方形钢管混凝土构件局部屈曲理论分析与试验研究

通过刚性基底上沿非受载边弹性约束、面内均匀受压矩形板屈曲行为的分析研究,用里兹能量变分法建立了满足上述边界条件的板弹性屈曲强度的计算公式.通过考虑内填混凝土对组成钢板边界约束的增强作用,进一步用于方形钢管混凝土局部屈曲强度的计算,计算结果与已有方钢管混凝土柱局部屈曲试验结果基本吻合.图4,表3,参10.     

转动约束受压矩形钢板单侧屈曲强度计算简化

为研究内填混凝土钢箱构件在受压、受弯荷载下其组成钢板局部屈曲问题,建立了非受载边转动约束、线性分布压力下矩形板单侧屈曲模型,选取满足矩形板变形边界条件的多项式与调和函数组合位移函数,利用瑞利—里兹能量法导出了非受载边界为转动约束的矩形板在线性分布荷载下的单侧屈曲强度计算公式。与传统边界条件相同的双侧屈曲矩形板比较,单侧屈曲强度比双侧屈曲强度提高37%~58%。基于屈曲强度与约束系数的关系,利用回归分析方法对计算公式进行了简化,提出了约束系数表达的屈曲强度计算实用公式。已有试验表明,简化公式计算值与试验值之比在0.76~1.22,平均1.03,两者吻合良好,计算公式的有效性得到验证。     

波形钢腹板抗剪性能的研究

为了研究波形钢腹板的抗剪受力性能,首先设计了4根波形钢腹板H型钢梁并进行屈曲加载试验,掌握了波形钢腹板屈曲的基本特征;统计国内外已建波形钢腹板组合桥的波形钢腹板尺寸参数、并对弹性屈曲强度的计算进行了分析,建议了弹性屈曲强度简化计算公式和适用范围;考虑局部弹性屈曲强度要小于整体弹性屈曲强度等参数范围,合理选取一批试验数据对Yi、聂建国等提出的波形钢板非线性剪切屈曲强度计算公式进行了对比分析,并通过ANSYS有限元程序对本文部分试验结果进行了分析验证.结果表明:波形钢腹板主要承担剪力且剪应力沿高度均匀分布;几何初始缺陷对其剪切屈曲强度的影响较明显;在工程应用范围内,文中建议的弹性屈曲强度和非线性剪切屈曲强度公式与试验值和有限元分析值吻合较好,精确度较高,可供工程设计参考.     

嵌固角钢钢板-砖砌体组合梁稳定性分析

嵌固角钢钢板—砖砌体组合梁是一种用以加固改造现有老旧建筑的新型托换技术。为研究嵌固角钢钢板-砖砌体组合梁的整体稳定性,基于能量法推导出组合梁中钢板在弹性阶段屈曲应力计算公式和钢板屈曲后强度计算公式,对4种不同角钢布置方案下钢板-砖砌体组合梁的稳定性和钢板屈曲后强度变化情况进行分析。同时建立有限元模型,模拟4种不同角钢布置方案下组合梁加载情况,验证稳定性分析的准确性,并对组合梁承载力影响因素进行探究。结果表明:嵌固角钢后组合梁的稳定性和临界屈曲荷载提高十分显著,上下两侧钢板内部嵌固双角钢的组合梁形式承载能力最好。通过嵌固角钢方式提高砖砌体组合梁稳定性的方法是有效可行的,组合梁截面高度、钢板强度的增大对提高结构承载力影响较为显著。     

双钢板-混凝土组合墙局部屈曲性能试验

进行了4片双钢板-混凝土组合墙轴向受压试验,分析钢板强度和距厚比(抗剪连接件间距与钢板厚度比值)对外钢板局部屈曲位置、临界荷载、破坏类型的影响规律。结果表明:在竖向的2个连接件和4个连接件中部位置的钢板容易发生屈曲,且钢材强度越高,防止试件发生屈曲先于屈服局部弹性屈曲破坏的距厚比限值越小;距厚比仅对构件的破坏类型、局部屈曲的临界荷载影响较大。在试验研究基础上,采用理论分析,推导了防止钢板发生局部弹性屈曲破坏的距厚比限值公式,并采用国内外试验研究数据和数值模拟分析方法对公式的适用性进行验证,进一步修正了防止双钢板-混凝土组合墙发生局部弹性屈曲破坏的距厚比限值设计公式。     

方钢管混凝土柱在轴压下的局部屈曲

假定方钢管混凝土柱的钢管板件在非加载边受到弹性约束,建立横向位移函数是三角函数条件下钢管壁板的局部屈曲模型.应用能量法推导轴压下钢管混凝土柱的钢管管壁的局部屈曲临界应力的计算公式.以非加载边弹性约束系数分别为2.0和∞为例进行计算.计算结果表明:核心混凝土的存在大大提高钢管管壁抵抗局部屈曲的能力.     

基于实际竖向荷载分布的波纹钢板剪力墙轴压屈曲分析

波纹钢板剪力墙是一种采用波纹钢板作为内嵌墙板的新型钢板剪力墙结构,具有较高的强度、延性及耗能能力,可作为多层及高层建筑的抗侧力结构体系.内嵌波纹墙板可与边框同步安装,不可避免地会承受上部楼面及边框柱传递的竖向荷载,因此,对波纹钢板剪力墙在竖向荷载作用下的轴压稳定性及屈曲承载力进行研究具有重要意义.将波纹墙板简化为正交各向异性平板,利用微分方程幂级数求解法,推导了线性、非线性分布的轴压荷载作用下波纹墙板弹性屈曲承载力的理论分析方法,并结合三维精细有限元分析结果对该理论分析方法进行修正,以弥补波纹墙板简化产生的误差.建立了多层波纹钢板剪力墙结构的精细有限元模型,并对竖向荷载在各层墙板的分布规律进行研究,发现顶层墙板中竖向应力沿跨度方向呈抛物线分布,并得到了竖向荷载的分布函数,其余楼层墙板中竖向应力近似均匀分布.根据实际竖向荷载分布,提出了波纹钢板剪力墙结构中墙板轴压屈曲荷载的显性计算公式,并通过精细有限元分析验证了该计算公式的有效性.由参数分析结果可知,在其他几何参数不变的情况下,波纹墙板轴压屈曲应力随直边长度的增加显著降低,随平区格板宽度、波折角和区格板宽度比的增加而增加,而波纹边长度和...     

三边约束受剪钢板力学特征研究

以框架短肢钢板剪力墙结构中的三边约束、一边弹性约束的受剪钢板墙体为研究对象,采用理论分析及物理试验的方法对其力学特征进行了分析研究.基于四边约束板的对角线屈曲模型,分析了三边约束、一边弹性约束的钢板力学特征.通过简化模型,建立了三边约束受剪板的抗剪承载力的计算公式,在此基础上推导出钢板斜向拉力带倾角与角钢弹性约束刚度的...     

四边连接组合钢板剪力墙简化模型

在纯钢板墙条带模型的基础上,提出一种适用于组合墙计算的等效拉-压杆模型.拉杆考虑钢板的受拉条带区的作用,组合压杆考虑钢板在混凝土板约束作用下的受压条带区的作用.对初始缺陷和压杆的刚度系数进行参数分析,并推导理论计算公式,由计算公式和试验数据分别确立模型的骨架曲线和滞回规则.将提出的简化计算模型用于自编的FORTRAN程序中,得到简化模型的计算滞回曲线.对单跨单层的组合墙试验进行滞回曲线的计算,计算结果与实测数据符合良好,说明提出的简化计算模型以及推导的计算公式适用于组合钢板剪力墙.     

组合楼板抗弯承载力研究

为研究压型钢板-混凝土粘结成整体的组合楼板共同受力时,特定型号的压型钢板及配筋条件下混凝土组合楼板的抗弯承载能力,依据试验现象分析,确立了简化的破坏模式.对简化破坏模式进行了受力分析,并利用虚功原理推导出组合楼板的抗弯承载力设计表达式,给出了试验采用的压型钢板-混凝土组合楼板的抗弯承载力计算公式.研究表明:压型钢板-混凝土组合楼板的抗弯承载力和压型钢板、配筋相关,压型钢板-混凝土组合楼板的工程设计应考虑压型钢板、受力钢筋的贡献.     

钢板剪力墙的极限抗剪承载力

钢板剪力墙由周边钢框架、内嵌钢板组成。为了充分利用钢板的届曲后强度,提高经济性,推广钢板剪力墙的应用,基于拉力场理论,推导出钢板剪力墙的极限抗剪承载力理论公式,并通过有限元程序ANSYS进行数值模拟,求出钢板剪力墙在水平单向荷载作用下的荷载位移曲线。采用不同高厚比钢板,对理论计算值和ANSYS数值模拟相比较。结果表明:其极限抗剪承载力与推导出的理论值相比,误差在1.5%以内。模拟结果验证了理论公式的计算准确。     

圆形钢管混凝土柱在轴压下的局部屈曲变形

假设核心混凝土刚性很大,通过压杆和圆柱壳两种模型,假定了位移函数的三角函数形式,用能量法求解圆钢管混凝土柱在轴压下局部屈曲的临界载荷和临界应力。两种方法得到的计算结果相同。结果表明,核心混凝土的存在大大提高了钢管管壁抵抗局部屈曲的能力。     

高宽比较大的扣件式钢管脚手架整体稳定性研究及应用

分析了高宽比较大的扣件式钢管脚手架的受力特点,用弹簧单元替代直角扣件这种特殊的半刚性连接方式,引入弹簧单元的伸缩系数及转动刚度,建立了线弹性格构式柱计算模型,利用半刚性连接的钢框架模型计算单位水平力作用下层间相对位移,推导出该模型的失稳屈曲荷载计算公式.对高宽比等于27.3的扣件式钢管脚手架,采用MIDAS GEN有限元软件建立模型进行数值分析,获取失稳屈曲荷载值,并对比简化计算结果,可知公式的计算精度能满足工程设计及校核的需要.     

钢筋混凝土薄钢板组合剪力墙的弹性屈曲临界荷载

研究钢筋混凝土薄钢板剪力墙在侧向力作用下的弹性掘曲临界载荷计算问题,提出了相应的计算模型,导出了计算公式,并与相应实验结果比较,符合良好。     

钢框架梁柱栓焊连接组合节点抗弯承载力分析

为了得到钢框架组合节点抗弯承载力的计算方法,采用"组件法",借鉴已有对各组件承载力的研究结果,计算抗弯承载力时考虑了包括钢梁柱屈曲、混凝土局部受压、腹板抗剪、栓钉剪切等因素对节点承载力的影响。根据足尺试验中组合截面应变分布特征,用两种方法推导出栓焊连接组合节点正负弯矩承载力公式。与现有试验数据的比较说明,公式可以较准确且偏保守地计算节点抗弯承载力,方便于设计应用。     

双钢板混凝土组合剪力墙轴压承载力研究

首先对双钢板混凝土组合剪力墙中的钢板进行了屈曲理论分析,对核心受约束混凝土进行了受力分析.以北京中国尊核心筒结构底部剪力墙为原型,进行了1/4缩尺模型的双钢板混凝土组合剪力墙试件和内置钢板混凝土组合剪力墙的轴压性能试验,对比分析其荷载--位移曲线、轴压承载力等.考虑到钢板屈曲对钢板轴压承载力的影响以及受约束混凝土轴心抗压强度的提高,提出了双钢板混凝土组合剪力墙轴压承载力的计算公式,与应用其他计算方法计算得到的试验试件的轴压承载力相比,本文提出的计算公式的计算结果与试验结果吻合度最高.结合其他文献中双钢板混凝土组合剪力墙轴压性能试验的相关数据进行验证,表明利用本论文提出的计算公式得到的轴压承载力计算值与试验结果吻合较好.     

钢筋混凝土薄钢板组合剪力墙的极限荷载

从结构的整体失效和局部失效两方面研究了钢筋混凝土薄钢板剪力墙，在侧向力作用下的极限荷载计算问题，导出了其相应的计算公式。与现有的国外有关实验结果进行了比较，复合较好。