装配式冷弯厚壁型钢半刚性梁-柱节点抗震性能试验研究

冷弯型钢在装配式结构中应用具有天然的优势,为了扩展冷弯厚壁型钢结构的使用范围,克服冷弯厚壁钢的缺点,设计6个新型分层装配式“十字型”梁-柱节点,进行循环加载试验,对梁-柱节点的破坏模式、初始刚度、骨架曲线、等效黏滞阻尼系数、能量耗散系数、割线刚度、滞回曲线和关键部位应变分布进行研究,主要得到以下结论:通过螺栓和节点板的滑移,半刚性节点具有一定的耗能能力。增设高强螺栓可以提高梁柱节点的承载力,初始刚度和耗能能力也得到提高,避免梁端与连接板孔壁承压。增加可更换节点翼缘板,对梁-柱节点的破坏模式没有明显影响,承载能力、耗能能力、初始刚度分别得到较大提高。

面向大规模定制的建筑工业化智能设计方法研究

为了推动大规模定制的建筑工业化模式,提出了两种适用于工业化建筑的智能设计方法:面向装配的设计方法和面向销售的设计方法,并以轻钢龙骨式结构建筑为例,展示了设计流程和案例说明。面向装配的设计方法以二维板块化部品为基本单元,以直接面向工厂下订单为目标,首先建立具有预先标定结构性能的建筑部品数据库,在生成建筑平面后,再将结构荷载分配到每个墙体、楼面部品上,自动匹配所需的建筑部品型号,并进行整体结构验算。面向销售的设计方法以三维建筑模块为基本单元,以直接面向销售下订单为目标,定义具有各种功能的模块并建立生成式设计规则,在建筑初步设计阶段考虑因不同的建筑布局而产生的不同建筑成本,并通过遗传算法优化建筑布局和成本。这两种方法选择的部品和模块均符合工业化大规模生产的要求,为实现大规模生产的工业化设计流程提供了新思路。

内置T型钢骨-T形钢管混凝土短柱的有限元分析

为了进一步的研究内置T型钢骨-T形钢管混凝土短柱轴压力学性能,在试验研究的基础上,使用有限元软件ABAQUS建立相应的模型进行对比分析,研究了钢管屈服强度、钢骨屈服强度和混凝土强度对内置T型钢骨-T形钢管混凝土短柱极限承载力的影响。结果表明:有限元模拟的结果与试验得到的破坏模式基本一致,试件的承载力与钢管纵相应变曲线也相吻合;钢管屈服强度、钢骨屈服强度和混凝土强度的提高对试件极限承载能力均有所提高,钢管屈服强度影响较大。

冷弯薄壁型钢螺钉连接抗剪性能试验研究

进行了149个冷弯薄壁型钢螺钉连接试件的抗剪性能试验,主要考察螺钉端距、间距、排列方式以及螺钉数目、连接板件材料等因素对抗剪承载力的影响.分析了现行国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB 50018—2002)对壁厚1.5mm以下薄钢板螺钉连接抗剪承载力设计计算方法的适用性.针对规范GB 50018—2002对螺钉连接斜拔承压破坏抗剪承载力计算的规定,提出了考虑群效应的螺钉连接抗剪承载力设计计算方法.基于对钢板净截面拉断破坏时净截面的平均应力水平分析,给出了相应的验算公式.最后,参考澳洲规范AS/NZS 4600∶2005,提出了避免发生螺钉剪断破坏的方法.

S350冷弯薄壁型钢龙骨式复合墙体抗震性能试验研究

对12面S350冷弯薄壁型钢龙骨式复合墙体试件进行抗剪试验研究。试件尺寸为宽2400mm、高3000mm;覆面板组合分为2组,分别为石膏板加OSB板、石膏板加带肋波纹钢板;加载方式包括水平单调加载和低周反复加载。试件共设计3种洞口形式,以研究开洞尺寸及位置对墙体抗剪性能的影响。试验结果表明:龙骨式复合墙体试件的破坏模式主要表现为石膏板的局部挤压碎裂、带肋波纹钢板的剪切屈曲和墙体边立柱脚部的屈曲。试验得到墙体试件在不同加载方式下的抗侧移刚度、抗剪承载力、位移延性系数和能量耗散系数等性能指标。最后,结合国内外研究成果,对龙骨式复合墙体考虑开洞因素的抗剪承载力分析方法进行研究。

大跨度空间结构典型形体风压分布风洞试验研究现状

随着科学技术的发展和施工工艺的进步,各种外形美观、结构新颖的大跨度空间结构得到了广泛的应用。这类结构往往对风荷载十分敏感,其屋面几何形状对表面风压分布有着重大影响。不同形式的屋面,表面风压分布有很大区别;即使屋面整体形式相同,但由于其矢跨比(f/D)、长跨比(L/D)等几何参数的不同,也会使屋面风压分布发生较大变化。对此,目前尚无详细规范可依。本文回顾了几类典型空间结构的风洞试验,总结了这几类结构的屋面几何形状与风压分布之间的变化规律,为大跨空间结构风压分布规律确定及气动优化设计研究提供参考。

S350冷弯薄壁型钢住宅足尺模型振动台试验研究

设计了两栋二层S350冷弯薄壁型钢龙骨体系住宅结构的足尺模型,其外墙覆面板分别采用OSB板和带肋波纹钢板,内墙覆面板均采用石膏板。分别对两个模型进行了振动台试验,试验选取3条实测地震波记录和1条人工合成波,加载工况按照峰值加速度的大小,从7度多遇到9度罕遇的烈度水平。试验结果表明,结构的破坏均发生在连接部位和墙板的局部区域,主要破坏模式表现为螺钉的脱落、石膏板的局部破裂、带肋波纹钢板的脱离以及模型底层墙体的交叉钢带屈服破坏,钢龙骨基本完好。在9度罕遇地震作用下,整体结构的水平刚度虽然有大的削弱,但建筑物无倒塌危险,表明采用此两种双面覆板构造复合墙体的模型结构在试验的地震烈度水平下能够符合我国抗震设防"大震不倒"的要求。建议在结构设计时要关注门、窗部位的局部加强和螺钉连接的可靠性。

装配式钢结构体系建筑一体化建造技术研发和实践

在国家和地方政府相关政策的推动下,工业化建造和智能化建造已成为传统建筑业产业转型升级的重要方向。钢结构建筑具有天然的预制和装配特点,更适合工业化建造的发展之路。对装配式钢结构体系建筑全过程、全专业、全产业一体化建造技术进行了研究及探索,建立了基于BIM技术的一体化建造技术框架,总结了钢结构装配式建筑一体化建造的指导细则;提出了一体化建造评价理论框架,编制了相应的评估软件;研究了基于产品模式的低层装配式钢结构建筑和基于EPC模式的多高层装配式钢结构建筑一体化建造技术逻辑,分别开发了相应的一体化建造平台,最后通过工程示范验证了平台的技术与模式的合理性和有效性。

本征正交分解法在曲面模型风场重构中的应用

大跨空间结构模型(在风洞试验中)能同步测量的测点常相对有限,需采用有效风场重构技术通过有限点同步测量结果得到全表面风压分布的动态信息.介绍了本征正交分解法在这一问题中的应用,并对基于球面及柱面壳体模型风洞试验得到的风压数据进行了比较验证.结果表明,该方法对曲面模型具有很强的适用性,能够有效地整体把握这类模型表面风压分布规律,可为大跨空间结构抗风时程分析中风荷载分析提供很好的帮助.

稳定分析中极值点失稳与分枝点失稳的跟踪策略及程序实现

对结构的平衡路径进行跟踪分析,是全面了解该结构的受力性能所必须进行的一项工作.目前的结构非线性稳定分析技术大多对极值点失稳型问题较为有效,但对分枝点失稳型问题则困难较多.本文就结构分析中这两种常见的失稳形式进行了比较分析,并就其跟踪策略进行了探讨,提出采用位移扰动法和力扰动法有选择地跟踪实际所关心的平衡路径.最后编制程序并对一K6-4型单层穹顶网壳进行了分析验证.

柱面壳体表面风压分布特性风洞试验研究

基于刚性模型的风洞试验,在不同风攻角及场地条件下,对考虑不同长跨比的柱面壳体表面风压分布进行了同步测量.根据测量结果对壳体表面风压场特性进行了分析,包括风压系数、整体风力系数、脉动风压自功率谱及互功率谱、风压场本征正交分解特性、雷诺数对壳体表面风压分布的影响等.结果表明,此类曲面模型表面风压分布受雷诺数影响明显,且模型曲面特性使得风场本征正交分解的前几阶特征模态对整个风压分布的贡献增大.

工业化住宅部品分类与编码研究

工业化住宅以住宅设计标准化、部品生产工业化、施工安装机械化及生命周期管理信息化为特征。信息化管理是工业化住宅建造参与方信息传递及时、准确的保障,而住宅部品分类与编码又是实现住宅部品乃至工业化住宅生命周期信息化管理的基础。通过分析现有的信息分类与编码体系,提出工业化住宅部品分类与使用通用码与专用码对住宅部品进行编码的方法,并设计了编码的结构与组成;通过该编码实现住宅部品的唯一标识,可为住宅部品质量追溯提供支持。所提出的分类与编码方法可为我国工业化住宅部品的分类与编码提供参考。

高建钢厚壁H型钢残余应力测试研究

近年来,国产高性能建筑结构用钢由于其优良的力学性能,特别是强度对厚度的不敏感性,在国内大跨和高层建筑钢结构中得到了越来越多的应用,但现行相关设计规范中仍缺乏其基于设计可靠度分析的合理设计指标。高建钢常用作厚壁H型钢柱,其残余应力分布对构件承载力影响较大,是分析高建钢基本构件设计可靠度的关键因素之一。本文采用条形切割法,对80mm厚高建钢Q345GJ焊接H型钢的纵向残余应力分布进行了详细的测试试验研究。根据试验数据,得到80mm厚高建钢Q345GJ焊接H型钢残余应力分布图,明确了高建钢厚壁焊接H型钢的残余应力分布规律,为高建钢构件设计可靠度分析提供了基础数据。

弧长控制类方法使用中若干问题的探讨与改进

在结构非线性跟踪分析中，弧长控制类方法和能量控制类方法是两类最主要的方法。近年来，各类弧长方法由于概念简单明了、计算方便可靠而广为采用。本文首先对几种主要弧长方法的使用进行回顾和比较，并就跟踪失败的可能情况作简单探讨，进而针对部分可能失败的情况提出改进措施。再以一个同时存在跳跃及跳回现象且具有分枝路径的问题为例，将这几种弧长方法用于其变形全过程的跟踪分析，来验证所提出的改进措施，比较这几种弧长方法的跟踪能力。最后给出使用这些弧长方法的几点结论。

大跨度空间结构风荷载模拟技术研究及程序编制

对大跨度空间结构而言 ,风荷载是结构设计中的主要荷载之一 ,尤其是对柔性大跨度结构体系 ,它比地震荷载显得更重要。本文采用自回归过滤技术 ,考虑三维空间相关性 ,对具有随机性的脉动风荷载进行有效的模拟 ;并采用超松弛迭代法求解大型多自由度结构风荷载模拟中的回归系数矩阵。最后 ,将该数值模拟技术应用于国家大剧院大跨度双层空腹网壳结构的随机风荷载模拟 。

冷弯薄壁型钢龙骨式剪力墙抗震性能简化及精细化数值模拟研究

龙骨式剪力墙作为冷弯薄壁型钢龙骨体系结构的主要抗侧力单元,其抗侧性能是由覆面板、龙骨骨架及其间的自攻螺钉连接的性能决定。建立了基于自攻螺钉连接性能的精细化的冷弯薄壁型钢龙骨式剪力墙的有限元数值模型,并将龙骨与覆面板自攻螺钉连接的恢复力模型引入到剪力墙数值模型中,进行了墙体抗震滞回性能的数值模拟分析。结果表明,计算所得龙骨式剪力墙的弹性刚度、承载力以及变形等特征参数与试验结果吻合较好,该模型能够较为准确地反映龙骨式剪力墙的抗震滞回性能。在此基础上,提出了龙骨式剪力墙数值模拟的简化方法,为房屋整体结构抗震性能的数值分析提供了支撑。

高强超薄壁冷弯型钢屋架承载性能及设计方法

基于三榀厚度小于2mm、屈服强度550 MPa的高强超薄壁冷弯型钢屋架模型结构的承载力试验,观测这类低层住宅建筑常用屋架结构的破坏模式,得到其极限承载能力.采用通用有限元软件,建立该屋架结构考虑材料和几何非线性的分析模型,进行屋架结构非线性稳定分析,得到与承载力试验结果相一致的破坏模式.在此基础上,研究屋架结构内力分析的合理计算模式,提出屋架构件的建议设计方法,并对屋架的屋脊节点板构造提出了合理的局部加强改进方案.

S280冷轧薄板冷弯型钢构件设计可靠度分析

基于国内厚度不大于2mm的S280冷轧薄钢板材性数据、S280冷弯薄壁型钢构件的几何尺寸数据以及已完成的轴压、偏压、受弯构件承载力试验数据,对厚度不大于2mm的S280冷弯超薄壁型钢构件的强度不定性、几何特性不定性、计算模式不定性进行分析.采用改进的一次二阶矩法,按现有规范的抗力分项系数计算了各类基本构件在不同可能荷载组合下的可靠指标.结果表明:对于厚度不大于2mm的S280冷弯超薄壁型钢构件,当宽厚比符合规范要求时,按现有规范的抗力分项系数计算得到的可靠指标均能满足目标可靠度的要求.最后给出了厚度不大于2mm的S280冷弯超薄壁型钢的强度设计指标建议值.

大跨度网壳结构抗风研究现状

对大跨度空间结构而言 ,风荷载作用是结构设计中的主要荷载之一。对于大跨度单层网壳结构的抗风设计 ,目前尚无设计规范可依。为对该类结构的风致振动进行深入研究 ,首先回顾和总结了大跨度单层网壳结构抗风设计方法及已有的风荷载模拟技术 ,并指出目前尚存在的问题 ,为大跨度单层网壳结构抗风分析提供借鉴。

Q500GJ高强度钢材焊接H形柱抗震性能试验研究

为促进Q500GJ高强钢材在钢结构工程中的应用,进行了5个Q500GJ高强钢焊接H形截面试件的水平往复加载试验研究,分析了试件的长细比、绕强弱轴加载等因素对试件破坏模式、变形能力、抗震耗能能力的影响.结果表明,所有试件荷载-位移滞回曲线饱满,滞回性能良好.骨架曲线正、反向基本对称,走势相似,从弹性变形到屈服点,荷载达最大后,开始下降直至塑性破坏.试件绕强轴反复荷载,板件局部弹塑性失稳破坏,截面塑性发展不充分,试件绕弱轴反复荷载,全截面进入塑性破坏,试件绕弱轴反复荷载下延性系数要高于绕强轴反复荷载下的延性系数.试件最大层间位移角为1/20,最小层间位移角为1/26,均满足《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)中多、高层钢结构弹塑性位移角1/50的限值要求.