国家自然科学基金(51178243)
- 作品数：17 被引量：72H指数：7
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- 一种四角钢组合约束型防屈曲支撑外围连接的设计方法研究:理论推导被引量：8
- 2014年
- 在四角钢组合约束型防屈曲支撑中,螺栓是连系外围各个约束角钢的关键元件,在支撑发生侧向弯曲变形时承受拉力、剪力的共同作用。该文对单向弯曲变形状态下的外围螺栓内力计算方法展开了研究。首先介绍了内核构件与外围构件之间侧向挤压力的计算方法。然后,将该侧向挤压力分解为对称受力状态与反对称受力状态,螺栓在这两种受力状态中分别起到防止外围约束角钢发生分离的作用以及保持各角钢变形协调、共同抗弯的作用。基于这两种受力状态,考虑螺栓连接附近角钢板件局部变形所产生的撬力作用,经理论推导分别给出了螺栓内力的简化计算公式。再考虑螺栓内力的生成机制,对这两种受力状态分别计算得到的螺栓内力进行组合,得到了实际受力状态中螺栓内力的计算公式。最后,还介绍螺栓间距对螺栓内力的影响。
- 郭彦林王小安
- 关键词：装配式防屈曲支撑螺栓设计方法撬力
- 双矩管装配式防屈曲支撑约束刚度取值研究被引量：8
- 2015年
- 装配式防屈曲支撑的外围约束构件之间通过高强螺栓连接,其连系螺栓的离散性布置对各外围约束构件形成的整体约束刚度有不利的影响,需要在外围构件约束刚度计算中考虑。该文对一种双矩管装配式防屈曲支撑的外围约束刚度取值进行了研究,在理论推导中首先假定外围约束构件为"空腹桁架模型"来考虑离散螺栓连接,而后运用"连续连杆法"将螺栓的离散作用连续化以便于考虑这种不利作用。通过研究"空腹桁架模型"的变形特性考虑外围约束构件约束刚度的折减,最后结合对外围构件受力机理的分析及数值手段,推导并拟合出约束构件分肢间连系刚度,进而完善了外围约束刚度取值的相关理论。提出的方法也得到了数值分析的验证。
- 郭彦林姜子钦王小安黄彬
- 关键词：折减系数高强螺栓
- 一种四角钢组合约束型防屈曲支撑外围连接的设计方法研究:数值分析被引量：5
- 2014年
- 与传统外围整体式防屈曲支撑不同的是,装配式组合防屈曲支撑的外围构件由多个组件通过连接件拼装而成,故外围连接的设计方法是此类防屈曲支撑构件设计理论的重要组成部分。针对一种四角钢组合约束型防屈曲支撑,已有适用于单向弯曲状态的外围连接螺栓内力的简化计算方法。但上述方法的适用性尚需经过精细有限元数值分析加以验证,并需进行适当修正,使其具有足够的计算精度,这是该文进行的研究工作之一。另外,由于内核构件与外围构件之间间隙的存在,防屈曲支撑构件更为常见的变形模式表现为双向弯曲变形,所以该文还将在单向弯曲状态所得到的螺栓内力计算公式的基础上进行进一步的组合,得到双向弯曲状态下的螺栓内力计算公式。该文最终给出了适用于四角钢组合约束型防屈曲支撑的外围螺栓连接的完整设计方法。
- 王小安郭彦林
- 关键词：装配式防屈曲支撑螺栓设计方法撬力
- 一种四槽钢组合约束型防屈曲支撑的外围约束机理与约束刚度取值研究被引量：6
- 2013年
- 四槽钢组合约束型防屈曲支撑的外围构件由4个槽钢通过沿纵向分布的多组螺栓拼装而成,外围构件的连接呈现离散的分布特征,故其外围约束机理与约束刚度计算理论较为复杂。相比外围整体式防屈曲支撑而言,这类装配式组合防屈曲支撑的外围约束刚度要考虑螺栓连接的影响。绕x轴弯曲时,外围构件刚度的折减效应主要由螺栓连接附近处的槽钢板件的面内与面外变形产生;绕y轴弯曲时,折减效应主要源自上、下槽钢的扭转变形。详细剖析了这两种情况的受力机制,并结合理论推导与数值分析,分别给出了绕不同主轴弯曲时的外围约束刚度的简化计算方法。该方法得到了精细有限元数值计算结果的验证。
- 王小安郭彦林姜子钦张博浩
- 关键词：装配式防屈曲支撑槽钢约束刚度
- 一种四角钢组合约束型防屈曲支撑的外围约束比取值研究被引量：10
- 2013年
- 与传统的外围整体式防屈曲支撑相比,装配式组合防屈曲支撑由于具有独特的构造特点,故其设计理论更具复杂性。该文针对一种四角钢组合约束型防屈曲支撑,基于对其内核构件与外围约束构件之间相互作用机制的深入认识,提出了其稳定性设计方法。首先,针对这种四角钢组合约束型防屈曲支撑,基于连续连杆法提出了一种外围约束刚度的简化计算方法。然后,在构件发生单向变形的假定条件下,通过对外围约束构件受力状态的分析,推导出其约束比设计计算公式。在此基础上,再考虑构件发生双向变形的情况,考虑次弯曲方向变形对外围约束构件受力所带来的影响,进一步补充完善了约束比设计计算理论。通过该文提出的约束比限值进行此类装配式组合防屈曲支撑的设计,可保证外围约束构件的整体稳定性与局部稳定性均能满足要求。
- 郭彦林王小安
- 关键词：装配式防屈曲支撑角钢约束比
- 两端铰接防屈曲支撑的受力性能及设计方法被引量：6
- 2013年
- 在两端铰接的防屈曲支撑中,内核构件的端部构造不仅影响端部构件段的承载力,而且影响支撑的整体受力性能。通过理论推导与有限元分析,对内核构件端部具有外伸屈服段、加强段的两端铰接防屈曲支撑的破坏形式以及整体受力性能进行了研究。研究表明:在轴压力作用下,内核构件外伸屈服段、加强段会发生侧向变形,进而对外围约束构件产生附加偏心距,对外围约束构件的受力不利;当内核构件外伸段过长时,外伸段会发生弯折破坏。对端部局部内核构件段隔离体作受力分析,可得到一种简化计算模型,采用迭代算法,可偏于安全地确定内核构件外伸段变形对外围约束构件端部产生的附加偏心距。考虑附加偏心距的影响,给出了两端铰接防屈曲支撑的整体设计方法。
- 王小安郭彦林姜子钦
- 关键词：防屈曲支撑有限元分析受力性能设计方法
- 两端刚接防屈曲支撑的受力性能及设计方法被引量：10
- 2013年
- 防屈曲支撑通常采用刚接节点与框架结构相连,而内核构件端部构造形式复杂,常出现外伸屈服段与加强段等,端部构造形式复杂,由此形成的复杂边界约束条件将对防屈曲支撑的整体性能产生显著影响。通过理论推导与有限元分析,对两端刚接边界条件下端部构造形式对防屈曲支撑整体受力性能的影响进行了研究。研究表明:相比于铰接边界条件,刚接边界条件能有效防止外伸段发生过大的侧向变形,两端刚接防屈曲支撑比两端铰接防屈曲支撑表现出更好的受力性能,即使在实际框架结构中防屈曲支撑两端出现转角时亦然。基于理论推导与有限元分析,提出了内核构件端部段的简化计算模型,采用迭代算法,可用于近似确定内核构件端部外伸段转角及变形在外围约束构件两端产生的不利附加偏心距;框架结构中防屈曲支撑两端转角不同,可用等效附加偏心距系数将两端不等附加偏心距的情况等效为两端等附加偏心距的情况;考虑等效附加偏心距的影响,给出了适用于两端刚接防屈曲支撑的整体设计方法。
- 郭彦林王小安姜子钦
- 关键词：防屈曲支撑有限元分析受力性能设计方法
- 全钢型分离式防屈曲支撑的约束比取值研究被引量：6
- 2015年
- 全钢型分离式防屈曲支撑,在两端铰接时,两个内核构件独立伸出外围约束构件后端部通过肋板连接,形成较强的端部接头,由于这种端部构造以及内核之间有一定距离,内核与外围约束构件之间相关作用较复杂。鉴于传统的约束比限值计算公式不再适用,对其约束比取值进行了研究。考虑支撑整体几何初始缺陷的影响,依据其失稳机理将其侧向变形分解为正弦型变形和余弦型变形,分别计算两种变形下的跨中侧向变形,按计算所得比例组合得到实际的跨中侧向变形,所得的轴向荷载与跨中侧向变形曲线与有限元分析结果吻合较好。利用外围约束构件截面最大受弯承载力不小于考虑二阶效应跨中弯矩的控制条件,并在常见设计参数范围内进行有限元分析与拟合,得到实用的约束比限值计算式。有限元分析结果表明,该方法可用于预测分离式防屈曲支撑在静力单调轴压作用下的受力性能。
- 郭彦林张博浩朱博莉
- 关键词：有限元分析约束比设计方法
- 一种四角钢组合约束型防屈曲支撑的外围约束机理及刚度取值研究被引量：15
- 2012年
- 对一种四角钢组合约束型防屈曲支撑的外围约束刚度的取值进行研究。这种防屈曲支撑的外围约束构件由四个角钢通过螺栓连接,由于螺栓数目有限,所以与外围整体式防屈曲支撑相比,其外围约束刚度应进行一定程度的折减。根据外围约束构件的受力特点,提出一个简化的桁架模型,基于该模型给出一种确定外围约束刚度的方法。其中,四个角钢间的连系刚度是决定整体约束刚度的重要参数,其受到角钢分肢板件的面内刚度与面外刚度的共同控制。通过理论与数值分析相结合的手段,在参数分析的基础上,提出角钢间连系刚度的拟合计算公式。数值分析表明,该方法可用于精确确定这种四角钢组合约束型防屈曲支撑的外围约束刚度。
- 郭彦林王小安
- 关键词：装配式防屈曲支撑约束刚度角钢
- 双矩管装配式防屈曲支撑设计理论研究被引量：7
- 2015年
- 装配式防屈曲支撑的外围约束构件主要通过高强螺栓连接。由于连系螺栓布置呈一定离散性,因此需要对各外围约束构件形成的整体约束刚度进行一定程度的折减;此外,螺栓的离散布置使得螺栓间外围分肢构件的局部受力影响更为突出,此二者均应在装配式防屈曲支撑设计方法中予以考虑。为此,该文首先对传统铰接防屈曲支撑设计理论进行介绍,而后对双矩管装配式防屈曲支撑约束刚度折减系数的求解思路及方法进行论述,最后结合装配式防屈曲支撑所特有的受力特点,考虑多波变形时挤压力的局部影响,提出了一整套适用于双矩管装配式防屈曲支撑的设计方法,并采用数值分析验证了2个支撑设计算例的可靠性。在理论推导中考虑了内外核之间的间隙、铰接接头长度、内核外伸段长度、外围构件长度、强度、刚度及初始缺陷、螺栓尺寸及布置等诸多设计参数的影响。
- 姜子钦郭彦林张博浩王小安
- 关键词：折减系数高强螺栓
