基于大跨度钢结构厂房的H形截面钢柱拼接施工技术

以某项目的大跨度钢结构厂房石墨化车间为例,对H形截面钢柱拼接的主要做法和技术措施进行了研究,提出了通过设置可拆卸的钢柱翼缘连接机构对H形截面钢柱拼接进行临时固定,解决了现有技术中钢柱拼接施工不便、经济性差的问题。进一步介绍了H形截面钢柱翼缘连接机构的新技术包括上连接角钢、下连接角钢、连接钢板等,详细说明了新技术的特点、工艺流程、操作要点等,总结了新技术与现有技术相比的有益效果,为大跨度钢结构厂房的H形截面钢柱拼接提供了施工经验,可在类似工程中借鉴和推广。

宽肢薄腹H形截面钢柱的滞回性能

根据宽肢薄腹构件的特点,完善了多弹簧非线性数值分析模型;通过试验对比验证了模型的适用性;根据试验和数值计算结果,对这类构件的滞回性能进行了分析;提出在抗震设防区的多层钢框架结构中应用宽肢薄腹构件的可行性。

H形截面压弯钢构件板组弹塑性相关屈曲分析

建立轴压力和水平荷载作用下焊接H形截面钢构件有限元分析模型以模拟板组弹塑性相关屈曲性能,改变轴压比、翼缘宽厚比、腹板高厚比及翼缘-腹板厚度比等参数,进行一系列非特厚实截面钢构件弹塑性局部相关屈曲非线性有限元分析,获得一系列极限弯矩比与这些参数的相关曲线,表明极限弯矩比随轴压比和翼缘宽厚比增大而明显降低.得到精度较高的正则化极限弯矩比拟合公式,基于整体和局部等稳原则导出板组容许宽厚比相关曲线.在某些条件下,钢结构设计规范的翼缘和腹板宽厚比限值可能超出容许宽厚比相关曲线限定的参数范围.

铝合金H形截面板筋件淬火过程热力耦合数值模拟

基于有限元法处理复杂非线性问题的强大功能,建立铝合金H形截面板筋件淬火过程的热力耦合分析模型,研究在转移和淬火过程中其温度场和应力场的变化以及淬火结束后残余应力的分布规律。结果表明:铝合金H形板筋件转运过程温降幅度较小,所产生的热应力也很小;在淬火过程中,锻件前15 s温度梯度很大,随后趋于平缓;锻件心部金属应力状态由三向受压应力向三向受拉应力转变,表面金属由三向受拉应力向压应力转变,在淬火后45 s,表部和心部热应力逐渐趋于平稳;淬火终了阶段,锻件表部和心部温度趋于一致,残余应力成外部受拉应力、心部受压应力的格局,在锻件的筋部及筋部与腹板过度连接段受最大残余应力。模拟结果印证实际生产,并为后续残余应力消减提供理论依据。

H形截面6061-T6铝合金轴心受压构件试验及计算方法研究

以长细比为主要参数,测试了6个两端铰支的H形截面6061-T6铝合金挤压型材轴压构件的稳定承载力,所有试件均在强轴平面内发生了整体弯曲屈曲,得到了实测稳定系数.同时进行了铝合金材料的性能测试,获得了材性数据.建立了有限元分析模型,并经由试验结果的验证.进行了参数分析,并据此建议了新的柱子曲线.将GB50429、EN1999和建议的柱子曲线与参数分析结果和国内现有试验数据分别进行了比较,发现这两部规范的计算结果很接近且均过于保守,而建议的柱子曲线与参数分析和试验结果均吻合最好且总体偏于安全,可供工程应用和规范修订参考.

一端固定一端铰接H形截面钢柱抗火性能试验研究

通过对2根H形截面钢柱进行火灾行为的试验研究,得出了钢柱在火灾下的侧向变形和轴向变形情况,为钢结构火灾行为研究提供依据。

基于局部稳定规定的H形截面柱的优化设计

H形截面柱是钢结构建筑中的主要竖向构件,对柱截面的选择直接影响整个结构的用钢量。为了有效地降低用钢量,提高柱子的承载力和稳定性,阐述了合理、方便地确定H形截面尺寸的方法。

焊接H形截面钢压弯构件截面优化设计

手算法选择压弯钢构件截面时,往往要经过多次尺寸调整后才能满足强度、整体稳定、局部稳定、刚度几方面的要求,计算过程既繁又慢,且不易得到最优截面。为改进这一计算过程,给出了满足设计条件的长细比,截面高宽比的迭代计算公式,编写了相应的截面优化计算机程序。算例表明,用程序优化设计的钢压弯构件可比手算法节省钢材12%左右。

考虑板件相关作用的H形截面分类准则

截面分类是当代钢结构设计规范的重要基础之一,对国内外现行钢结构规范关于H形压弯钢构件截面分类的相关规定进行了综述,对比发现大多数规范都遵循单一板件规则。基于经试验校准的非线性有限元模型,进行了不同翼缘宽厚比、腹板宽厚比及轴压比组配下的H形截面钢构件绕强轴压弯的参数分析,得出不同的宽厚比及轴压比可导致不同的板件破坏模态和极限承载力,进一步证实了板件相关作用对截面分类的影响。提出了基于极限承载力的H形截面钢构件绕强轴压弯下S2、S3、S4和S5级截面分类方法。经与各规范及试验结果的比较,该文截面分类方法更贴近截面的真实承载情况,更加证实了考虑板件相关作用的必要性。

焊接H形截面钢柱板组弹塑性相关屈曲和容许宽厚比

建立了竖向轴压力和单调水平荷载作用下焊接H形截面悬臂钢柱板组弹塑性相关屈曲的有限元分析模型,通过改变轴压比、翼缘宽厚比、腹板高厚比及翼缘-腹板厚度比等参数,对非特厚实截面钢柱进行几何非线性和材料非线性有限元分析.然后,基于分析结果,利用最小相对误差拟合法得到极限弯矩比的实用计算公式.最后,基于整体-局部等稳原则导出板组容许宽厚比相关曲线方程,并通过算例对容许宽厚比相关曲线与钢结构设计规范的翼缘和腹板宽厚比限值曲线进行比较.结果表明:构件长细比较小时,规范规定的翼缘和腹板宽厚比限值可能超出容许宽厚比相关曲线限定的范围;翼缘宽厚比与腹板高厚比限值相关,并且两者均随轴压比、翼缘-腹板厚度比、构件长细比、塑性发展系数的变化而变化.

H形截面不锈钢梁受弯承载力计算方法

我国是世界上不锈钢产量的第一大国,但到目前为止,并未有专门的不锈钢结构设计规范。随着不锈钢构件在建筑领域越来越广泛的应用,迫切需要有对应的设计方法。简要介绍了不锈钢的材料力学特性,及不同环境下的牌号选择。介绍并分析了AISC Design Guide 27对H形截面不锈钢受弯构件的计算方法,并与碳素钢受弯构件进行了承载力比较。由于不锈钢应力应变关系的非线性特征,不能简单套用碳素钢的计算方法来计算不锈钢构件。根据常用的H形构件截面特性,在AISC Design Guide27的设计方法基础上,提出了简化设计方法,并与准确算法进行了对比。对比结果显示,构件面外支撑长度越小,简化算法同原算法越接近。

焊接H形截面钢压弯构件计算机程序

用一般手算法选择钢压弯构件截面时，往往要经过多次尺寸调整才能通过强度、整体稳定、局部稳定、刚度几方面的验算。该计算过程既繁又慢，且不易得到最优截面。为改进这一计算过程，本文列出了用电算法验算焊接Ｈ形截面钢压弯构件的计算公式，用ＢＡＳＩＣ语言编写了相应的计算机程序。算例表明，用本文程序设计的构件可比手算法省钢１０％左右。

粘钢加固H形截面压弯钢柱受力性能试验

为研究粘贴钢板厚度和荷载偏心距对粘钢加固后的压弯钢柱受力性能的影响,对4个加固后的压弯钢柱以及1个作对比的未加固压弯钢柱进行静力试验,采用Q235 B热轧中翼缘H形截面.加固方式为型钢翼缘外侧对称粘贴钢板并全长加固.柱两端采用圆柱铰以实现试件平面内偏心受压.分析了各试件柱中的位移变化、腹板的应变分布、翼缘与钢板之间应变关系、破坏模式以及极限承载力,并将承载力的试验分析值与理论计算值进行对比.结果表明:翼缘外粘钢板加固压弯柱能有效提高其平面外稳定承载力;加固后的压弯钢柱腹板截面塑性发展更明显;偏心距是影响加固后压弯钢柱稳定承载力的主要因素,较小的偏心距有利于钢板与型钢之间通过胶层黏结形成整体共同工作.

门式刚架焊接H形截面构件有效截面几何特性的计算

推导了门式刚架中焊接H形截面构件有效截面几何特性的精确计算公式,为简化计算过程,给出了相应的近似计算公式。算例表明,近似公式计算结果的精度能达到99%以上。

考虑局部屈曲的H形截面钢构件单轴压弯恢复力模型研究

考虑局部屈曲影响的恢复力模型是对薄柔框架结构进行抗震分析的基础。为得到H形截面钢构件绕不同主轴压弯的截面层次的弯矩-曲率恢复力模型,对薄柔H形截面钢构件单轴压弯的滞回性能进行了有限元参数分析。基于试验及参数分析结果,建立了考虑板件局部屈曲相关作用引起的各项退化的恢复力模型,该模型按照退化阶段加载刚度是否有滞升现象分成两种退化模型,绕强轴压弯与腹板有屈曲的绕弱轴压弯采用一般退化模型,腹板无屈曲的弱轴压弯采用刚度滞升模型。通过与多个不同宽厚比、轴压比组配截面的试验与有限元分析结果进行对比,证明了所提恢复力模型正确性与适用性。该文提出的模型体现了薄柔H形截面在屈曲后仍具有一定的延性和耗能能力,这表明在抗震设计中是可以利用的,为轻钢体系建筑的性能化设计提供了设计依据。

薄柔H形截面钢构件在横向冲击下的局部屈曲破坏

通过理论与有限元模拟相结合的方式研究了薄柔H形截面钢构件在横向冲击荷载作用下的局部屈曲变形。首先利用塑性铰线理论建立了受横向冲击荷载作用下刚塑性H形构件局部屈曲的理论模型,得到了构件的能量吸收与塑性铰转角的关系、局部变形、耗能等,并通过有限元模拟进行了验证;随后利用该理论模型重点分析了构件截面几何尺寸对平均力、能量吸收、比吸能等评价构件抗冲击性能的主要指标的影响。研究结果表明该模型可以较为准确地描述薄柔H形构件的局部屈曲破坏,能够更好地预测工程上类似结构的最终变形及能量吸收,为该类构件的抗冲击设计提供了理论支持。

非直角H形截面梁的应力分析和强度计算

结合工程设计要求,运用薄壁杆件结构力学原理,推导了在弯矩和剪力同时作用下非直角H形截面梁翼缘和腹板上的弯曲正应力和剪应力计算公式,分析了弯曲正应力和剪应力的分布特点和危险应力点位置,并讨论了截面的强度计算方法。

波折腹板H形截面梁的有限元分析

波折钢腹板相对于平直钢腹板具有优异的抗屈曲性能和良好的局部稳定性。利用ANSYS有限元软件分别建立了波折腹板H形截面梁和平直腹板H形截面梁的有限元模型,通过对比总结分析两种梁在轴压力、弯矩和剪力作用下的截面应力分布情况的差异,得出波折腹板H形截面梁在轴压力和弯矩作用下由翼缘承担大部分荷载,在剪力作用下由腹板承担大部分荷载。得到的结果可以为相关结构设计提供一定的参考。

用于斜幕墙的非直角H形截面梁应力分析和强度计算

本文在文献[1]的基础上,运用薄壁杆件结构力学原理,推导了在水平与竖直方向荷载同时作用下,用于斜幕墙立面上的斜腹板H形截面梁翼缘和腹板上的弯曲正应力、剪应力和第四强度理论等效应力的计算公式,分析了这些应力在截面上的分布,并提出了静强度的计算方法。

H形截面钢构件在双向压弯下的极限状态分析

双向压弯构件两主轴方向存在强度、刚度及塑性变形能力等的相互影响作用,目前对由局部失稳控制的H形截面钢构件双向压弯性能的研究非常有限,亟需对此展开研究。通过建立有限元模型,对3个不同宽厚比组配下的H形截面构件双向压弯的非线性性能展开研究。考察了H形构件双向压弯的基本受力特点,分析了由于宽厚比不同导致的两种破坏模式。基于能量守恒原理,提出通过能量拐点的方法确定H形截面钢构件在双向压弯下的极限状态。通过构件截面平均应力发展分析,表明该方法确定的构件极限状态是合理的。