考虑蠕变效应的钢柱高温承载力计算方法

高温蠕变对火灾下钢构件的内力和变形影响较大,现行《建筑钢结构防火技术规范》（GB 51249-2017）中未考虑蠕变对钢柱高温承载力的影响。采用ANSYS软件分析考虑蠕变后钢柱在高温下的受力性能,并与钢柱的抗火试验进行对比,发现考虑蠕变的钢柱有限元模拟结果与试验数据吻合更好。利用验证的有限元模型进行参数分析,结果表明：考虑蠕变效应后,钢柱的高温承载力受初始缺陷（残余应力、初弯曲、初偏心）、弯曲方向、荷载比、长细比、升温速率的影响较大,受截面形式和钢材屈服强度的影响较小。给出了考虑蠕变效应后计算钢柱高温承载力的简化方法。     

高强Q690钢柱高温下轴心受压局部稳定设计方法

局部屈曲是钢结构构件的一种破坏模式,钢结构发生局部屈曲破坏时,屈曲应力小于钢材的屈服强度。为了研究高温下高强Q690钢柱的局部稳定性能,采用有限元软件ABAQUS建立有限元模型,模型采用其他学者完成的Q460钢柱轴心受压局部屈曲试验进行验证,考虑宽厚比、温度、初始缺陷、残余应力和翼缘与腹板之间相互作用的影响,对高强Q690钢柱进行参数分析。研究结果表明：宽厚比对局部屈曲有显著影响,宽厚比的增大导致试件极限承载力的降低;初始缺陷和残余应力对局部屈曲应力有较大影响,且试件的极限承载力随着温度的升高而明显下降。基于有限元分析结果提出了适用于高强Q690钢柱高温下的局部稳定设计方法和宽厚比限值,并与GB 50017-2017、Eurocode 3和ANSI/AISC 360-10中的设计方法进行了比较。     

高强度Q460钢梁抗火性能研究（Ⅱ）——理论验证

系列文章的第1篇已经对高强度Q460钢梁高温下的抗火性能进行了理论分析,给出了高强度Q460钢梁的温度分布和极限承载力、临界温度和稳定系数的计算方法。该文采用有限元分析对高强度Q460钢梁的温度分布和极限承载力进行了计算,并将计算结果与理论分析和试验结果进行了对比,验证了理论分析的正确性。对高强度Q460钢梁和普通Q235钢梁的抗火性能进行了对比,得到两者在抗火性能方面的区别。提出了高强度Q460钢梁抗火设计的简化方法,并通过一个算例演示了简化设计方法的使用。     

柱端不同约束H型截面钢柱抗火性能研究

为探讨火灾作用下裸露H型截面钢柱的抗火性能和破坏模式,对2根不同柱端约束的H型截面钢柱在相同荷载水平作用下的抗火性能进行试验研究。采用自行研制的柱炉对试件进行模拟火灾试验,试验升温曲线很好地模拟了火灾燃烧特点,试验中测得了钢柱的变形曲线和温度分布。结果表明:在火灾作用下,裸露钢柱在较高温度下具有较好的抗火能力,增强柱端约束可以提高其抗火性能。     

爆炸荷载作用下基于抗剪承载力的钢柱失效准则

为实现爆炸荷载作用下钢柱快速损伤评估及失效分析, 作者分别基于壳单元的精细化模型和梁-柱纤维模型, 研究了爆炸荷载作用下钢柱的动态响应;通过位移、剩余竖向承载力和钢柱最大剪力指标, 对钢柱进行损伤评估和失效分析.在钢柱剩余承载力基础上提出了基于抗剪承载力的钢柱失效破坏准则, 并通过数值模拟对其进行验证.结果表明:基于抗剪承载力的钢柱失效准则能较为准确地预测钢柱在爆炸荷载作用的剪切破坏及由此导致的钢柱剩余承载能力的丧失;梁-柱纤维模型可用于钢柱的损伤失效分析, 比精细化模型的计算效率高, 但分析结果偏于安全.     

火灾下轴心受压H型截面约束钢柱整体稳定设计

利用验证的有限元模型分析了轴向约束刚度比、轴力荷载比和钢柱长细比对火灾下轴心受压H形截面约束钢柱屈曲温度和破坏温度的影响,给出了其屈曲温度和破坏温度的计算方法。轴向约束刚度比对约束钢柱屈曲温度和破坏温度的影响可用指数函数表示,轴力荷载比和钢柱长细比对约束钢柱屈曲温度和破坏温度的影响可用多项式表示。采用有限元方法对计算公式进行了验证,设计公式计算结果与有限元分析结果吻合较好,且设计公式给出偏于安全的结果。     

高强度Q460钢梁抗火性能研究（Ⅰ）——理论分析

为了得到高强度Q460钢梁高温下的抗火性能,采用有限差分法推导了高温下高强度Q460钢梁的截面温度计算方法并计算了温度分布,提出了钢梁各个组件温度的修正公式。基于常温下钢梁的整体稳定临界弯矩,根据Q460钢材的高温力学性能参数,分析得到了高强度Q460钢梁高温下临界弯矩和整体稳定验算参数;并利用等效刚度法考虑了温度不均匀分布的影响,研究了高强度Q460钢梁在不均匀温度下的极限承载力、临界温度和稳定系数。     

防火涂料局部破损后约束钢柱的临界温度

为了研究防火涂料局部破损后钢柱的抗火性能,根据分段平衡微分方程,分别推导了两端铰支和固支的钢柱局部防火涂料破损后高温下的挠曲线方程,采用边缘屈服准则得出了局部防火涂料破损后轴向约束钢柱临界温度的计算方法。用有限元对高温下的挠度和轴向位移进行了验证,结果吻合较好。通过算例计算了两端铰支轴向约束刚度内力随温度的变化关系,并计算了临界温度。研究结果表明：轴向约束增加高温下钢柱的内力,降低钢柱的临界温度;破损长度越长、轴向约束刚度越大,临界温度越低。     

六边形孔压弯蜂窝钢柱承载力研究

利用ANSYS建立了扩张比为1．4的六边形孔的蜂窝钢柱的有限元模型,同时也建立了扩张前的原有实腹钢柱的有限元模型。对这些模型进行了在不同偏心距情况下的轴向压力作用下的屈曲分析,获得了各压弯构件的极限承载力,并做了对比分析。     

某电厂组合钢柱破坏机理计算分析及其加固处理方法

局部屈曲是组合钢柱常见的失效模式之一.结合某电厂组合钢柱承载坍塌现象,用三维有限元法计算出该组合钢柱的极限荷载,指出了该组合钢柱的破坏机理与破坏过程,并探讨了该类钢柱的局部稳定性问题,提出了解决同类问题的一般性方法.     

钢骨高强混凝土T形短柱偏心受压的试验

目的 设计一种新型实腹式钢骨混凝土T形柱,研究不同含钢率对钢骨混凝土T形柱正截面承载力的影响.方法 对3根钢骨高强混凝土T形短柱和1根钢筋高强混凝土T形短柱在偏心作用下的力学性能进行了试验研究,分析了不同含钢率对承载力的主要影响,得出了相应的关系曲线.结果 钢骨高强混凝土T形短柱的承载力一般比不加钢骨的钢筋高强混凝土T形柱提高20%～34%.结论 实验表明,在异形柱中加入钢骨对异形柱的承载力有很大的提高,这种新型实腹式钢骨混凝土T型柱可以在工程中使用.     

钢管纤维混凝土短柱轴压承载力计算分析

钢管钢纤维高强混凝土柱是一种新型的结构.普通钢管混凝土短柱的承载力计算公式不能满足钢管钢纤维高强混凝土短柱的需要.在对7根钢管钢纤维高强混凝土短柱和3根钢管高强混凝土短柱试验的基础上,对其承载力进行了理论分析.推导了钢管钢纤维高强混凝土短柱极限承载力的理论计算公式,对其影响因素进行了分析,给出了钢管钢纤维高强混凝土短柱极限承载力的简化计算公式.公式的计算结果与试验结果吻合较好,可供工程设计参考.     

钢管混凝土轴压短柱的极限承载力分析

基于双剪统一强度理论,充分考虑了中间主应力,即钢管和核心混凝土之间的相互作用力（紧箍力）的影响,推导出了钢管混凝土轴心受压短柱的承栽力公式。该公式不仅考虑了紧箍力对混凝土的约束作用,而且考虑了紧箍力对钢管的环向张拉作用,并对其侧压系数和材料强度参数的取值做了分析探讨,最后将计算结果与文献资料的试验数据进行了对比。结果表明：双剪统一强度理论对钢管混凝土构件的研究有很好的适用性;考虑紧箍力对钢管承载力的影响是非常有必要的;该研究为钢管混凝土结构的优化设计提供了可靠的理论依据。     

钢管（高强）混凝土轴压稳定承载力研究

采用考虑构件具有千分之一杆长的初挠度,利用对偏压构件承载力的计算方法分析钢管（高强）混凝土轴心受压构件的稳定承载力,推导了稳定系数的计算公式,理论分析结果与试验结果吻合良好。     

钢管混凝土轴心受压柱耐火极限的理论计算

在合理地确定钢管混凝土截面温度场分布＾［１］,及组成钢管混凝土的钢材及混凝土热－力本构关系模型＾［２］的基础上,提出一种计算钢管混凝土轴心受压柱耐火极限的数值分析模型,理论计算结果与试验结果吻合良好。最后,分析了钢管混凝土构件截面直径、含钢率、钢材屈服极限及混凝土强度等参数对思压柱耐火极限的影响。     

高配筋外包钢高强混凝土小偏压柱试验研究

在对８根高配筋率的外包钢高强混凝土小偏压短柱试验基础上，进行了角钢与混凝土整体共同工作情况、外包钢小偏压短柱的破坏形态、曲率和挠度分布规律、角钢与受压区混凝土的受力性能、承载力计算、提高配筋率与配箍率及采用高强混凝土对小偏压柱受力性能的影响等多方面的分析研究．还对高配筋外包钢高强混凝土小偏压柱进行了全过程分析．并进一步得出了承载能力直接计算法的简易公式．     

十字形钢骨混凝土异形柱轴心受压承载力研究

目的设计一种新型实腹式钢骨混凝土异形柱,进一步研究这种新型构件的承载能力,得到钢骨混凝土异形柱轴心受压承载力的计算公式.方法通过对3根十字形钢骨混凝土异形柱和1根钢筋混凝土异形柱的轴心受压承载力的试验研究,对不同含钢骨率及无钢骨构件的承载力进行了对比分析.结果随着含钢骨率的增大,构件的承载力及延性也相应增加;在轴心荷载的作用下,从开始加载到混凝土开裂直至试件达到极限荷载,型钢与混凝土能保持协同工作;提出了十字形钢骨混凝土异形柱轴心受压承载力的计算公式,理论计算值与试验结果吻合较好.结论钢骨混凝土异形柱与普通钢筋混凝土异形柱相比具有更高的承载力和更好的延性.这种新型实腹式钢骨混凝土异形柱可以在工程中推广使用.     

钢骨-方钢管自密实高强混凝土短柱的轴压承载力

采用统一强度理论对轴心受压钢骨-方钢管自密实高强混凝土短柱的核心混凝土、钢管以及型钢钢骨在三向应力状态下的轴向极限承载力进行了分析;通过引入考虑厚边比影响的等效约束折减系数和考虑尺寸效应影响的混凝土强度折减系数,将方钢管对混凝土的约束等效为圆钢管对混凝土的约束,从而推导出钢骨-方钢管自密实高强混凝土短柱轴压承载力的理论计算公式;将该公式的计算结果与试验结果和已有公式的计算结果进行比较,各结果吻合良好。结果表明：该公式有很强的适用性,对发挥材料潜力、节约材料具有实际意义,并且为此类结构的研究提供了重要的依据。