缘宽厚比及梁高变化时的抗侧刚度进行了研究,分析在不同的计算模型下结构抗侧刚度随各参数的变化规律,并与考虑填充墙时结构的抗侧刚度进行对比。分析表明,在墙肢间总长、厚度及层高不变时,肢厚比一定,抗侧刚度随着翼缘宽厚比增加呈对数变化;无论翼缘宽厚比是否变化,抗侧刚度随着肢厚比及梁高的增大呈抛物线变化,且在肢厚比小于4时,各模型的抗侧刚度基本相近。

波纹腹板H型钢梁受压翼缘局部稳定理论研究

提出梯形波纹腹板H型钢梁翼缘局部失稳的理论计算模型,指出波纹腹板对翼缘失稳相当于提供绕腹板轴心线的弹性转动约束作用.根据边界条件假设,采用理论推导得到了翼缘局部弹性屈曲应力的三角级数解,利用有限元分析验证了边界条件假设及理论模型的有效性.指出相比于平腹板,波纹腹板对翼缘具有更强的约束作用.

带翼缘板嵌入式连接件抗剪性能提升试验研究

为防止波纹钢腹板PC箱梁桥带翼缘板嵌入式连接件翼缘板过早失稳导致失去抗剪能力,在翼缘板宽厚比较大处焊接栓钉。设计制作7组足尺试件进行推出试验,分析栓钉强化的带翼缘板嵌入式连接件在剪力作用下的破坏形态和荷载滑移性能,以及翼缘板宽厚比、腹板嵌入深度、翼缘板栓钉、腹板厚度和接合钢筋直径对抗剪性能的影响,并验证嵌入式连接件极限承载力计算公式适用性。结果表明:栓钉强化的带翼缘板嵌入式连接件试件破坏模式为混凝土劈裂,荷载~滑移曲线分为弹性阶段、屈服阶段、破坏阶段。在翼缘板宽厚比较大处焊接栓钉,阻止了翼缘板失稳,抗剪承载力得到显著提高;翼缘板宽厚比、腹板嵌入深度对栓钉强化的带翼缘板嵌入式连接件的抗剪性能影响较明显,而腹板厚度和接合钢筋直径的影响可以忽略。带翼缘板嵌入式连接件承载力修正计算公式与推出试验结果吻合度较好,可适用于栓钉强化的带翼缘板嵌入式连接件的设计计算。

轴心受压柱的截面优化设计

引入双轴等强度的概念,并在规定腹板和翼缘宽厚比限值的时候,将构件的实际工作应力σ代替极限应力φfy,从而对GB50017-2003的翼缘与腹板的宽厚比限值公式进行修正,以使轴心受压柱的截面设计更为经济合理。

一种十字形剪切金属阻尼器的设计及数值模拟

为解决部分剪切型金属阻尼器局部过早屈曲,承载能力和耗能能力不佳的问题,设计了一种新型的十字形金属阻尼器,并利用ABAQUS有限元分析软件建立了7个模型,对其进行数值模拟分析,模拟中考虑了不同翼缘厚度和腹板厚度以及腹板的高宽比对阻尼器力学性能的影响。得出以下结论:腹板厚度和短腹板高宽比不变时,翼缘厚度等于18mm时,阻尼器的力学性能最佳;当翼缘厚度和短腹板高宽比不变时,腹板厚度为4mm时,阻尼器的力学性能最佳;为充分发挥腹板的耗能作用,短腹板的高宽比以1.73为最佳;理论计算与数值模拟吻合度较高,并给出了耗能性能最佳的阻尼器的几何尺寸。

柱翼缘宽厚比对钢框架倒塌储备能力的影响

运用ABAQUS软件的曲壳单元对考虑柱翼缘屈曲的单层钢框架结构进行增量动力分析,分析了柱翼缘宽厚比对钢框架结构抗倒塌储备能力的影响。结果表明:柱翼缘宽厚比不大于12时结构抗倒塌储备能力较好,大于12时结构抗倒塌储备能力较差;不出现塑性铰范围内的翼缘宽厚比可适当放宽。分析结果可供工程设计参考。

偏心支撑耗能段翼缘宽厚比破坏模式的有限元研究

规范中对偏心支撑耗能梁段翼缘宽厚比的取值过于保守,为了研究这一问题,设计了几组有限元模型,并进行了计算分析,目的是为了重新评估耗能梁段翼缘宽厚比取值这一问题。分析结果表明:剪切型和弯曲型耗能梁段的翼缘宽厚比可放宽至9 (235/fy)^(1/2)。另外,通过对耗能梁段的应力—应变分析,找出最容易发生破坏的区域,并最终确定不同长度的耗能梁段的最终破坏模式。

“日”字形截面FRP拉挤型材屈曲性能的研究

文章对“日”字形截面FRP拉挤型材在弯曲荷载作用下的屈曲进行有限元分析,首先对比分析有无加劲肋对屈曲性能的影响,然后以“日”字形截面FRP拉挤型材的翼缘宽厚比、腹板高厚比和截面中心加劲肋距截面中性轴高度为主要变化参数,分析3种参数对“日”字形截面FRP拉挤型材屈曲性能的影响。研究结果表明,设置纵向加劲肋后,屈曲荷载提高36.2%。当翼缘宽厚比≤18.5时,屈曲模式从开始的局部屈曲转向整体屈曲,高厚比≤11.1时为整体屈曲。随着截面中心加劲肋距截面中性轴高度的增加,屈曲荷载先增加后减小再增加,但是与改变结构厚度相比,改变中心截面纵向加劲肋高度对屈曲性能的影响较小。

关于锅炉顶板梁局部稳定性的讨论

讨论锅炉大板梁钢板的局部稳定问题,以保证锅炉的安全的运行。

折线形腹板H型钢梁翼缘局部稳定性能研究

通过ANSYS软件研究折线形腹板H型钢梁受压翼缘的局部稳定性能。将有限元模型的波幅设为0,折线形腹板H型钢梁的翼缘局部稳定问题即变成平腹板梁翼缘的局部稳定问题。将有限元模型中令波幅为0得出的计算结果与已有研究结果进行对比分析,验证了模型的正确性。最后,根据有限元分析得出的一系列结果,得到翼缘的两种屈曲模态,并推导出翼缘宽厚比限值的计算式。