高强度结构钢材Q460-C低温冲击韧性试验研究

高强度钢材在建筑行业中逐渐被应用,而随着钢材强度的增大,其韧性性能会有一定程度的退化,特别是在低温环境中更加明显。因此,有必要研究高强度建筑钢材的冲击韧性。通过对14 mm厚的高强钢材Q460-C进行低温下的冲击韧性试验,并将其夏比冲击功值与60,90,120,150 mm厚Q345的AKV值进行比较分析。结果显示,Q460-C的冲击韧性随温度的降低而下降,在20～-20℃,14 mm厚Q460-C钢材的低温冲击功值依次低于同温度下的150,120,90,60 mm厚Q345的AKV值,在低于―20℃时,Q460钢材的强度对其低温脆性的影响没有Q345钢材的厚度对其低温脆性的影响明显。同时,还利用Boltzmann函数对试验结果进行拟合分析,得到Q460-C钢材的韧脆转变温度为-11.1℃;最后对不同温度点下的冲击试件断口进行扫描电镜分析,观察到-20℃下冲断的试件断口形貌有相当的脆性特征,基本已完成了从韧性向脆性断裂的转变。试验表明,Q460-C钢材的低温脆性特征明显,应引起足够重视。     

高强度钢材箱形截面轴心受压短柱局部稳定试验研究

针对高强度钢材焊接箱形截面柱的局部稳定受力性能,对4个Q460钢材等边箱形短柱进行轴心受压试验。根据试验结果分析试件的局部屈曲应力、极限应力随板件宽厚比的变化规律,并将试件的局部屈曲应力、极限应力与我国、美国、欧洲钢结构设计规范以及陈绍蕃建议的相应设计方法和计算公式进行对比分析。结果表明,钢板的宽厚比越大,试件截面的利用率越低,局部屈曲后强度越富余;我国钢结构设计规范中对于试件的局部屈曲应力的计算公式不适用于等边箱形短柱;对于等边箱形短柱的极限应力,美国、欧洲钢结构设计规范和陈绍蕃建议的设计方法的计算结果较为接近,且均略高于试验结果,这3种设计方法都是可行的。进一步修改已有的计算公式,以适用于计算Q460高强度钢材等边箱形短柱的局部屈曲应力;建议采用陈绍蕃建议的设计方法,并进一步修改欧洲钢结构设计规范的计算公式,以适用于计算Q460高强度钢材等边箱形短柱的极限应力。     

合肥新桥国际机场航站楼箱形曲梁承载性能分析北大核心CSCD

为得到合肥新桥国际机场航站楼钢结构屋盖中箱形曲梁构件的承载性能,以箱形曲梁部分为重点研究对象,采用千斤顶单拉加载的方式,进行了3个箱形曲梁模型的试验研究。建立了试验构件的有限元模型,将试验结果与有限元计算结果进行了对比和分析,有限元计算有效地模拟了试验构件的承载性能,试验结果和有限元结果吻合较好,证明了设计的合理性和安全性。试验得到了不同面外支撑对构件承载性能的影响。通过施加大小不同的初始缺陷,分析了初始缺陷对于转换节点构件承载性能的影响。试验模型的有限元分析与试验数据相互验证,为设计提供了理论依据。     

拱型波纹钢屋盖下部支承结构的设计与分析

主要针对拱型波纹钢屋盖结构的钢与混凝土两种下部支承结构在实际设计中的问题和影响因素等问题展开分析。根据拱型波纹钢屋盖结构的受力特点,建立了下部结构的计算模型。算例分析表明:跨度、矢跨比对拱脚水平推力影响均较大;矢跨比较大、柱高较小或柱距6m左右时,拱型屋盖下部采用钢结构较经济,而对于小跨度(尤其是跨度为18m左右)时,采用钢支承结构不够经济。建议通过梁端加肋或采用箱形截面钢梁减小拱脚水平推力的扭转影响。此外,按照悬臂梁对称配筋的方式对下部混凝土柱进行设计较简单方便且误差很小。     

点支式玻璃建筑幕墙夹层玻璃温度场及其温度应力分析

各种节能措施的选用大大改变了建筑的节能效果及其温度场状态,特别是对玻璃幕墙这种易于传热的结构,温度场改变更为明显。我国规范对于温度应力设计没有十分明确的计算方法,欧洲规范把玻璃内部的温度梯度简化为平均温度进行计算。本文在真实温度梯度的情况下计算夹层玻璃的温度应力。此外,本文详细分析了各种因素,如内外两片玻璃板之间的厚度,玻璃板的初始温度,玻璃板的支承条件等因素对于温度应力大小的影响。研究发现后两者因素对于幕墙温度应力影响更大。最后根据有限元的分析结构提出相应的规律性的总结,希望能在玻璃幕墙的实际设计中发挥作用。     

强震下钢框架动力时程分析模型应用对比分析

为比较几种有限元模型计算钢框架动力时程分析的精度以及效率,采用通用有限元软件ABAQUS,分别建立壳单元模型、多尺度模型、考虑损伤退化的纤维梁模型以及不考虑损伤退化的传统两折线模型,比较几种模型在计算结构变形、结构破坏形态等方面的特征,检验等效本构模型的计算精度,深入探讨考虑损伤退化对钢框架抗震性能的影响。同时,对比几种模型的计算效率,考察等效本构模型的改良作用。研究结果表明:在一开始损伤退化没有出现的时候,四种模型的计算结果基本一致。一旦由于塑性应变累积导致损伤退化的发生,考虑损伤退化的纤维模型、壳单元模型和多尺度模型的计算结果吻合良好,说明等效本构模型能够反映结构出现损伤对结构变形的放大作用。而没有考虑损伤退化的两折线杆系模型与三者的计算结果差别较大,计算得到的变形结果偏小,低估了结构的层间位移角和层位移,导致计算结果偏于不安全。计算效率上,等效本构模型的计算时间远小于壳单元模型和多尺度模型,比两折线模型略高,实现计算精度和计算效率的平衡。     

Q460等级高强度钢材螺栓抗剪连接孔壁承压性能有限元分析

运用三维实体有限元数值模拟方法,对9组Q460等级高强度钢材螺栓抗剪连接试验进行材料、几何、接触非线性分析,详细介绍了建立有限元模型的具体方法,给出了极限承载力的求解全过程,提出了影响其模拟精度的重要因素.根据端距、边距和螺栓间距的不同,采用有限元模型模拟出了连接板发生的孔壁承压破坏、净截面破坏等不同的破坏模式,通过有限元分析得到的极限承载力计算值与试验值十分接近.结果表明:建立的有限元模型能够准确模拟高强度钢材孔壁承压性能,选择合适的应力-应变关系和接触刚度是影响计算精度的关键.     

大跨结构箱形曲梁的平面内整体稳定性能分析

为研究两端铰接圆弧轴线箱形截面曲梁的平面内整体稳定性能,采用数值方法对其进行了理论研究,采用ABAQUS有限元软件建立了二维的曲梁模型,模拟曲梁的平面内稳定问题。研究了不同圆心角、不同长细比,以及不同大小的初始几何缺陷对圆弧轴线箱形截面曲梁平面内稳定性能的影响,得到了弹性屈曲系数的数值解与经典理论解的差异和规律,给出了初始几何缺陷对稳定系数和正则化长细比关系曲线的影响,并且计算得到了该形式曲梁的轴力-弯矩关系曲线。提出的圆弧轴线箱形截面曲梁平面内稳定的设计公式可为今后的设计提供理论依据和建议。     

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。     

加固用钢结构栓焊并用连接承载性能研究

栓焊并用连接节点在钢结构加固工程中具有很好的应用前景,但螺栓连接与焊接连接的刚度和延性的差异,使得栓焊并用连接受力性能复杂,其承载能力并不是螺栓连接与焊接的简单叠加。进行了高强度螺栓摩擦型连接与侧端部角焊缝并用连接试件承载性能的试验研究,得到了摩擦型高强度螺栓连接与角焊缝焊接的并用连接试件的承载力与螺栓和焊缝承载力的关系,分析了栓焊并用连接节点的承载性能。结果表明,高强度螺栓摩擦型连接与侧焊缝焊接连接在一定的强度范围内可以很好地共同工作。根据试验结果提出了栓焊并用连接节点的设计建议。