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。     

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。     

铝合金板式节点网壳杆件壳体平面内计算长度分析

为获得铝合金板式节点网壳杆件的平面内计算长度,对5根网壳杆件进行轴心受压稳定承载性能试验。采用ABAQUS中的实体单元建立试件的有限元模型,通过反弯点法得出了杆件的计算长度。研究结果表明,铝合金板式节点的半刚性构造使得网壳杆件的平面内计算长度与其净长度有关。基于ANSYS软件平台,采用非线性弹簧单元COMBIN39建立了考虑铝合金板式节点半刚性的网壳模型。通过对不同荷载模式下网壳一阶屈曲荷载及杆件临界荷载的对比,发现压杆周围杆件受压时的刚度退化对其约束的削弱作用可使其计算长度系数放大约33%,因此杆件的受压刚度退化在稳定分析中不可忽略。通过对杆端约束刚度的推导和弹性稳定微分方程的求解,得到了考虑铝合金板式节点半刚性和周围杆件约束的网壳杆件平面内计算长度系数,并制成了供设计使用的计算用表,可为铝合金板式节点网壳杆件的设计提供依据。     

多层冷弯薄壁型钢结构住宅水平荷载分配关系研究

为了确定水平荷载在多层冷弯薄壁型钢结构住宅中的分配关系,基于冷弯薄壁型钢组合墙体和组合楼盖的试验研究成果,将组合墙体计算模型中上导轨简化为桁架单元,墙架柱简化为梁单元,覆面板等效为非线性对角弹簧,将组合楼盖计算模型中楼盖梁简化为桁架单元,面内剪切刚度由非线性对角弹簧的刚度确定,以达到合理简化组合墙体和组合楼盖计算模型的目的。采用ABAQUS有限元软件建立4层双跨冷弯薄壁型钢结构住宅模型,模拟分析水平荷载通过冷弯薄壁型钢组合楼盖传递至冷弯薄壁型钢组合墙体的分配关系,并通过6层足尺冷弯薄壁型钢结构房屋振动台试验,验证楼盖刚性和水平荷载分配关系的判定方法。研究表明：组合墙体和组合楼盖简化计算模型能较好地模拟冷弯薄壁型钢墙体和楼盖全过程的受力性能,与试验结果的误差小于20%,模型可用于简化分析组合墙体的受剪性能以及组合楼盖的面内受力性能;多层冷弯薄壁型钢结构住宅中采用的压型钢板上覆不同材料的组合楼盖型式均为刚性楼盖,水平荷载按剪力墙等效刚度的比例分配。     

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。     

小跨度单角钢新型钢屋架的研制

<正> 早期的钢屋架大多数采用芬克式屋架,这种屋架的弦、腹杆,大都采用双角钢加垫板,并通过节点板连接,另件多,制作费工。后来弦杆改用 T型钢,腹杆用单角钢,取消了垫板和部分节点板,降低了制作费用,但用钢量还是不低。近年来,国外已较普遍采用冷弯薄壁型钢用作小跨度屋架,其     

《建筑结构》第37卷(2007年)总目录

题目篇页题目篇页·钢结构·次框架开洞的巨型钢框架结构性能分析1 1空间受力巨型钢柱滞回性能的影响因素分析1 4杆件力学模型在空间钢结构中的应用研究1 8梁柱连接计算方法的改进1 12单伸臂梁和双跨连续梁的整体稳定性能分析1 15冷弯薄壁型钢构件的直接强度法1 20高强冷弯薄壁型钢搭接式连续檩条受力性能试验研究1 24大跨高位钢桁架转换层结构的实测与分析1 28等截面斜腿刚架平面内整体稳定性能研究1 40半刚性T型钢高强螺栓连接承载力计算1 44钢结构设计制图深度及表示方法1 47圆管T形相贯刚接节点在结构中的应用与设计2 73阻尼减振及预应…     

冷弯薄壁型钢空间节点滞回性能分析

总结分析当前用于建造冷弯薄壁型钢结构的节点力学性能,发现冷弯薄壁型钢结构体系中组合墙体和楼盖均为空间受力体系,连接部位不能简单地简化为梁柱节点,应考虑其空间作用。本文在此基础上进行了试验研究,结果表明:试验试件的破坏形态及破坏模式均为楼盖梁出现严重的塑性变形;试件滞回经历了弹性、弹塑性、塑性阶段;冷弯薄壁型钢试件有很好的耗能性能;轴压比对试件延性系数影响较大,当轴压比为0.2时,截面尺寸越大延性系数越大,而当轴压比为0.4时,截面尺寸越大延性系数越小。     

考虑畸变屈曲的冷弯薄壁型钢卷边槽形截面构件设计可靠度分析

基于已有的冷弯薄壁型钢卷边槽形截面构件承载力试验研究结果,对不同牌号冷弯薄壁型钢卷边槽形截面构件考虑畸变屈曲的有效宽度法承载力计算模式不定性进行了分析,并统计了冷弯薄壁型钢强度不定性和几何特性不定性。在此基础上,采用改进一次二阶矩方法,按《冷弯型钢结构技术规范》(修订稿)的抗力分项系数要求,计算了不同牌号冷弯薄壁型钢卷边槽形截面受压构件在不同可能荷载组合下的可靠指标。结果表明:对于LG550、S350、S280冷弯薄壁型钢卷边槽形截面受压构件,按《冷弯型钢结构技术规范》(修订稿)的抗力分项系数计算得到的可靠指标均能满足目标可靠指标的要求,证明了所采用的考虑畸变屈曲的有效宽度法计算构件承载力的适用性。     

圆管桁架受压腹杆平面内计算长度有限元分析

利用有限元分析方法研究了平面圆管桁架受压腹杆平面内计算长度的主要影响参数以及计算长度随各参数的变化规律。研究结果表明:影响圆管桁架受压腹杆平面内计算长度的主要因素为受压腹杆与弦杆的直径比、壁厚比以及弦杆直径与壁厚的比值,并且随着上述各参数的增大,受压腹杆平面内计算长度系数均呈增大的趋势。最后,根据几十种不同影响参数的有限元计算结果,提出了可供工程应用的圆管桁架受压腹杆平面内计算长度系数的建议值。     

屈服强度550MPa高强冷弯薄壁型钢轴压构件承载力设计

高强冷弯薄壁型钢结构在国外低层住宅和门式刚架体系中应用较广,国内已开始采用,但尚无相应设计规范可依。针对屈服强度550MPa高强钢材冷弯薄壁型钢结构常用的轴压构件的承载力设计方法进行了研究,包括其承载力计算模式及设计可靠度分析,并据此提出了相应的设计方法。最后,通过国内外现有相关试验数据的分析,验证了所提出的强度设计指标及承载力设计方法的合理性与可靠性。     

压型钢板拱形屋面支座试验研究

波纹拱形屋面是一种冷弯金属薄壁结构,由于其施工周期短、跨度大、不需用柱支撑等特点,在我国广泛应用于厂房和仓库的屋顶。考虑冷弯薄壁拱形结构的自身特点,支座形式对整体结构至关重要。针对现行规程中3种不同的支座进行试验和有限元模拟,分析支座处压型钢板的应力分布。结果表明:铰支座、刚性支座和半刚性支座这3种不同的支座形式中,半刚性钢板支座受力较好;在冷弯薄壁拱受力过程中,支座钢板的刚度给予薄壁拱支座处一定受力角度的调整,有助于弥补工程中施工偏差造成拱支座受力过于集中导致支座附近屈曲破坏。     

冷弯薄壁型钢组合楼盖和自攻螺钉连接的抗剪性能试验研究

对3个足尺冷弯薄壁型钢楼盖试件的面内受力性能进行了水平低周往复加载试验研究,得到其破坏特征、承载力指标以及自攻螺钉连接的破坏模式,试验结果表明C形边梁与压型钢板间的自攻螺钉连接破坏导致了楼盖试件破坏。基于楼盖试件面内破坏现象,对C形楼盖梁与U形边梁间、C形楼盖梁与压型钢板间两种自攻螺钉连接形式进行了抗剪性能试验研究,得到自攻螺钉连接的破坏形态和单颗自攻螺钉的抗剪承载力,分析了中国规范GB 50018-2002对于计算单颗自攻螺钉抗剪承载力的适用性。采用基于性能的抗震设计理论对冷弯薄壁型钢楼盖中自攻螺钉连接的性能水平、性能目标以及承载力指标进行了探讨,其结果可用于指导冷弯薄壁型钢结构体系的抗震设计。     

Analysis and design reliability of axially compressed members with high-strength cold-formed thin-walled steel

High-strength cold-formed thin-walled steel has been widely used in developed countries in the last several years. However, the application and popularization of the new materials in China is still very limited, and there are no related provisions in current design codes for reference in engineering practice. In this paper, considering the effects of the variations from material strength in structural members, geometrical parameters of sections, analysis methods for limit load-carrying capacity and external loadings, the second-order moment probability method was used for conducting the design reliability analysis of 550 MPa high-strength cold-formed thin-walled steel structures, from which the reasonable target reliability index, the corresponding resistance partial coefficient and the design strength values were discussed and proposed. Existing experimental data related have been collected and used to demonstrate the suitability and reasonability of the proposed results, which shows that, with reasonable determination of the design strength value of 550 MPa high-strength cold-formed thin-walled steel sections, the effective width-to-thickness ratio method considering coupling stability of plates recommended by “Technical Code of Cold-formed Thin-Walled Steel Structures (GB50018-2002)” can be efficiently used to estimate the load-carrying capacities of the axially compressed elements of high-strength cold-formed thin-walled steel structures, and well satisfy the target reliability index in structural design.     

G550高强冷弯薄壁槽钢受弯构件力学性能与设计方法

为了研究高强冷弯薄壁槽钢受弯构件的力学性能和设计方法,对3种板件加劲形式的G550高强冷弯薄壁型钢槽形截面受弯构件进行了试验研究和有限元参数分析。结果表明,板件加劲形式对高强冷弯薄壁槽钢受弯构件屈曲模式和受弯承载力有显著影响,翼缘V形加劲比腹板V形加劲能够更有效地提高构件抗弯承载力,构件抗弯承载力的变化规律与屈曲模式有关。根据有限元参数分析结果,在已有直接强度法基础上回归出适用于高强冷弯薄壁槽钢受弯构件的直接强度法修正公式。     

屈服强度550MPa高强冷弯薄壁型钢结构轴心受压构件可靠度分析

本文采用二阶矩概率法,考虑强度、截面几何参数、计算模式、外荷载等不定因素的影响,针对屈服强度550MPa高强冷弯薄壁型钢轴心受压构件的可靠度进行了分析,并考虑材料特性,在已有试验的基础上对其承载力计算方法、目标可靠指标及强度设计指标的合理选取进行了研究。结果表明,在按厚度分类合理确定高强冷弯薄壁型钢的强度设计指标后,可依据现行的《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB 50018—2002)给定的考虑板组稳定计算截面有效宽厚比的方法对其轴心受压构件的极限承载力进行有效分析,并满足预定设计可靠指标的要求。     

带肋薄壁钢管混凝土框架梁柱端板连接节点试验研究

进行了4个带肋薄壁钢管混凝土梁柱端板连接节点的静力试验。试件的钢管由厚度为1.5 mm或3.0 mm的冷弯薄壁型钢组合而成,高强螺栓端部焊接50 mm长的螺纹钢筋。分析了端板类型、钢管壁厚度对节点破坏模式和连接的弯矩-转角关系特征等的影响,研究节点的承载力、刚度、延性和各组件关键部位的应变分布规律,提出了节点区柱壁加厚...     

Parametric Study on Ultimate Strength of Four-bolted Connections with Cold-formed Carbon Steel

The curling(out-of-plane deformation in the plate thickness direction) influence on the ultimate strength of cold-formed stainless steel bolted connection has been investigated and modified equations for predicting the ultimate strength considering strength reduction caused by curling through finite element analysis have been suggested by previous researchers. In this paper, single shear four-bolted connections fabricated with thin-walled carbon steel commonly utilized in the light-weight structural members of building were tested under static shear in order to investigate block shear fracture behavior and curling influence on the ultimate strength and fracture mode. Main variables of specimens are plate thickness and end distance parallel to the direction of loading. Curling in the perpendicular direction of applied force also occurred for bolted connections with a relatively long end distance and thin plate. The curling occurrence caused a sudden strength drop and reduced the ultimate strength of bolted connections. Current design specifications such as AISC, AIJ and AISI for block shear strength were summarized and it is known that design equations did not provide the accurate prediction of ultimate strength and fracture mode for thin-walled carbon steel bolted connections. Strength reduction by curling and the condition of curling occurrence were investigated through an additional parametric finite element analysis. As a result, revised strength equations for block shear fracture and bearing fracture were suggested considering fracture path and curling effect and their validity was also verified.     

腹板开矩形孔复杂卷边冷弯槽钢梁局部屈曲性能及直接强度法研究

为了研究腹板开孔复杂卷边冷弯槽钢梁的局部屈曲性能，以及探究北美冷弯型钢结构设计规范(AISI S100-2016)中腹板开孔冷弯槽钢梁局部屈曲直接强度法计算公式的可靠性，对孔高比(孔洞高度与腹板高度的比值)分别为0、0.2、0.4、0.6和0.8的10个腹板开矩形孔复杂卷边冷弯槽钢梁纯弯试件进行了静力试验研究。试验结果表明，开孔和不开孔试件均发生以局部屈曲为主的屈曲破坏模式，与不开孔试件相比，开孔试件的受弯承载力下降，且下降幅度随孔高比的增大而增大。利用ANSYS有限元程序对试验进行了模拟分析，分析结果与试验结果吻合良好；在此基础上，采用经试验验证的有限元模型，通过变换腹板高度、板厚和孔高比开展了有限元参数分析，并根据有限元参数分析结果对已有腹板开孔冷弯槽钢梁的弹性局部屈曲临界应力近似计算公式进行了修正。基于试验结果、有限元参数分析结果以及修正的弹性局部屈曲临界应力近似计算公式，对AISI S100-2016中开孔冷弯槽钢梁发生以局部屈曲为主破坏时的直接强度法计算公式进行了修正。