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H形钢梁与箱形柱刚性连接的极限受弯承载力研究

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H形钢梁与箱形柱刚性连接的极限受弯承载力研究

作者：张驰湖南大学

学位级别：硕士

钢框架的抗震设计要求梁柱连接的极限受弯承载力要大于相连构件的全塑性受弯承载力。但是在过去，梁柱连接极限受弯承载力的计算只把翼缘连接的作用考虑进去，使得上面的验算条件很难被满足，人们逐渐意识到了考虑腹板连接受弯能力的重... 详细信息

钢框架的抗震设计要求梁柱连接的极限受弯承载力要大于相连构件的全塑性受弯承载力。但是在过去，梁柱连接极限受弯承载力的计算只把翼缘连接的作用考虑进去，使得上面的验算条件很难被满足，人们逐渐意识到了考虑腹板连接受弯能力的重要性。对于H形梁与工字型柱的刚性连接，人们可以根据需要把梁腹板划分成受弯区和受剪区;但对于H形梁与箱形柱的刚性连接，由于箱形柱的翼缘会发生平面外变形，情况就变的复杂得多，其腹板连接极限受弯承载力的计算一度是一个世界性的难题，直到日本学者在这个领域取得了突破。采用屈服线理论，不同的日本学者共推导了三个腹板连接极限受弯承载力的公式。本文首先对它们的推导过程做了一个综述，然后采用有限元方法对它们进行验证。结果显示有限元分析得到的腹板连接极限受弯承载力总是要小于理论公式的计算结果。这可以用塑性极限分析理论很好地解释，我们都知道屈服线理论服从上限定理，它只能给出真实值的上限，这意味着理论值中最小的那个才是最接近真实值的。通过比较，我们发现立山英二的公式计算结果最接近有限元结果，对工程应用来说也很方便。我国的《高层民用建筑钢结构技术规程》正在修订中，本文建议采用立山英二的公式，而不是照搬日本规定选择吹田啓一郎的公式。除此之外，本文还通过参数分析为梁柱连接的抗震设计提供了一些建议。日本学者的公式只适用于上下焊接孔对称的梁柱刚性连接，因此它并不适合在我国使用。本文仿照立山英二的方法，推导了不对称开孔梁柱刚性连接的腹板连接极限受弯承载力的计算公式。该公式与ANSYS结果符合得很好，可以在实际工程中应用。

关键词：极限受弯承载力梁柱刚性连接 H形钢梁与箱形柱屈服线理论有限元分析

论抗震钢框架梁柱刚性连接的极限受弯承载力设计

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钢结构 2008年第11期23卷 40-46,53页

作者：陈炯上海宝钢工程技术有限公司上海201900

梁柱刚性连接的极限承载力是保证强震作用下抗震钢框架安全性的关键要素之一。以H形截面梁柱的刚性连接为例,讨论其极限受弯承载力设计问题。首先,通过对《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)与欧洲规范以及日本相关规范的对比分析,指出... 详细信息

梁柱刚性连接的极限承载力是保证强震作用下抗震钢框架安全性的关键要素之一。以H形截面梁柱的刚性连接为例,讨论其极限受弯承载力设计问题。首先,通过对《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)与欧洲规范以及日本相关规范的对比分析,指出:期望在遭受强烈地震作用下梁端截面形成塑性铰的钢框架,"规范"(GB50011-2001)的梁柱连接系数,至少不比欧洲规范的低,一般也不会低于日本规范的。对于梁截面较高或采用高强结构钢(Q345及以上级别钢)情况,甚至要高于日本规范的。同时指出,连接系数应随钢号而变化,采用定值连接系数不合理。进而,讨论了梁端潜在塑性铰区域的长度,对于钢柱伸出短梁段的梁端梁-梁拼接,给出其避开梁端塑性区设定拼接位置的计算式。最后,建议梁柱连接极限承载力计算应计入腹板连接贡献的受弯承载力。对于混合连接(WUF-B),腹板连接贡献的极限受弯承载力应取其焊接、高强度螺栓连接两者中的较小值,并推荐了相应的连接系数值。

关键词：抗震钢结构梁柱刚性连接极限受弯承载力连接系数

外包式柱脚极限受弯承载力验算时纵筋强度如何取值?

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钢结构（中英文） 2022年第11期37卷 49-50页

作者：张利军邹安宇北京交大建筑勘察设计院有限公司天津大学建筑设计规划研究总院有限公司

1问题引入JGJ 99-2015《高层民用建筑钢结构技术规程》(简称《高钢规》)第8.6.3-3条规定,抗震设计时,外包式柱脚在外包混凝土顶部箍筋处,可能出现塑性铰的柱脚极限受弯承载力大于钢柱的全塑性受弯承载力。外包钢筋混凝土的抗弯承载力为0... 详细信息

1问题引入JGJ 99-2015《高层民用建筑钢结构技术规程》(简称《高钢规》)第8.6.3-3条规定,抗震设计时,外包式柱脚在外包混凝土顶部箍筋处,可能出现塑性铰的柱脚极限受弯承载力大于钢柱的全塑性受弯承载力。外包钢筋混凝土的抗弯承载力为0.9As fyk h0。其中,As为外包层混凝土中受拉侧的钢筋截面面积,mm^(2);f_(yk)为钢筋的抗拉强度最小值,MPa;h0为受拉钢筋合力点至混凝土受压区边缘的距离,mm。这个f_(yk)到底如何取值呢?

关键词：极限受弯承载力外包式柱脚外包钢筋混凝土抗弯承载力受拉钢筋受压区塑性铰纵筋

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重组竹梁受弯承载力试验研究

建筑结构 2016年第23期46卷 42-45页

作者：周军文姜慧辉鲁良辉齐永胜张云飞常州工学院土木建筑工程学院常州213002 常州市规划局常州213002 常州市规划设计院常州213002

根据不同的剪跨比,将8根重组竹梁分成两组,对其采用四点弯曲加载,采用位移控制法,以6mm/min加载直至构件破坏,研究重组竹梁的受弯承载力和破坏形态。试验结果表明,重组竹梁的破坏是由于受拉区的纤维被拉断,其极限受弯承载力在17.6~22.1... 详细信息

根据不同的剪跨比,将8根重组竹梁分成两组,对其采用四点弯曲加载,采用位移控制法,以6mm/min加载直至构件破坏,研究重组竹梁的受弯承载力和破坏形态。试验结果表明,重组竹梁的破坏是由于受拉区的纤维被拉断,其极限受弯承载力在17.6~22.1k N·m之间,剪跨比对极限受弯承载力的影响不大,受弯梁跨中截面沿高度方向的应变基本符合平截面假定,达到极限受弯承载力时,其竖向挠度远大于规范规定的要求。在试验基础上,对构件的受弯承载力进行理论分析,其值与试验结果吻合较好。

关键词：重组竹梁极限受弯承载力破坏形态

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压区粘钢加固梁受弯承载力分析

华中科技大学学报（城市科学版） 2006年第1期23卷 93-96页

作者：汪霞利张耀庭华中科技大学土木工程与力学学院湖北武汉430074

根据压区粘钢梁的受力机理,推导出压区粘钢梁在四种破坏情况下的极限受弯承载力及界限破坏时的界限受弯承载力的计算公式和加固钢板高度公式.将理论计算值与压区粘钢梁的试验数据进行了对比,分析了所推导公式出现计算误差的原因,并提出... 详细信息

根据压区粘钢梁的受力机理,推导出压区粘钢梁在四种破坏情况下的极限受弯承载力及界限破坏时的界限受弯承载力的计算公式和加固钢板高度公式.将理论计算值与压区粘钢梁的试验数据进行了对比,分析了所推导公式出现计算误差的原因,并提出了改进的方法.

关键词：压区粘钢加固极限受弯承载力界限受弯承载力

恒压受弯无筋砌体承重墙的受弯能力历经过程特征研究

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工程力学 2012年第6期29卷 202-210页

作者：张文芳马军卫常建兰太原理工大学建筑与土木工程学院山西太原030024 山西省建筑科学研究院山西太原030001

为探索水平地震作用下恒压受弯无筋砌体承重墙的受弯力学性能,研究了正截面在不同阶段弹塑性受弯能力的历经过程。基于砌体正截面非均匀应力的本构关系假定及拉压区应力图形的等效化,对不同初裂情况下各阶段的恒压受弯能力计算公式作了... 详细信息

为探索水平地震作用下恒压受弯无筋砌体承重墙的受弯力学性能,研究了正截面在不同阶段弹塑性受弯能力的历经过程。基于砌体正截面非均匀应力的本构关系假定及拉压区应力图形的等效化,对不同初裂情况下各阶段的恒压受弯能力计算公式作了理论推导,并进行了编程计算分析。结果表明:砌体墙在通常轴压比下,正截面边缘首先拉裂,之后受弯能力不会退化而是逐渐增大;达到极限受弯承载力后,截面产生压碎,受弯能力退化呈直线下降型;弯曲拉裂是从截面局部开始和发展的,受弯能力呈现类似配筋混凝土墙柱的延性,拉裂和压碎的开展过程随轴压比的增大而缩短。砌体墙在高轴压比下,正截面首先压碎,随后受弯能力持续下降。

关键词：无筋砌体承重墙恒压受弯正截面受弯能力历经过程极限受弯承载力

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GFRP筋橡胶集料混凝土梁受弯性能

复合材料学报 2021年第5期38卷 1611-1622页

作者：赵秋红刘凯王菲李一康天津大学建筑工程学院天津300350 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300350

为提高纤维增强聚合物复合材料(FRP)筋混凝土梁抗裂性能,改善其脆性破坏特征,将玻璃纤维增强聚合物复合材料(GFRP)筋与橡胶集料混凝土共同应用于梁构件中。采用ABAQUS对GFRP筋橡胶集料混凝土梁的受弯性能进行有限元模拟及参数分析,探究... 详细信息

为提高纤维增强聚合物复合材料(FRP)筋混凝土梁抗裂性能,改善其脆性破坏特征,将玻璃纤维增强聚合物复合材料(GFRP)筋与橡胶集料混凝土共同应用于梁构件中。采用ABAQUS对GFRP筋橡胶集料混凝土梁的受弯性能进行有限元模拟及参数分析,探究了橡胶掺量、GFRP筋配筋率、混凝土强度等级及截面高度对梁受弯性能的影响。结果表明:增加混凝土中橡胶颗粒的掺量可提高梁的开裂荷载,当橡胶掺量为15%时,开裂荷载提高了29%;增加配筋率可提高梁的开裂荷载和承载力,当受拉筋直径由10 mm增加至18 mm时,橡胶掺量为10%的GFRP筋橡胶混凝土梁开裂荷载提高了约15%,承载力提高了约85%,但配筋率增加至一定数值后,其影响不再明显;提高橡胶混凝土强度等级,可提高梁的开裂荷载及承载力,当橡胶混凝土强度等级由C25提高至C40时,开裂荷载提了高约53.7%,承载力提高了约23%;为更好地满足正常使用极限状态,GFRP筋橡胶混凝土梁的截面高度宜适当增加。

关键词： FRP筋混凝土梁橡胶混凝土非线性有限元分析受弯性能极限受弯承载力

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外露式柱脚抗震极限承载力设计探讨

中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 2024年第5期 0136-0141页

作者：庞翠翠中国电子系统工程第四建设有限公司河北石家庄050000

钢柱脚是钢结构中上部结构与基础连接的重要节点,本文首先介绍外露式刚接柱脚设计验算基本概念及验算内容;着重介绍其抗震极限受弯承载力的验算公式及主要参数,《建筑抗震设计规范》中抗震措施中对柱脚的极限承载力给出要求,但并未指明... 详细信息

钢柱脚是钢结构中上部结构与基础连接的重要节点,本文首先介绍外露式刚接柱脚设计验算基本概念及验算内容;着重介绍其抗震极限受弯承载力的验算公式及主要参数,《建筑抗震设计规范》中抗震措施中对柱脚的极限承载力给出要求,但并未指明具体公式。本文参考《高层民用建筑钢结构技术规程》和《钢结构连接节点设计手册》明确具体公式;并结合具体算例,并指出现行常规设计软件PKPM在计算钢柱脚极限受弯承载力时存在的问题,并给出自己的一些意见,供广大结构设计人员参考指正。

关键词：外露式柱脚极限受弯承载力抗震

冷弯薄壁折叠翼缘C形不锈钢构件受弯性能分析

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材料导报 2024年第S1期38卷 483-489页

作者：张宇淼陶忠皇甫双娥昆明理工大学建筑工程学院昆明650500 云南省抗震技术研究中心昆明650503

为了在同成本下获得更高效的截面形式,利用ABAQUS对前期六组V形加劲C形截面奥氏体304不锈钢受弯构件建立有限元简化数值分析模型,将得到的结果与试验结果进行了对比验证。对应上述六组受弯构件设计了四组与其用钢量相同,但尺寸分布不同... 详细信息

为了在同成本下获得更高效的截面形式,利用ABAQUS对前期六组V形加劲C形截面奥氏体304不锈钢受弯构件建立有限元简化数值分析模型,将得到的结果与试验结果进行了对比验证。对应上述六组受弯构件设计了四组与其用钢量相同,但尺寸分布不同的折叠翼缘不锈钢受弯构件,共24组;探讨了折叠翼缘截面不锈钢受弯构件在四点受弯作用下的构件承载性能,并将其与C形截面不锈钢受弯构件的承载性能进行了对比。利用现有的设计计算方法计算了24组折叠翼缘截面受弯构件的极限承载力,并将其与有限元得到的结果进行了比较。对比发现:相同用钢量的情况下,当折叠翼缘截面腹板高度与斜翼缘在腹板平面内的投影长度值之和较C形截面腹板高度提升12%以上时,折叠翼缘截面不锈钢梁的极限承载性能比C形截面更优异,截面形式更加高效。现有的计算方法计算腹板V形加劲的折叠翼缘受弯构件得到的结果比较理想,误差较小;而对于平翼缘V形加劲且宽度较小的构件,计算得到的结果偏大,不能准确地预测构件的极限承载能力。

关键词：折叠翼缘C形不锈钢梁卷边C形不锈钢梁极限受弯承载力有限元分析直接强度法