工字形单向压弯构件截面设计的直接算法

压弯构件的受力较单纯受弯和单独承受轴压的构件复杂 ,压弯构件的截面设计考虑的因素较多 .在截面设计时 ,通常凭经验初选截面 ,进行各项验算 .当不满足设计要求时 ,再作适当调整 ,重新计算 ,直到满足各项条件为止 .文中根据压弯构件的构造要求和设计条件 ,推导出确定构件截面尺寸的直接计算公式 ,避免繁琐试算 ,便于工程应用 .

T形构件单向压弯全过程分析

本文以T型截面的单向压弯构件为例,对其截面性能进行全过程分析,建立基本的物理关系,并编制电算程序。

圆钢管单向压弯构件稳定

GB 50017—2017《钢结构设计标准》对钢管柱引入了单独的条文8.2.4条,用于计算钢管柱在压弯作用下的稳定性,其与H形钢柱稳定性计算的8.2.1条公式的不同主要在等效弯矩系数计算上。圆管截面与工字钢截面相比有不一样的塑性开展特性,所以有必要提出更能反映真实圆钢管单向压弯构件的轴力-弯矩相关关系的计算公式。采用有限元计算软件对圆钢管单向压弯构件稳定承载力进行计算,并将有限元计算结果与GB 50017—2017中相关公式进行对比,讨论GB 50017—2017中相关公式对计算圆钢管单向压弯构件稳定承载力的适用性;从圆钢管截面塑性铰状态的轴力-弯矩相关关系出发,代入带有几何缺陷杆的弹性二阶弯矩,推导出了圆钢管单向压弯构件稳定承载力的上限公式,将该式与有限元计算结果进行对比和拟合,同时修改了理论公式中的一个系数,并采用与工字钢压弯构件相同的等效弯矩系数,获得了圆钢管单向压弯构件稳定承载力计算公式。分析得到以下结论:GB 50017—2017中相关公式计算结果与有限元计算结果相比整体上偏于保守,尤其是在弯矩线性变化并且是双曲率弯曲的情况;当端部弯矩比为-1时,GB 50017—2017中相关公式的轴力-弯矩相关关系曲线与有限元计算结果曲线呈现不同的变化趋势,说明GB 50017—2017中相关公式不能很好地反映圆钢管单向压弯构件实际的轴力-弯矩相关关系;参考有限元计算结果进行拟合的理论推导公式可以较为精确地计算端部弯矩比为1时的圆钢管单向压弯构件稳定承载力,同时采用现有的工字钢压弯构件的等效弯矩系数后,也可以较为精确地计算不同端部弯矩比情况下的圆钢管单向压弯构件稳定承载力。

横向荷载作用下单向压弯钢构件弯扭屈曲平衡微分方程

采用中性平衡法推导出横向荷载作用下无对称轴截面单向压弯钢构件的平衡微分方程,通过分析单轴对称截面压弯构件的受力和变形,对切向力方向进行了重新定义和说明。结合具体的荷载形式对双向压弯构件的总势能方程进行改造,得到横向荷载作用下两个无对称轴截面单向压弯构件的典型总势能方程,经过一阶变分为零,即δΠ=0,得到平衡微分方程。最后通过比较两种方法得到的平衡微分方程,说明给出的两个总势能方程的适应性。