高强度钢框架梁柱节点低周疲劳断裂性能试验研究

高强度钢结构节点的低周疲劳断裂性能是影响其抗震性能的关键因素,对于高强度钢结构的抗震设计及其在抗震区的推广应用至关重要。为研究受强震作用高强度钢结构节点的低周疲劳断裂性能,完成了4个高强钢框架栓-焊混接梁柱节点足尺试件的低周疲劳往复加载试验,包括2种不同的焊接孔形式和4种焊接工艺,测得各试件的断裂失效模态及承载性能。基于试验结果,分析了焊接工艺细节及焊接孔形式、钢材强度对高强钢框架梁柱节点断裂性能的影响,研究了这类节点的断裂失效机制。结果表明：当采用有效的构造改进措施,且翼缘焊缝质量得以保证时,高强度钢框架梁柱节点破坏前能承受较大的塑性变形,断裂性能良好。     

钢结构的低温疲劳性能研究进展综述

为明确建筑和桥梁钢结构低温疲劳性能可以进一步研究的内容和方向,从而提出其低温环境下的抗疲劳设计方法建议,从钢材力学性能与断裂韧性、基于材料与构造细节层面的应力疲劳寿命与疲劳裂纹扩展性能等方面,全面综述了国内外学者在钢结构低温疲劳性能方面取得的研究成果。结果表明,低温对钢结构疲劳性能的影响与钢材种类和其所在结构细节等因素有关;钢材疲劳韧-脆转变温度的存在,对钢材疲劳裂纹扩展行为会产生转折性的影响;对低温下建筑和桥梁钢结构的疲劳性能还要从材料、构造细节和构件3个层面,基于S-N曲线和断裂力学的方法,进行系统的理论与试验研究。     

多层钢框架偏心支撑的抗震性能试验研究

偏心支撑钢框架结构是一种比较理想的多层钢结构抗侧力体系,刚度大,受力性能合理。为了研究偏心支撑钢框架在地震作用下的滞回性能,为多层钢框架偏心支撑结构体系设计提供试验依据,选用耗能梁长度为可变参数,完成了2个不同构造形式的弯曲型耗能梁-偏心支撑框架在水平低周循环荷载下的破坏试验,分析了框架的承载能力及变形特征,研究了框架的破坏模式。研究表明,偏心支撑框架在弹性阶段内具有良好的变形能力,屈服荷载和框架刚度随弯曲型耗能梁长度增加呈下降趋势;偏心支撑框架能够控制框架破坏模式,地震作用下框架在耗能梁段屈服后屈曲破坏,破坏发生在耗能梁端部翼缘和支撑与柱脚连接的节点板位置,降低了梁柱节点受力。     

露天日照条件下钢结构构件的温度场分析

在钢结构设计中,分析结构温度效应、确定施工合拢温度的难点在于确定温度场分布。为了提出一种计算露天日照条件下钢结构构件温度场分布的方法,采用CFD数值模拟,运用Gambit软件进行建模,Fluent软件进行有限元求解,计算出工字型、箱形构件在北京2009年5月12日各个测温时刻的温度场。通过数值模拟计算结果与相应试验测温数据的对比,验证了所提分析方法的有效性。通过算例,分析讨论了影响钢结构构件温度场的各个因素,为工程设计提供参考。     

点支式玻璃建筑中铸铝支承件承载性能有限元分析

铸铝支承件自重轻、比强度高,相对在点支式玻璃建筑中通常使用的不锈钢支承件有较大的优势。现有的试验研究和计算分析表明,不锈钢支承件强度储备过大,可以采用铸铝支承件优化替代,但相关专门研究的缺乏限制了它的应用。铸铝支承件的承载性能试验仅得到了肢端屈服荷载,尚需要进一步的分析研究。对3种铸铝支承件进行非线性有限元分析,同时和试验结果对比。分析结果表明了有限元数值模拟的可靠性,基于有限元分析得到了支承件肢端荷载与相应的最不利应力和位移的关系,提出了铸铝支承件的承载性能评价。     

深肋组合扁梁肋部混凝土受力分析

为了简化深肋组合扁梁理论计算模型,同时对中国现有的深肋压型钢板板型进行改进,通过有限元软件ANSYS对深肋组合扁梁的正、负弯矩区进行有限元分析,并利用现有的试验结果进行验证分析,得知深肋组合扁梁肋部混凝土在梁受力全过程中应变均很小,承担的荷载很小,因此在受力上可以忽略;同时揭示了深肋组合扁梁的部分受力特点,为深肋压型钢板选型提供力学参考.结果表明：在对深肋组合扁梁进行理论计算时可以忽略肋部混凝土的影响,同时在满足楼板承载力和构造要求下,可以进一步改进深肋压型钢板板型,减轻质量.     

低温环境下十字形非传力角焊缝接头的疲劳性能

为了研究低温环境下钢桥焊接细节的疲劳行为和性能,以典型的十字形非传力角焊缝接头为对象,开展室温和?60 °C下的高周常幅疲劳试验;基于三维裂纹扩展数值模拟,分析低温对该焊接细节疲劳裂纹扩展寿命的影响机理. 结果表明,该焊接细节的室温和?60 °C条件下试验S-N疲劳寿命未表现出显著区别,初始焊接缺陷裂纹会在细节焊趾处的多个位置同时扩展;由低温环境导致的钢材断裂韧性的降低不会对该焊接细节的疲劳寿命产生明显影响. 虽然低温会增强钢材抵抗疲劳裂纹扩展的能力,但是该焊接细节的疲劳寿命主要受焊接过程产生的多样化初始裂纹缺陷因素控制;建议采用考虑多裂纹耦合扩展的三维裂纹扩展数值模拟来更加精确地预测疲劳裂纹扩展寿命.     

960 MPa高强度钢材轴压构件整体稳定性能试验研究

为研究960 MPa高强度钢材轴压构件的整体稳定性能,对6个焊接工字形和等边箱形截面试件进行了静力试验研究,测量了试件的几何初弯曲、荷载初偏心以及截面残余应力分布等初始缺陷,分析了试件的失稳破坏形态,得到了整体稳定承载力,并与规范设计曲线进行了对比分析。利用试验结果验证了有限元分析模型,并进行参数分析。研究结果表明：试件的破坏模态均为整体弯曲失稳,除两个几何初始缺陷过大的试件外,其他试件的整体稳定系数试验值均明显高于规范设计值;参数分析结果表明,960 MPa钢材焊接截面轴压构件的整体稳定系数较普通钢材显著提高,建议采用GB 50017-2003中的a类柱子曲线设计此类轴压构件,同时拟合了960 MPa高强度钢材的柱子曲线公式。     

960 MPa高强度钢材轴压构件整体稳定性能试验研究

为研究960 MPa高强度钢材轴压构件的整体稳定性能,对6个焊接工字形和等边箱形截面试件进行了静力试验研究,测量了试件的几何初弯曲、荷载初偏心以及截面残余应力分布等初始缺陷,分析了试件的失稳破坏形态,得到了整体稳定承载力,并与规范设计曲线进行了对比分析。利用试验结果验证了有限元分析模型,并进行参数分析。研究结果表明:试件的破坏模态均为整体弯曲失稳,除两个几何初始缺陷过大的试件外,其他试件的整体稳定系数试验值均明显高于规范设计值;参数分析结果表明,960 MPa钢材焊接截面轴压构件的整体稳定系数较普通钢材显著提高,建议采用GB 50017—2003中的a类柱子曲线设计此类轴压构件,同时拟合了960 MPa高强度钢材的柱子曲线公式。     

直接求解法在结构多点输入地震响应计算中的应用与改进

将以绝对位移形式求解动力方程的直接求解法引入结构多点输入地震响应计算。与常用的将位移分解为拟静力绝对位移和相对动力位移的分解法相比,直接法的概念更为简洁,计算量小,且更适用于非线性计算。对于采用振型叠加法的直接法,仅使用少量低阶振型可能导致较大误差。引入静力修正方法,提出了高效的改进直接法。算例结果表明,修正直接法只需少量低阶振型即可获得足够的精度,精度与分解法相当。