嵌套加强的LQ550高强冷弯薄壁C型钢连续檩条受力性能研究

为提高LQ550级高强冷弯薄壁C型钢连续檩条的承载能力,采用在支座处嵌套的方法来加强连续檩条。对未加强和采用两种嵌套方式加强的檩条共7组试件进行三点受弯试验,得到了试件的承载性能和破坏形态,试验结果表明加强后的试件出现跨中局部屈曲和嵌套端部局部屈曲两种破坏形态。采用ABAQUS软件建立了非线性有限元模型对嵌套加强的檩条进行数值模拟,有限元分析得到的承载力和破坏形态与试验结果吻合良好,验证了有限元模型的准确性。基于验证的有限元模型,分析了两种嵌套方式和不同嵌套长度对檩条承载力的提升,且表明嵌套檩条的长度宜取为连续檩条跨度的1/5~1/4。

冷弯薄壁C型钢-混凝土组合梁抗弯性能试验研究及有限元分析

为探究冷弯薄壁C型钢-混凝土组合梁受弯性能,制作并设计了5个不同断面组合形式的组合梁试件,并对其进行抗弯性能试验研究,分析其承载性能、破坏机理。在试验基础上,通过有限元分析软件ABAQUS对此组合梁进行非线性分析,对其进行参数分析,研究材料、尺寸对组合梁性能的影响。基于试验研究与有限元模拟分析,建立冷弯薄壁C型钢-混凝土组合梁的承载力模型,对其承载力、刚度进行理论分析。结果表明:各组合梁的主要破坏形式均属于延性破坏;采用ABAQUS建立的组合梁有限元模型能较好地模拟冷弯薄壁C型钢-混凝土组合梁的受力过程。随着C型钢屈服强度的增加,极限荷载最高提高56.5%;C型钢厚度每增加1mm,极限荷载平均提高28.5%;截面高度每增加50mm,极限荷载提高20%左右。但是提高混凝土的强度等级对组合梁的承载力影响较小;推导出了适用于此种冷弯薄壁C型钢-混凝土组合梁的抗弯承载力及其刚度计算方法,发现计算结果与试验结果吻合较好。

冷弯薄壁C型钢-竹胶板组合墙体抗震性能试验

目的研究钢一竹组合墙体受力性能、破坏机理、抗震性能指标以及其承载力计算模型．方法组合墙体的骨架芯板为4根冷弯薄壁型钢，型钢翼缘用结构胶粘剂粘贴竹帘胶合板作为覆面板并用自攻螺钉固定，以竹胶板厚度、钢板厚度、c型钢翼缘、腹板尺寸等为参数，对6块组合墙体进行拟静力试验，观察各级荷载作用下型钢与竹胶板应变变化趋势，并依据弹性阶段组合墙体呈现的应力一应变关系及力的平衡关系等条件建立组合墙体承载力计算模型，并将其计算结果与试验结果进行对比分析．结果竹材覆面板的厚度对墙体刚度和承载能力影响不大，而芯部冷弯薄壁c型钢的厚度和截面参数对墙体承载力指标和抗震性能指标影响显著，组合墙体滞回曲线饱满，延性发展系数为1．33～1．54，承载能力试验值与计算值误差在10％左右．结论组合墙体组合效应突出，具有良好的延性和耗能能力，承载能力计算模型可靠．

自攻螺钉连接冷弯薄壁C型钢梁柱节点试验及分析

为了正确地计算轻型冷弯薄壁C型钢龙骨结构体系的实际受力状态,应在其框架的分析和设计中考虑真实连接的非线性影响。本文通过自攻螺钉连接的冷弯薄壁C型钢梁柱节点试验,对连接节点的刚度即连接的M-θ曲线的进行了测试。文中详细介绍了试验过程、实验现象以及对试验数据的处理。最后,在采用非线性回归分析的基础上,拟合出一个M-θ关系的数学模型,供以后的分析和设计参考。

CFRP加固冷弯薄壁C型钢长构件的轴压承载力

为了研究CFRP加固冷弯薄壁C型钢长构件的承载能力,对腹板和翼缘均粘贴CFRP的试件进行了轴心受压加载试验。7根长度均为1 400mm的试件,其中1根为未加固的控制试件,其余6根封闭缠绕外贴50mm宽CFRP间距为50、100、150mm 3种情况,层数为1层和2层。试验结果表明,在轴心荷载作用下的破坏模式为整体弯扭失稳,与控制试件相比,加固后试件的稳定极限承载力均有不同程度的提高;当CFRP间距与腹板高度的比值小于1时,加固效果较理想,且2层CFRP的加固效果好于1层。最后,采用有限元对模型进行数值模拟,对比试验数据和数值模拟结果,二者吻合较好。

冷弯薄壁C型钢PEC柱的承载能力分析

为研究冷弯薄壁带肋C型钢部分外包组合柱(PEC柱)的轴心受力性能,采用非线性有限元分析软件ABAQUS对2组14根带纵向折角肋的冷弯薄壁C型钢PEC柱进行模拟分析,通过模拟得到冷弯薄壁带肋C型钢PEC柱的破坏模式、承载能力、荷载-位移曲线和应力分布.结果表明:混凝土使冷弯薄壁C型钢的屈曲破坏得到很大程度的缓解;冷弯薄壁C型钢对混凝土的约束使混凝土强度得到充分发挥;冷弯薄壁C型钢的强度、刚度和稳定性明显提高.

制作及安装误差对冷弯薄壁C型钢轴心压杆承载力的影响

采用柱挠度曲线法(CDC法)分析了制作和安装误差(初弯曲、初偏心)对冷弯薄壁C型钢轴心压杆承载能力的影响。分析时取有效截面,以变刚度杆件为模型,计算了当初始弯曲及偏心率分别为H/1 000、H/750和H/500时柱子曲线的变化。根据分析结果,建议现行规范对冷弯薄壁型钢构件可适当放宽其制作及安装误差的限制。

冷弯薄壁C型钢柱稳定性分析

通过对选定截面冷弯薄壁C型钢轴心受压柱的在不同柱高与边界条件下的有限元模拟分析,证实运用壳单元Shell181分析单轴对称构件的受力特性是合适的.分析结果表明,不同的边界条件对失稳模态发生次序有一定影响.限制端部的翘曲可明显提高构件的弯扭承载力.根据对不同截面C型钢进行的局部失稳模拟,结果与国内外规范的对比表明我国现有规范对板件局部屈曲计算过于保守.板件的厚度对构件的局部屈曲承载力有很大影响.分析结论成果为该类构件设计以及更深入的研究提供参考.

冷弯薄壁C型钢梁柱节点弯矩-转角数学模型

结合现有的研究成果和国内外常用的两种弯矩-转角的数学模型(线性模型和多项式模型),对冷弯薄壁C型钢梁柱节点的弯矩-转角曲线分别进行模拟,以此找出冷弯薄壁C型钢梁柱节点极限弯矩承载力和相对转角之间的关系。根据两种弯矩-转角数学模型,与试验得到的弯矩-转角曲线进行对比,确定出最为符合冷弯薄壁C型半刚性钢梁柱节点的弯矩-转角模拟曲线。

初始缺陷对冷弯薄壁C型钢轴心压杆极限承载力影响分析

通过对冷弯薄壁C型钢轴心压杆的有限元分析,得出了初弯曲、冷弯残余应力对其稳定性的分别影响和综合影响,结果表明:对C形截面,初弯曲的影响要比残余应力的影响更加明显;综合影响的效果非两者的简单叠加。通过有限元分析结果与中美规范设计值相比较,得出有限元分析结果与美国规范接近,证明了模型的有效性;通过比较发现,中国规范所采用的曲线偏保守。分析的结论成果为研究初始缺陷其它截面的冷弯薄壁型钢稳定性影响,绘制不同曲线,编制新的规范提供了参考。

腹板开孔对冷弯薄壁C型钢简支檩条受力性能影响

为了研究腹板开孔对冷弯薄壁C型钢简支檩条受力性能的影响,选取不同孔洞直径和间距的腹板开孔冷弯薄壁C型钢简支檩条进行有限元受力性能分析,分析腹板开孔冷弯薄壁C型钢简支檩条的刚度、承载力、应力分布和破坏模式,研究孔洞离支座距离、孔径和孔间距对简支檩条受力性能的影响。结果表明:仅距支座檩条高度(H)以上处开直径不超过檩条高度1/2孔洞时,开孔基本不影响C型钢檩条的受力性能。腹板沿全长均匀开孔会降低檩条的受力性能,随着孔径增大,孔距减少,檩条的受力性能降低,弹塑性阶段越短,屈服荷载、极限荷载明显下降,构件整体刚度下降,位移增大明显。当开孔直径不大于H/3、孔间净距不小于3H时,开孔对檩条极限荷载基本没影响,位移增大不到1.4%。开孔对檩条破坏模式没有影响,均表现为跨中上翼缘屈曲,跨中上、下翼缘应力达到屈服。

腹板开孔冷弯薄壁C型钢纯弯构件抗弯承载力研究

为了研究腹板开孔对冷弯薄壁C型钢抗弯承载力的影响,选取不同孔洞尺寸和不同孔洞数目的冷弯薄壁C型钢受弯构件进行了有限元分析,结果表明:当此类构件发生畸变屈曲失稳模式时,构件抗弯承载力随孔洞高度的增加呈现降低的趋势,但随孔洞数目的增加变化不大。

冷弯薄壁C型钢梁弯曲性能的试验研究

近几年来,我国兴起了冷弯薄壁型钢结构住宅体系,冷弯薄壁型钢得到快速发展。基此,笔者采取试验、理论和有限元模拟分析相结合的方法,对冷弯薄壁C型钢梁的弯曲性能进行分析研究,从而得出冷弯薄壁型钢结构与传统的热轧钢相比,更具有良好经济性。

腹板开孔冷弯薄壁C型钢纯弯构件直接强度法研究

直接强度法(DSM)是冷弯薄壁型钢稳定设计的主要方法,这种方法对腹板未开孔构件设计可行性强,但是对于腹板开孔构件的适用性还不得而知。选取一定参数的纯弯开孔构件进行了有限元分析,分析表明:纯弯构件发生畸变屈曲的DSM公式在孔高比为0.2,0.4,0.6和0.8下均需要进行修正,并给出了修正公式。

冷弯薄壁C型钢门式格构刚架结构的实际应用研究

目前被广泛使用的门式刚架采用截面均为热轧型钢或焊接工字钢。依据现有设计规范(程)、试验研究和工程实践的不断尝试,开发冷弯薄壁C型钢门式格构刚架结构体系并应用于实际,经济性能良好。总结目前设计与实际应用中的不足,提出今后的研究方向。

冷弯薄壁C型钢双肢闭合拼合柱的极限承载力研究

为得到冷弯薄壁C型钢双肢闭合拼合柱的极限承载力的计算公式,采用有限条软件CUFSM以及直接强度法DSM计算得到单肢冷弯薄壁C型钢构件的极限承载力,并运用ABAQUS有限元分析软件计算出轴压作用下的冷弯薄壁C型钢双肢闭合拼合柱的极限承载力。通过对比不同截面几何参数下的单肢冷弯薄壁C型钢构件与冷弯薄壁C型钢双肢闭合拼合柱的极限承载力,分析得到各个参数对拼合柱组合效应系数的影响规律,确定出组合效应系数与两个重要参数的函数关系。采用1stopt拟合软件对大量已得到的组合效应数值进行回归分析,建立了冷弯薄壁C型钢双肢闭合拼合柱的组合效应系数简化公式以及极限承载力计算公式。

纵向粘钢筋加固冷弯薄壁C型钢长柱试验研究

本文在现有冷弯薄壁C型钢柱加固方法的基础上,提出了用钢筋纵向加固冷弯薄壁C型钢柱的方法。为了研究截面形式和初始应力比对加固柱轴压性能的影响,进行了一系列轴压试验。试验试件包括两种截面形状、四种初始应力比的轴心加载试件,共16个。结果表明:采用纵向贯通粘贴钢筋加固冷弯C型钢长柱,在用钢量变化不大的基础上,可显著提高试件轴心受压极限承载力;钢柱加固效果随负载加固试件初应力比β的增大线性递减,本文建议采用卸载或部分卸载加固,初始应力比应小于0.2,对于腹板尺寸为100mm的试件,可放宽至0.4。最后,将试验结果与我国现行规范(GB 50018-2002)和北美规范(AISI)关于冷弯薄壁型钢构件轴压承载力计算结果进行对比,发现完全卸载加固条件下,现行北美规范直接强度法计算结果与试验结果吻合较好。

冷弯薄壁C型钢桁架梁柱节点抗震性能试验研究

为了更好地了解既有冷弯薄壁C型钢桁架梁柱节点的受力性能,促进建筑工程装配式轻钢结构活动板房在云南省的推广和装配式轻钢结构活动板房地方性技术规范的编制,对4种足尺桁架梁柱节点进行了低周往复荷载下的拟静力试验。研究不同连接形式下节点的抗震性能,分析了节点的滞回特性、承载能力、刚度退化、延性和耗能能力。研究表明,角钢或节点板与柱采用四面围焊方式的节点的承载能力、延性及耗能能力较采用两侧焊接方式的节点有提高,而采用角钢连接形式的节点的耗能能力优于采用节点板连接形式的节点。

冷弯薄壁型钢C型构件压弯屈曲机理与滞回模型研究

对冷弯薄壁型钢C型构件进行竖向常轴力作用与水平循环荷载同时作用下的加载试验,以探索冷弯薄壁型钢C型构件滞回性能特点以及轴压比、截面宽厚比等参数对试件破坏行为的影响。基于截面应力分布规律和薄板屈曲理论,提出格构机理模型,试验和数值模拟结果验证了该模型的合理性;采用数值模拟方法,分析薄壁构件压弯屈曲机理,获得薄壁C型构件滞回曲线特征,总结影响其滞回性能的关键影响参数。研究表明:大轴压比对试件滞回性能有极大的削弱作用;过早出现的局部屈曲是薄壁C型构件破坏的关键原因;提出的滞回模型能够体现局部屈曲对构件滞回性能的影响。

冷弯薄壁C和Z型钢组合框架低层住宅的承载能力比较

利用遗传算法和直接强度法(DSM)得到轴压下优化后的冷弯薄壁卷边C和Z型钢,取相同截面积时两者的最优尺寸相同.利用有线条(CUFSM)和DSM,验证了单根冷弯C和Z型钢的临界屈曲荷载和极限承载力基本对应相等.随后,基于有限元软件SAP2000对冷弯薄壁型钢单层住宅整体建模,将优化后尺寸相同的C和Z型钢应用于结构中,施加相同的荷载,发现两者整体结构的临界屈曲载荷不同,Z型钢房屋框架屈曲后承载能力更高;承载薄弱的风向角所对应的Z型钢房屋组合框架屋檐等薄弱区域所承受的轴力较C型钢房屋更小,因此认为在用钢量相同的前提下,低层房屋建设选择Z型截面更优.