预制装配式型钢混凝土梁抗剪承载力的智能模型研究

通过建立计算预制装配式型钢混凝土(PSRC)梁抗剪承载力的智能模型,在一定程度上提高了计算精度与适用性。基于BP人工神经网络算法,通过对影响PSRC梁抗剪承载力的相关参数进行梳理,选取14个主要影响参数作为输入层,以试算法确定隐含层节点数为5,初步构建了3层结构人工神经网络系统;以收集的76组试验数据作为学习样本,对构建的神经网络系统进行训练,建立了对PSRC梁及SRC梁抗剪承载力计算的N14-5-1智能模型。使用智能模型对6个PSRC梁构件及6个SRC梁构件进行抗剪承载力计算,并通过与规范公式计算结果、试验结果的对比分析,证明了智能模型具有良好的计算精度及较好的泛化能力,具有一定的工程参考意义。运用Garson算法对输入参数进行敏感性分析,结果表明箍筋间距、型钢屈服强度、箍筋屈服强度、型钢腹板含钢率对抗剪承载力影响较大。随着研究试验的开展,在收集更多具有代表性的试验数据以扩充学习样本后,可对智能模型进一步优化。

基于MATLAB-GUI的大跨空间结构复杂节点智能分析系统设计

大跨空间结构节点往往呈现出复杂性和多样性,建模及分析过程要求较高。而现有土木工程软件基本都不具备专门针对空间结构复杂节点的设计分析功能,设计者进行节点分析,需要花费大量时间整理参数、建立模型。为此,借助Matlab-GUI强大的可视化功能,结合Ansys优越的分析功能,编制了人机交互参数输入—参数化建模—有限元分析—自动生成分析报告的智能化程序(Intellectualized Analysis System for Steel Joints),此系统初步版本拥有15类复杂节点的分析功能,同时具备信息查询、结果输出等多项辅助功能,为空间结构复杂节点的设计、分析一体化提供了一条快捷和高效的途径。

新型六杆四面体柱面网壳的构形、静力和稳定性分析

提出一种新型的由投影平面为四边形的六杆四面体单元组成的柱面网壳(简称六杆四面体柱面网壳).这种网壳结构的构形的构造简单,节点和杆件数相对较少,网格抽空率高,具有单层和双层网壳的主要优点.对于上、下弦杆为梁元,腹杆为杆元,可称为上、下弦节点均为半刚接半铰接的六杆四面体柱面网壳,进行静力和线性与非线性稳定性分析.结果表明:其结构的整体刚度好,内力分布合理,线性特征值屈曲分析和考虑几何缺陷的双非线性稳定性分析都能获得较好的性能,结构的技术经济指标和用钢指标良好.柱面网壳可采用统一几何轴线尺寸的六杆四面体单元体集成,有利于标准化设计、工业化生产和装配化施工,符合绿色结构建筑推广应用的要求.

空间网格式框架结构在多、高层大开间灵活划分房间石膏节能建筑中的研究与应用综述

将"工业固体废渣资源化"是我国建设生态文明型、资源节约型国家的重要举措.制造磷酸排放的大量磷渣(二水石膏)和火力发电厂排烟的大量脱硫石粉的固体废渣,通过工艺转化为"磷石膏"(半水石膏)及"脱硫石膏",两者与天然石膏具有相同的物理、化学指标.石膏类材料另一特性是浇制后的浆液初凝时间快,加缓凝剂后仅30分钟,是砼初凝时间(8小时)1/16,利用此原理采用砼与石膏浆液分层分段浇制成型,从而形成几种新型砼结构体系.正值我国钢结构住宅建筑发展之际,课题组推出"浇制石膏、装配整体式钢网格式框架结构",应用于大开间多高层节能建筑.这些石膏、砼和石膏、钢结构新体系是以多项国家发明专利作为技术支撑,通过理论分析、科学试验及工程实践,使"变废为宝"的磷石膏、脱硫石膏等石膏类材料取代传统的粘土砖、水泥标砖形成的砌体,对节约土地资源、循环经济均具有显著的促进作用.本课题是一项较庞大的系统工程.本文仅对课题的新型结构体系各方面内容进行综合性介绍,以期"抛砖引玉",在充实提高的基础上,形成具有我国自主知识产权的建筑结构新体系.

方钢管混凝土柱穿心高强螺栓-端板节点性能研究

提出一种新型穿心高强螺栓-端板方钢管混凝土柱-钢梁节点,并对3个节点试件进行柱端加载的伪静力试验研究。利用三维实体单元,建立同时考虑几何、材料及接触等三重非线性的有限元模型,采用有限元程序ANSYS对节点进行单调荷载和循环荷载作用下的有限元分析。试验及有限元计算结果表明,节点具有很好的强度、刚度、延性和耗能能力。

两层两跨方钢管混凝土框架抗震性能试验研究

为了研究采用穿芯高强螺栓-端板节点的方钢管混凝土框架的抗震性能,对一榀两层两跨的方钢管混凝土柱-钢梁框架进行了竖向荷载和低周反复水平荷载作用下的抗震性能试验研究,观测了框架的破坏形态,得到了框架试件的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线,分析了方钢管混凝土框架的破坏机制、滞回性能、延性、耗能能力、强度及刚度退化等力学性能。结果表明：框架试件基本实现了梁铰破坏机制,具有良好的变形性能和耗能能力,位移延性系数为5.86～6.42,等效黏滞阻尼系数达到0.454,均满足延性框架的抗震要求。框架试件的强度和刚度退化较为平缓,具有较强的抗侧移能力。

考虑楼板刚度贡献的梁柱节点半刚性连接弯矩-转角神经网络模型

首先对已有钢结构梁柱节点半刚性连接弯矩-转角经典模型存在的不足进行了述评;然后采用非线性有限元方法对有无楼板刚度贡献的外伸端板半刚性连接节点进行了非线性仿真分析,把获得的这种节点半刚性连接弯矩-转角关系与常用梁柱节点半刚性连接弯矩-转角经典模型进行了对比分析;最后运用神经网络智能算法,首次提出了考虑楼板刚度影响的十参数梁柱节点外伸端板半刚性连接智能模型。研究结果表明:楼板的存在增大了梁柱节点刚度,减少了节点相对转动,使得实际工程中存在楼板刚度影响的半刚性连接弯矩-转角关系与现有半刚性连接弯矩-转角模型计算得到的弯矩-转角关系存在着较大误差;提出的十参数半刚性连接弯矩-转角神经网络模型能较好地模拟这种节点实际受力和变形情况;提出的智能模型具有较高精度和计算效率,同时也具有可靠性、有效性和实用性。研究结果可为考虑楼板刚度贡献的其他半刚性连接形式的弯矩-转角关系的进一步研究以及在实际工程中的应用提供参考。

钢框架内填预制钢筋混凝土剪力墙试验研究

为改进钢框架内填预制钢筋混凝土剪力墙的抗震性能,将耳板装置引入钢框架与内填墙的连接中。通过2个2层单跨钢框架内填预制钢筋混凝土剪力墙1/3模型试件的循环荷载试验,考察耳板连接装置的可靠性和内填墙裂缝的开展与结构变形能力,分析结构的破坏机理、滞回性能、刚度退化、变形及延性等,并对钢框架内填预制混凝土剪力墙体系与现浇混凝土剪力墙体系和带竖缝混凝土剪力墙体系进行对比。研究结果表明:抗剪连接件(U形筋)在梁柱节点上下耳板的帮助下未发生破坏,耳板连接装置具有可靠的工作性能;合理设计的钢框架内填预制钢筋混凝土剪力墙结构具有良好的延性。

方钢管约束型钢再生混凝土柱-钢梁节点抗震性能分析

基于非线性和再生混凝土损伤因子的塑性损伤本构,建立了外加强环全焊接刚性连接、外套管式端板连接半刚性连接以及顶底角钢全螺栓连接半刚性连接3种形式的方钢管约束型钢再生混凝土柱-钢梁节点有限元模型,分析了各模型的抗震性能。结果表明:在低周循环加载下,柱内含有支撑骨架且没有穿柱构件时,有利于提高节点域核心再生混凝土的整体性,受力简单;采用外套管约束节点域,核心再生混凝土的应力、应变较小,有利于再生混凝土耐久性的提高;在相同轴压比、梁柱线刚度比的情况下,外加强环全焊接刚性节点承载能力和滞回耗能能力较高,但延性相对较差;顶底角钢全螺栓连接半刚性节点承载能力、滞回耗能能力相对较低,延性较好;外套管式端板连接半刚性节点的极限承载力、滞回耗能能力和延性性能都有良好的表现;在此基础上,对外套管式端板连接半刚性节点进行了荷载-位移影响参数分析。结果表明:轴压比在弹性阶段对节点的影响不大,在进入屈服和塑性强化阶段,随着轴压比的增高,节点的极限承载力和延性下降;在强柱弱梁的前提下,梁柱线刚度比的增加有利于节点弹性刚度和水平极限承载力的提高,屈服后梁柱线刚度比对节点刚度退化影响不大;钢材屈服强度影响主要体现在节点的极限水平承载力上;再生骨料取代率对节点的延性性能稍有影响;外套管和端板的厚度变化在一定范围时对节点的弹性刚度和极限承载力有一些影响,但增幅随着厚度的增加越来越小。

闭口型压型钢板-混凝土组合楼板纵向抗剪性能试验研究

对18块YXB65-185-555闭口型压型钢板-混凝土组合楼板进行了纵向抗剪性能试验研究,考察了楼板厚度、压型钢板厚度以及剪跨等因素对组合楼板纵向抗剪性能的影响.得到了组合板的极限承载力、变形和破坏形态以及压型钢板与混凝土之间的滑移.试验结果表明:随着组合板和压型钢板厚度的增大,组合板的纵向抗剪承载力越大;剪跨越大,纵向抗剪承载力越小;剪跨比较小的试件主要发生纵向剪切粘结破坏,剪跨比较大的组合板主要发生弯曲破坏和弯曲剪切粘结破坏.基于欧洲规范4的建议公式,对试验结果进行线性回归得到了适用于该板型的压型钢板-混凝土组合楼板的纵向剪力粘结系数m、k,可为该种楼板的工程设计提供参考.

钢管约束型钢再生混凝土柱的抗震性能分析

针对再生混凝土相对普通混凝土而言延性较差,承载力较低的特点,在进行外围钢管约束的基础上,内部增设骨架支撑形成钢管型钢再生混凝土柱。考虑构件的非线性和再生混凝土的塑性损伤本构,建立了非线性有限元模型,分别以相同含钢率下,不同截面构造为变化参数,建立了不同支撑形式的钢管约束再生混凝土柱有限元模型,通过对模型进行低周循环加载,与无骨架支撑的钢管再生混凝土柱进行对比,分析各模型试件的抗震性能。结果表明:在相同含钢率下,相较其他截面构造,钢管再生混凝土内增设工字型钢后,具有更大的初始刚度、水平极限承载力,延性和滞回耗能系数等抗震性能提升明显。在此基础上,对钢管型钢再生混凝土和的钢管再生混凝土试件进行了P-Δ影响参数对比分析。

带外套管钢管混凝土柱与钢梁节点力学性能研究

在总结以往钢管混凝土柱与钢梁连接节点不足的基础上,提出了新型带外套管式钢管混凝土柱与钢梁单边螺栓连接节点,通过已有的试验研究和理论分析,考虑构件的初始几何缺陷和混凝土的塑性损伤本构,在与试验对比后,分别建立了带和不带外套管式钢管混凝土柱-钢梁端板连接节点的有限元模型.通过对模型进行单调加载,分析节点的破坏和工作机理;然后对节点进行参数分析,总结出影响节点初始刚度和承载力的主要因素;提出外套管式钢管混凝土柱-钢梁端板连接节点的M-θr实用模型.结果表明:带外套管式钢管混凝土-钢梁端板连接节点具有更大的初始刚度、承载力,提出节点的M-θr曲线实用计算方法与有限元计算出的M-θr曲线吻合较好,研究将为外套管式钢管混凝土柱-钢梁单边螺栓端板连接节点在实际工程中的应用提供参考.

杭州奥体博览中心主体育场钢结构施工模拟分析

杭州奥体博览中心主体育场钢结构罩棚由空间管桁架和弦支网壳组成,具有造型独特、结构形式多样、悬挑跨度大等特点。通过有限元分析软件ANSYS对比分析了3种结构吊装方案,研究其在考虑路径效应下不同拼装顺序对结构的变形、受力状况的影响;对基于一次性加载法和考虑路径效应的钢结构支撑架卸载过程进行了对比分析。分析结果表明考虑路径效应的分析方法与一次性加载法所计算的结构响应有很大不同,前者更接近结构实际状态,使结构施工过程安全可靠。通过计算分析可以确保空间管桁架的安装精度,保证施工过程的安全性和经济性。

BIM技术在蓝田灞河大桥施工中的应用

介绍了BIM技术在桥梁施工过程中的主要应用,运用BIM技术建立了蓝田灞河大桥的精细化模型,将施工方案可视化模拟、施工构件碰撞检测、工程量精准计算等技术具体应用在蓝田灞河大桥的施工管理过程中,从而实现了施工过程中的信息化管理模式。实践证明,通过此类BIM技术的应用,能够有效优化桥梁施工方案、减少返工、缩短工期、减少建造成本,为建造方增加经济效益。

方钢管混凝土穿芯高强螺栓-端板节点滞回性能研究

对3个方钢管混凝土柱穿芯高强螺栓-端板节点试件进行了伪静力试验研究。采用有限元程序ANSYS对节点进行了循环荷载作用下的三重非线性有限元分析,研究了轴压比、混凝土强度、高强螺栓预拉力、端板厚度及端板加劲肋等因素对节点滞回性能的影响。结果表明,轴压比和混凝土强度对节点滞回性能影响较小,减小高强螺栓预拉力将显著降低节点的耗能能力,端板加劲肋和端板厚度对节点性能有明显的影响,但设置加劲肋比增加端板厚度对改善节点性能更有效。试验与计算结果表明,穿芯高强螺栓-端板节点具有很好的强度、刚度、延性和耗能能力。

大跨度非规则折板网壳结构动力性能研究

折板网壳结构具有造型丰富、结构的整体刚度大、跨越空间大、分块拼装,以及施工制作方便等优点,因此是一种具有潜力的新型空间网格结构。采用大型有限元分析软件ANSYS,建立了某大跨度非规则单层折板钢网壳结构的三维仿真分析模型。采用兰佐斯法,对该大跨度非规则单层折板钢网壳结构的动力性能进行了研究,得出了大跨度非规则单层折板网壳自振性能的规律,因此文中的分析为该类折板空间钢网壳结构的工程应用和结构设计提供了理论依据。

扣件式钢管格构支架整体稳定性计算理论和试验研究

详细介绍了扣件式钢管格构支架的整体稳定性计算理论及试验结果,该成果可以用来对该类型承重支架的整体稳定性进行验算。

厦门西站屋面钢结构施工关键技术

厦门西站屋面钢结构采用大跨度空间钢桁架和双向正交钢管桁架结构,是目前国内跨度最大的铁路站房,其施工难度大、技术要求高。对厦门西站钢结构工程施工中的关键技术进行了研究和探讨,重点介绍了楼板加固措施,主桁架ZHJ3,ZHJ2整体提升技术,屋面桁架提升技术等。利用有限元分析软件对钢结构工程主桁架和屋面桁架的提升过程及构件吊装进行模拟分析,说明提升过程中,整个结构体系处于安全状态。

考虑楼板影响的钢结构半刚性连接节点弯矩-转角分析模型

在不考虑楼板影响的情况下,采用现有的双线性模型、多项式模型、三参数幂函数模型、欧洲规范EC 3模型的M-θ(弯矩-转角)曲线对钢结构外伸端板半刚性梁柱节点进行曲线拟合,并进行有限元分析。由于考虑了楼板的影响后,钢结构外伸端板半刚性梁柱节点的M-θ曲线与现有的半刚性节点M-θ模型存在较大的误差,说明现有的半刚性节点M-θ模型已经不适用于目前的实际情况。针对实际情况,考虑了楼板的影响,进行了带楼板的钢结构半刚性梁柱节点的有限元分析,并基于欧洲规范EC 3提出了考虑楼板影响的弯矩-转角模型。研究结果表明,所提出的考虑楼板影响的钢结构半刚性连接节点弯矩-转角分析模型较好地反映了半刚性连接节点弯矩-转角的实际性能,可供钢结构设计时参考。

钢管支架用直角扣件抗滑移试验研究

扣件式钢管脚手架用于承重支架时,立杆、水平杆、斜杆相互间用扣件连接。通过对直角扣件施加不同的扭紧力矩,对新旧扣件进行试验研究,得出扣件螺栓扭紧力矩与抗滑移的关系,并提出抗滑移系数的概念。指出扣件式钢管支架安装时扣件扭紧力矩必须≥40N·m;对于新扣件,扭紧力矩增大,抗滑移有一定提高,但对于旧扣件,容易造成滑丝,不安全。目前市场上T形螺纹质量较差,建议施工前对旧扣件螺栓进行检查。