Q460高强钢简支梁整体稳定极限弯矩计算式研究

为揭示《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)、《高强钢结构设计标准》(JGJ/T 483—2020)中Q460高强钢梁整体稳定设计方法的差异,提出精确的Q460高强钢梁整体稳定极限弯矩计算式,通过梳理现有文献,提出了钢梁整体稳定极限弯矩的指数形式的一般计算式;根据GB 50017—2017的规定,提出了其稳定系数的统一计算式及对应的“稳定系数-正则化长细比”曲线表达式;提出了理想受弯构件的“稳定系数-正则化长细比”曲线表达式。对比了GB 50017—2017和JGJ/T 483—2020的“稳定系数-正则化长细比”曲线,归纳了其特点,并分析了现有钢梁整体稳定的指数形式极限弯矩计算式存在的问题。基于GB 50017—2017的基准弯矩,提出了Q460高强钢梁整体稳定极限弯矩的指数形式计算式,解决了JGJ/T 483—2020无法直接确定正则化长细比的问题,并采用14个双轴对称、单轴对称工字形截面简支梁的试验数据验证了本文建议公式的精度。研究表明,对于Q460/Q460GJ高强钢简支梁整体稳定的极限弯矩,本文建议的指数形式计算式较现行标准GB 50017—2017、JGJ/T 483—2020中的计算式具有更高的精度。

非锚固大型立式浮顶储液罐振动响应分析

通过有限元软件ANSYS建立了浮顶储液罐的有限元模型,对模型罐液固耦合情况进行模态分析,提取模型罐液固耦合一阶频率为16.330Hz,与文献振动台试验通过白噪声扫频得到的罐体的一阶耦合频率14.335Hz在误差允许范围内一致,验证了有限元模型的可靠性,并为计算结构阻尼提供参数。通过有限元计算,从加速度、应变、晃动波高等诸多方面对比试验与数值模拟的结果,在满足研究内容的精度范围内,无论是波形还是峰值都比较相似,比较全面和系统的验证了该模型罐的可靠性。为后面模型罐以及原型罐相关的研究做好铺垫和技术支持。

工字型钢梁稳定性的计算方法

即将发布的我国钢结构设计规范(GB50017-2014)对部分构件的设计公式进行了调整,本文针对钢梁稳定性设计公式展开了初步探讨。对欧洲钢结构设计规范Eurocode 3、我国钢结构设计规范(GB50017-2003)和我国钢结构设计规范(GB50017-2014)的钢梁稳定性设计公式的区别进行了说明,并将三种设计公式的结果与有限元分析结果进行了对比,发现对热轧和焊接截面工字梁,我国规范2014版的计算结果均与有限元分析结果最为符合,但同时在h/b较大时,我国规范2014版可能高估梁的塑形开展能力。

部分包覆钢-混凝土组合墙轴压稳定性能研究

部分包覆钢-混凝土组合墙(简称PEC墙)在装配式建筑领域具有广阔的应用前景,近年来在建筑结构中逐步推广应用,但其稳定性能方面的研究尚待完善。对PEC墙稳定性能展开研究,基于既有试验和有限元分析结果,考察计算长度、材料强度、主钢件钢板厚度、构件截面尺寸等参数对墙体稳定性能影响,提出PEC墙轴压稳定曲线计算公式,公式计算值与有限元结果吻合良好。采用有限元软件ABAQUS建立有限元分析模型,基于既有试验数据进行对比,验证模型准确性。之后,对PEC墙轴心受压稳定性能展开数值参数分析,考察构件各参数对其稳定性能的影响,包括:计算长度、材料强度、主钢件钢板厚度、构件截面尺寸等。参数分析过程采用控制变量法,逐个研究各参数对PEC墙体稳定性能的影响程度,总结受力特点及规律。基于组合结构的稳定理论,按组合截面中混凝土与主钢件的构成,综合确定组合截面的等效强度fEQ、等效弹性模量EEQ,并推导了PEC墙构件的正则化长细比λn。然后,基于有限元分析结果绘制PEC墙的轴压稳定曲线,将钢结构四类截面稳定曲线与PEC墙稳定曲线进行对比,总结规律,寻找适用于PEC墙构件稳定曲线的计算方法。最后,基于参数分析结果,总结各构件参数对PEC墙稳定曲线的影响,在PEC墙轴压稳定曲线的计算公式中引入关键构件参数作为控制变量,同时基于不同计算长度下构件破坏形态特点,提出了“三段式”PEC墙轴压稳定曲线计算公式。研究表明:1)构件计算长度l_(0)对PEC墙破坏形式有较大影响,随着l_(0)增加,构件破坏形态及其极限承载力由材料强度控制转变为整体稳定控制;2)PEC墙各构件参数中,主钢件翼缘厚度、构件截面厚度对稳定性能影响较为显著,材料强度、主钢件腹板厚度、构件截面高度等对稳定性能影响相对较小;3)国内外尚未颁布PEC墙体设计的相关规范,我国现行设计规范GB 50017—2017《钢结构设计标准》提供的四类截面稳定曲线均不适用于PEC墙轴压稳定系数的确定;4)提出了PEC墙轴压稳定系数“三段式”计算公式,公式计算值与有限元结果吻合良好,对不同材料、不同尺寸的PEC墙均可保持较高精度,可用于PEC墙轴压稳定系数的确定。

防屈曲支撑的型式、设计理论与应用研究进展

该文综述了防屈曲支撑构件自发明以来40年的发展历程,可以看出防屈曲支撑逐步向轻型化、高承载和复杂功能方向的发展趋势。特别介绍了新近发展的全钢装配式、梭形、内核分离式、多肢格构式及桁架(索桁架与刚性桁架)约束型防屈曲支撑的型式和组成、受力机理和破坏模式、弹性屈曲荷载、单调轴压下的承载力、反复拉压荷载作用下的滞回和低周疲劳性能、试验研究成果等,重点关注防屈曲支撑的外围约束刚度、约束比门槛值、外围连接强度以及端部构造等设计理论的研究成果。综述了国内外相关规范对防屈曲支撑设计的相关规定,介绍并讨论了基于约束比和基于正则化长细比的两种设计方法。

均匀受压圆弧拱平面外弹塑性稳定设计方法

作为建立压弯钢拱平面外稳定承载力设计方法的第一步,综合考虑拱截面形式、初始几何缺陷、残余应力、矢跨比及拱脚条件的影响,通过弹塑性有限元分析,对均匀受压圆弧拱的平面外稳定承载力进行了数值分析,获得了平面外稳定设计曲线。研究表明:保向力作用下钢拱的平面外初始刚度及稳定承载力明显低于向心力作用下的相应结果,是一种较为不利的工况;相比几何初始缺陷和残余应力,矢跨比和拱脚条件对均匀受压圆弧拱平面外稳定承载力影响较大;通过引入拱正则化长细比,统一了不同矢跨比和拱脚条件的均匀受压圆弧拱的平面外稳定设计曲线的表达式;对于热轧圆钢管截面、焊接箱形截面、焊接工字形截面圆弧拱,可以采用GB 50017—2003《钢结构设计规范》中的b类、c类和d类截面的柱子曲线计算其平面外稳定承载力。

受弯圆弧拱平面外稳定承载力分析

为建立压弯钢拱平面外稳定承载力设计方法,对承受弯矩作用的受弯圆弧拱的稳定承载力进行系统研究,考察弯矩对其面外稳定的影响。采用有限元分析方法,考虑截面形式、初始几何缺陷、残余应力、矢跨比、拱脚条件及端弯矩比例的影响。首先针对均匀正弯矩作用,基于正则化长细比给出了焊接工形截面、焊接箱形截面及热轧圆管截面拱的平面外稳定曲线;之后对于不同比例的端弯矩作用下不均匀受弯情况,提出了平面外稳定承载力计算的等效正则化长细比法和等效弯矩系数法,为压弯圆弧拱设计方法的建立奠定基础。研究表明:采用正则化长细比,均匀正弯矩作用下圆弧拱的平面外稳定系数可采用与直梁类似的平面外稳定曲线;不等端弯矩作用的情况需引入等效正则化长细比或等效弯矩系数,以考虑弯矩梯度和负弯矩作用的影响;提出的两种平面外稳定承载力计算方法与大挠度弹塑性有限元分析结果吻合较好。