相贯节点平面钢管桁架中受压腹杆的计算长度研究

《钢结构设计规范》(GB 5 0 0 17- 2 0 0 3)对钢管桁架中受压腹杆的计算长度没有明确说明,结合国内外的研究成果,利用有限元分析程序,对相贯节点连接的平面钢管桁架中受压腹杆的计算长度进行了计算分析。结果表明:相贯节点平面钢管桁架中受压腹杆的计算长度主要和腹杆与弦杆外部宽度之比、壁厚之比有关。最后给出了受压腹杆计算长度设计建议值。     

冷弯薄壁型钢屋架受力性能及杆件计算长度研究

为研究低层冷弯薄壁型钢结构屋架的受力性能,对两个不同构造形式的屋架足尺试件进行了受弯性能试验研究,考察了冷弯薄壁型钢结构屋架的工作原理和破坏模式。试验结果表明：钢桁架的破坏主要是支座处节点连接的破坏,而杆件没有发生屈曲,不属于强度破坏。采用非线性有限元分析方法对钢结构屋架进行了变参数分析,结果表明：钢材强度、截面形式以及钢材厚度对桁架承载力都有较大的影响。采用柱挠度曲线(CDC)法分析了节点连接半刚性对冷弯薄壁型钢桁架压杆计算长度的影响,研究表明,冷弯薄壁型钢桁架压杆半刚性连接的计算长度与节点转动刚度和构件自身刚度有关,建议受压弦杆、端斜腹杆以及端竖腹杆平面内计算长度系数取为1.0,受压腹杆平面内计算长度系数取为0.9。     

钢桁架中间受压腹杆的计算长度分析

基于经典刚架弹性理论建立的四弯矩方程,综合考虑桁架的上、下弦杆和相邻腹杆对中间受压腹杆的影响,建立腹杆计算长度系数的稳定方程,并给出可供工程使用的桁架腹杆计算长度系数表。计算表明:当腹杆与弦杆不同时达到其最大应力时,上弦杆对腹杆有较强的约束作用,当参数η≤0.8(η为上弦杆与中间腹杆的稳定因数φ之比)时,计算长度系数比规范规定的取值偏小;当参数η≥0.9时,计算长度系数较规范规定的取值偏大,此时是偏于不安全的。     

矩形钢管混凝土桁架受压弦杆的计算长度

桁架受压弦杆受到相邻杆件的约束,其计算长度不能直接按两端铰接或两端固定杆件来取值。基于合理的假定,考虑相邻节间弦杆内力比对矩形钢管混凝土桁架受压弦杆计算长度的影响,推导出矩形钢管混凝土桁架受压弦杆屈曲的特征方程,给出相应的计算长度系数,并对不同截面的矩形钢管桁架受压弦杆进行了有限元计算。结果表明,采用计算长度系数的计算结果与有限元计算结果吻合较好,相邻弦杆的内力比对受压弦杆的计算长度影响明显,考虑相邻弦杆的内力比对计算长度的影响后,受压弦杆的计算长度系数有所减小。最后给出了便于工程应用的受压弦杆计算长度系数简化计算公式。     

平面KT型圆钢管搭接节点有限元参数分析与承载力计算

以平面KT型圆钢管搭接节点的试验数据为基础,从节点破坏模式、变形过程和承载力等方面对节点的非线性有限元建模方法进行校验。研究揭示了贯通直腹杆受压搭接节点的破坏过程和塑性区扩展情况,重点考察了贯通直腹杆受压且内隐蔽部分焊接的搭接节点几何参数和内隐蔽部分焊接与否对节点承载力的影响。有限元参数分析结果表明：腹、弦杆直径比和弦杆径厚比的变化对搭接节点的承载力影响较大,而腹、弦杆壁厚比和搭接率影响较小;内隐蔽部分未焊接明显降低贯通直腹杆受压的搭接节点承载力;KT型圆钢管搭接节点承载力均大于相应的KT型和N型零间隙节点承载力。最后,在N型零间隙节点承载力计算公式的基础上,应用多元线性回归方法拟合出平面KT型圆钢管搭接节点的承载力计算式;该计算式与试验结果吻合良好,且具有较好的连续性和适用性。     

工业化装配式高层钢结构桁架梁腹杆计算长度分析

新型工业化装配式高层钢结构桁架梁不同于传统形式的桁架梁,需将其简化成单根腹杆和弦杆进行稳定验算,并用计算长度来体现结构其他部分的约束作用,但GB 50017—2003《钢结构设计规范》对桁架梁腹杆计算长度的规定比较保守。基于刚架弹性稳定理论以及相关研究成果建立的四弯矩方程,综合考虑桁架梁的上、下弦杆刚度和节点刚度对腹杆计算长度的影响,推导出杆件群的稳定方程以及腹杆计算长度系数的计算方程。通过MATLAB编程解超越方程,列出了可供工程设计使用的桁架梁腹杆计算长度系数用表。针对节点实际刚度与计算刚度不一致的现象,推导了腹杆-弦杆半刚性节点刚度与节点弯矩关系的解析公式,求出节点刚度,便于设计人员查表得到相应计算长度系数。     

空间KK形圆管搭接节点静力性能试验研究与有限元分析

以上海旗忠网球中心为工程背景,对平面内外均搭接的空间KK形圆管节点（空间KK-Ov形节点）的静力性能进行了静力单调加载的试验研究和有限元非线性分析。详细介绍了节点试验方案,分析了搭接节点的受力性能、破坏模式、荷载-位移曲线及应变变化规律。在此基础上,建立了非线性有限元分析模型,对节点试验进行了数值模拟,计算结果与试验结果吻合良好。试验结果和有限元分析表明：空间KK-Ov形节点在发生承载力破坏时,常伴随有受拉腹杆与弦杆连接焊缝的开裂;四根腹杆交错搭接的构造,使得空间KK-Ov形节点具有明显区别于间隙节点破坏时管壁局部变形的特征,两受压腹杆之间的弦杆管壁在腹杆压力作用凹陷与腹杆局部屈曲是该类节点的主要破坏模式;平面外两腹杆搭接率ζ_t对节点承载力有一定影响,随平面外两腹杆搭接率的增大（即ζ_t绝对值变大）,节点承载力将会减小。现行规范公式用于计算空间KK-Ov形节点承载力,既未考虑单K平面内搭接的影响,亦未考虑空间参数变化的影响,计算结果较试验结果偏于保守。     

受力合理、断面经济的钢桁架设计

<正> 钢桁架重量可表示为:w=r/σ{sum S_sl_s/φ_s+sum S_cl_c+sum S_(fa)l_(fa)/φ_(fa)+sum S_(fl)l_(fl)} 式中:S_s、S_c、S_(fa)、S_(fl)分别为上弦杆、下弦杆、受压腹杆和受拉腹杆的内力;l_s、l_c、l_(fa)、l_(fl)分别为上弦杆、下弦杆、受压腹杆和受拉腹杆的长度;φ_s、φ_(fa)分别为上弦杆和受压腹杆的稳定系数;r为钢材容重;σ为钢材容许应力。故桁架的重量取决于各杆内力、数量、长度,以及受压杆的断面选择和     

Warren型平面钢管桁架受压弦杆的面外稳定承载力

受压弦杆面外失稳是Warren型平面钢管桁架面外失稳的主要形式,其受力状态可以简化为支撑弹簧压杆。确定腹杆提供的支撑弹簧刚度是计算压杆面外稳定承载力的必要条件。考虑节点面外转动刚度的影响,推导了腹杆对弦杆支撑弹簧刚度计算公式。对4~15跨的支撑弹簧压杆建立了相应的标准化屈曲计算模型,进行有限元屈曲分析,得到不同跨数压杆的弹簧刚度与面外稳定承载力的数值关系表,通过计算支撑弹簧刚度可以方便地查表得到不同跨数Warren型平面钢管桁架受压弦杆的面外稳定承载力。通过数值算例比较,查表法简便可行,可以在实际工程设计中参考应用。     

节点板上升式连接件组合桁架受压杆件计算长度系数研究

利用钢结构稳定理论知识，系统地分析了节点板上升式连接件组合桁架的上弦受压杆、受压腹杆及支座竖杆的平面内稳定问题，建立其计算模型和稳定方程，并求解出相应的计算长度系数。