纵向加劲肋对钢梁腹板弹塑性屈曲承载能力影响的研究

对工字钢梁腹板在纯弯作用下的弹塑性屈曲承载能力进行了理论计算和试验研究，并进行了对比分析，着重研究了纵向加劲肋刚度对腹板屈曲系数的影响－ 对现行《钢结构设计规范》（ＧＢＪ１７ － ８８） 的有关条款进行了讨论－

工字钢梁腹板的弹塑性屈曲强度研究及其高厚比计算

对工字钢梁腹板在纯弯作用下的弹塑性屈承载能力进行了理论计算和试验研究,并进行了对比分析，提出了腹板高厚比的合理取值,同时，着重研究了纵向加劲肋刚度对腹板屈曲系数的影响．对现行《钢结构设计规范》（GBJ17-88）的有关条款进行了讨论．

槽钢加强钢梁腹板开圆孔梁柱节点滞回性能数值模拟分析

为解决钢梁腹板开圆孔型节点开孔处抗震承载力不足、受力变形过大等问题,提出了在钢梁腹板孔洞区域设置开孔槽钢的加强方法,并以槽钢弧形削弱位置rl、削弱深度c、槽钢厚度t、槽钢材性m为主要参数,设计了15个节点模型。运用有限元软件ANSYS模拟分析了循环荷载作用下各模型的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化情况及耗能能力。结果表明:在梁腹板开孔处设置槽钢后,节点的极限承载能力、初始刚度、耗能能力较未加强节点均大幅度提升;槽钢上下翼缘及腹板进行适当弧形削弱的节点较未削弱或削弱不当的节点,其后期刚度退化速率较小,滞回曲线更加饱满,总能量耗散系数最大;槽钢削弱位置rl和削弱深度c相同的节点的承载力、初始刚度、耗能性能均随着槽钢厚度t的增加而增加;槽钢的强度等级高于钢梁强度时,节点在峰值位移阶段的耗能能力显著降低。

单层厂房钢梁腹板的检测加固

针对现有钢结构检测加固技术现状作了简明的阐述,并以某单层工业厂房为实例,对其钢梁腹板厚度较小这一问题,通过现场检测分析,提出了增加横向加劲肋的加固方法,既保证了结构的安全,又减少了加固费用。

钢梁腹板稳定设计理论与应用

为获得经济的截面尺寸,钢梁腹板设计偏高而薄,稳定问题较为突出,现行规范也存在一定局限性。总结国内外规范设计理念,并基于矩形板失稳理论,讨论了钢梁腹板加劲肋的设置及稳定设计方法,可供钢梁桥设计参考。

螺栓连接波纹腹板钢梁疲劳性能试验与分析

对2根螺栓连接波纹腹板钢梁试件进行疲劳试验研究,获得了钢梁试件的疲劳性能指标以及失效破坏形态,分析了钢梁截面的应力分布以及循环荷载作用下的应力和刚度变化。汇总现有的焊接波纹腹板钢梁疲劳试验结果,比较分析了焊接钢梁与螺栓连接钢梁的疲劳寿命差异。采用有限元软件ABAQUS建立了螺栓连接波纹腹板钢梁的精细数值模型,根据疲劳试验结果验证了数值模型的准确性。利用经验证的数值模型,对疲劳破坏位置附近的应力分布进行有限元分析,结果表明螺栓孔边应力集中是疲劳裂纹萌生和引发疲劳破坏的主要原因。基于有限元分析结果,利用FE-Safe软件对螺栓连接波纹腹板钢梁试件的疲劳寿命进行分析,计算得到的疲劳寿命和疲劳破坏位置与试验结果吻合良好。

火灾高温作用下波纹腹板钢梁剪切屈曲系数研究

波纹腹板钢梁具有优良的抗剪切性能,在常温条件下,它的剪切屈曲模式通常有3种:局部剪切屈曲、总体剪切屈曲和相关剪切屈曲。根据火灾燃烧不同时刻波纹腹板钢梁的温度变化,考虑火灾高温对结构钢材料性能的影响,研究了波纹腹板钢梁在火灾高温作用下的3种剪切屈服模式,给出了高温下波纹腹板钢梁临界剪切屈曲应力和剪切屈曲系数的计算表达式,分析了其随火灾温度的变化趋势,提出在进行火灾高温作用下的波纹腹板钢梁的力学性能分析时,应首先根据钢梁剪切屈曲系数的变化,准确判断其在火灾燃烧不同阶段所处的受力状态,从而使火灾高温下波纹腹板钢梁的受力分析更加精确合理。

折线形腹板工字钢梁试验研究

为研究一种新型波纹腹板钢梁——折线形腹板钢梁在静力荷载作用下的抗剪屈曲性能,完成了折线形腹板钢梁及在梁长四分点设置或不设置加劲肋的平腹板钢梁在跨中集中荷载作用下的静力试验,对其受力性能进行了分析,着重探讨了折线形钢腹板的屈曲性能、屈曲形式和屈曲后强度。试验研究表明,折线形钢腹板的相邻板件互为支承,弯折处很好地起到了加劲肋的作用,从而使折线形钢腹板的抗剪屈曲能力较一般的平直腹板有很大的提高。用折线形腹板钢梁来代替传统的平腹板钢梁可以使钢梁腹板的厚度减小,可以不设或少设间隔加劲肋,有明显的经济效益,值得进一步研究和推广。

腹板开孔钢梁的极限承载力有限元分析

应用有限元法对腹板中心开圆孔钢梁的性能和极限承载力进行了研究,并用其它学者所做的试验加以验证。由有限元计算所得的极限荷载、破坏特征以及荷载变形关系与试验结果比较接近。研究表明,在孔洞周边设置加劲肋对孔进行加强可以显著改善这类梁的承载性能。

波纹腹板H型钢梁柱半刚性外伸端板连接性能研究

为研究波纹腹板H型钢梁柱半刚性外伸端板连接的性能,采用有限元软件ANSYS,对外伸端板连接进行单向静力加载模拟,得到弯矩-转角曲线和端板应力云图,分析连接受力特性;分别调整端板厚度和梁腹板高厚比,分析其对弯矩-转角曲线的影响。结果表明:随着弯矩的增加,弯矩-转角曲线由线性特征转变为非线性特征,连接刚度逐渐降低;端板厚度和梁腹板高厚比对连接的初始刚度及抗弯承载力均有显著的影响。

腹板双角钢梁柱连接的滞回性能

为了研究腹板双角钢梁柱连接的滞回性能,在考虑材料、几何和接触状态非线性基础上,采用三维实体单元对腹板双角钢梁柱连接进行了循环加载有限元模拟.系统研究了角钢厚度、角钢长度、与柱连接角钢肢螺栓中心线到与梁连接角钢肢背距离以及高强螺栓直径和级别等参数对连接承载能力和滞回性能的影响.有限元分析结果表明:大部分连接在循环荷载作用下表现出良好的延性,转角超过0.04 rad,抗弯强度不大,可作为铰接节点;少部分连接具有相当的抗弯能力,在结构分析中,须考虑节点抗弯强度对框架性能的影响,不能简单作为铰接处理.建议在设计时,螺栓的线距在满足构造要求同时,取最大线距值;连接在满足抗剪要求的前提下,螺栓中距和端距应取最小构造间距,以保证角钢长度取值较小.

火灾中的波纹腹板钢梁弹性剪切屈曲分析

根据火灾不同时刻波纹腹板钢梁温度的变化,考虑火灾高温对结构弹性模量的影响,分析了火灾高温作用下波纹腹板钢梁的三种不同剪切屈曲模式和弹性屈曲临界应力的变化,给出了火灾高温作用下波纹腹板钢梁的局部剪切弹性临界屈曲应力、总体屈曲模式的弹性临界屈曲应力、弹性相关屈曲的临界应力的计算表达式,算例分析表明:火灾高温对波纹腹板钢梁的弹性剪切临界屈曲应力的变化有着显著的影响。

波折腹板钢梁柱弱轴半刚性连接性能研究

为研究波折腹板钢梁柱弱轴半刚性连接的性能,采用有限元软件ANSYS建立三维实体有限元模型,对连接进行加载模拟,得到弯矩-转角曲线、最大荷载时的节点区位移和von Mises应力云图、端板及节点附近柱腹板应变和变形,分析连接的受力性能。讨论了梁腹板高度、端板厚度和螺栓直径对弯矩-转角曲线的影响。研究结果表明:与梁受拉翼缘连接处的端板及与节点区域柱上加劲肋附近的腹板变形是梁柱产生相对转动的主要因素;梁腹板高度对连接的初始转动刚度及抗弯承载力有显著的影响;当板厚度与螺栓直径较小时,端板厚度与螺栓直径的变化对节点连接性能有较大的影响;随着外荷载的增加,弯矩-转角曲线由线性特征转为非线性。

波折腹板钢梁柱半刚性外伸端板连接节点滞回性能研究

为研究波折腹板钢梁柱半刚性外伸端板连接节点的滞回性能,采用ANSYS有限元软件,对半刚性外伸端板连接节点施加循环荷载,得到其弯矩-转角滞回曲线,分析节点的受力特性和延性系数;分别调整梁腹板高度和厚度,分析其对弯矩-转角滞回曲线的影响。结果表明:随着荷载的增大,残余变形的累加,节点承载力和刚度逐渐降低,弯矩-转角滞回曲线由线性特征转变为非线性特征;梁腹板高度和梁腹板厚度对节点的延性系数和滞回性能影响显著。

波纹腹板钢梁的受力性能

普通工字形钢梁由于腹板厚度较薄发生局部失稳,使腹板的稳定承载力降低。为了解决这个问题,国内外研究人员提出了一种改进形式:波纹腹板钢梁。理论研究与工程实践证明了波纹腹板钢梁有着明显的经济效益。结合国内外研究成果,介绍和分析了波纹腹板钢梁的受力性能,包括受剪性能和受弯性能,并提出了相关的设计建议。

波纹腹板H型钢梁顶底角钢半刚性节点研究

运用有限元软件ANSYS对波纹腹板H型钢梁顶底角钢半刚性节点进行静力荷载下的数值模拟,分析不同角钢厚度和梁高对半刚性节点受力性能的影响。结果表明:增加角钢的厚度,节点的初始转动刚度和抗弯承载力呈增长的趋势,但随着进入塑性变形阶段其增幅逐渐减小,当角钢的厚度增加到一定的程度时,对节点的初始转动刚度和抗弯承载力影响不大;增加角钢的厚度,节点的延性会降低;增加梁截面高度可以有效的提高节点的初始转动刚度及抗弯承载能力。

端板螺栓连接波浪腹板钢梁塑性铰转移设计方法研究

地震中传统的钢框架梁柱节点表现为延性极差的脆性破坏,主要原因是受该节点的构造、传力、焊缝及应力集中等因素的影响,节点未能发挥材料的延性,致使结构在梁端塑性铰形成之前发生脆性破坏。梁端塑性铰外移是1个解决脆性破坏的行之有效的方法。通过试验对波浪腹板钢梁发生剪切屈曲破坏的原因及钢梁翼缘应变变化规律进行理论分析,根据分析结果提出局部加强建议,得出梁尺寸,加强钢板尺寸等对塑性铰的影响;并对促使梁端塑性区域外移的加强钢板尺寸给出了计算方法,结合试验数据提出了塑性铰外移的设计方法及合理性。

梯形波纹腹板钢梁弹性抗弯强度计算分析

梯形波纹腹板钢梁存在翼缘横向弯矩。在梯形波纹腹板钢梁弹性抗弯强度计算中,现行中国相关规程没有考虑翼缘横向弯矩的影响,其合理性值得研究。运用ANSYS有限元软件计算梯形波纹腹板钢梁翼缘弹性正应力,在正应力与弯矩分析基础上,得到翼缘横向弯矩对梯形波纹腹板钢梁弹性抗弯强度影响值。开展了对多个试件(包含中国相关规程推荐的波形试件)的计算,结果表明:翼缘横向弯矩对不同波形试件弹性抗弯强度存在不同程度的影响,若忽视翼缘横向弯矩,则计算偏于不安全。

梯形波纹腹板钢梁有限元优化分析

梯形波纹腹板钢梁应用广泛,由于存在"手风琴效应",剪力与弯矩主要分别由腹板和翼缘承担.与平腹板钢梁相比,梯形波纹腹板钢梁的抗剪承载力相对较高,波纹腹板设计参数较多,其计算也相对复杂,多个设计参数的选择涉及优化问题,本文运用ANSYS有限元对梯形波纹腹板钢梁进行优化分析,实现以较少材料保证钢梁具备相应弹性承载力的目的.在此基础上,开展梯形波纹腹板钢梁和平腹板钢梁的优化计算对比,揭示梯形波纹腹板钢梁弹性承载特点,可为梯形波纹腹板简支钢梁的优化分析提供参考.