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。

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。

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。

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。

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。

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。

T形矩管节点不同强化方式的力学性能研究

研究了矩管钢管桁架T形强化节点的基本受力特征和性能差异,借助大型通用有限元程序ADINA,建立了无强化与4种不同的强化方式共5组不同构造参数的T形连接节点数值模型,结合节点实际受力状况分别考虑单向轴力、单轴拉压作用以及拉压轴力与水平干扰力组合作用三种工况,进行了极限承载力和滞回性能的数值分析计算,得出外套管强化节点具有相对较好的综合力学性能,可为类似工程节点强化构造设计以及后续矩管桁架强化节点试验研究提供参考。

考虑单侧翼缘受载腹板屈曲的不锈钢钢管设计

本文给出了冷成型不锈钢方钢管和矩形钢管在腹板屈曲时的设计公式。研究了两种单翼缘加载的情况,一种是端部单翼缘加载,另一种是内部单翼缘加载,此外还研究了内部加载的情况。采用屈服线理论预测了不锈钢管截面的腹板屈曲强度。屈服线理论模型是在试验中观察到的破坏模式的基础上发展起来的。在屈服线模型基础上采用不同的假定,给出了计算冷成型不锈钢方钢管和矩形钢管的腹板屈曲强度的三种设计方法。其中两种腹板屈曲设计方法是完全采用屈服线分析理论推导出来的,另外一种设计方法是综合理论分析和经验分析得到的。将试验得到的腹板屈曲强度和这三种设计方法得到的屈曲强度进行了对比。结果表明采用纯理论推导得到的设计方法计算得到的腹板屈曲设计强度偏于保守,而综合了理论分析和经验分析得到的设计方法其计算的腹板屈曲设计强度值比较合理,可以用于单翼缘受载时冷成型不锈钢管的设计。

冷弯不锈钢管T形节点的试验研究

对冷弯不锈钢管T形节点进行试验研究,这些节点由方矩形中空截面的支撑和弦杆构成。对高强不锈钢(双相和高强度奥氏体)和普通强度不锈钢(AISI304)构件进行了测试,共进行了22个试验。试验方法:将支撑对弦杆正面所导致的全部集中力,沿试件长度施加到弦杆上。支撑和弦杆的宽度比值(β)范围为0.5～1.0,这样可以观察到弦杆正面和侧面的失效模式。将试验结果与采用澳大利亚/新西兰不锈钢结构设计标准、CIDECT和欧洲碳素钢结构设计规范的设计方法相对比。对比结果显示:采用0.1%,0.2%,0.5%和1.0%的弹性极限应力作为屈服应力,按照这些规范计算出来的设计强度略微保守。相对而言,0.2%的弹性极限应力比较适用于预测不锈钢管T形节点在使用和极限状态下的设计强度。

昆钢高层钢结构住宅设计

昆钢晓塘春色高层铜结构住宅楼高58．7米，共18层，采用框架一核心筒结构体系，建筑功能、经济性和舒适度较好。应用钢骨混凝土剪力墙、加强型梁柱节点设计使结构有较好的抗震性能。

主管内填充混凝土矩形钢管桁架受力性能试验研究

为研究主管内填充混凝土对矩形截面钢管桁架受力性能的影响,并考虑节点偏心作用,进行了支主管宽度比β为0.8的空钢管桁架、受压主管内填充混凝土桁架和拉压主管内均填充混凝土桁架的对比试验。试验研究表明:结构破坏均发生在节点部位,主管内填充混凝土改变了节点失效模式,其中空钢管桁架为节点部位的受压主管表面塑性失效和侧壁鼓曲,受压主管内填充混凝土桁架为节点部位的受拉主管表面塑性失效和侧壁鼓曲,拉压主管内均填充混凝土桁架为节点部位的受拉主管表面冲剪失效。主管内填充混凝土不但能协助主管受力,而且能够提高节点强度和刚度,提高桁架的整体承载力。节点相对偏心较大时,由偏心造成的次应力比较明显,对支管的影响要比对主管的影响大。节点试验承载力比按相关规范的计算承载力要高出较多,计算结果偏于安全。

冷弯厚壁型钢考虑冷弯效应的屈服强度计算方法研究

为研究冷弯效应对壁厚6.0 mm以上的冷弯厚壁型钢屈服强度的影响,对4种不同截面、不同厚度的冷弯厚壁型钢进行了截面不同部位的材性试验研究,同时对现有国内冷弯厚壁型钢的材性试验和短柱试验数据进行了汇总。在简要回顾国内外冷弯厚壁型钢考虑冷弯效应的屈服强度计算公式及其理论依据的基础上,将各国规范计算值与试验值进行了对比。结果表明:冷弯效应对冷弯厚壁型钢的屈服强度影响较大,其影响程度与板件的宽厚比关系明显;我国规范、北美、澳洲/新西兰规范公式,以及朱爱珠基于我国规范提出的修正公式计算结果偏于保守,而欧洲规范的计算结果略偏大;我国GB 50018—2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》中计算方法理论依据充分,且在计算结果偏于安全的同时变异系数较小,更适合于工程应用。

矩形钢管混凝土柱的耐火性能和抗火设计方法

进行了8个轴心受压或偏心受压矩形钢管混凝土柱,按ISO—834和GB/T9978—1999规定的标准升温曲线升温作用下耐火极限的实验研究。实验结果表明,截面尺寸和防火保护层厚度对构件耐火极限的影响较大,而荷载偏心率的影响则相对较小。分析结果还表明,国家规范GB50045—95中钢结构柱防火保护层厚度的确定方法不适合于矩形钢管混凝土柱。在大规模参数分析结果的基础上,提出了矩形钢管混凝土柱耐火极限及防火保护层厚度的简化计算公式,公式的计算结果与数值计算结果和实验结果均吻合较好,且总体上偏于安全。本文的研究成果可为有关矩形钢管混凝土工程进行抗火设计时提供参考。