天津中医药大学体育馆不连续支承弦支穹顶结构抗火分析

以天津中医药大学体育馆为背景,对大跨度不连续支承弦支穹顶结构进行抗火性能分析。利用高大空间火灾升温公式对结构进行火灾温度场模拟。采用ANSYS软件对不连续支承弦支穹顶结构进行火灾响应分析,得到火灾下该结构变形规律、节点位移及构件预应力损失规律;改变火源位置和火源释热功率,探究火源参数变化对结构抗火性能的影响。结果表明:中心火源工况下,不连续支承弦支穹顶结构变形呈“部分微上凸,局部桁架处下陷明显”;该结构对偏心火灾敏感,偏心火灾下结构最大正、负向位移及环索预应力损失较中心火灾显著增大,且第1、2圈部分环索预应力降为0;局部桁架处压杆及第1、2圈环索为抗火设计重点。火源释热功率越大对不连续支承弦支穹顶结构抗火越不利,但火源释热功率改变对结构火灾响应的影响较小。

方钢管混凝土组合异形柱防屈曲支撑框架抗震性能试验

为研究方钢管混凝土组合异形柱(SCFST柱)防屈曲支撑框架的抗震性能,对一榀1∶2的SCFST柱防屈曲支撑框架模型进行了拟静力试验,同时采用ABAQUS有限元软件对试验模型进行了数值模拟.试验结果表明,试件呈现出防屈曲支撑、钢梁依次出现塑性铰的破坏机制.试件滞回曲线饱满,骨架曲线为S形,且强度和刚度退化不明显,位移延性系数可达3.21.防屈曲支撑耗能能力强,有效保护了框架结构.与异形柱普通支撑框架试验结果进行对比分析可知,异形柱防屈曲支撑框架抗震性能明显优于异形柱普通支撑框架.有限元分析中试件的破坏机制与试验基本一致.

既有门式刚架结构加固改造方案研究

近年来随着工业现代化的发展,国内早期建造的一大批工业用门式刚架厂房结构普遍面临使用功能变化而导致结构所受荷载增加的问题,这使得原有的结构布置已不能满足现行规范要求。解决此类问题目前国内逐渐形成2种方法:拆旧建新和既有建筑加固改造。本文以一具体厂房工程为例,对既有门式刚架结构工程的加固改造方案开展研究,通过有限元分析计算,对比研究了结构在不同加固方案下的结构性能,分析了不同加固方案的优缺点。进而对加固效果较好的弦支刚架方案进行了参数优化研究,得到了最优的弦支刚架预应力值。通过对该门式刚架加固方案的分析与比较,为以后类似工程提供一些参考依据。

大跨弦支穹顶复杂体型屋面风压分布规律

对烟台福莱山"海之泉"项目表面风压进行数值模拟,并将模拟结果与风洞试验结果进行对比,验证了SST k-ω湍流模型的可靠性.进而利用CFD数值模拟技术对天津中医药大学新建体育馆屋面风压分布规律进行模拟分析,研究了不同风向角对体育馆屋面风荷载体型系数的影响,并利用流场速度矢量图分析了结果的合理性.结果表明:在各个风向角下,屋面迎风前缘体型系数都较大,最大值可达-1.6,超过了规范取值,进而给出了屋面风荷载体型系数取值建议.

考虑支座性能弦支穹顶空间结构静动力性能分析

以沁阳体育馆为工程背景,建立考虑支座实际工作性能的弦支穹顶屋盖结构单体模型、考虑支座实际工作性能的整体模型。与理想支座连接的简化单体模型进行静动力响应对比分析。对简化单体模型计算结果进行误差分析,为这一类弦支穹顶结构的设计提供参考。

木制玩具三维参数化标准零件库的建立

该文以木制玩具中的亭塔、城堡类玩具为开发实例,通过分析其中所具有的共性件,提取出一些典型的标准零件,然后以Visual Basic 6.0为开发工具,Solid Edge为开发平台,将参数化设计技术运用于玩具标准件的设计中,在Solid Edge上开发了亭塔、城堡类的木制玩具典型零件的三维参数化零件库。

方钢管混凝土组合异形柱框架-钢板剪力墙结构抗震性能试验研究

通过对一榀1∶2的方钢管混凝土组合异形柱(SCFST柱)框架-钢板剪力墙模型进行拟静力试验和有限元数值模拟,并与SCFST柱框架-支撑结构拟静力试验的结果进行对比,研究SCFST柱框架-钢板剪力墙结构体系的抗震性能.结果表明:试件表现出钢板剪力墙先屈曲,钢梁后产生塑性铰的屈服机制;试件滞回曲线包围面积大,有明显捏缩现象,骨架曲线呈S形;试件承载能力和刚度较高,延性较好,耗能能力随加载进程增大,强度退化不明显,破坏阶段仍保持较高承载力和耗能能力;试件与SCFST柱框架-支撑结构相比,抗震性能较优.有限元模型破坏特征与试验基本一致.

直立锁边金属屋面系统关键连接节点抗拉承载力试验

针对直立锁边金属屋面系统的固定支座与檩条连接节点的抗拉承载力计算问题,以檩条翼缘板厚、檩条材质、自攻螺钉直径、自攻螺钉数量以及固定支座底板厚度为变量,进行了92个连接节点试件的受拉试验,研究连接节点在竖向拉荷载下的破坏现象及破坏模式。对已有固定支座与檩条连接节点的抗拉承载力计算公式进行了修正,并将抗拉承载力试验值与国内外规范的计算值进行了对比。结果表明:自攻螺钉的抗拉承载力与檩条翼缘板厚、檩条材质的抗拉强度、自攻螺钉直径、螺钉数量基本呈正比关系,固定支座底板厚度大于4mm时,螺钉抗拉承载力与固定支座底板厚度相关性较小;节点存在自攻螺钉被拉出、固定支座底板被拉弯和自攻螺钉被拉出、固定支座底板被拉弯和自攻螺钉在螺帽处被拉断3种破坏模式;根据国内外规范公式得到的节点抗拉承载力计算值比试验值偏小,工程应用偏于安全。

火灾高温下复合式索穹顶结构力学性能参数分析

采用基于计算的钢结构耐火分析方法,利用高大空间火灾升温公式进行火灾温度场分析,继而将火灾高温荷载进行偶然荷载组合并施加在复合式索穹顶结构上。利用有限元法分析研究了复合式索穹顶结构在火灾高温荷载工况下的力学性能;并改变火源位置、火源释热功率、火源燃烧速率以及火源单位面积释热功率四种参数,探究不同火源参数对复合式索穹顶结构力学性能的影响。根据火灾高温下复合式索穹顶结构力学性能的参数分析,提出了结构耐火分析建议。

沁阳体育馆钢屋盖与下部混凝土框架结构协同作用分析

简述了沁阳体育馆的概况,介绍了屋盖与主体结构的体系构成。分别建立了体育馆屋盖单体模型和考虑混凝土框架结构的整体模型。通过单体模型与整体模型在各种荷载组合及地震下的结果对比,着重研究考虑上部屋盖结构与下部主体结构协同作用对上部弦支穹顶结构的节点位移、杆件内力等的影响。通过计算结果的比较,分析研究了上部屋盖与下部混凝土框架协同作用的性能,为类似工程提供一些指导性参考。

某大空间管桁架屋盖结构整体设计与研究

以锡林浩特第三小学风雨操场为例,建立了单独管桁架屋盖有限元模型,以及两种不同边界约束条件的整体结构模型,通过分析结构的动力特性,比较三种模型屋盖的杆件内力、应力和最大位移的差异,得到支座约束条件的不同对屋盖自振特性和挠度产生影响,单独计算屋盖模型不能完全模拟下部混凝土框架对上部大跨管桁架屋盖的约束作用,为保证结构的设计安全,必要时应对结构进行边界约束条件分析,也为以后的设计工作提供参考。

直立锁边金属屋面系统抗风承载力节点试验研究

为研究直立锁边金属屋面系统的抗风性能,对其进行了反向承载力节点试验。通过观察试验破坏现象,对该屋面系统的破坏规律和抗风承载力影响因素进行分析。结果表明,直立锁边金属屋面系统破坏可分为三个阶段,即前期阶段、后期阶段以及破坏阶段,直立锁边金属屋面系统的抗风承载力主要受后期阶段的承载力控制,减小屋面板宽度可有效提高抗风承载力。直立锁边金属屋面系统后期阶段的抗风承载力主要取决于施工中锁边机械的咬合紧密程度,建议在施工过程中一定要保证其咬合处承载力的可靠性。

两种不同曲面形状椭圆弦支穹顶结构性能对比与弹塑性稳定分析

椭圆弦支穹顶上部单层网壳曲面形状一般为椭圆抛物面或椭球面,对比分析了两种不同曲面形状对大跨度扁平椭圆弦支穹顶结构性能的影响。研究表明,椭圆抛物面弦支穹顶的结构性能优于椭球面弦支穹顶,大跨度扁平椭球面弦支穹顶不建议采用半椭球面作为上部网壳。当大跨度扁平椭圆弦支穹顶由稳定承载力控制时,宜进行弹塑性稳定分析,按弹塑性稳定极限承载力安全系数2.0进行设计优化;不建议只进行几何非线性分析,按弹性稳定极限承载力安全系数4.2进行设计优化,这样会造成较大的经济浪费。

新型空间管桁结构及节点力学性能研究

提出了一种变弦杆截面的倒三角形空间管桁架及两种管桁架新型节点。通过MIDAS/Gen 800对新型倒三角形管桁架建立计算模型,对用钢量、杆件内力、结构挠度等参数进行对比分析,给出了弦杆截面合理的变化位置及变化幅度,并与普通倒三角形桁架进行对比以验证这一新结构形式的合理性。对于两种新型节点,采用ABAQUS有限元软件建模,对节点初始刚度、极限承载力进行计算分析,并判断节点破坏形式。同时,与传统节点形式对比,给出新型节点的构造取值建议。

基于位移补偿法的某椭圆形弦支穹顶施工模拟及监测研究

针对弦支穹顶结构施工模拟中的形态分析问题,采用改进的基于模型方程的位移补偿法,以2017年全运会场馆天津中医药大学新建体育馆弦支穹顶结构为例,采用ANSYS有限元分析软件的APDL程序编程进行形态分析。结果表明该方法收敛速度快,预应力平衡态与设计态的最大位移和最大索力相对差更小,能控制放样态结果离散性。通过对比分析确定了适用于不连续支承椭圆形弦支穹顶结构体系的张拉方法为径向拉杆张拉法,预应力张拉分为20%、70%和100%设计张拉力共3级,且对于每级每圈径向拉杆又细分为1～8步不等。按照施工方法与流程对该结构进行施工全过程模拟分析,并将施工模拟结果与施工监测结果进行对比。结果表明索力、应力、网壳起拱值、支座位移以及撑杆垂直度的监测值和有限元施工模拟结果吻合较好。

月牙形屋面风荷载分布规律数值模拟研究

基于ANSYS Fluent软件平台采用SST k-ω湍流模型对月牙形悬挑屋面风荷载分布规律进行了数值模拟分析。为验证数值模拟的可靠性,将模拟结果与类似风洞试验结果进行对比分析,结果表明数值模拟可靠性较高。通过建立多个模型,研究通风率、屋面倾角、最大悬挑长度、风向角等因素对屋面体型系数的影响,得出月牙形悬挑屋面的风荷载分布规律。提出了月牙形屋面的风荷载体型系数的取值建议。

大跨度悬挑钢桁架结构的弹塑性时程分析

钢筋混凝土筒体高位悬挑钢桁架平台是钢-混凝土混合结构中的新型结构,本文采用SAP2000对塔楼进行了罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,通过分析结构的弹塑性地震响应得出钢桁架的出铰次序和破坏机理。

方钢管混凝土组合柱抗火性能分析

利用ABAQUS有限元软件,采用顺序热力耦合分析方法,建立方钢管混凝土组合柱耐火性能的有限元分析模型,并通过试验验证模型的可靠性。在此基础上,对影响方钢管混凝土组合柱耐火极限的主要因素进行深入分析。结果表明:混凝土的截面面积、荷载比、长细比及防火保护层厚度是影响组合柱高温下受力性能的重要因素。在有效的防火保护下,组合柱能承担更大的轴向力,比圆截面、方截面柱更具优势;荷载比越大,组合柱耐火极限越低,轴压比小于0.5时影响更为显著。

管桁架新型十字管板支座节点试验与有限元分析

为研究新型十字管板支座节点的受力性能及破坏机理,设计4个管板支座节点试件进行单调静力加载试验。试验研究参数为板厚及荷载形式,考察节点破坏模式、极限承载力、节点位移、节点区不同部位(圆管、横向节点板及纵向节点板)应变分布等性能指标,并对影响节点试件性能指标的参数(管壁厚度、管径、节点板厚度、支管数量)进行有限元参数化分析。结果表明:管板支座节点在管上轴心荷载作用下均出现节点板破坏及圆管破坏两种形式;管壁厚度与板厚度的相对关系主要决定节点塑性变形能力;两管相贯节点中,当节点板厚度大于管壁厚度时,圆管与管板交界处发生破坏,为延性破坏;当节点板厚度小于管壁厚度,节点板底部压屈或拉断,为脆性破坏;四管相贯节点中,节点板厚度应为2倍管壁厚度以保证节点塑性发展及极限承载力。

天津君临大厦超高层结构设计

天津君临大厦是集商业、展览及办公等于一体的超高层综合性大楼。该楼采用钢筋混凝土剪力墙结构,建筑高度239.2m,远超规范7度抗震设防区B级高度150m限值,为此需对结构采用抗震性能化设计方法。采用两种软件对结构进行反应谱分析并对比,采用SATWE软件进行弹性时程分析及中震不屈服分析,利用PKPMEPDA程序对结构进行弹塑性时程分析。根据结构自身的特点以及分析结果对结构薄弱部位采取加强措施,保证了中震时结构薄弱部位及重要部位不屈服,大震时结构薄弱部位及重要部位满足弹塑性变形要求。