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大长细比约束杆件屈曲后承载力简化计算方法

防灾减灾工程学报 2015年第1期35卷 87-93,125页

作者：邹捷杜咏李西张永振南京工业大学土木工程学院南京211816

大跨度建筑空间中的火灾属于局部火灾,局部受火的网架结构由于其整体性会产生杆件间的约束效应,实际工程中网架结构的杆件长细比往往大于钢框架柱。目前对于网架结构中的约束杆件屈曲后承载力未见研究报道。根据假定的高温下约束杆件的... 详细信息

大跨度建筑空间中的火灾属于局部火灾,局部受火的网架结构由于其整体性会产生杆件间的约束效应,实际工程中网架结构的杆件长细比往往大于钢框架柱。目前对于网架结构中的约束杆件屈曲后承载力未见研究报道。根据假定的高温下约束杆件的变形形态建立内外力平衡方程,提出考虑初弯曲的网架结构中轴向约束杆件屈曲后轴力的简化计算方法,得到受火全过程轴力—温度的关系曲线,并发现初弯曲会使得长细比较大的约束杆件的应力增长速率明显减小。通过ABAQUS软件对网架结构中轴向约束杆件受火力学反应全过程进行了数值模拟,本文提出的简化计算方法与数值模拟结果吻合较好,为进一步分析网架杆件屈曲后承载力对整体结构抗火性能的贡献提供了理论依据。

关键词：屈曲后承载力轴向约束网架局部火灾抗火

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承受循环轴力的支撑屈曲后承载力研究

土木工程学报 2010年第S1期43卷 217-223页

作者：于海丰张文元张耀春杜守军河北科技大学河北石家庄050018 哈尔滨工业大学黑龙江哈尔滨150090

为探讨在罕遇地震下支撑屈曲后承载力的合理取值方法,根据支撑的滞回性能试验及有限元分析回归出支撑的屈曲后承载力计算公式,并与各国规范的计算值进行对比。结果表明:支撑的屈曲后承载力可按我国现行建筑抗震规范的规定或按本文建议... 详细信息

为探讨在罕遇地震下支撑屈曲后承载力的合理取值方法,根据支撑的滞回性能试验及有限元分析回归出支撑的屈曲后承载力计算公式,并与各国规范的计算值进行对比。结果表明:支撑的屈曲后承载力可按我国现行建筑抗震规范的规定或按本文建议的回归公式计算;鉴于在支撑倒V形或V形布置的中心支撑框架中,受压支撑达到屈曲后承载力时,与其对应的受拉支撑屈服后的抗拉承载力也有退化,根据分析对比,建议被撑梁上的竖向不平衡力按受拉支撑屈服承载力竖向分量的80%计算。

关键词：循环轴力支撑屈曲后承载力不平衡力

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冷弯型钢板件相关屈曲和极限承载力

建筑钢结构进展 2002年第1期4卷 3-6页

作者：陈绍蕃西安建筑科技大学

冷弯型钢板件相关屈曲的精确计算十分复杂。本文基于盈亏相抵的概念导出板件约束系数的近似计算公式,比已有公式简便。经过矩形管短柱试验数据的分析,加上其他截面的现成资料,可知板件在屈曲后仍然存在相关性,确定受压极限承载力时应该... 详细信息

冷弯型钢板件相关屈曲的精确计算十分复杂。本文基于盈亏相抵的概念导出板件约束系数的近似计算公式,比已有公式简便。经过矩形管短柱试验数据的分析,加上其他截面的现成资料,可知板件在屈曲后仍然存在相关性,确定受压极限承载力时应该计及这种相关性。

关键词：冷弯型钢板件屈曲相关屈曲约束系数屈曲后承载力

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波折钢板剪力墙滞回性能与内嵌墙板优化选型

建筑结构学报 2023年第5期44卷 170-182页

作者：窦超解程杨娜北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 结构风工程与城市风环境北京市重点实验室北京100044

相比普通平钢板墙,梯形波折钢板剪力墙在合理设计下具有更优越的滞回性能,其中内嵌波折墙板的优化选型是抗侧力体系的设计关键。为此,通过低周往复加载试验研究了梯形波折钢板剪力墙的抗侧受力变形过程及破坏形态,并验证了有限元方法的... 详细信息

相比普通平钢板墙,梯形波折钢板剪力墙在合理设计下具有更优越的滞回性能,其中内嵌波折墙板的优化选型是抗侧力体系的设计关键。为此,通过低周往复加载试验研究了梯形波折钢板剪力墙的抗侧受力变形过程及破坏形态,并验证了有限元方法的可行性。为了得到典型波折墙板的抗侧机制影响因素,研究了墙板屈服点、高(宽)厚比、波长、波形及波折角度等对内嵌墙板滞回性能的影响,在数值算例基础上,提出了墙板的滞回优化选型表及设计建议。试验研究发现,梯形波折钢板墙试件在内嵌墙板屈曲后其水平荷载仍可继续增加,具有良好延性变形能力。数值分析结果表明:当波折墙板的几何尺寸设计不当时,表现出不稳定的屈曲后承载能力、较差的延性和耗能能力,应在初步选型设计中予以避免;由于往复加载下的累积面外残余变形,波折墙板在往复加载下的承载力和延性显著低于单向推覆下的;降低钢材屈服点,选用最优波长和临界波形比,合适的波折方向以及增加波折角度,能够有效提高往复加载下的抗侧承载能力。提出了滞回性能优化选型建议,能够实现波折墙板面内剪切屈服的抗侧机制,使内嵌波折墙板达到良好的抗侧承载力、延性和耗能能力。

关键词：波折钢板剪力墙优化选型拟静力试验抗侧性能屈曲后承载力设计建议

火灾下复杂拉力场钢板剪力墙屈曲后的上限塑性极限分析

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工程力学 2014年第5期31卷 71-78页

作者：张荣钢张宏涛石永久庄茁清华大学航院工程力学系北京100084 中国寰球工程公司北京100012 北方工业大学建筑工程学院北京100144 清华大学土水学院土木系北京100084

基于塑性极限分析上限法理论,提出了火灾下高温复杂拉力场的窄型钢板剪力墙屈曲后的拉力带模型TSM(Temperature String Model),依据此假定推导了考虑变温场极限状态下窄型钢板剪力墙屈曲后的水平承载力计算上限解公式,对火灾温度场下窄... 详细信息

基于塑性极限分析上限法理论,提出了火灾下高温复杂拉力场的窄型钢板剪力墙屈曲后的拉力带模型TSM(Temperature String Model),依据此假定推导了考虑变温场极限状态下窄型钢板剪力墙屈曲后的水平承载力计算上限解公式,对火灾温度场下窄型钢板剪力墙屈曲后强度进行了研究,还推导了火灾下复杂拉力场的两端不同温度场钢板剪力墙屈曲后的水平承载力计算上限解。利用上述方法对石化裂解炉的钢箱体结构进行了抗火极限分析。计算实例表明该方法简单有效,可以为不同火灾场景下钢箱体结构抗火设计提供理论依据和实用的计算方法。

关键词：窄型钢板剪力墙屈曲后承载力复杂温度拉力带模型TSM 上限塑性极限分析抗火设计

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节点板式连接对H形钢支撑面外稳定性能的影响

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工程力学 2021年第12期38卷 172-182页

作者：张文元曾立静齐欣赵增阳哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程智能防灾减灾工业和信息化部重点实验室黑龙江哈尔滨150090

为研究节点板对H形支撑面外弯曲约束能力和对支撑稳定承载力的影响规律,设计并制作了12个带有节点板的H形支撑(支撑系统)模型试件。进行了轴向等幅往复循环加载条件下的试验研究,得到了支撑端部的节点板连接净距等对支撑稳定承载力的影... 详细信息

为研究节点板对H形支撑面外弯曲约束能力和对支撑稳定承载力的影响规律,设计并制作了12个带有节点板的H形支撑(支撑系统)模型试件。进行了轴向等幅往复循环加载条件下的试验研究,得到了支撑端部的节点板连接净距等对支撑稳定承载力的影响规律,建立了往复循环加载条件下受压时支撑稳定承载力的退化准则和屈曲后承载力的建议取值方法。使用有限元方法对试验结果进行了精细化数值模拟,二者吻合效果良好。据此,对带有节点板的支撑系统进行了足尺模型的大规模参数分析。结果表明,支撑长细比、节点板厚度、支撑端部的节点板净距、支撑与梁柱夹角等参数对支撑稳定承载力和节点板面外转动刚度具有显著影响。基于这些关键参数对支撑端部弯曲约束能力的影响规律,并考虑尺寸效应,给出了板式连接节点对支撑面外转动刚度和支撑计算长度系数的建议取值公式,可以用于支撑的稳定承载力计算。

关键词：支撑系统节点板连接稳定承载力转动刚度计算长度系数屈曲后承载力

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火灾下钢板剪力墙屈曲后的塑性极限分析

工程力学 2013年第4期30卷 115-121页

作者：张荣钢张宏涛庄茁清华大学航院工程力学系北京100084 中国寰球工程公司北京100029 北方工业大学建筑工程学院北京100144

基于塑性极限分析理论,采用最小势能原理,提出了火灾下高温钢板剪力墙屈曲后的拉力带模型TSM(Temperature String Modal),依据此假定推导了考虑变温场极限状态下钢板剪力墙屈曲后的水平承载力计算完全解,对火灾温度场下钢板剪力墙屈曲... 详细信息

基于塑性极限分析理论,采用最小势能原理,提出了火灾下高温钢板剪力墙屈曲后的拉力带模型TSM(Temperature String Modal),依据此假定推导了考虑变温场极限状态下钢板剪力墙屈曲后的水平承载力计算完全解,对火灾温度场下钢板剪力墙屈曲后强度进行了研究。利用上述方法对石化炉体装备的钢箱体结构进行了抗火极限分析和结构防火保护的优化设计。实例与数值模拟结果的对比表明该方法简单有效,可以为钢箱体结构抗火设计提供理论依据和实用的计算方法。

关键词：塑性极限分析屈曲后承载力钢板剪力墙温度拉力带模型TSM 抗火设计石化炉体装备

双片X型角钢柱间支撑承载力及其抗震性能研究

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双片X型角钢柱间支撑承载力及其抗震性能研究

作者：王振宇西安建筑科技大学

学位级别：硕士

柱间支撑是工业厂房纵向抗震的核心部件,双片X型角钢柱间支撑具有受力合理、连接简单、应用广泛等特点。由于其在罕遇地震下的响应非常复杂,以及我国抗震规范根据H形钢支撑试验数据给出的压杆卸载系数ψ可能并不适用于双片X型角钢柱间支... 详细信息

柱间支撑是工业厂房纵向抗震的核心部件,双片X型角钢柱间支撑具有受力合理、连接简单、应用广泛等特点。由于其在罕遇地震下的响应非常复杂,以及我国抗震规范根据H形钢支撑试验数据给出的压杆卸载系数ψ可能并不适用于双片X型角钢柱间支撑,因此仍有许多问题值得继续研究。本文采用有限元分析的方法,对双片X型角钢柱间支撑的承载力及抗震性能进行了分析,得出了一些有意义的结论:(1)根据角钢间距、缀条间距、斜撑倾角及截面形式等参数,按照我国现行规范共建立95个双片X型角钢柱间支撑模型,并使用有限元软件ABAQUS对各支撑模型进行静力分析,研究各参数对交叉支撑的承载力、应力分布、破坏形态等静力性能的影响。经研究发现角钢和缀条间距越大,交叉支撑的承载力越小,并且随着间距的减小,其对承载力的影响程度随之降低。如果角钢间距过大,受压支撑则会发生弯扭屈曲。(2)通过对支撑模型承载力地研究,发现我国现行规范中宜按拉杆设计柱间支撑的做法偏于保守。本文根据静力分析结果,引入受压支撑强度参与系数ζ并给出考虑拉压共同作用时支撑承载力的建议计算方法,并将该建议式与国内外规范中的计算方法进行比较,结果表明该计算方法是偏于安全的。(3)通过对双片X型角钢柱间支撑进行抗震性能分析,研究支撑在低周往复荷载作用下的耗能、变形、承载力及刚度退化等滞回性能。研究结果表明:柱间支撑的滞回曲线均为Z型,其耗能能力较差但变形能力较好,且具有较明显的滑移段。斜撑倾角越大,其耗能能力越差但变形能力越好,经过研究本文建议将斜撑倾角设为45°左右。该值既能保证支撑的耗能能力,又能确保支撑的刚度不会发生严重地退化。(4)基于对双片X型角钢柱间支撑的抗震性能分析,将数值模拟得到的支撑屈曲后承载力与其稳定承载力进行对比,结果表明我国抗震规范中压杆卸载系数ψ取值偏高,总体上低估了受压支撑受循环荷载后承载力地降低,其后果可能会低估受拉支撑所承受的最大地震作用。本文在对支撑屈曲后承载力研究的基础上,给出适用于双片X型角钢柱间支撑的压杆卸载系数ψ的建议值。并将推荐式与国内外规范计算方法进行对比,结果表明本文提出的计算方法是偏于安全的。

关键词：双片柱间支撑静力性能抗震性能屈曲后承载力

两边连接竖放波折钢板墙内嵌墙板抗侧性能及优化设计

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工程力学 2022年第12期39卷 60-73页

作者：窦超谢志栋杨娜北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 结构风工程与城市风环境北京市重点实验室北京100044

该文基于有限元数值方法,对仅与框架梁相连的竖放波折钢板剪力墙中内嵌墙板的抗侧性能进行研究,并提出优化设计方法。通过与试验结果的对比,验证了有限元模型及分析方法的可靠性,接着在单向推覆下揭示了波折墙板的“强墙板”和“弱墙板... 详细信息

该文基于有限元数值方法,对仅与框架梁相连的竖放波折钢板剪力墙中内嵌墙板的抗侧性能进行研究,并提出优化设计方法。通过与试验结果的对比,验证了有限元模型及分析方法的可靠性,接着在单向推覆下揭示了波折墙板的“强墙板”和“弱墙板”两种典型抗侧机理,研究了波折墙板参数对其单向推覆抗侧性能的影响。随着宽度的增加,波折墙板的低效抗剪区占比减小,抗侧效率提高;墙板波折角度和厚度的增大,能改善屈曲后承载性能;在其他参数确定的情况下,给出了最优波长的计算式。针对侧边存在低效抗剪区的问题,在墙板两自由边设置加劲构件,并给出起充分加劲作用的界限约束刚度比。加劲构件的引入显著提升了墙板的极限承载力和屈曲后承载性能,对于小宽高比的情况尤为有效。接着,对墙板进行滞回分析发现,由于往复加载下面外累积残余变形的影响,“弱墙板”的骨架曲线相比单向加载时明显下降;而“强墙板”面外变形始终较小,抗侧承载性能稳定。基于滞回分析的大量变参数算例结果,提出了两边连接竖放波折墙板的优化选型建议,为初步设计提供了重要参考。

关键词：波折钢板剪力墙抗侧性能屈曲后承载力约束刚度比滞回曲线优化设计

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