平面KK型矩形钢管节点静力试验研究

依托某主题广场月牙形艺廊单层网壳钢屋架结构,选取其最不利受力节点,设计了中心插板节点和毂节点两种KK型矩形钢管节点,分别对其足尺模型进行静载试验,测试分析模型节点区域的应变及应力分布规律,对比分析支管端部的位移变化。结果表明:1)设计荷载水平下,两个节点均满足受力要求;毂节点和中心插板节点的最大试验荷载约为等效设计荷载的2.85倍和3.25倍,节点安全储备较高;2)在最大试验荷载作用下,两个节点支管根部与中心构件相贯焊缝附近部分均不同程度地屈服,毂节点圆筒内加劲肋焊缝局部出现开裂;3)相同荷载作用下,中心插板节点相应位置应力应变水平相对较低,故中心插板节点的承载强度较高;4)由试验荷载-位移曲线分析得出毂节点的各肢平均位移比中心插板节点约大13.3%,表明中心插板节点弹性刚度较大。

往复荷载作用下矩形钢管混凝土构件力学性能的研究

以往 ,国内外学者对矩形钢管混凝土构件滞回性能的研究尚少见报道。本文以矩形钢管混凝土构件截面高宽比和轴压比为主要参数 ,进行了 3 0个构件滞回性能的实验研究。利用数值方法分析了矩形钢管混凝土构件的滞回性能 ,理论计算结果与实验结果吻合较好。利用数值方法 ,系统分析和考察了轴压比、长细比、含钢率、截面高宽比、钢材屈服强度和混凝土强度等参数对滞回曲线骨架线的影响规律 ,在此基础上 ,提出了矩形钢管混凝土构件弯矩 -曲率和P -Δ滞回关系模型 ,以及位移延性系数的简化计算方法。

矩形钢管高强混凝土中长柱轴压构件的试验研究与理论分析

进行了 10根矩形截面钢管高强混凝土中长柱轴压构件的试验研究 ,目的是分析长细比、含钢率和截面长宽比对中长柱轴压构件的影响。同时 ,采用数值分析的方法 ,编制了适用于矩形钢管高强混凝土轴压构件的非线性计算程序 ,理论分析结果和试验结果进行了对比 ,两者吻合较好。在此基础上 ,利用所编制的非线性分析程序 ,分析了含钢率、钢材屈服强度、混凝土强度和截面长宽比等因素对轴压构件长细比 -稳定系数相关曲线的影响。研究结果表明 :构件的稳定承载力主要和长细比有关 ,随着长细比的增大迅速降低 ;截面长宽比在 1 0～ 1 6的范围内变化时 ,对稳定系数和相对跨中挠度的影响很小。

矩形钢管高强混凝土双向压弯构件截面强度

针对实际工程中方形和矩形钢管高强混凝土双向压弯构件受力时的两种典型加载路径,编制了非线性数值计算程序,对双向压弯构件截面进行了分析,材料本构关系以方形、矩形钢管高强混凝土轴压短柱试验为基础,并考虑了材料加卸载作用的影响.利用所编制的程序,分析了两种典型加载路径下双向压弯构件截面的荷载-变形关系全过程曲线,同时分析了残余应力对截面的荷载-变形关系全过程曲线的影响,讨论了截面长宽比、钢材屈服强度、混凝土强度、含钢率、加载路径及加载角度等参数对截面强度承载力的影响.最后给出了方形和矩形钢管高强混凝土双向压弯构件截面的三维强度承载力相关关系及其简化计算公式,并将简化计算公式计算结果与程序计算结果行了比较,两者吻合较好.

厚壁方矩形管冷弯效应对比分析

为了对厚壁型钢管的冷弯工艺改进、性能分析、结构强度设计和数值模拟结果的验证提供重要依据,进行了冷弯厚壁钢管上截取的平板件、弯角件、母材和相应方、矩形截面短柱的力学性能试验研究,获得了短柱全截面屈服强度相对于母材强度的提高值。分别运用北美等国厚壁冷弯型钢规范、国内薄壁冷弯型钢规范以及相关文献中的修正规范,对我国厚壁冷弯方矩形型钢管全截面强度进行设计和对比分析。结果表明:因冷弯工艺不同,国外公式计算的结果高于国内短柱实测值,国内厚壁冷弯型钢的强度设计不能照搬现有的国外厚壁冷弯型钢设计规范;国内薄壁公式能否适用要视型钢的冷作硬化效应程度决定;原料的强屈比和冷弯应变程度越大,则冷作硬化效应越大;焊接热使板件受到低温"退火"的作用不可忽略,其常常导致竖直配辊冷弯厚壁矩形型钢时,两竖直侧平板件强度低于母材。

H型钢梁与矩形钢管柱端板单向螺栓连接节点初始转动刚度性能

进行了6组平齐式、外伸式端板单向螺栓连接节点试验,并在现有研究成果的基础上,分别推导了单向螺栓抗拉刚度、受拉端板抗弯刚度、柱壁抗拉刚度、柱壁抗压刚度和受压外伸式端板抗压刚度的计算式.利用组件法推导了平齐式、外伸式连接节点在弯矩作用下初始转动刚度的理论计算公式.结果表明:给出的节点初始转动刚度的计算式与试验结果吻合较好,精度可满足工程设计的要求.最后,提出了H型钢梁与矩形钢管(RHS)柱端板单向螺栓连接节点的设计建议.

冷弯薄壁型钢轴压矩形空心管试验研究及承载力分析

对32根壁厚小于2 mm的冷弯薄壁型钢轴压矩形空心管构件进行试验研究,分析构件屈曲模式和极限承载力,采用GB50018—2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》和ABAQUS有限元程序计算构件承载力并与试验结果进行分析比较。结果表明:冷弯薄壁型钢轴压矩形空心管构件由于板件宽厚比较大易发生局部屈曲,通过GB50018—2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》可用于壁厚小于2 mm的冷弯薄壁型钢轴压矩形空心管构件的承载力计算,Abaqus有限元程序能较好地模拟冷弯薄壁型钢轴压矩形空心管构件的屈曲模式和分析其极限承载力。

冷弯厚壁矩形型钢板材力学性能分析

为了对冷弯厚壁型钢管的生产工艺改进、产品性能分析、结构强度设计和数值模拟结果的验证提供依据,从母材性能分析入手,针对两批断面规格为200×300×9.2的冷弯厚壁矩形型钢管,对从辊式冷弯成型过程中长型材上截取的平板试件、弯角试件的力学性能进行了测试。在此基础上,结合冷弯生产工艺和母材性能,对平板、弯角试件力学性能随冷弯道次的变化规律作了较详细的讨论和分析,并将本文实测值与相关文献中厚壁型钢的冷作硬化效应作了对比。结果表明:型钢全截面上平板件的性能分布极不均匀,竖直配辊冷弯厚壁矩形钢管时,两竖直侧平板件强度低于母材;板材冷作硬化效应主要取决于母材的强度、伸长率和强屈比,其中强屈比对型钢的冷作硬化效应影响最大;为了改善冷弯型钢性能,还应保证热轧板带的质量。

相邻两面受火矩形钢管钢筋混凝土柱耐火极限

为研究相邻两面受火的矩形钢管钢筋混凝土柱的耐火极限及其影响因素.利用ABAQUS有限元软件建立相邻两面受火的矩形钢管钢筋混凝土柱抗火分析模型,理论结果与以往国内外试验结果对比,两者吻合良好.对影响其耐火极限的各种因素包括截面周长、高宽比、长细比、配筋率、荷载比、材料强度等参数进行了分析,给出了耐火极限的理论公式.研究结果表明:在一定参数范围内,荷载比、截面边长和长细比是构件耐火极限的主要影响参数,表现为荷载比越小,截面边长越大,长细比越小,构件的耐火极限越高.

矩形钢管混凝土柱的防火保护

简要介绍了关于火灾下矩形钢管混凝土柱力学性能的研究成果。对构件耐火性能的实验情况、影响耐火极限的重要因素和确定厚涂型方钢管混凝土保护层厚度的实用计算方法作了详细说明 ,并结合工程中矩形钢管混凝土柱的抗火设计实例 ,说明规程课题组提出的抗火设计方法的有效性。

截面长宽比对矩形钢管高强混凝土力学性能的影响

采用数值分析方法分析了矩形钢管高强混凝土轴压短柱、偏压短柱、轴压长柱、偏压长柱及受弯构件的力学性能,理论分析结果和试验结果进行了对比,两者吻合较好。在此基础上利用数值分析程序,通过大量算例的计算,分析了截面长宽比对矩形钢管混凝土轴压、偏压构件及受弯构件力学性能的影响.研究结果表明：截面长宽比在1.0~1.6内变化时对矩形钢管混凝土轴压构件承载力的影响很小,对构件纵向应力-应变关系曲线的下降段有较显著影响;当长细比相同时,截面长宽比对压弯构件相关曲线的影响也较小;矩形钢管混凝土绕强轴的抗弯承载力和刚度随着截面长宽比的增加而增大,绕弱轴的变化规律正好相反.

主管内填混凝土对矩形钢管节点受力性能的影响

为研究主管内填混凝土对矩形钢管节点受力性能的影响,探讨主管内填混凝土矩形钢管节点的受力机理,对比分析了主管内填混凝土矩形钢管节点和空钢管节点的受压、受拉和受弯性能,结果表明主管内填混凝土能够改善节点的受力性能,显著提高矩形钢管受压节点的承载力,受压节点的破坏模式转变为横向局部承压破坏;对矩形钢管受拉节点承载力提高不明显,但提高了节点的刚度,改变节点的破坏模式;能够提高受弯节点的刚度和承载力,其破坏模式可采用支管受拉翼缘有效宽度模型.主管内填混凝土后矩形钢管节点的承载力可根据对应的破坏模式来计算.

往复荷载作用下矩形钢管混凝土压弯构件承载力计算

本文基于往复荷载作用下矩形钢管混凝土压弯构件的实验结果,比较了国内外比较典型的设计规范(程),包括英国BS5400(1979)、美国ACI318-99(1999)和AISC LRFD(1999)、日本AIJ(1997)、欧洲EC4(1994)、中国GJB4142 2000(2001)和福建省地方标准(送审稿),及本文数值方法在计算往复荷载作用下矩形钢管混凝土压弯构件承载力的差异。结果表明,在进行往复荷载作用下矩形钢管混凝土压弯构件承载力计算时,各种计算方法获得的承载力都偏于安全,其中,数值计算结果与实验结果最接近,GJB4142 2000(2001)的计算结果与实验结果吻合程度稍差,ACI318-99(1999),EC4(1994)和福建省地方标准(送审稿)的计算结果比实验结果约低20%,而BS5400(1979)、AISC LRFD(1999)和AIJ(1997)的计算结果比实验结果总体上低30%以上。本文结果可供进行矩形钢管混凝土结构设计时参考。

主管内填混凝土对矩形钢管桁架受力性能影响

为了解主管内填混凝土对矩形钢管桁架受力性能的影响,在试验研究的基础上,进行了主管内填混凝土对矩形钢管桁架结构节点、杆件承载力和刚度的影响分析,并探讨了其失效机理。结果显示:主管内填混凝土改变了节点的失效模式,但节点仍然是桁架结构的薄弱部位;主管内填混凝土能够明显提高受压节点的承载力和刚度,但受拉节点的承载力和刚度提高程度不明显;主管内填混凝土能够很好地协助受压主管受力,并提高受压主管刚度,而受拉主管的承载力和刚度提高程度不明显;对受压支管承载力有一定影响,而对受拉支管影响很小。探讨了目前规程关于受压节点的破坏模式和承载力计算,以及主管内填混凝土后的矩形钢管桁架结构变形的计算,提出了考虑节点变形影响的实用计算方法,为主管内填混凝土矩形钢管桁架结构的应用提供参考。

矩形钢管偏心相贯节点的平面外抗弯刚度

为了获得十字形矩形钢管偏心相贯节点的平面外抗弯刚度,本文采用理论模型结合数值分析的方法,基于塑性铰线模型和节点变形特征,建立了用于节点抗弯刚度计算的三梁系模型,结合参数分析和回归分析,获得节点刚度参数化计算式。结果表明:节点刚度与主管壁厚三次方成正比、与支管宽度与主管高度之比呈线性关系、与支主管高度比近似指数函数关系,计算式所得节点抗弯刚度值与有限元结果的差异大部分小于10%。

方形、矩形钢管高强混凝土受弯构件的理论分析与试验研究

基于从试验中剥离出来的混凝土和钢材的应力 -应变关系 ,采用数值分析的方法对方形、矩形截面钢管混凝土受弯构件的力学性能进行了分析。同时 ,进行了 6根方形、矩形钢管高强混凝土受弯构件的试验研究 ,研究构件纯弯段的受力性能 ,并与理论分析结果进行了对比 ,发现两者吻合较好。在此基础上 ,利用程序分析了钢材的屈服强度、混凝土强度、含钢率、截面长宽比对构件抗弯性能的影响。

冷成型不锈钢矩形管截面受弯构件挠度计算方法

采用理论推导和有限元方法,对冷成型不锈钢矩形管截面受弯构件的挠度发展与计算方法进行研究。在考虑截面应力分布和弯角影响的基础上推导出截面边缘屈服弯矩的计算公式,通过与301个算例的数值积分结果进行比较,验证了该计算公式的准确性。采用有限元软件ABAQUS建立了考虑几何初始缺陷和冷弯残余应力的精细有限元分析模型,依据现有试验结果对模型的准确性进行了验证。基于有限元分析结果对近似曲率法的初始刚度进行了修正,提出了修正的冷成型不锈钢矩形管截面受弯构件的挠度计算方法。将修正的计算方法与现有的其他3种计算方法进行比较,结果表明修正的近似曲率法计算公式能够更为准确地反映受弯构件的挠度发展。

矩形钢管截面b/t、h/t的限值确定

依据温特（Ｇ．Ｗｉｎｔｅｒ）有效宽度公式和统一法则方法，给出了矩形钢管全截面有效时的ｂ／ｔ、ｈ／ｔ限值，并在此基础上给出了换形钢管混凝土构件钢板件的限值，可供设计和制造者参考。

厚壁冷弯方矩管和热轧H型钢轴压极限承载力的对比研究

运用ANSYS有限元软件,在综合考虑初始几何缺陷、残余应力、冷弯效应等因素的基础上,分析了厚壁冷弯方、矩钢管和热轧H型钢轴心压杆的极限承载力,并将它们的极限承载力计算结果进行对比,得出相关结论,为轻钢结构框架柱构件截面选型提供了参考。

考虑扭转的矩形钢管混凝土双向偏压构件静力性能

在纤维模型法基础上,建立了能够考虑矩形钢管混凝土双向偏压构件截面变形轴扭转的计算方法,编制了非线性分析程序RA,分析了双向偏心荷载对矩形钢管混凝土轴向承载力及跨中截面变形轴扭转的影响.结果表明:程序计算结果与试验结果吻合良好;由欧洲规范4和我国规范计算矩形钢管混凝土双向偏压构件的轴向承载力(Nu)偏高于试验结果;双向偏心荷载严重降低了矩形钢管混凝土构件的轴向承载力.