剪力墙的型式、设计理论研究进展

该文回顾了近几十年来剪力墙在材料和截面型式上的发展历程。由于剪力墙体系在承载性能、抗震性能以及建筑布局上的优势,其已经越来越多地被应用到多高层建筑和住宅结构中。剪力墙经历了钢筋混凝土、纯钢、钢-混凝土组合的发展历程。随着材料和截面型式的不断更新,剪力墙逐步体现出高性能、装配化的发展方向,符合目前中国住宅建筑的发展需求。该文着重介绍了多种型式的波形钢板剪力墙的受力机理、设计理论研究过程及其在单调荷载作用和水平往复荷载作用下的试验研究成果,并阐述了波形钢板混凝土组合墙的受力机理和装配化加工过程,说明了针对波形钢板混凝土组合墙的截面强度承载力、整体稳定承载力、墙肢稳定承载力和抗震性能等问题的研究过程、试验结果以及设计理论,给出了部分关键设计公式。该文还介绍了《波形钢板组合结构技术规程》的适用范围和编制内容,也简要说明了波形钢板混凝土组合墙-钢管混凝土异形截面柱框架结构体系中异形柱的设计方法。

钢屋盖结构液压顶推滑移时变模拟分析

利用有限元方法中的生死单元技术、接触分析和位移加载,对某钢屋盖结构拼装与滑移全过程进行时变模拟分析。计算过程中屋盖每个时刻应力与变形,均考虑了此前所有滑移施工过程的影响。计算结果表明,滑移过程中钢屋盖最大应力为159.7MPa,出现于滑移结束时的加强桁架跨中上弦杆;最大挠度为188.6mm,出现于第14次滑移过程中最前端跨中下弦杆。滑移全过程中屋盖完全处于弹性状态,变形处于施工工艺允许范围内,说明施工方案安全可行,且实测应力数据与有限元计算结果吻合良好。对屋盖滑移结束状态荷载效应进行独立分析,与时变分析结果进行比较发现,时变分析结果更准确,能更有效地为施工方案优化提供参考。对屋盖滑移方案进行扩展计算,不设置加强桁架的屋盖拓展滑移模拟分析表明,滑移过程屋盖超应力构件较多,变形过大,反证了加强桁架有效性和必要性。

钢屋盖结构滑移和落架一体化协同时变分析

介绍屋盖滑移和落架方案,建立整体结构计算模型,对钢屋盖拼装滑移和落架过程进行协同时变分析。重点考察落架过程中屋盖支承点是否按预期下挠至与永久支座接触,及不同落架施工阶段中屋盖应力与变形的变化情况。此外,将钢屋盖直接放置于结构设计位置,单独对落架过程进行计算。通过对比上述2种计算结果,考察屋盖独立落架计算所产生的偏差。分析结果表明,屋盖在拼装滑移过程中积累的应力和局部变形会显著影响其在落架过程中的行为,贯穿施工全过程的协同时变分析具有不可替代性。基于本文计算结果,验证了落架施工方案的可行性,并提出针对性的优化建议。

波形钢板组合墙对拉螺栓受力机理及设计方法

波形钢板组合墙由双层波形钢板、内填混凝土以及对拉螺栓组成,具有良好的受力特性。对波形钢板组合墙中对拉螺栓极限状态及极限状态后的受力机理进行了分析。通过理论推导得到螺栓拉力的理论公式,从中提炼影响较大的重要参数。在此基础上建立精细化有限元模型,通过有限元结果与试验结果对比,得到与试验结果更加吻合的有限元模型,并用于参数分析。最终通过数值计算,得到波形钢板组合墙对拉螺栓拉力的设计公式。

大尺度斜交网格筒环向多点加载试验研究

斜交网格筒在承担竖向轴力和侧向水平荷载时具有显著优势,表现为抗侧刚度大、整体稳定性高,目前在工程中应用广泛。中国(杭州)动漫博物馆底层支承结构就采用了多个双曲面斜交网格筒,其中Y2网格筒的尺度及筒顶竖向压力是最大的,是结构设计关注的重点。除Y2网格筒在顶部设置环梁及其加强构件外,沿其高度没有设置任何环梁及水平径向支撑,因而在竖向荷载作用下易发生面外群柱失稳。目前对斜交网格筒的竖向承载力设计理论研究还不成熟,建议进行模型试验研究。为此,设计了一套网格筒顶部竖向加载试验的新方案,通过设置多榀辐射张弦式荷载分配结构,实现了单点集中竖向加载向筒体顶部多点竖向加载转换的目的,不仅节约了试验场地、设备和费用,而且准确实现了斜交网格筒体顶部真实荷载的分配比例。试验结果明确了双曲面斜交网格筒Y2的失稳破坏模式为门洞1两侧区域的片状面外群柱失稳。试验模型中实测筒体整体稳定承载力与设计荷载的比值为3.37倍,说明网格筒整体稳定承载力足够,安全裕度在合理的范围内。