楔形H型钢短柱在循环荷载作用下的试验研究与数值模拟

变截面H型钢构件是轻钢结构体系中经常采用的构件形式,探索其抗震性能必要而迫切。该文对7个楔形薄腹H型钢短柱进行了在恒定轴力下的拟静力试验,分析了其在反复水平荷载作用下的局部屈曲产生与发展过程,试验现象表明:局部屈曲是试件最终破坏的主要原因之一;根据试验结果绘制了试验试件的滞回曲线与骨架曲线,对比了腹板宽厚比、翼缘宽厚比、楔率等参数对骨架曲线的影响。基于ANSYS工作平台,建立了试验试件的数值分析模型,对试验试件进行了循环往复荷载作用下的全过程分析,分析中考虑了双重非线性、初始几何缺陷、残余应力等因素的影响。将数值计算结果与试验结果进行了对比分析,讨论了试件破坏形态、滞回曲线、最大承载力等方面的对比结果。分析结果表明:数值模拟能够较好地反映试件的试验结果。(4)数值计算获得的滞回曲线较试验获得滞回曲线饱满,在后继进行大规模循环荷载参数分析以提炼楔形H型钢压弯构件恢复力模型过程中应充分注意这一点。

大空心率圆锥形中空夹层钢管混凝土压弯构件滞回性能研究

为研究大空心率圆锥形中空夹层钢管混凝土压弯构件的滞回性能,对10个圆锥形中空夹层钢管混凝土压弯试件(8个往复加载和2个单调加载试件)进行试验研究。考察空心率(0.6和0.8)和轴压比(0、0.2、0.4和0.6)对试件的破坏模态、P-Δ关系曲线和滞回性能的影响,并建立数值模型对单调加载的压弯试件的受力机理进行分析,最后讨论了圆锥形中空夹层钢管混凝土压弯构件侧向承载力简化计算方法。研究结果表明,两种空心率试件的破坏形态基本一致,表现为试件下部不同程度的局部破坏;往复压弯试件的P-Δ曲线较为饱满,表现出较好的滞回性能。空心率从0.6增加到0.8对试件的侧向承载力和延性影响较小,两种空心率下的峰值荷载平均相差约3%。随着轴压比增加,试件的极限荷载降低,延性逐渐变差。往复加载试件的强度退化不明显,空心率为0.8的试件刚度退化更显著。试件的平均位移延性系数为3.56,平均黏滞阻尼系数为0.322,表现出较好的耗能能力。当空心率为从0.6增加到0.8,试件的黏滞阻尼系数平均提高15%。

楔形H型钢短柱循环荷载试验研究

对7个楔形薄腹H型钢短柱进行了在恒定轴力下的拟静力试验,对比分析了其在反复水平荷载作用下的破坏现象、滞回曲线、耗能情况。试验结果分析表明:腹板宽厚比较高的试件延性较差,且板件宽厚比对于构件的影响和初始缺陷密切相关;构件的竖向力对其滞回性能影响较大,应严格控制楔形压弯构件的轴压比。

门式钢框架轻型化的技术措施

论述门式钢框架轻型化的技术措施,包括变化构件截面、减小腹板厚度、把中柱设计为摇摆柱、利用底板式简单柱脚的转动约束和屋面板的蒙皮效应等.给出了相应的计算方法和计算原则.

轻型门式刚架结构中关于稳定分析问题的探讨

针对现行《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS 102:2002)中关于稳定分析的部分条款,通过大量系统的有限元分析,指出上述条款中存在的问题,并提出改进的建议:1)对单跨门式刚架变截面柱计算长度系数的取值提出了修正,并扩充了取值范围;2)对带摇摆柱门式刚架变截面柱计算长度放大系数的公式提出了修正;3)对工字形截面构件腹板有效宽度系数的公式提出了修正;4)提出了新的风吸力下冷弯薄壁檩条稳定承载力计算公式.以上工作为《上海市轻型钢结构技术规程》的修订提供了理论依据.

楔形变截面钢管格构柱极限承载力研究

楔形变截面钢管格构柱在技术和经济上具有明显的优势,在实际工程中应用广泛。理论分析表明,考虑楔率、约束和剪切变形影响后,可将楔形变截面钢管格构柱极限承载力的计算转化为等效的等截面钢管格构柱极限承载力的计算。采用有限元计算分析楔形变截面钢管格构柱楔率影响系数、稳定系数和轴力-弯矩相关曲线,提出楔形变截面钢管格构柱极限承载力的简化算法。简化算法与有限元吻合良好,可供实际工程参考。

变截面H型钢柱相关屈曲性能研究

采用板壳单元离散变截面H型钢柱,并同时考虑构件整体与局部初始缺陷、残余应力、材料屈服、几何非线性等因素的影响。根据数值分析的结果,重点研究了腹板宽厚比、腹板楔率、翼缘宽厚比、长细比等参数对板件局部屈曲与构件整体稳定的影响,总结了压力作用下变截面H型钢柱局部屈曲、整体屈曲和相关屈曲的发展过程以及影响因素。

高强锥形中空夹层薄壁钢管混凝土轴压短柱试验研究

对5组共10个采用Q690钢材和C120混凝土的高强锥形中空夹层薄壁钢管混凝土(THSTW-CFDS)轴压短柱进行试验研究,试验参数为内、外钢管径厚比、空心率以及是否配置纵向加劲肋.结果表明:随着空心率和内、外钢管径厚比增加,试件极限承载力降低;带肋试件和无肋试件相比,空心率为0.72时,极限承载力提高约7.2%;空心率为0.82时,极限承载力提高约7.5%;空心率为0.85时,极限承载力提高约10.9%.利用有限元软件ABAQUS对THSTW-CFDST轴压短柱进行数值模拟,并对其进行轴心受压全过程分析.THSTW-CFDS轴压短柱的受力全过程包括弹性阶段、弹塑性阶段和塑性下降阶段.提出了适用于带纵向加劲肋THSTW-CDFS轴压短柱的承载力计算公式,公式计算结果与试验结果吻合较好.

轻型钢结构设计轻量化的主要途径

通过对已颁布的二本轻钢规程的学习，并结合工程实践，试论述轻钢结构，主要是门式刚架设计轻量化的若干主要途径，包括塑性设计，工形截面腹板屈曲后强度利用，楔形构件和变截面构件的应用，把中柱设计成摇摆柱，考虑结构系统相互约束作用和蒙皮效应等。

单线铁路预制拼装桥墩设计探索

相比传统的现浇施工工艺,预制拼装技术在质量控制、施工速度、环境保护等方面具有一定优势。为研究铁路预制拼装桥墩最适宜的结构体系和连接方案,以某单线铁路32 m简支梁桥为研究对象,结合铁路桥梁设计特点及预制拼装桥墩施工工艺,对比分析了铁路预制拼装桥墩的不同结构体系、连接方案、墩身截面形式,研究表明:铁路预制拼装桥墩适宜采用双柱式桥墩,墩柱设计为矩形实体截面,墩柱与承台采用锥套锁紧钢筋接头连接并配合后浇少量湿接缝混凝土,墩柱与盖梁采用灌浆波纹管连接方案。初步探索铁路预制拼装桥墩结构设计,为预制拼装桥墩技术在铁路桥梁建设中的推广提供参考。

采用楔形构件框架的塑性分析(英文)

对一些平面内楔形截面构件进行二阶简单塑性铰法分析,并利用有限元法及重叠原理推导I形钢楔形截面构件的刚度矩阵。为预测构件内部可能形成塑性铰的位置,以一个同时受弯矩及轴力作用的梁柱单元,仿真各种不同边界条件的楔形截面构件。若预测构件内会形成塑性铰的位置则要增设一个节点,将一个构件分割为两个单元,以获得最合理的荷载-挠度曲线。楔形截面构件的刚度矩阵应特别注意方向性的问题。若没有考虑到任一构件中可能形成塑性铰的位置,就不能准确地预测梁柱真实的极限承载能力。若仅用一个单元代表一个楔形截面构件就会高估极限承载能力。该方法可合理地应用于具有楔形截面构件框架的塑性分析。

超高层建筑钢结构型钢柱连接定位锥销施工

随着时间推移逐渐将成熟的技术手段和设备器械运用到建筑行业当中。其中钢结构工程由于其特殊性,即空间大、跨度大以及经济实用的特点,被广泛利用到建筑施工中,比如厂房、写字楼等各种建筑物都有涉猎。但是,目前在应用广泛的同时,也出现了较多的问题,当前超高层钢结构建筑多为钢框架–混凝土核心筒体系、钢框架体系、钢框架支撑体系以及钢框架–剪力墙体系,在对接型钢柱时,常采取螺栓、连接夹板、耳板,导致施工程序变得过于复杂,难以定位、校正难度较大。基于此,本文就针对超高层建筑钢结构型钢柱连接定位锥销施工进行详细分析,以求能够快速定位空间坐标,且实现安装精度的提升,为坐标精度、安装质量的提高起到一定的促进作用。

钢筋混凝土柱-腹板贯通型钢梁混合框架中节点抗震性能试验研究

提出了用于混合框架的钢梁腹板贯通、翼缘部分切除的钢梁-钢筋混凝土柱(RCS)中节点构造形式。通过对节点试件的低周往复加载试验,研究了6种不同构造措施下节点试件的破坏过程、破坏形态和抗震性能。分析了该类混合节点试件的承载力、变形能力、滞回曲线、骨架曲线、强度退化、刚度退化和耗能特性等。结果表明,该6个节点试件的破坏形态可分为两类:一类为柱端混凝土和节点区内部混凝土的局压破坏;另一类为节点核心区的剪切破坏。局压破坏的试件滞回曲线呈弓形,且曲线下降段较陡,而剪切破坏的试件滞回曲线呈反S形,曲线下降段较缓。局压破坏的试件承载力退化大,刚度退化较快。研究表明,所提出的混合节点具有良好的抗震性能,合理的节点构造措施可增强内外混凝土的共同工作性能,从而提高节点的受剪承载力和变形能力。

圆锥形中空钢管混凝土叠合短柱试验研究

该文对12个圆锥形中空钢管混凝土叠合短柱进行了轴压试验,探讨了锥度、截面直径及是否内置钢管对圆锥形中空钢管混凝土叠合短柱轴压力学性能的影响,建议了圆锥形中空钢管混凝土叠合短柱轴压承载力计算式。结果表明:锥度、截面直径及是否内置钢管对圆锥形中空钢管混凝土叠合短柱轴压性能影响显著;建议的极限承载力计算式计算结果与试验结果总体上吻合较好,可用来预测圆锥形中空钢管混凝土叠合短柱的截面抗压强度。

圆锥形钢管混凝土长柱力学性能研究

利用有限元分析软件ABAQUS建立圆锥形钢管混凝土长柱力学性能分析的三维实体有限元计算模型,并与相应的试验结果进行对比。结果表明:有限元计算与试验所得的荷载-3H/4挠度曲线、承载力及破坏形态吻合较好。在此基础上,对圆锥形钢管混凝土长柱受力全过程中钢管与混凝土应力、应变分布情况进行分析,同时给出钢管与混凝土之间的相互作用规律,并对长细比、锥度、偏心距、材料强度及钢管壁厚等参数对圆锥形钢管混凝土长柱初始刚度、承载力及荷载-3H/4挠度曲线的影响进行比较。结果表明:圆锥形钢管混凝土长柱在3H/4处发生侧向挠曲破坏,长细比、锥度、偏心距、混凝土抗压强度及钢管壁厚等参数对其力学性能影响显著,钢管屈服强度对其力学性能影响不明显。

方锥形钢管混凝土长柱工作机理分析

利用有限元分析软件ABAQUS建立方锥形钢管混凝土长柱力学性能分析的三维实体有限元计算模型,并进行相应的试验研究。有限元计算与试验所得的荷载-3H/4挠度曲线、承载力及破坏形态吻合较好。在此基础上,分析方锥形钢管混凝土长柱中钢管和混凝土的应力、应变分布情况以及钢管与混凝土之间的组合作用,并比较长细比、偏心距、锥度等参数对方锥形钢管混凝土长柱极限承载力及荷载-3H/4挠度曲线的影响。结果表明:方锥形钢管混凝土长柱在3H/4处发生倾向挠曲破坏,长细比、锥度、偏心距、混凝土抗压强度及钢管壁厚等参数对其力学性能影响显著,钢管屈服强度对其力学性能影响不明显。

变截面斜腿刚架平面内整体稳定性能研究

利用ANSYS软件,考虑几何非线性和弹性,对变截面斜腿刚架进行了大量的荷载-位移全过程分析。分析中考虑了柱倾斜角度、柱高跨比、梁的起拱坡度和刚架柱小头截面惯性矩与大头截面惯性矩之比等四个参数,以及梁上均布荷载和集中力两种加载形式,最后给出了斜腿刚架的各种失稳模式和相应刚架柱的计算长度系数,供设计时参考。