钢管混凝土组合双肢柱偏压性能及设计方法

提出一种采用单边螺栓连接的新型钢管混凝土组合双肢柱结构,并开展4根组合双肢柱的偏压试验和4根钢管混凝土柱的轴压试验。首先,采用ABAQUS建立组合双肢柱的有限元模型;其次,在试验验证的基础上进行偏压荷载作用下的全过程数值模拟和参数分析,研究偏心率和系梁数量等参数对破坏特征、荷载−变形曲线以及柱肢受力性能等的影响,最后,研究组合双肢柱的受力机理,并提出其偏压承载力的计算公式。研究结果表明:单边螺栓连接节点具有良好的连接质量,组合双肢柱均发生以近载侧柱肢强度控制的受压破坏;组合双肢柱的荷载−变形曲线与对应的柱肢短柱轴压曲线特征相似,曲线的下降段后期发展平缓,表现出良好变形能力;在偏压荷载作用下,近载侧柱肢承担较大轴力,远载侧柱肢承担的轴力随偏心率增大而降低;外荷载产生的弯矩主要由两柱肢轴力产生的抵抗力矩来平衡,柱肢截面弯矩承担的比例仅占7%~9%;组合双肢柱偏压承载力随着偏心率增大近似呈线性降低,当偏心率从0.2增加到0.4,承载力下降20%;增加系梁数量对偏压承载力的影响并不明显;本文提出的考虑剪切变形影响的偏压承载力公式计算结果与试验结果吻合较好。

除尘器壳体双肢组合截面立柱轴压稳定性研究

除尘器壳体围护结构中的立柱因需要支承顶部较宽截面的箱形梁以及承担较大的轴力而设计成双肢H型钢组合截面。利用非线性有限元方法,研究此双肢组合截面柱在考虑初始缺陷情况下承受轴向压力时的稳定性。研究表明,立柱轧制、墙板与立柱焊接产生的残余应力会小幅降低立柱稳定承载力。立柱的失稳形式为柱顶跨段内前翼缘与前腹板组成T形截面整体弯扭失稳与腹板局部失稳同时发生的相关失稳。墙板与两肢间连接墙板作为蒙皮板,为立柱承担部分荷载并约束其侧向变形。连接墙板越靠近前翼缘,立柱的稳定性越好。连接墙板宽度、墙板宽度、墙板角钢加劲肋刚度和节点连接板厚度等因素对立柱稳定性影响较小。仅邻近立柱的墙板和连接墙板增厚可对立柱稳定性有增强作用,远离立柱的墙板壁厚影响较小。立柱稳定系数与H型钢柱翼缘宽厚比的关系不是单调的;立柱绕弱轴弯曲长细比、腹板高厚比的增大会降低立柱稳定性。基于大量非线性有限元计算结果,提出了除尘器壳体中双肢组合截面轴心受压柱稳定承载力的计算建议。