冷彎薄壁型鋼開口三肢拼合立柱軸壓性能有限元分析

利用abaqus有限元軟件建立的有限元模型考慮了材料、接觸非線性和幾何缺陷等因素,分析了試件長細比、腹板寬厚比對拼合柱的極限承載力影響。分析結果表明:長細比對冷彎薄壁型鋼四肢雙箱形的軸壓極限承載力有較大影響,隨拼合柱長細比的增加,拼合柱極限承載力逐漸降低;由不同板材厚度引起試件腹板寬厚比的不同對相同長度試件的極限承載力以及剛度有較大影響;板材厚度和試件長度相同時,試件腹板高度從92mm增加到143mm,試件的極限承載力變化不大。

通過對10根550mpa高強冷彎薄壁型鋼墻體骨架立柱的足尺軸壓試驗,得到立柱的極限承載力和破壞模式,并在試驗的基礎上建立墻體骨架立柱有限元分析模型。在有限元分析模型的正確性得到試驗充分驗證的情況下,對高強冷彎薄壁型鋼墻體骨架立柱進行參數(shù)分析,分析結果表明:自攻螺釘直徑的變化、采用兩個螺釘連接立柱與導軌、導軌厚度和屈服強度的變化以及改變墻體骨架立柱間距均對墻體骨架立柱的軸壓承載力沒有顯著影響;在墻體骨架兩側設置柔性拉條對立柱軸壓承載力的提高很有幫助,拉條間距小于1/4柱高后承載力提高幅度不大。

低層冷彎薄壁型鋼房屋振動臺試驗及有限元分析——為研究低層冷彎薄壁型鋼房屋在地震作用下的動力特性，對一個原大的三層冷彎薄壁型鋼房屋模型進行了振動臺模擬地震試驗；根據(jù)試驗結果分析了該結構體系在地震作用下的破壞特征和動力特性，應用有限元分析程序建立...

對550mpa高強冷彎薄壁型鋼帽形截面搭接式連續(xù)檁條試驗試件進行了ansys有限元模擬,并在此基礎上進行了參數(shù)分析。分析結果表明:對于試驗和分析的搭接構造,在一定的搭接長度范圍內,增加搭接長度能提高構件的極限承載力,而超過這個范圍增加搭接長度反而使構件極限承載力降低。因此,靠增加搭接長度來提高搭接式兩跨連續(xù)檁條極限承載力的做法是不經濟的,在搭接長度較長時,應在搭接段沿試件長度方向增加自攻螺釘,且搭接長度不宜超過0.35l。在試驗試件搭接段打自攻螺釘?shù)慕孛嫔?腹板或翼緣增加一個自攻螺釘對試件極限承載力和破壞模態(tài)的影響不大。

為研究低層冷彎薄壁型鋼房屋在地震作用下的動力特性,對一個原大的三層冷彎薄壁型鋼房屋模型進行了振動臺模擬地震試驗;根據(jù)試驗結果分析了該結構體系在地震作用下的破壞特征和動力特性,應用有限元分析程序建立了簡化模型,并對模型結構進行了計算分析;最后對該結構體系的研究方向和結構設計提出了建議。結果表明:位移反應的計算值與試驗值吻合良好,該結構體系是一種理想的新型抗震結構體系。

對不同長細比的8根四肢拼合冷彎薄壁型鋼截面立柱的軸壓性能進行試驗研究,在試驗研究的基礎上建立考慮材料、幾何和接觸非線性的有限元模型,并通過對試驗試件的數(shù)值模擬,驗證有限元方法的正確性。采用數(shù)值方法分析長細比、連接螺釘間距、截面翼緣寬厚比對四肢拼合冷彎薄壁型鋼截面立柱軸壓性能的影響。結果表明:試件最終破壞均呈現(xiàn)局部屈曲和畸變屈曲的破壞模式;四肢拼合冷彎薄壁型鋼截面立柱的軸壓性能具有"1×4≥4"的拼合效應;隨著長細比的增大,四肢拼合立柱的最大承載力和剛度逐漸降低;當螺釘間距在150～450mm之間變化時,四肢拼合立柱的最大承載力和剛度變化不大;減小四肢拼合立柱截面的翼緣寬厚比,可以顯著提高其最大承載力。

輕鋼立柱墻體是冷彎薄壁型鋼低層住宅體系中一種新型的墻體形式,對實際工程中常用的輕鋼立柱墻體足尺試件進行了軸心荷載作用下的承載力試驗研究,墻體立柱試件分為不帶墻面板(2個試件)和帶墻面板(1個試件)兩類。在足尺試件試驗研究的基礎上,采用有限元分析軟件ansys對輕鋼立柱不帶墻面板和帶墻面板兩種情況下的承載力進行了數(shù)值分析。簡化分析模型假設墻板僅對立柱沿墻面方向側移和截面扭轉起支撐作用,考慮墻板參數(shù)變化對立柱承載力的影響,并將計算結果與試驗結果進行了比較。分析結果表明,考慮墻板的支撐作用能顯著地提高立柱的承載能力。

冷彎薄壁型鋼

冷彎薄壁型鋼

采用有限元軟件ansys,選取7種加勁尺寸的冷彎薄壁c型鋼軸壓構件,對畸變屈曲性能進行模擬分析,并與c型鋼構件模擬結果進行對比分析,得出截面加勁時臨界荷載增大及最大變形減小的趨勢和效果。通過對7種加勁尺寸c型鋼構件的數(shù)據(jù)分析,得出相對合理的加勁區(qū)范圍以供參考。

高強冷彎薄壁型鋼龍骨式結構是一種新型結構形式,主要適用于3層及3層以下的建筑。材料較高的屈服強度(fy=550mpa)使得此類構件有較高的承載能力,但在目前我國的冷彎薄壁鋼結構設計規(guī)范中沒有對這類高強材料的計算、設計方法。通過比較中國規(guī)范、澳大利亞相應規(guī)范和試驗研究結果,探討軸壓立柱計算方法中的問題。

建立了考慮材料、幾何和接觸非線性的有限元模型,在對冷彎薄壁型鋼四肢拼合截面立柱的軸壓性能試驗試件進行模擬分析,驗證有限元方法正確性的基礎上,對考慮長細比、截面翼緣寬厚比等因素的一系列試件進行了數(shù)值分析,并得到其軸壓承載力。在相關規(guī)范"有效寬度法"和"直接強度法"的基礎上,提出了冷彎薄壁型鋼四肢拼合截面立柱軸壓承載力的設計方法:有效計算長度法和修正系數(shù)法。研究結果表明:試件最終破壞均呈現(xiàn)局部屈曲和畸變屈曲的破壞模式;在未考慮計算長度系數(shù)折減的情況下,當長細比小于50時,各規(guī)范公式計算值均略低于試驗值和有限元值,吻合較好,當長細比大于50時,公式計算結果過于保守。

為了研究冷彎薄壁型鋼拼合截面柱的軸壓承載力,對各國有關冷彎薄壁型鋼拼合截面柱的軸壓試驗進行了ansys有限元模擬分析,有限元計算結果與試驗結果吻合良好,從而驗證了有限元方法的正確性。采用有限元方法分析了構件截面形式、截面尺寸以及長細比對冷彎薄壁型鋼拼合截面柱拼合效應的影響,提出了冷彎薄壁型鋼拼合截面柱軸壓承載力的簡化計算方法。分析結果表明:隨著長細比的增大,拼合截面柱的拼合效應隨之增大。對于主要通過螺釘將腹板進行拼合的構件,當翼緣寬厚比一定時,隨著截面寬高比的增大,腹板拼合的整體性增強,從而使拼合效應增大,而截面面積的改變對拼合效應的影響則不是很明顯。

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在開口冷彎薄壁型鋼構件沿開口方向上布置一定數(shù)量的綴板,能有效阻止開口截面的翹曲變形,可以有效地提高構件承載力。合適的綴板數(shù)量與構件長細比有著密切的關系,通過理論推導及對不同長細比構件的數(shù)值計算發(fā)現(xiàn),當構件長細比λ小于60,而綴板數(shù)量達到3塊時,構件承載能力提高幅度趨于穩(wěn)定;當λ大于60時,綴板數(shù)量則需要達到5～6塊。同時,為了方便工程設計使用,提出利用熟知的彎曲失穩(wěn)計算公式的形式,來計算彎扭失穩(wěn)構件的計算方法,并列表顯示出兩者之間的數(shù)值關系。

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為了研究冷彎薄壁型鋼住宅結構平面質量中心、樓層形心與剛度中心偏差較大時,結構整體扭轉效應的不利影響,將樓層平面內水平荷載(風、地震)作用下結構位移分解為平動和轉動2種狀態(tài),得到相應狀態(tài)下各組合墻體所承擔的剪力,然后將其效應進行疊加,推導出了結構的線彈性層間扭轉角及組合墻體剪力和側移變形計算公式。對某冷彎薄壁型鋼多層住宅結構在水平荷載作用下的層間扭轉效應進行了簡化計算,并運用ansys進行了數(shù)值模擬分析。結果表明:水平扭轉效應對該類結構影響顯著,簡化計算公式和有限元程序數(shù)值模擬所得結果具有較好的一致性,簡化計算公式可供實際工程中對該類結構整體扭轉效應的計算分析時參考。

推導了考慮焊縫尺寸情況下圓鋼管x型節(jié)點環(huán)向模型的強度公式,通過有限元軟件ansys模擬分析了相貫節(jié)點的受力情況,并對焊接過程中出現(xiàn)焊瘤缺陷的情況提出建議。

低層冷彎薄壁型鋼結構住宅體系——詳細介紹了冷彎薄壁型鋼結構住宅體系的組成、材料、基本構件形式、一般構造、樓蓋構造、墻體構造、屋蓋構造、緊固件連接要求，以及該結構體系的保溫隔熱、隔聲、防火與防護、防潮、管道與電線安裝等具體構造措施；同時還根據(jù)冷...