项目名称: 巨型截面短深钢梁力学性能

项目编号: No.51278296

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 建筑科学

项目作者: 赵金城

作者单位: 上海交通大学

项目金额: 80万元

中文摘要: 巨型截面钢梁截面尺寸大,跨高比一般较小,剪切变形影响不能忽略,当前钢结构分析理论与规范并不能真实地反映巨型截面短深钢梁实际受力性能。本项目拟建立同时考虑弯曲和扭转剪切变形的一阶梁理论。以一阶梁理论微分方程的解为基础得到新型梁单元的位移模式,推导适用于短深钢梁,综合考虑弯曲和扭转剪切变形、弯扭耦合以及P-δ效应等影响因素,可跟踪塑性发展的新型空间梁单元模型。在此基础上编制相应的有限元分析程序。同时,对巨型截面工字钢梁进行试验研究与有限元分析,研究各参数对短深钢梁的静力力学性能的影响。通过本项目研究,希望能在理论上揭示剪切变形对短深钢梁弯扭性能的影响,明确巨型截面短深钢梁的尺寸界定,建立适用于短深钢梁的梁单元模型,阐明钢梁各参数对其应力分布和挠度变形影响的规律;在应用上,可为短深钢梁及其钢框架提供分析工具,并对以后巨型截面短深构件的设计提供理论依据。

中文关键词: 剪切变形;一阶薄壁梁理论;有限元模型;静力加载试验;广义梁理论

英文摘要: Shear deformation is negligible for huge-section steel beam with smaller span-height ratio. However, the current analysis theory and design code for steel structure can not represent the real mechanical behavior of steel beam with bigger sectional dimensions and smaller span-height ratio. In this proposal, a first-order beam theory is developed which includes the effects of shear deformation due to bending and torsion. Displacement mode of new beam element is obtained through the solution of differential equation of the first-order beam theory, which avoids the shear locking. And then the new spatial beam element model is developed, which includes the effect of shear deformation caused by coupling of bending and torsion as well as P-δ effect. Gradual yielding along the section and length of steel beam is modeled through infinitesimal area on cross-sections. The corresponding finite element analysis program is developed, which can be used for the short-deep steel beam. Experimental studies and finite element analysis are carried out to explore the mechanical property of huge-section and short-deep steel beam. Through the studies in this project, it is expected that, in theory, the effect of shear deformation on the flexure and torsion behavior of huge-section short-deep steel beam is revealed, the definition of

英文关键词: Shear deformation;First-order thin-walled-beam theory;Finite element model;Static loading test;Generalized beam theory

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