厚壁冷弯型钢屈服强度的计算

对国内外冷弯型钢屈服强度的计算方法进行总结,并在此基础上,通过有限元软件模拟,提出一种新的计算厚壁冷弯型钢屈服强度的计算方法,供规范参考。

装配式冷弯厚壁型钢半刚性梁-柱节点抗震性能试验研究

冷弯型钢在装配式结构中应用具有天然的优势,为了扩展冷弯厚壁型钢结构的使用范围,克服冷弯厚壁钢的缺点,设计6个新型分层装配式“十字型”梁-柱节点,进行循环加载试验,对梁-柱节点的破坏模式、初始刚度、骨架曲线、等效黏滞阻尼系数、能量耗散系数、割线刚度、滞回曲线和关键部位应变分布进行研究,主要得到以下结论:通过螺栓和节点板的滑移,半刚性节点具有一定的耗能能力。增设高强螺栓可以提高梁柱节点的承载力,初始刚度和耗能能力也得到提高,避免梁端与连接板孔壁承压。增加可更换节点翼缘板,对梁-柱节点的破坏模式没有明显影响,承载能力、耗能能力、初始刚度分别得到较大提高。

厚壁冷弯型钢冷弯效应试验研究和分析

冷弯型钢冷弯效应随着钢板或钢带的厚度不同而不同,我国现行冷弯薄壁规范中考虑冷弯效应的强度设计值的计算方法,是针对厚度小于等于6mm提出的。通过从厚壁冷弯内卷边角钢截取平板、临近弯角以及弯角板件进行材料力学性能试验,研究厚壁冷弯型钢冷弯效应对钢材强度的影响。根据板件试样的实测数据,将我国现行冷弯薄壁型规范中考虑冷弯效应的强度设计值的计算方法进行修正,提出厚壁冷弯型钢考虑冷弯效应强度提高的设计公式,并通过轴心受压构件试验,将试验值与修正公式计算值进行对比分析。

装配式冷弯厚壁型钢半刚性梁-柱节点抗震性能试验简介

冷弯厚壁型钢由于冷弯效应影响,材性沿截面明显不均匀,弯角处屈服强度提升但塑性下降较大,且残余应力较高。为了避免这些缺点,采用冷弯厚壁型钢框架-支撑/剪力墙结构体系时可采用铰接或半刚接节点,以降低对梁柱构件延性的要求,结构抗侧和耗能可通过剪力墙或支撑等抗侧力构件实现。该试验所提出的新型刚度可调节的全螺栓连接半刚性梁-柱节点构造,有利于施工现场实现高度分层装配,更好地满足国家对建筑工业化的需求。

冷弯厚壁压弯构件抗震性能影响参数分析

冷弯厚壁型钢作为一种广泛应用于现代建筑结构中的材料,其在设计中展现出独特的优势,但其在地震荷载下的行为特性仍需进一步明确。通过数值分析研究宽厚比、长细比和轴压比等参数对冷弯厚壁压弯构件抗震性能的影响。研究结果表明,所有骨架曲线在第一和第三象限呈现出非对称形态,这表明冷弯厚壁压弯构件在加载与卸载过程中的力学行为存在明显差异。宽厚比、长细比和轴压比3个参数对冷弯厚壁压弯构件抗震性能均有影响,不同破坏模式又影响着构件的抗震性能。研究结果揭示了各参数与抗震性能之间的关系,强调了设计中需特别关注的关键点,以确保结构既安全又经济。

残余应力对冷弯厚壁压弯构件抗震性能影响分析

冷弯型钢构件因其成本效益和多功能性而在结构工程中得到广泛应用。然而,由制造过程中产生的残余应力可能会显著影响其在地震荷载下的行为。因此,通过数值分析研究残余应力对冷弯厚壁压弯构件抗震性能的影响。研究结果表明,残余应力会影响构件的峰值强度、延性和能量耗散能力,从而影响其整体抗震响应。研究结果为改进冷弯型钢在地震作用下的设计规范和指南提供了参考。

冷弯厚壁型钢钢管冷作硬化效应

通过对冷弯厚壁钢管上截取的平板板材、弯角板材、母材和相应方、矩形截面短柱的试验研究,得到短柱全截面屈服强度相对于母材强度的提高值.运用国内外相关规范的计算公式对短柱屈服强度实测值进行对比分析,表明这些公式都不宜直接用于我国冷弯厚壁型钢的屈服强度计算.根据试验结果,在《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018—2002)基础上,提出适用于冷弯厚壁型钢的计算公式,将修正公式计算结果与试验实测数据对比,证实了该公式有效.

厚壁型钢冷弯应力分析

以厚壁矩形钢管为研究对象,在冷作硬化实验的基础上,对厚壁型钢的塑性弯曲应力沿板厚方向的分布进行解析分析,对其冷弯回弹应力进行数值模拟,将弯曲应力和回弹应力叠加计算冷弯厚壁型钢沿板厚方向的残余应力分布。结果表明,变形外区拉应力由钢板外表面向中性层递减,变化幅度较大;变形内区压应力变化幅度较小;残余应力沿板厚方向近似线性分布;切向残余应力较大,最大值出现在板带的中性层附近。研究结果与相关文献给出的测量结果基本一致。

开口冷弯厚壁型钢轴压构件抗震性能研究

为研究开口冷弯厚壁型钢构件在轴向滞回荷载作用下的抗震性能,首先选取了3根壁厚t〉6 mm的冷弯内卷边槽钢进行轴向滞回试验,然后建立相关的ANSYS有限元模型进行模拟计算,在与试验结果对比的基础上,选取了不同的腹板宽厚比（h/t=25-90）、绕弱轴长细比（λy=30-90）的构件进行参数化分析计算。研究结果表明：宽厚比、长细比是影响冷弯型钢抗震性能的两个主要因素,宽厚比（h/t）越大抗震性能越差,长细比（λy）越大抗震性能同样也越差,设计时应尽量避免选择长细比和宽厚比均较大的构件。

冷弯厚壁型钢螺栓连接抗剪性能试验

通过30个厚度为10 mm的冷弯厚壁型钢螺栓连接件的静力拉伸试验,考察不同边距、端距下试件的破坏模式、抗剪承载力及相关规范的适用性,并基于试验结果对规程建议公式进行修正.研究结果表明:在考察的边距、端距范围内,试件出现净截面、剪出、剪出与孔壁承压混合三种破坏模式;当试件发生剪出和剪出与孔壁承压混合破坏时,剪切破坏面上存在裂缝;试件达到极限承载力之前,出现在螺栓孔前的裂缝会减小钢板的受剪面积,导致试件抗剪承载力的计算结果高于实测结果;基于实际受剪面修正的剪出破坏承载力计算公式概念清晰,计算精度高;修正后美国规范AISC 360-16的计算结果与试验结果吻合最好,未修正的美国规范ANSI/AISC 360-16次之,而欧洲规范EN 1993-1-8的计算结果偏保守,中国规范GB 50018-2002的计算结果过于保守.

冷弯厚壁型钢冷作硬化规律研究

国内外学者针对冷弯厚壁型钢构件进行了大量材性试验研究。以此为基础对闭口及开口冷弯厚壁型钢构件的材性及短柱试验数据进行汇总,分析了截面不同部位的冷作硬化规律,提出了弯角屈服强度和抗拉强度的修正计算公式,结果表明:计算公式具有较高的精度。对各国规范考虑冷弯效应的屈服强度计算公式进行对比,并根据试验结果提出相应的修正公式,结果表明:我国规范和北美、澳洲/新西兰规范的计算结果与试验结果更接近,且总体上各国规范的计算结果差别不大;我国规范进行修正后计算精度有所提高,且变异系数较小。

开口冷弯厚壁型钢组合截面轴压构件抗震性能研究

为研究开口冷弯厚壁型钢组合截面构件在轴向滞回荷载作用下的抗震性能,选取了3根由壁厚t=3 mm、8 mm冷弯单槽钢组合而成的工字形组合截面构件,对其进行轴向滞回加载试验.分析不同试验现象及破坏模式,初步讨论了长细比、宽厚比对构件抗震性能影响,并与单截构件性能对比.在与试验结果对比吻合度较好的基础上,建立精确的ANSYS有限元模型,选取不同腹板宽厚比(h/t=20~50)、不同长细比(λy=30~90)的构件进行参数化分析.研究结果表明:组合截面构件延性较单截面构件要好,失稳破坏延后;宽厚比、长细比是影响冷弯型钢抗震性能的两个主要因素,宽厚比(h/t)越大抗震性能越差,长细比(λy)越大抗震性能同样也越差,设计时应尽量避免选择长细比和宽厚比均较大的构件.

冷弯厚壁型钢屈服强度计算方法研究

为研究冷弯厚壁型钢考虑冷弯效应的屈服强度计算方法适用性,选取4种规格冷弯厚壁槽钢进行短柱轴心受压试验研究,并在槽形截面屈服强度分布模型基础上,提出矩形和方形的分布模型,增强了模型的普遍实用性。为比较各国规范在计算冷弯厚壁型钢考虑冷弯效应屈服强度的准确性,以及验证提出的截面分布模型实用性,选取相关文献的型钢试验数据,分别进行计算对比研究,得到以下结论:各国规范对冷弯厚壁型钢的计算均较为准确,其中我国规范(GB 50018—2002)计算结果最好,适用性最强,可适用于6 mm以上的厚壁型钢计算;提出的3种截面屈服强度分布模型计算精确度较高,为冷弯强化效应的强度计算提供了一种新方法,具有一定的参考意义。

残余应力对冷弯厚壁方矩管轴压承载力的影响

根据已有残余应力分布模型对冷弯厚壁型钢典型截面进行了理论分析,得到残余应力对冷弯厚壁型钢轴压构件承载力的影响规律。在理论分析的基础上对不同厚度、不同宽厚比的Q235、Q345冷弯厚壁型钢进行有限元分析,得到不同长细比的各构件在考虑和不考虑残余应力两种情况下的轴压承载力,并研究残余应力对冷弯厚壁型钢长柱轴压承载力的影响。结果表明:残余应力对冷弯厚壁型钢轴压承载力的影响在长细比为90时达到最大,且对Q235钢的影响比Q345钢的影响略小。根据有限元分析结果提出了冷弯厚壁型钢轴压构件受残余应力影响程度的计算公式。结果表明:计算公式具有较高的精度。

冷弯中厚壁轴压方矩形钢管柱抗震可靠度分析

收集了Q235和Q345冷弯厚壁方矩管的材料不定性、几何不定性、稳定设计计算模式不定性以及短柱的承载力数据.在此基础上运用一次二阶矩法进行了抗震及非抗震设计可靠度分析.最终给出Q235和Q345冷弯厚壁型钢构件强度和稳定设计抗力分项系数以及承载力抗震调整系数建议值,为相关技术标准的修编提供了依据.

冷弯厚壁卷边槽钢轴向滞回抗震性能试验研究

为研究冷弯厚壁卷边槽钢在轴向滞回荷载作用下的抗震性能,选取了9根壁厚分别为3 mm、8 mm、12 mm和16 mm的冷弯卷边槽钢进行轴向滞回加载试验。通过试验得到荷载-位移滞回曲线,研究长细比、宽厚比、钢材强度等因素对构件抗震性能的影响,并讨论了黏滞阻尼系数、延性系数、刚度退化等问题。研究结果表明:宽厚比、长细比会影响构件的破坏模式,而不同破坏模式又影响构件的抗震性能,如宽厚比或长细比较大的构件会出现不同的失稳破坏模式,导致其拉、压区承载力峰值相差较大,滞回曲线不饱满,总体抗震性能较差;反之,对于宽厚比和长细比均较小的构件,其以强度破坏为主,总体抗震性能较好。因此,应严格控制开口截面构件的宽厚比和长细比。

冷弯厚壁型钢考虑冷弯效应的屈服强度计算方法研究

为研究冷弯效应对壁厚6.0 mm以上的冷弯厚壁型钢屈服强度的影响,对4种不同截面、不同厚度的冷弯厚壁型钢进行了截面不同部位的材性试验研究,同时对现有国内冷弯厚壁型钢的材性试验和短柱试验数据进行了汇总。在简要回顾国内外冷弯厚壁型钢考虑冷弯效应的屈服强度计算公式及其理论依据的基础上,将各国规范计算值与试验值进行了对比。结果表明:冷弯效应对冷弯厚壁型钢的屈服强度影响较大,其影响程度与板件的宽厚比关系明显;我国规范、北美、澳洲/新西兰规范公式,以及朱爱珠基于我国规范提出的修正公式计算结果偏于保守,而欧洲规范的计算结果略偏大;我国GB 50018—2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》中计算方法理论依据充分,且在计算结果偏于安全的同时变异系数较小,更适合于工程应用。

冷弯厚壁型钢轴压构件设计可靠度分析

在材性试验的基础上对冷弯厚壁型钢进行了轴压承载力试验及有限元分析。试验中发现:对于长细比较大、板件宽厚比较小的试件,破坏模式为整体失稳;对于长细比较小、板件宽厚比较大的方管柱,其破坏过程首先是柱中部产生很小的弯曲变形,随着荷载增大,整体弯曲变形也逐渐增大,并引起方管板件的局部屈曲。采用ANSYS软件进行有限元分析,其结果与试验结果接近,表明将残余应力引入有限元模型对冷弯厚壁型钢构件进行分析具有较高的精度。在此基础上,利用收集到的26组不同牌号、不同截面冷弯厚壁型钢的试验数据建立有限元模型,并引入已有的残余应力模型进行了大量的有限元分析,得到了多组冷弯厚壁型钢轴心受力构件的承载力。对冷弯厚壁型钢构件进行了设计可靠度分析,提出了Q235、Q345冷弯厚壁型钢的抗力分项系数和强度设计值的建议值,可为相关技术标准的修编提供依据。

冷弯厚壁矩形型钢管冷弯效应

针对断面规格为□200×300×9.2的冷弯厚壁矩形型钢管,进行了平板、弯角、相应母材和短柱试件的力学性能试验。结合冷弯生产工艺,分析了平板、弯角试件力学性能随冷弯道次的变化规律,并与相关厚壁型钢冷作硬化效应作了比较。运用国内外冷弯型钢设计规范和相关文献中的修正公式,对该厚壁冷弯方形型钢全截面强度进行了设计和对比分析。结果表明:国内薄壁和国外厚壁公式都不可直接用于本冷弯厚壁矩形型钢强度设计,国外公式更偏于危险;魏氏体组织是造成带焊缝板件强度高而塑性差的主要原因;焊接热使板件受到低温"退火"而强度降低,从而导致两竖直侧平板件强度甚至低于母材。

冷弯厚壁型钢残余应力影响分析

结合现有关于冷弯型钢残余应力的研究成果,用有限元软件模拟分析了在初始缺陷影响下,冷弯厚壁双槽钢柱焊接组合截面构件,在冷弯残余应力单独作用以及焊接残余应力和冷弯残余应力共同作用下的整体稳定性。分析发现:在焊接残余应力和冷弯残余应力共同作用下,厚壁轴心受压构件的整体稳定性能普遍比现有规范的结果低,最大误差达15%。因此在确定该构件稳定承载力时,应考虑焊接残余应力和冷弯残余应力的共同作用。