单面螺栓连接的等边单角钢压杆稳定问题讨论

以６４根单面螺栓连接的等边单角钢压杆稳定试验资料为主要依据,结合国内外钢结构规范和有关技术规定中计算其压杆承载力的计算结果,运用最小二乘法数据统计原理,推导出等边单角钢压杆稳定性的简便验算方法。     

单角钢压杆的屈曲及稳定计算

在钢结构工程中经常采用等边或不等边单角钢作为轴心受压构件,现行钢结构设计规范(GB50017—2002)提供了等边单角钢压杆的截面类别及稳定计算方法,但对不等边单角钢压杆的规定相对粗糙。本文根据弹性稳定理论和角钢截面特征规律,推导了等边及不等边单角钢轴心受压构件的屈曲条件和长细比简化计算方法,并给出了稳定设计方法。扭转屈曲换算长细比仅与角钢肢宽与肢厚的比值有关,这使得弯扭屈曲换算长细比的计算也进一步简化。经过验证,该方法简单实用,可供工程设计参考。     

局部变形单角钢轴心受力试验研究

对有局部变形的单角钢受拉和受压两种极限承载能力开展试验研究。结果表明:局部变形缺陷会降低单角钢极限承载力,变形越大,降低越多。局部变形对受压承载影响较大,对受拉承载力影响较小;内凹与外凸变形方式对承载力影响不大。     

单肢火曲等边双角钢轴心受压构件的试验研究

提出一种新型单肢火曲等边双角钢构件。对长细比分别为60,80,100,120,140的单肢火曲双角钢构件和长细比为60,140的普通双角钢构件进行了轴心受压试验研究,得到了试件的破坏形态和稳定承载力,分析了长细比和构件形式对单肢火曲等边双角钢构件受力性能的影响。结果表明,普通双角钢试件发生绕非对称轴的弯曲变形,单肢火曲等边双角钢试件发生绕对称轴的弯曲变形;火曲对构件承载力的影响与长细比有关,长细比越大,其影响越小。     

单角钢压杆的肢件宽厚比限值和超限杆的承载力

在采用低碳素结构钢制作单角钢压杆时,肢件宽厚比限值不是需要关心的问题。现在高强度的Q420钢和Q460钢开始在输电塔架中应用,设计工作者不仅要关心宽厚比限值,还要了解超限杆的承载力应如何计算。单角钢压杆的受力情况分为轴压和偏压两类,它们对肢件宽厚比有不同的要求,但现有塔架设计的技术规定并未对此做出区分。根据理论分析和现有文献的试验结果,发现宽厚比限值对轴压单角钢和偏压单角钢有不同意义,分别是防止局部屈曲和防止整体失稳时抗扭性能过低。据此,分别提出两类杆件宽厚比限值和超限杆承载力的计算公式,计算了两批Q460单角钢压杆的承载力,与对应文献试验值符合较好。     

高强度等边单角钢轴压构件稳定设计研究回顾与问题探讨

高强度单角钢轴压构件的稳定性能因其材料的屈服强度等力学性能改变而发生变化,因而在稳定设计及其相关研究中会遇到许多新的问题。针对这一现状,结合我国GB 50017-2003《钢结构设计规范》、美国钢结构设计规范ANSI/AISC 360-05和ASCE 10-97等三部规范,对设计规范中宽厚比限值规定的适用性、高强度角钢宽厚比限值制定的必要性、角钢构件长细比的计算,以及现有角钢轴压构件稳定计算的折减方法等问题进行了探讨和算例分析,基于稳定的基本理论和数据结果的对比分析,解释并给出了上述几个问题的确定性结论和需要注意的方面,为高强度单角钢轴压构件稳定设计方法的研究提供了参考。     

高强度等边角钢轴心受压局部稳定的有限元分析和设计方法研究

随着钢结构的发展,高强度热轧等边角钢在钢结构中的应用逐渐增多,如输电铁塔和大跨度桁架等。然而由于强度的提高,较多数量角钢截面的等效宽厚比超过规范的限值,不满足局部稳定的要求。我国现行规范尚未对这一问题给出明确规定。运用通用有限元软件ANSYS建立有限元模型,准确模拟构件的残余应力和几何初始缺陷,对15个高强度热轧等边角钢轴心受压构件的局部稳定受力性能进行有限元分析,并与相应的试验结果进行对比。比较结果表明,建立的有限元模型能够准确模拟几何初始缺陷和残余应力对构件局部稳定受力性能的影响,从而准确地分析计算高强度热轧等边角钢轴心受压构件的局部稳定受力性能。利用已验证的有限元模型,对高强度热轧等边角钢轴心受压构件的局部稳定受力性能进行有限元参数分析,并与美国规范和欧洲规范的设计方法进行对比。结果得到:几何初始缺陷和残余应力对于高强度热轧等边角钢轴心受压构件局部稳定承载力的影响比普通钢材受压构件小;美国钢结构设计规范能够更准确的计算Q420等边角钢轴心受压构件的局部稳定承载力。     

Q235冷弯薄壁等边角钢压杆承载力计算方法

在分析比较GB 50018—2002冷弯薄壁型钢结构技术规范条文规定的基础上,结合试验结果,对Q235冷弯薄壁等边角钢压杆承载力计算方法进行了较深入的探讨和分析比对,研究结果显示:采用有效宽度法的国内现行规范GB 50018—2002可以有效地预测Q235冷弯薄壁等边角钢压杆的稳定承载力,与试验结果吻合良好且偏于安全。     

带有局部变形缺陷的单角钢承载力研究

通过对有局部变形的单角钢开展非线性有限元分析和极限承载力试验研究,得到不考虑整体稳定的承载力计算公式,依据计算公式可以对处于工作状态有局部缺陷单角钢构件进行承载力验算,判断其局部缺陷是否构成安全隐患,为下一步结构处理提供技术依据。     

单边连接单角钢压杆的计算与构造

在详细分析各国现有试验资料的基础上,提出了用于平面桁架设计的等效长细比计算公式,其主要特点是可以直接计算不同强度等级角钢压杆的长细比,提出了连接肢宽厚比限值的计算公式.分析结果表明:设计单边连接的单角钢压杆,除正确计算外,还应考虑构造措施的影响,并且腹杆应该配置在弦杆同一侧;节点连接板的厚度、连接肢的宽厚比等也需要有所考虑.     

卷边翼缘工形截面构件的局部稳定性能

提出了一种翼缘卷边的工形截面薄壁构件,可以应用在轻型钢结构房屋结构中。由于翼缘板有卷边的加强作用,极大地提高了其局部屈曲荷载,从而使翼缘板可以不受板件宽厚比限值的约束,能获得比较好的经济效益。为此建立了翼缘卷边工形截面构件有效长宽比的概念及其计算公式,并通过变化几何参数对这种截面的局部屈曲性能进行研究和分析,从而确定卷边宽度系数的合理取值以及卷边翼缘宽厚比限值。     

输电塔组合角钢构件稳定性分析

输电塔的主材通常采用单角钢、双肢和四肢组合角钢构件。通过对GB 50017-2003《钢结构设计规范》和DL/T 5154-2002《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》的比较,指出当采用局部稳定强度折减系数mN后,即可不必考虑扭转屈曲对组合角钢构件稳定性的影响。真型塔试验结果表明,通过普通螺栓连接的组合角钢分肢存在受力的不均性,并将产生较大的截面偏心弯矩,从而导致构件提前弯曲失稳破坏。建议采用组合长细比来反映分肢受力不均的影响,并给出换算长细比的计算公式。     

高强角钢(Q460)单边连接时宽厚比限值试验研究

通过对Q460高强角钢单边连接的试验研究,指出我国GB50017-2003《钢结构设计规范》和ASCE10-1997《美国输电铁塔设计导则》对宽厚比限值公式的不足之处。根据具体试验数据和对Q460高强角钢单边连接时的局部屈曲性能的研究,推导出单边连接单角钢的实用宽厚比限值公式,用于Q460高强角钢单边连接时压杆设计。     

角钢、剖分T型钢压杆的弯扭屈曲(1)

单轴对称的角钢、Ｔ型钢压杆有必要做弯扭屈曲验算。计算方法宜采用换算长细比法。利用截面特性的近似值得出单角钢和双角钢构件的实用计算公式。这些公式虽然由弹性稳定理论导出,和非弹性范围内的试验结果也吻合较好。此外,通过对计算结果的分析,建议长细比不大的构件不宜用宽厚比大的型钢规格。     

雁形板的局部稳定分析

用能量法算出雁形板翼缘的局部稳定临界应力,并由此对雁形板的设计,及不同强度等级混凝土雁形板的宽厚比的限值,提出了建议。     

高强度角钢轴心受压构件稳定设计方法研究

Q420和Q460高强度热轧等边角钢在钢结构中的应用逐渐增多,由于强度提高,部分角钢截面的宽厚比超过规范限值,不满足局部稳定性的要求。GB 50017—2003《钢结构设计规范》对于这一问题并没有给出相应的计算方法和设计规定。结合DL/T 5154—2002《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》和美国ANSI/ASCE 10—97《输电铁塔设计导则》的相关规定,研究Q420和Q460高强度热轧等边角钢轴心受压构件稳定承载力的设计计算方法,分析了上述规范中对于高强度角钢轴心受压构件稳定设计方法的合理性,为相关设计提供了参考。     

单层钢结构厂房板件宽厚比限值的选用分析

在单层钢结构厂房设计中,合理选用钢构件宽厚比限值,对厂房的单位耗钢量有很大的意义。为此,GB 50011—2010《抗震规范》引入了"抗震性能化设计"的设计原则,对钢结构设计提出了"高延性-低弹性承载力"和"低延性-高弹性承载力"两类思路。通过计算比较的方式确定板件宽厚比,使设计更加合理。通过解读GB 50011—2010中的相关条文并通过实例计算,以期对设计者在进行单层钢结构厂房设计时选用合理的设计方法提供参考和帮助。     

输电铁塔用钢管及角钢构件经济性分析

以输电铁塔的角钢和钢管构件为研究对象,采用等强度理论即稳定承载力与强度承载力相等,对大规格角钢、普通双拼角钢、大规格双拼角钢、普通四拼角钢的临界长细比进行分析,提出角钢长细比取值建议及钢管构件经济性指标计算方法,在此基础上对不同钢材强度的钢管经济长细比进行分析,提出钢管长细比取值建议。分析结果表明:双排螺栓布置下4种截面临界长细比依次为33、40、33、43;钢管长细比小于40时,Q460性价比最优,长细比为40~120时,Q345性价比最优,长细比大于120时,Q235性价比最优。     

H型钢楔形薄壁构件的局部屈曲性能分析

用三维退化曲壳元离散H型钢楔形薄壁构件 ,对其进行了考虑双重非线性的全过程分析 ,提出了评价H型钢楔形薄壁构件局部屈曲性能的特征荷载。考察了平均腹板宽厚比、楔率等参数对H型钢楔形薄壁构件屈曲后强度的影响 ,获得了一些有价值的结论