冷弯薄壁型钢纯弯构件截面分类

为研究冷弯薄壁卷边槽钢纯弯构件截面分类,基于试验数据验证后的有限元模型,对不同板件宽厚比下冷弯薄壁卷边槽钢纯弯构件进行了大量的参数分析。结果表明:抗弯承载力随翼缘与腹板宽厚比的减小而增大。在考虑翼缘与腹板相关作用的前提下,基于截面承载力得出板件截面宽厚比限值,提出了冷弯薄壁卷边槽钢纯弯构件截面分类方法。

冷弯薄壁卷边型钢-混凝土组合梁受弯承载力数值模拟分析

冷弯薄壁型钢常被应用于轻钢结构建筑中,本身具备良好的受力性能、承载能力、轻质高强、便于施工安装,但国内对于冷弯薄壁卷边型钢以及混凝土的组合结构研究较少。为了研究冷弯薄壁卷边型钢-混凝土组合梁结构的受弯性能,通过有限元软件建立三维模型进行数值分析研究。通过对比同截面高度、用钢量情况下以及与工字形钢-混凝土组合梁结构构件的受力性能之间的差异,分析冷弯薄壁卷边型钢-混凝土组合梁的受力变形机理。研究结果表明:卷边型钢对于混凝土的约束作用能够较大程度提升组合梁的受弯承载能力;同截面高度的情况下,冷弯薄壁卷边型钢-混凝土组合梁比工字形钢-混凝土组合梁的受弯承载能力高;同用钢量情况下,有构造措施的腹板开槽冷弯薄壁卷边型钢-混凝土组合梁的受弯承载能力远高于实腹的冷弯薄壁卷边型钢-混凝土组合梁;FL梁比同截面高度的PEC梁承载能力低12.7%,但前者比后者用钢量少了29.8%。

基于有限条法的薄壁构件畸变屈曲分析

为验证有限条方法编写的Channelsteeltypic(简称CSTFSM)在计算冷弯薄壁卷边槽钢柱弹性临界畸变屈曲应力时的可靠性,文章选取76个不同截面形式的槽钢,分别采用有限元法和CSTFSM对其进行分析,比较两种方法计算的临界畸变屈曲应力与临界畸变屈曲半波长度。对比结果表明:CSTFSM计算的临界畸变屈曲应力与有限元方法计算的屈曲应力比较吻合,能够准确快速的计算各种截面形式的临界畸变屈曲应力和临界畸变屈曲半波长度,可以应用于冷弯薄壁型钢构件的弹性畸变屈曲分析。

开孔冷弯薄壁卷边槽钢柱轴压性能的试验研究

为研究腹板开孔具中间加劲肋的冷弯薄壁卷边槽钢构件的受压性能,对两种截面形式的短柱和中长柱共计16根轴压构件的承载力和屈曲模式进行了试验分析.结果表明:所有试件均发生畸变屈曲失效,中长柱试件还伴随有绕弱轴的整体弯曲;腹板孔洞导致构件屈曲模式发生变化,孔洞周边板件有局部屈曲产生;孔洞的存在使试件承载力降低,短柱试件承载力的减小幅度比中长柱试件的大;同组试件中畸变初始缺陷大的,一般承载力较小,畸变变形偏大;极限承载力下开孔构件的畸变变形一般大于未开孔构件.文中还对所有试件进行了有限元模拟,发现有限元分析结果与试验值吻合较好.

冷弯薄壁卷边槽钢组合工字梁极限承载力计算的有效宽度法

为了研究冷弯薄壁卷边槽钢组合工字梁的受弯性能,对三种截面形式共计9根卷边槽钢组合工字梁进行破坏性试验研究,建立有限元分析方法对试件进行模拟分析,有限元计算结果与试验结果吻合良好,验证了有限元方法的正确性。接着采用有限元方法对冷弯薄壁卷边槽钢组合工字梁进行大量参数分析,钢种和受压翼缘宽厚比对受压翼缘有效宽厚比的影响较大,梁的长度、腹板高厚比与板件厚度对梁受压翼缘有效宽厚比的影响小。最后在对典型截面梁构件进行参数分析的基础上,得出卷边槽钢组合工字梁受压翼缘板件的有效宽厚比计算表格与计算公式,提出计算冷弯薄壁型钢梁极限承载力的有效宽度法,并通过试验验证了有效宽度法计算梁极限承载力的正确性和适用性。

基于直接强度法的冷弯薄壁开口多次卷边槽钢立柱截面形式研究

现有组装式货架结构的冷弯薄壁开口多卷边柱截面较复杂,加劲高度、侧边高度、斜卷边坡角等参数的变化均对截面加工成形的精度有较大影响。本文基于直接强度法,结合参数化有限元分析,对比研究多卷边柱截面的有限元及使用中国规范、北美规范的计算结果。研究结果表明:对于冷弯薄壁开口多卷边柱,短柱失稳以畸变屈曲为主、辅以局部屈曲,长柱失稳以弯扭失稳为主;对于短柱及中长柱,有限元分析结果与两种规范均吻合良好,长柱则不够理想,相对于有限元结果,中国规范计算值偏低22.9%,北美规范计算值偏低17.0%,两种规范计算值均偏保守,此结果可以为该类截面规范公式修订提供参考。综合考虑截面性能及工艺要求,提出了一种与原有截面S0相比既能提高加工精度又能提高稳定承载力的截面形式S4。

冷弯薄壁卷边槽钢弹性畸变屈曲分析中的转动约束刚度

畸变屈曲是冷弯薄壁卷边槽钢的重要屈曲模式,腹板提供给翼缘板的转动约束刚度是影响其畸变屈曲性能的关键因素之一。该文对冷弯薄壁卷边槽钢弹性畸变屈曲分析中腹板提供给翼缘板的转动约束刚度取值进行了全面深入的研究。首先推导了腹板在8种不同应力情况与变形形状下的转动约束刚度理论计算公式;接着利用这些公式详细讨论了腹板变形形状的影响;最后提出了计算简便且精度较高的转动约束刚度统一近似公式。研究成果为解析法分析卷边槽钢的弹性畸变屈曲、进而提出畸变屈曲荷载的实用计算公式提供了依据和方便。

冷弯薄壁卷边槽钢的畸变屈曲荷载简化计算

以理论研究成果为基础,结合应用有限条屈曲分析程序,对冷弯薄壁卷边槽钢在偏心受压和纯弯曲下的弹性畸变屈曲荷载进行了分析.基于对轴心受压和纯弯曲两种极端荷载情况下畸变屈曲荷载的参数分析,提出了屈曲临界半波长度和考虑翼缘自身剪切与畸变影响的修正参数的近似计算公式;对腹板提供给翼缘板的转动约束刚度进行了讨论,提出了精度较高的线性计算公式;利用以上结果,提出了确定冷弯薄壁卷边槽钢在偏心受压和纯弯曲下的弹性畸变屈曲荷载简化公式.比较研究表明,简化公式具有足够的精度,便于手算,实用性强,可供工程设计人员和各国冷弯薄壁型钢设计规范修订相应内容时参考.

冷弯薄壁卷边槽钢偏心受压构件承载力计算的折减强度法

为了研究冷弯薄壁卷边槽钢偏心受压构件的极限承载力,对13根偏心受压的冷弯薄壁卷边槽钢进行了破坏性试验,并建立有限元分析方法对试件进行模拟分析,有限元分析结果与试验结果吻合良好,验证了有限元方法的有效性;对典型截面构件进行大量的参数分析,研究截面尺寸、长细比、荷载作用点位置及材料特性等因素对卷边槽钢偏心受压构件极限承载力的影响,提出了冷弯薄壁卷边槽钢偏心受压构件极限承载力计算的折减强度法及其相应计算表。结果表明:利用提出的折减强度法计算卷边槽钢偏心受压构件极限承载力具有一定的适用性。

腹板开孔的冷弯槽形轴压构件试验研究

腹板开孔是冷弯薄壁构件中一个较新的构造形式。孔的存在导致薄膜应力的重新分布,影响构件的屈曲特性和承载能力,使得无孔构件的分析与设计公式不再适用于开孔构件,因此有必要研究开孔构件。本文选取冷弯薄壁型钢中主要的承力构件形式卷边槽钢构件,对两端简支、腹板开单孔的中长柱进行了轴心受力性能的试验研究,对比进行了未开孔构件的试验。通过对比发现两类构件的受力特性有着明显的差异,开孔构件的承载力有所降低。将两类构件的试验结果分别与理论分析、ANSYS模拟结果进行对比和分析,讨论了两类构件受力性能及承载力不同的原因。根据不同开孔尺寸试件的试验结果可知,开孔构件的极限承载力随着开孔高度、宽度的增大而下降。

冷弯薄壁槽钢柱畸变屈曲的有限元分析及一种控制措施

冷弯开口薄壁型钢构件的失稳模式主要有三种:局部屈曲,畸变屈曲,整体屈曲(弯曲失稳或弯扭失稳)。但对于冷弯薄壁槽钢而言,畸变屈曲通常起控制作用。本文利用有限元法分析了冷弯薄壁卷边槽钢在轴向压力和对称平面内弯矩共同作用下的受力性能,并提出了一种能有效防止构件发生畸变屈曲的方法,供工程设计参考采用。

高强冷弯薄壁型钢轴压柱畸变屈曲研究

550MPa高强冷弯薄壁型钢卷边槽形截面轴压柱发生畸变屈曲时会出现三种模式(O-O,O-I,I-I),考虑材料和几何双重非线性的有限元法对三种畸变屈曲模式的构件承载力、变形模式、畸变屈曲应力、横截面应力的分布等相关性能进行比较分析,可看出三种畸变屈曲模式诸性能存在较大不同,同时畸变屈曲与局部屈曲、整体屈曲在相关性能方面也存在不同。采用直接强度法对畸变屈曲轴压柱极限承载力进行计算,计算结果与试验结果较吻合,故在计算畸变屈曲轴压柱极限承载力时建议采用直接强度法。

普通卷边槽钢的弹性畸变屈曲荷载

畸变屈曲是控制冷弯型钢稳定设计的重要屈曲模式之一。该文以理论研究成果为基础,结合应用有限条屈曲分析程序,对冷弯卷边槽钢在偏心受压和纯弯曲下的弹性畸变屈曲荷载进行了深入细致的分析。首先基于对轴心受压和纯弯曲两种极端荷载情况下畸变屈曲荷载的参数分析,提出了屈曲临界半波长度和考虑翼缘自身剪切与畸变影响的修正参数的近似计算公式;接着对腹板提供给翼缘板的转动约束刚度进行了分析讨论,提出了精度较高的近似计算公式;利用以上结果,最后提出了冷弯卷边槽钢在偏心受压和纯弯曲下的弹性畸变屈曲荷载简化计算公式。简化公式具有足够的精度、便于手算、实用性强,可供工程设计人员和各国冷弯薄壁型钢设计规范修订相应内容时参考。

冷弯薄壁卷边槽钢开孔腹板屈曲性能分析

本文用有限元方法分析了受压卷边槽钢开孔腹板的屈曲性能,给出了与孔径d、相邻板件宽度a有关的开孔板稳定系数K的计算公式。通过对所作21根腹板带孔的冷弯薄壁卷边槽钢短柱段试验结果的分析,讨论了开孔腹板的屈曲特点,提出了确定开孔腹板屈曲荷载的方法。理论计算与试验结果吻合较好。

冷弯薄壁卷边槽钢柱弹性畸变屈曲数值分析

随着高强冷弯薄壁型钢在建筑业中的大规模应用,使得构件畸变屈曲的出现可能先于板件的局部屈曲,成为构件失效控制模式。畸变屈曲的破坏机理不同于局部屈曲,其弹性屈曲应力计算过程也大相径庭。现有畸变屈曲临界应力的计算公式异常复杂,在设计中可以借助数值分析的方法进行计算。有限条方法和有限元方法是常用的两种数值分析方法,采用有限条方法和有限元方法计算了冷弯薄壁型钢柱构件弹性畸变屈曲应力和屈曲半波长度,对比研究发现二者结果非常接近,均可用于分析柱试件的弹性畸变屈曲。

冷弯薄壁型钢构件的直接强度设计法

受压或受弯的冷弯薄壁卷边槽钢有板件局部屈曲,截面畸变屈曲和整体弯曲屈曲或弯扭屈曲三种模式。本文着重介绍板件的相关屈曲和计算截面畸变屈曲应力的方法并阐述了三种屈曲模式之间的相关关系。指出用传统的有效截面设计法计算受压和受弯冷弯薄壁卷边槽钢承载力的弊端,较详细地说明了用构件全截面计算的直接强度设计法。

冷弯薄壁三次卷边槽钢轴压开孔立柱承载力研究

对冷弯薄壁三次卷边槽钢轴压开孔短柱进行试验研究,并采用有限元软件ANSYS进行计算,对比分析了ANSYS、中国规范和北美规范的计算结果以及开孔对立柱承载能力的影响。研究结果表明:冷弯薄壁三次卷边槽钢轴压开孔立柱的破坏模式均出现畸变屈曲;中国规范有效截面法间接计入了畸变屈曲的影响,与北美规范计算结果吻合良好;开孔明显降低了立柱的承载能力,且变化规律与工程中常规轴心受压构件不符,对于冷弯薄壁三次卷边槽钢承载力的开孔折减在设计中应予以足够的重视,其开孔折减系数对于文中截面可取为K=2.41×10-5λ2-3.78×10-3λ+9.59×10-2。

用我国规范计算高强冷弯薄壁卷边槽钢柱的适用性

在分析比较冷弯薄壁型钢结构技术规范(GB 50018-2002)、欧洲规范Eurocode3(EN1993一1-3)和北美规范(AISI S100一2007)的基础上,结合已有试验结果,针对比Q345钢强度更高的钢材制成的冷弯薄壁卷边槽钢柱的极限承载力进行了较深入的探讨和对比分析。结果表明:按冷弯薄壁型钢结构技术规范(GB5001 8一2002)计算两端固支槽钢柱是可行的。

畸变缺陷对冷弯薄壁型钢柱力学性能的影响

为研究畸变缺陷对腹板V形加劲冷弯薄壁卷边槽钢柱力学性能的影响,测量了20个试件的畸变初始缺陷.介绍了缺陷的测量装置及方法,绘制了畸变缺陷沿试件纵向分布图,给出了所测构件畸变缺陷最大值和平均值.用有限元方法分析畸变缺陷对畸变屈曲承载力和畸变屈曲侧向变形的影响,结果表明,输入的初始缺陷值越大,对应的试件极限承载力越小,畸变屈曲侧向变形越大.数值模拟时分别考虑畸变缺陷最大值以及平均值,与试验结果对比发现,输入试件纵向畸变缺陷平均值所得的承载力以及变形值与试验数据吻合较好.给出了数值计算时畸变缺陷的建议取值方法.

受弯的冷弯卷边槽钢畸变屈曲强度和其相关屈曲承载力

受弯的冷弯薄壁卷边槽钢基本上有板件局部屈曲,截面畸变屈曲和构件弯扭屈曲三种屈曲模式,随后有它们之间的相关屈曲。由于畸变屈曲模式对缺陷的敏感度高,因此其屈曲后强度提高的幅度远低于局部屈曲模式。但是与局部屈曲模式相比,畸变屈曲模式抵抗破坏的能力却很强。可以用有限单元法计算受弯卷边槽钢截面的畸变屈曲强度。本文介绍了澳大利亚-新西兰标准AS/NZS4600-2005,用手算法计算受弯卷边槽钢截面的弹性畸变屈曲应力,並用直接强度法计算其相关的屈曲承载力。