冷弯薄壁卷边槽钢柱弹性畸变屈曲数值分析

随着高强冷弯薄壁型钢在建筑业中的大规模应用,使得构件畸变屈曲的出现可能先于板件的局部屈曲,成为构件失效控制模式。畸变屈曲的破坏机理不同于局部屈曲,其弹性屈曲应力计算过程也大相径庭。现有畸变屈曲临界应力的计算公式异常复杂,在设计中可以借助数值分析的方法进行计算。有限条方法和有限元方法是常用的两种数值分析方法,采用有限条方法和有限元方法计算了冷弯薄壁型钢柱构件弹性畸变屈曲应力和屈曲半波长度,对比研究发现二者结果非常接近,均可用于分析柱试件的弹性畸变屈曲。     

加劲对冷弯薄壁卷边槽钢局部和畸变耦合屈曲作用

为了研究加劲形式和尺寸对冷弯薄壁卷边槽钢局部和畸变耦合屈曲的作用,采用无劲截面、腹板加劲、翼缘加劲、腹板和翼缘均加劲4种截面形式的冷弯薄壁卷边槽钢柱,开展轴心受压试验研究.结果表明:相对于无加劲试件,加劲后试件的屈曲荷载均有所提升,其中腹板加劲及腹板和翼缘均加劲后抗局部屈曲效果明显,压杆的失效形式从局部屈曲向局部和畸变耦合屈曲以及畸变屈曲模式转变.进一步采用有限元方法分析了加劲尺寸对屈曲性能的影响.计算结果表明,腹板加劲深度与翼缘宽度之比约为0.12,加劲宽度与腹板高度之比约为0.2时,薄壁卷边槽钢的屈曲承载力提升幅度最大,且主要发生畸变屈曲.     

开孔冷弯薄壁卷边槽钢柱轴压性能的试验研究

为研究腹板开孔具中间加劲肋的冷弯薄壁卷边槽钢构件的受压性能,对两种截面形式的短柱和中长柱共计16根轴压构件的承载力和屈曲模式进行了试验分析.结果表明:所有试件均发生畸变屈曲失效,中长柱试件还伴随有绕弱轴的整体弯曲;腹板孔洞导致构件屈曲模式发生变化,孔洞周边板件有局部屈曲产生;孔洞的存在使试件承载力降低,短柱试件承载力的...     

Q345冷弯薄壁卷边槽钢柱承载力计算方法

在分析比较有效宽度法（EWM）和直接强度法（DSM）的基础上,针对Q345冷弯薄壁卷边槽钢柱的极限承载力进行了较深入的探讨和对比分析。计算与试验结果表明：按冷弯薄壁型钢结构技术规范（GB50018-2002）计算槽钢柱是可行的。     

冷弯薄壁卷边型钢构件有限条法屈曲计算误差分析

通过对不同长度C型和Z型截面冷弯薄壁型钢构件进行屈曲临界荷载计算,将有限条法(FSM)计算结果和有限元法(FEM)计算结果进行对比,分析了有限条法计算误差产生的原因;并且归纳了有限条法在冷弯薄壁型钢构件屈曲分析中的适用范围。算例分析表明,有限条计算结果中只有长细比较大且发生一个半波屈曲的情况才与实际相符合。     

冷弯薄壁型钢拼合箱形柱的畸变屈曲性能研究

为研究冷弯薄壁型钢(CFS)拼合箱形截面柱的畸变屈曲性能,首先对9根C形截面柱、9根U形截面柱及21根由C形和U形拼合而成的箱形截面柱进行轴压试验研究和数值模拟分析,考察其屈曲模式特征和受力特性.在此基础上,提出一组假设模型以研究螺钉间距对拼合箱形截面柱变形特征和极限承载力的影响规律及其与试件半波长之间的关系.研究结果表明:1)不同螺钉间距的试件,畸变屈曲半波数量和半波长(λc)均不相同.2)螺钉间距小于0.9λc时,箱形截面柱的承载力大于C形和U形柱的承载力之和,即1+1>2的拼合效应.3)螺钉间距大于0.9λc时,箱形截面柱的承载力逐渐接近C形和U形柱的承载力之和,即1+1≈2.为计算CFS拼合箱形截面柱的极限承载力,在美国规范中直接强度法的基础上提出了一种计算箱形截面柱畸变屈曲弹性临界荷载的方法,将计算的临界屈曲荷载用于直接强度法以得到拼合箱形截面柱的极限承载力,理论计算结果与试验及有限元结果均比较吻合,验证了本文提出方法的准确度和适用性.     

冷弯薄壁卷边槽钢轴压柱有效宽度法和直接强度法计算对比

对冷弯薄壁卷边槽钢轴压柱承载力分别用中国规范(GB50018-2002)中的有效宽度法和美国规范AISI S100-2007附录中的直接强度法(DSM)进行了稳定承载力计算。计算结果表明:采用0.85f y的直接强度法可以有效预测冷弯薄壁卷边槽钢轴压柱稳定承载力,与GB50018-2002中的有效宽度法计算结果吻合较好,可供修订规范和设计时参考。     

冷弯薄壁型钢构件稳定性的计算方法

冷弯薄壁型钢是轻钢结构中的一种新型材料,在受压和受弯时主要发生局部屈曲、畸变屈曲和整体屈曲三种基本的失稳屈曲形式。文章着重介绍冷弯薄壁型钢构件稳定性的计算方法,即有效宽度法和直接强度法,并通过算例对这2种方法进行了比较,说明了它们的使用范围及精度。     

冷弯型钢卷边槽形截面轴压构件部分加劲板件屈曲系数研究

采用有限条程序CUFSM计算不同截面尺寸的冷弯卷边槽形截面轴压构件弹性屈曲应力,通过回归分析得到部分加劲板件的屈曲稳定系数建议计算公式,同时采用澳洲规范（AS／NZS4600：2005）、北美规范（AISIS100-2007）、欧洲规范（EN1993—1—3：2006）、美国规范（ANSI／AISICFSSPEC-1996）、中国规范（GB50018—2002）中的有效宽度法以及建议的加劲板件屈曲系数对收集到的国内外共100根卷边槽形截面轴压构件极限承载力进行计算分析．结果表明：我国现行规范《冷弯薄壁型铜结构技术规范》（GB50018—2002）和欧洲规范（EN1993—1-3：2006）计算结果偏于保守,而澳洲规范（AS／NZS4600--2005）、北美规范（AISIS100-2。07）和美国规范（ANSI／AISICFSSPEC--1996）计算结果偏不安全．利用建议公式再根据我国现行规范《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018—2002）计算所得结果与实验值吻合较好,可供设计和修订规范参考．     

冷弯薄壁C型构件的屈曲模态形成与变形相关作用

采用有限元数值模拟方法,从一维杆件屈曲模态形成机理入手,推广至薄壁C型构件屈曲模态的形成,重点分析了几何初试缺陷与构件几何属性对构件屈曲模态的影响和相互作用,证明构件几何属性对构件最终破坏模态的决定作用.同时,考虑构件长度对畸变屈曲模态的形成和对承载力的影响,以此划分不同的屈曲区间;在此基础上,定义各类屈曲变形参数,进行相关屈曲作用机理和变形相关性的分析与推导,并结合试验现象加以验证;最后提出形心偏移的概念,对整体变形未引发整体失稳的现象加以解释,提出了新的屈曲判定准则,以此精确的判断构件的屈曲模态和屈曲过程.     

冷弯薄壁矩形管板组相关屈曲压弯承载力研究

冷弯薄壁矩形钢管柱易发生局部屈曲破坏.为了研究冷弯薄壁矩形钢管柱的压弯承载性能,建立并验证了冷弯薄壁矩形钢管柱非线性有限元模型.采用上述模型对不同轴压比、翼缘宽厚比及腹板宽厚比的884个受常轴压力、变水平力作用的矩形钢管柱进行参数分析,研究了构件承载极限状态的截面破坏形式和抗弯承载力.结果表明:冷弯薄壁矩形钢管柱绕强轴压弯过程主要出现两种破坏模式,比如:全截面屈服和受压翼缘与腹板屈曲.结合极限状态的应力分布特征,基于有效塑性宽度法提出了考虑板组相关屈曲的冷弯薄壁矩形钢管柱的极限抗弯承载力计算公式,其预测值与有限元模拟结果吻合良好.     

薄壁槽钢柱的抗火计算方法及参数分析

基于Rankine公式，提出了一种可用于计算热轧薄壁槽钢柱抗火极限的方法，采用有限元软件MSC．MARC．Mentat对模型进行非线性有限元分析，给出模型网格划分及其失效后的变形图。对比有限元分析结果与理论解，吻合较好。并针对薄壁槽钢柱的长细比、扭转刚度参数及截面的宽高比，对其抗火性能的影响进行参数分析。结果表明：长细比是影响柱子抗火能力的最重要的因素，长细比越大，极限抗火承载力越低；弹性弯扭屈曲向弯曲屈曲转化的临界长细比不随温度的改变而改变；对于薄壁槽钢柱而言，在截面面积一定或近似的情况下，截面宽高比越大，扭转刚度参数K越小，柱子在火灾下的极限承载力越好。     

冷弯卷边槽钢轴压屈曲机理试验与数值研究

对6根冷弯卷边槽钢进行了轴力加载试验.其中4根试件用以研究截面高宽比和长细比对试件屈曲行为、承载力等参数的影响；另2根组合试件用以对比分析组合作用以及组合形式对试件静力性能的改善.试验结果表明：截面高宽比、长细比以及偏心是影响板组效应与承载力的重要因素，能很大程度上影响试件的屈曲形式；组合作用能大大改善试件承载力，不同的组合形式还影响试件的屈曲形式.同时，建立了有限元数值模型，考虑几何和材料非线性，并考虑初始缺陷，将计算结果与试验进行了对比分析，分析结果显示试验与数值模拟吻合良好.     

卷边板件的弹性屈曲解

采用半能量法对几种典型的卷边板件进行了弹性屈曲分析得到的解签揭示了卷边板件的三种新颖性屈曲模态和屈曲特征。     

轴向冲击下C型冷弯钢构件畸变屈曲研究

为了对轴向动态冲击载荷下C型冷弯薄壁钢构件的屈曲行为进行研究.采用了落锤冲击试验机、高速摄影仪并结合数字散斑分析技术对C型冷弯薄壁钢构件动态冲击载荷下的屈曲模式、临界载荷和极限承载力做了相关探索性研究和数据分析,并将实验结果和Abaqus数值仿真结果进行比较.结果表明：数值计算的动态屈曲临界应力与实验的临界应力相差较大,而数值模拟的屈曲后的应力-应变曲线和实验结果较为吻合;动态冲击下构件的极限承载力有很大提升.     

两端不等弯矩作用下薄壁梁柱的弯扭屈曲

本文采用Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｒｉｔｚ法求解两端不等弯矩作用下单轴对称开口薄壁截面梁柱弯扭屈曲临界荷载，分析中考虑了三种常见的边界条件以及屈曲前变形的影响，将本文弯扭屈由临界荷载理论值与试验值比较，吻合较好。     

冷弯薄壁型钢组合墙体简化计算模型研究

组合墙体作为冷弯薄壁型钢结构体系的主要承重和抗侧力构件，其受力性能对房屋整体结构抗震性能的影响应重点关注. 基于此，建立冷弯薄壁型钢组合墙体简化计算模型，采用非线性对角弹簧模拟分析组合墙体的剪切变形，设置梁式杆件模拟分析组合墙体的弯曲变形，且墙体门窗洞口的影响也可在模型中体现. 借鉴日本规范建议的墙体等代拉条法，推导出简化计算模型中对角弹簧轴向刚度的计算方法. 结合组合墙体拟静力加载试验，验证了组合墙体简化计算模型的正确性，该模型满足基于弹性的设计要求，不适用于结构的弹塑性分析. 最后，基于组合墙体的简化计算模型，参照振动台试验试件建立了3层冷弯薄壁型钢结构房屋的有限元模型，通过弹性动力时程分析验证了组合墙体简化计算模型的正确性，可为轻钢结构的抗震设计提供参考.     

冷弯薄壁型钢拼合箱形截面短柱承载力叠加法

基于中国规范GB 50018—2002中的有效宽度法和北美规范中的有效宽度法及直接强度法,利用已有的试验数据和文章中有限元参数分析结果,计算了66根通过ST4.8自攻螺钉将单肢C形及单肢U形截面构件连接而成的冷弯薄壁型钢（CFS）拼合箱形截面短柱局部屈曲的承载力. 理论值与试验和有限元值比较分析表明：中国规范GB 50018—2002和北美规范有效宽度法计算结果偏于保守,而北美规范直接强度法可以准确预测构件的承载力,但会存在不安全现象. 基于以上结果,给出了关于冷弯薄壁型钢拼合箱形截面短柱局部屈曲承载力的计算方法——叠加法,并提出了关于CFS拼合箱形截面轴压短柱的理论计算公式. 然后依据48根有限元试件的变参数结果,回归分析得出理论计算公式的组合系数α,得到计算拼合柱极限承载力的公式. 最后通过与试验数据及中美规范计算结果对比,验证了承载力叠加法的适用性与准确性,也为CFS拼合箱形截面短柱承载力的计算提供了简易的方法.     

薄壁结构加强筋弯扭耦合屈曲分析

用能量法分析了面内受压的薄壁加强筋弯扭耦合屈曲，研究了柔性腹板加强筋和刚性腹板加强筋以及不同结构形式加强筋（对称型和不对称型加强筋）弯扭耦合屈曲特性，并考虑了截面变形和板后屈曲的影响．计算表明本方法计算结果和有限元计算结果有较好的一致性，通过对不同结构加强筋的计算，得到一些对工程结构设计和建造有一定指导意义的结果．     

薄壁柱相关屈曲分析的混合有限元模型

提出了一种用于薄层柱局部屈曲与整体屈曲相互使用问题的新的分析模型－混合有了元模型，模型将平面壳单元，杆单元和线单元联合应用于薄壁柱的非线性反庆分析，考虑了柱子的各种初始缺陷的影响，计算了分析表明，文中提出了分析模型精确，高效，并且具有广泛的适用性。