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Q420高强度等边角钢轴压构件整体稳定性能设计方法研究

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工程力学 2014年第3期31卷 63-71页

作者：班慧勇施刚石永久土木工程安全与耐久教育部重点实验室清华大学土木工程系北京100084 School of Civil&Environmental Engineering The University of New South WalesSydney2052Australia

为研究Q420高强度等边角钢轴压构件的整体稳定受力性能与设计方法,该文采用有限元软件ANSYS建立数值模型,并经与试验结果对比验证后进行了大量参数分析,研究了构件几何初始缺陷、残余应力和钢材屈强比对该类轴压构件整体稳定性能的影响... 详细信息

为研究Q420高强度等边角钢轴压构件的整体稳定受力性能与设计方法,该文采用有限元软件ANSYS建立数值模型,并经与试验结果对比验证后进行了大量参数分析,研究了构件几何初始缺陷、残余应力和钢材屈强比对该类轴压构件整体稳定性能的影响,分析了已有设计方法的适用性。结果表明,构件初始缺陷对其稳定性能的影响与构件长细比及失稳模态有关,残余应力的影响与构件长细比有关,钢材屈强比的影响较小。基于数值计算结果建议了Q420高强度等边角钢轴压构件考虑板件局部屈曲相关作用的整体稳定设计方法,为补充和完善我国钢结构设计规范提供了参考,同时也有利于促进高强度钢材在我国钢结构工程中的应用。

关键词：高强度角钢轴心受压有限元分析整体稳定局部屈曲设计方法

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960 MPa高强度钢材轴压构件整体稳定性能试验研究

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建筑结构学报 2014年第1期35卷 117-125页

作者：班慧勇施刚石永久清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084 新南威尔士大学土木与环境工程学院

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... 详细信息

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。

关键词：受压构件 960MPa高强度钢材静力试验有限元分析整体稳定设计方法

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不锈钢箱形截面柱抗震性能研究

土木工程学报 2020年第4期53卷 23-30,49页

作者：宁克洋杨璐班慧勇北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 北京工业大学北京市高层和大跨度预应力钢结构工程技术研究中心北京100124 清华大学土木水利学院北京10008 清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084

文章采用有限元软件ANSYS建立不锈钢箱形截面柱有限元分析模型,并基于试验结果验证了该模型的有效性。采用该模型分析了板件几何初始缺陷、宽厚比和轴压比对不锈钢箱形截面柱抗震性能的影响,并对比分析了奥氏体型不锈钢S30408、双相型... 详细信息

文章采用有限元软件ANSYS建立不锈钢箱形截面柱有限元分析模型,并基于试验结果验证了该模型的有效性。采用该模型分析了板件几何初始缺陷、宽厚比和轴压比对不锈钢箱形截面柱抗震性能的影响,并对比分析了奥氏体型不锈钢S30408、双相型不锈钢S22053、碳素钢Q235和低合金高强钢Q460箱形截面柱抗震性能的差异。最后,根据有限元分析结果对现行《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)中箱形截面柱板件宽厚比限值对于不锈钢箱形截面柱的适用性进行讨论,并针对不锈钢箱形截面柱提出不同抗震等级的延性定量判定标准和宽厚比设计建议。

关键词：不锈钢箱形截面柱抗震性能有限元研究宽厚比

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Q460高强钢焊接箱形截面残余应力研究

建筑结构学报 2013年第1期34卷 14-21页

作者：班慧勇施刚石永久王元清清华大学土木工程系北京100084

为研究国产Q460高强钢焊接箱形截面的残余应力分布规律,采用分割法对6个不同截面尺寸的试件进行了试验研究。基于测量数据,得到了不同试件全截面残余应力分布,研究了板件宽厚比、板件厚度等几何尺寸对残余应力的影响以及测量过程中人为... 详细信息

为研究国产Q460高强钢焊接箱形截面的残余应力分布规律,采用分割法对6个不同截面尺寸的试件进行了试验研究。基于测量数据,得到了不同试件全截面残余应力分布,研究了板件宽厚比、板件厚度等几何尺寸对残余应力的影响以及测量过程中人为产生的误差、截面板件间残余应力的相互影响及自平衡性等。试验结果表明:残余压应力与截面尺寸直接相关,残余拉应力与截面尺寸关系不大;采用分割法测量时人为操作产生的误差很小;截面4块板件的残余应力能够分别满足自平衡条件。提出了适用于Q460高强钢焊接箱形截面的残余应力分布模型和计算式,该模型能够准确反映截面尺寸的影响,且与试验结果吻合良好。

关键词：钢结构焊接箱形截面 Q460高强度钢材静力试验残余应力分布模型

Q460高强钢焊接箱形截面轴压构件整体稳定性能研究

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建筑结构学报 2013年第1期34卷 22-29页

作者：班慧勇施刚石永久王元清清华大学土木工程系北京100084

为研究高强度钢材轴心受压钢柱的整体稳定性能,对5个国产Q460钢材焊接箱形截面柱进行了轴心受压试验研究。试验对试件的几何初弯曲、荷载初偏心以及截面的纵向残余应力分布均进行了测量。基于试验结果,分析了该类钢柱的失稳破坏形态和... 详细信息

为研究高强度钢材轴心受压钢柱的整体稳定性能,对5个国产Q460钢材焊接箱形截面柱进行了轴心受压试验研究。试验对试件的几何初弯曲、荷载初偏心以及截面的纵向残余应力分布均进行了测量。基于试验结果,分析了该类钢柱的失稳破坏形态和整体稳定承载力,建立了有限元分析模型并对试验结果进行模拟计算。研究结果表明:试件破坏模态均为整体弯曲失稳形态,大部分试件稳定承载力高于规范设计值;有限元分析模型能够准确地考虑几何初始缺陷和残余应力的影响,计算结果与试验结果吻合良好;通过与国内外钢结构设计规范的对比,提出了国产Q460高强钢焊接箱形截面轴压构件整体稳定设计的建议方法,即可以统一采用我国或欧洲规范的b类曲线进行设计,而不需要按板件宽厚比大小进行分类。

关键词：焊接箱形轴压柱 Q460高强钢静力试验有限元分析整体稳定

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高强度钢材钢结构研究进展综述

工程力学 2013年第1期30卷 1-13页

作者：施刚班慧勇石永久王元清土木工程安全与耐久教育部重点实验室清华大学土木工程系北京100084

高强度钢材钢结构在结构受力性能、建筑使用功能以及社会经济效益等方面具有显著优势,近几年开始在国内外多个建筑和桥梁结构中取得了成功应用。该文全面综述了国内外学者针对高强度钢材钢结构在材料和构件层面受力性能方面取得的研究成... 详细信息

高强度钢材钢结构在结构受力性能、建筑使用功能以及社会经济效益等方面具有显著优势,近几年开始在国内外多个建筑和桥梁结构中取得了成功应用。该文全面综述了国内外学者针对高强度钢材钢结构在材料和构件层面受力性能方面取得的研究成果,包括材料的静力拉伸力学性能和韧性、断裂以及疲劳性能,构件的受压稳定和抗震性能,以及连接节点的力学性能等内容,为此类新型钢结构进一步的研究工作及设计方法制定提供参考,同时促进其在我国钢结构工程的应用。

关键词：钢结构高强度钢材文献综述研究现状试验研究

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高强钢焊接箱形轴压构件整体稳定设计方法研究

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建筑结构学报 2014年第5期35卷 57-64页

作者：班慧勇施刚石永久清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084 Schol of Civil & Environmental' The University of New South Wales' Sydney 2052' Australia

与普通强度钢材轴压构件相比,高强钢轴压构件的整体稳定承载力受构件初始缺陷,特别是受截面残余应力的影响显著降低,其整体稳定系数明显提高。国内外现行的钢结构设计规范制定的柱子曲线均是基于普通强度钢材构件的研究,现有针对高强钢... 详细信息

与普通强度钢材轴压构件相比,高强钢轴压构件的整体稳定承载力受构件初始缺陷,特别是受截面残余应力的影响显著降低,其整体稳定系数明显提高。国内外现行的钢结构设计规范制定的柱子曲线均是基于普通强度钢材构件的研究,现有针对高强钢轴压构件整体稳定性能的少量研究仅针对特定强度等级钢材提出了设计建议或方法。为研究不同等级高强钢轴压构件的整体稳定设计方法,全面总结了国内外现有高强钢焊接箱形截面轴压构件的试验研究,并采用三维有限元模型模拟了试件的整体稳定性能,分析过程考虑了几何初始缺陷、残余应力以及几何和材料非线性的影响。利用验证后的数值模型进行了大量参数分析,算例包括8种钢材强度等级、6种截面尺寸以及长细比不同的构件。结果表明,高强钢焊接箱形轴压构件的整体稳定性能随强度等级提高而提高。根据数值计算结果与我国钢结构规范设计曲线的对比分析,建议强度等级为Q460、Q500、Q550、Q620、Q690、Q800钢材焊接箱形轴压构件(板厚小于40mm)按b类曲线进行设计,Q890和Q960的钢材焊接箱形轴压构件(板厚小于40mm)按a类曲线进行设计。此外,还提出了更新的柱子曲线公式。

关键词：焊接箱形截面高强钢轴压构件整体稳定设计方法

不同等级高强钢焊接工形轴压柱整体稳定性能及设计方法研究

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土木工程学报 2014年第11期47卷 19-28页

作者：班慧勇施刚石永久清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084 University of New South Wales Sydney 2052 Australia

为研究460MPa以上不同强度等级高强钢焊接工字形截面轴压柱的整体稳定性能,采用有限元分析方法,计算了国内外已公开发表（包括其他学者）的35个高强钢焊接工形试件的整体稳定承载力,并通过与试验结果对比验证了有限元模型的可靠性;利用... 详细信息

为研究460MPa以上不同强度等级高强钢焊接工字形截面轴压柱的整体稳定性能,采用有限元分析方法,计算了国内外已公开发表（包括其他学者）的35个高强钢焊接工形试件的整体稳定承载力,并通过与试验结果对比验证了有限元模型的可靠性;利用该模型完成1280个算例的整体稳定承载力计算,包括8种钢材强度等级、8种工字形截面尺寸、对应于每种截面的10种长细比、以及绕截面强轴和弱轴失稳的2种模态,并将算例结果与现行钢结构设计规范的设计曲线进行对比分析。研究结果表明,随着钢材强度等级的提高,高强钢焊接工字形截面轴压构件绕强轴和弱轴失稳的整体稳定系数均明显提高;对于绕强轴失稳构件,建议Q460-Q550钢材的采用我国规范b类曲线,Q620-Q960钢材的采用a类曲线;对于绕弱轴失稳构件,建议Q460-Q800钢材的按b类曲线设计,Q890和Q960钢材的按a类曲线设计。此外,还提出此类构件对应不同强度等级钢材的更新柱子曲线公式,以更准确计算其整体稳定承载力。

关键词：高强钢强度等级焊接工字形截面轴压构件整体稳定设计方法

国产Q460高强钢焊接工形柱整体稳定性能研究

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土木工程学报 2013年第2期46卷 1-9页

作者：班慧勇施刚石永久王元清清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084

为研究国产Q460高强度钢材轴压构件的整体稳定性能,对7个焊接工字形截面钢柱试件进行试验研究。试验实测了构件的几何初始缺陷和截面残余应力,并分析其失稳变形特征和整体稳定承载力。利用试验结果和实测的初始缺陷数据,验证了所建立的... 详细信息

为研究国产Q460高强度钢材轴压构件的整体稳定性能,对7个焊接工字形截面钢柱试件进行试验研究。试验实测了构件的几何初始缺陷和截面残余应力,并分析其失稳变形特征和整体稳定承载力。利用试验结果和实测的初始缺陷数据,验证了所建立的有限元数值模型的可靠性和准确性;此外,通过大量参数分析计算了不同截面尺寸和长度的国产Q460高强钢焊接工字形截面轴压杆绕截面强轴和弱轴失稳的整体稳定承载力,并与国内外的钢结构设计规范柱子曲线进行比较。结果表明,该类轴压杆的整体稳定系数要明显高于相应的设计曲线,即相比具有相同正则化长细比的普通强度钢材轴压杆其整体稳定系数要有明显提高;给出了建议的柱子曲线类型,并在数值分析的基础上拟合新的柱子曲线,以为工程应用和规范修订提供参考。

关键词：钢结构 Q460高强钢轴压柱工字形整体稳定试验有限元设计方法