轮压荷载作用下吊车梁承压应力分析

对工字形吊车梁在轮压作用下腹板内的承压应力进行了有限元分析，以确定腹板计算高度处的承压应力及其在 腹板内的扩散规律. 通过参数分析发现，影响承压应力扩散的主要因素为腹板的厚度和轨道惯性矩，翼缘的惯性矩也有 一定的影响，吊车梁的跨度、高度以及支座条件对其影响很小. 借助弹性地基梁理论，结合对数值结果的分析，拟合了 有钢轨的吊车梁腹板计算高度处等效承压长度的计算公式，与国内外规范的各种公式进行了对比. 通过数据拟合，得到 了承压应力沿腹板高度的变化规律.     

梁柱节点翘曲位移传递的分析

考虑柱子和两个正交方向梁的翘曲自由度,再加上传统的节点位移和节点转动等6个自由度,空间框架中刚性连接节点的自由度应该为9个。对常用的梁柱刚性连接节点中的3个翘曲自由度之间的关系进行分析,得到了3个方向的翘曲自由度之间的关系,这些关系能够用于消去梁的翘曲自由度,从而保证一个节点仍然是7个自由度。采用ANSYS板壳有限元分析结果进行的验证表明,提出的公式是正确的。研究表明,目前各种通用软件中采用一个节点7个未知量的方法隐含的梁柱翘曲自由度之间的关系是不符合实际的。     

薄壁构件整体稳定性的有限元模拟

对薄壁构件整体稳定性分析中的薄壁梁单元和壳体单元两种有限元模型的特点进行了讨论,并提出一种新的适用于薄壁构件整体稳定分析的壳体单元模型,该模型可以有效消除各种局部屈曲模态的影响.采用通用有限元软件ANSYS,分别利用壳体单元模型和薄壁梁单元模型,分析了双轴对称截面梁、单轴对称截面梁、轴心受压构件、压弯构件和变截面梁的稳定性,通过与经典解或已有研究结果的比较对有限元模型的可靠性以及存在的问题进行了讨论.通过分析,发现ANSYS的薄壁梁单元模型不能用于分析单轴对称截面梁和压弯构件的弯扭屈曲,同时在分析变截面薄壁构件的稳定性时可能产生较大的误差;常用壳体单元模型可能由于截面的局部屈曲模态不能得到整体屈曲的临界荷载;提出的壳体单元模型可以精确模拟薄壁构件的整体稳定性.此外,提出的壳体单元模型不仅可以用于分析薄壁构件的整体稳定性,也可以作为检验薄壁构件整体稳定理论正确性的重要依据.     

变刚度多重抗侧力结构的串并联模型

为了解高层结构中个子结构之间的相互作用,对刚度沿高度变化的双重和三重弯剪型抗侧力体系在水平荷载作用下的侧移进行有限元分析,提出一串联 并联电路模型来表达各弯剪型子结构之间的相互作用,弯剪型结构的弯曲柔度和剪切柔度被模拟为2个电阻,串联形成串联小电路,多个弯剪型结构并联,被模拟为各个小串联电路并联,流过各个小串联电路的电流是剪力,总电流是总水平剪力,各串联小电路两端电压相等表示各子结构侧移相等.采用这个模型,提出整体结构侧移的一个简单计算方法,与有限元结果对比表明,串并联电路模型计算的侧移有良好的精度,特别是顶部位移的误差很小.     

剪切型支撑框架的假想荷载法

为了在钢结构设计中避免确定框架柱的计算长度的复杂性,提出一种应用于剪切型支撑框架的假想荷载法,将假想荷载作用于框架楼层,与其他荷载组合进行二阶弹性分析,框架柱即可取层高为计算长度进行设计.推导了有水平力和无水平力作用时的假想水平力,发现水平力的作用不影响假想水平力的大小.采用几何和材料非线性分析方法,考虑构件初始弯曲、结构初始侧移和残余应力,研究了多种几何条件和荷载条件下的支撑框架,提出假想荷载近似计算公式,并与有限元结果进行对比.通过实际应用算例分析,验证了该简化公式能够应用于支撑框架的设计.     

单轴对称楔形工字钢梁的平面外稳定

该文推导了楔形变截面梁弯扭屈曲的非线性应变能,并依据得到的总应变能进行有限元分析公式的推导。对楔形悬臂梁,中间截面最大的楔形变截面简支梁承受集中荷载和均布荷载的情况进行了分析,与ANSYS基于板壳理论的有限元分析结果进行对比,验证了该文理论的正确性和精度。最后依据该文理论分析了两端简支的楔形工字钢梁受不等端弯矩作用下的临界弯矩,拟合了高精度的临界弯矩计算公式,该公式形式与等截面梁的相同,物理意义明确,便于工程应用。     

耐火钢-混凝土简支组合梁抗火性能

为研究耐火钢-混凝土简支组合梁在火灾下的变形性能和耐火极限,基于有限元软件ABAQUS建立的分析模型分别对采用防火涂料和防火板保护的耐火钢-混凝土简支组合梁标准升温下的抗火性能进行模拟.分析了荷载比、防火保护层、材料强度、截面尺寸、混凝土楼板中纵向钢筋等因素对组合梁耐火极限的影响.结果表明:荷载比和防火保护层厚度是影响耐火钢-混凝土简支组合梁抗火性能最重要的两个因素.钢梁板件厚、翼缘宽等对耐火钢-混凝土组合梁的抗火性能有一定有利影响.材料强度、钢梁高和楼板厚、楼板宽和楼板中纵向钢筋直径对耐火钢-混凝土简支组合梁的耐火极限影响不大.同等条件下防火板比防火涂料具有更好的防火保护效果.当荷载比为0.5~0.7时,使用耐火钢替换普通钢后钢-混凝土简支组合梁的耐火极限提高35%~40%,可减小防火涂料厚度30%左右.采用中国规范(CECS 200:2006)中的方法计算耐火钢-混凝土简支组合梁的耐火极限,和有限元计算结果相比荷载比较小时偏保守.     

动力P-Δ效应对地震力调整系数的影响

分析了动力P Δ效应和结构抗侧强度对结构动力稳定的影响.利用单自由度(SDOF)体系弹塑性动力时程分析程序,分别对反向加载时刚度退化的修正克拉夫滞回模型（MC）和理想弹塑性（EPP）模型,计算了4类场地下各74～106条地震波输入后的结构动力响应,其中结构自振周期为0.1～6.0/s,延性取为2、3、4、5和6,二阶效应系数为0.025～0.100,得到了不考虑和考虑P-Δ效应的地震力调整系数,并计算了两者间的比值谱S,提出了S谱的简化计算公式，用以分析P-Δ效应对地震力调整系数的影响.结果表明,标准化周期、延性和二阶效应系数对S谱均有影响;不同滞回模型对动力P-Δ效应的敏感性是不同的,理想弹塑性模型为保持常延性而需增加的抗侧强度要大于修正克拉夫滞回模型.     

外露式钢柱脚节点的抗剪性能

参考实际工程中使用的外露式钢柱脚节点,以柱脚底板孔径、柱脚底板厚度、锚栓直径和锚栓强度为主要参数,设计7组共19个大直径锚栓的钢柱脚试件,开展抗剪性能试验研究. 试验表明,锚栓连接具有可观的抗剪能力,节点的最终破坏模式有3种：当基础混凝土配筋足够时为锚栓剪断,配筋不够时为混凝土冲切破坏,介于两者之间的锚栓剪断同时存在混凝土冲切裂缝;锚栓连接的荷载-相对位移曲线呈现2种类型,主要区别在于是否存在滑移段. 对于锚栓连接的抗剪承载力设计值,将 3个已有理论模型与试验结果对比,给出推荐的简化公式. 对于锚栓连接的极限抗剪承载力,提出考虑锚栓截面拉力、剪力和弯矩影响的计算模型.