《钢结构与钢-混凝土组合结构设计方法》的理解与应用——钢板剪力墙(一)

钢板剪力墙具有抗侧刚度大、占用建筑空间少的优点。根据《钢结构与钢-混凝土组合结构设计方法》,介绍了钢板剪力墙弹性、弹塑性分析的模拟方法,以及钢板剪力墙抗震性能水准的评价标准。对钢板剪力墙设计中的一些关键问题进行了讨论,如钢板剪力墙受剪承载力的计算方法、框架-钢板剪力墙结构考虑初始缺陷的必要性、实现强框架弱钢板剪力墙的设计方法。同时介绍了数种适用于钢板剪力墙的防火装饰一体化构造做法。希望可以为实际工程项目中钢板剪力墙的设计提供参考。

《钢结构与钢-混凝土组合结构设计方法》的理解与应用——钢柱脚

根据《钢结构与钢-混凝土组合结构设计方法》,详细介绍了钢柱脚的轴力传力机制以及外包式钢柱脚的弯矩传力机制。对于外包式钢柱脚,指出规范关于外包混凝土最小高度要求的实质,提出了钢柱传递至外包混凝土的轴力、界面抗剪、外包混凝土的抗冲切等计算公式,并对《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ 99—2015)关于外包式钢柱脚极限受剪承载力的计算公式提出了改进建议。现行规范关于钢柱下混凝土的局部受压计算,偏不安全,提出了基于壁板以及钢柱整体的混凝土局部受压计算方法。

《钢结构与钢-混凝土组合结构设计方法》的理解与应用——钢板剪力墙(二)

钢板剪力墙具有构件形式简单、连接节点容易实现、受力性能优良等优点,在多高层钢结构建筑中的应用日益广泛。根据《钢结构与钢-混凝土组合结构设计方法》,介绍了考虑竖向加劲肋共同受力时钢板剪力墙的受压稳定计算方法和竖向加劲肋门槛刚度的计算方法,给出了与现行规范计算方法的结果对比,同时还介绍了钢板剪力墙上开设门洞的设计方法。希望可为实际工程项目中钢板剪力墙的设计提供参考。

钢结构精细化抗震设计方法综述

相较于传统的钢结构抗震设计方法,采用钢结构精细化抗震设计方法时,地震作用效应取值与结构的延性发生更为明确的关联,且板件、构件、结构的分类基于延性,力学概念更为清晰。详细介绍了结构影响系数的计算方法,构件抗震验算方法,板件、构件和结构的分类,并介绍了不同钢结构体系的屈服机制、验算方法以及钢结构抗震性能化设计方法。

《钢结构与钢-混凝土组合结构设计方法》的理解与应用——矩形钢管混凝土柱

截面高宽比h/b大于2.0的矩形钢管混凝土柱具有较好的外观优势,能避免室内出现凸柱现象,随着实际应用日渐增多,对其的研究也越发深入。根据《隐式钢管混凝土结构技术规程》(T/CECS 951—2021)和《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CECS 159:2004)两本规范给出的条文对构件的计算结果及构造要求进行了对比。计算对比包括截面塑性发展能力、单向压弯荷载作用下的截面强度及单向压弯荷载作用下的平面内稳定承载力等三个方面。计算结果将再与多组实际试验结果进行对比,根据两者计算偏差判断规范公式的合理性。构造方面主要对比截面尺寸、长细比、宽厚比、轴压比及强柱弱梁验算公式和免除强柱弱梁验算的条件。结果表明,相比于CECS 159:2004,T/CECS 951—2021更接近实际试验结果,计算公式更合理,构造要求规定更全面。

《钢结构与钢-混凝土组合结构设计方法》的理解与应用——弯矩调幅法

《钢结构设计标准》(GB 50017-2017)对钢梁采用弯矩调幅法的设计要点进行了详细规定,但弯矩调幅法的实际应用依然不多。根据《钢结构与钢-混凝土组合结构设计方法》,详细介绍了钢结构采用弯矩调幅法的应用意义、理论背景、适用条件和构造要求等。以期介绍的相关内容能够促进弯矩调幅法在钢结构设计中的应用。

超长混凝土结构温度效应有限元分析及裂缝控制措施

温度应力是超长混凝土结构面临的主要问题,如何对结构温度效应进行准确模拟、并采取有效措施控制裂缝产生是处理该类问题的关键。通过对超长混凝土结构进行有限元分析,提出结构温差计算方法和关键参数确定原则,基于数值分析结果和实际工程应用提出一种新型的裂缝控制措施。分析表明,建立的有限元模型能够方便合理地反映结构温度效应;提出的楼面高差带能够有效降低超长钢筋混凝土结构楼板的温度应力、控制裂缝产生。

通高开洞加劲薄钢板剪力墙抗震性能研究

对2个矩形钢管混凝土框架-通高开洞加劲薄钢板剪力墙足尺试件和1个非开洞墙试件进行了低周往复水平荷载试验。试件设计考虑了边框柱承受轴压力、有无开洞及洞口位置的影响。研究得到了各试件的水平荷载-顶点位移滞回曲线和骨架曲线,在此基础上对试件的破坏模式、承载力、延性、耗能能力、刚度退化、强度退化等性能指标进行了分析。结果表明,在边框柱承受竖向压力的情况下,试件极限位移角达到1/51~1/29,试件具有良好的延性变形能力。与非开洞墙的斜拉带破坏方式有所不同,开洞墙的破坏始于洞口边缘加劲肋的破坏,边侧开洞试件保有一定的抗剪破坏特征,破坏形态属于弯剪破坏模式,中间开洞试件的破坏形态属于弯曲破坏模式。当洞口尺寸相同时,边侧开洞试件的性能要优于中间开洞试件。推覆分析结果表明,当边框柱的设计轴压比不大于0.7时,试件的塑性变形能力较好。最后建议洞口边缘加劲肋除了满足现行规范给出的刚度要求外,应按竖向受力构件进行承载力验算。对通高开洞钢板剪力墙按壳元建模,此时可仅验算墙体抗剪承载力,同时应对墙体周边竖向构件的轴力乘以1.10~1.15的放大系数。

矩形开孔薄板在压、弯、剪以及弯剪作用下的弹性屈曲

该文分析、开发、验证和总结了单个或多个矩形孔对四边简支板在弯曲、压缩、剪切单独受力以及弯剪复合受力时的临界弹性屈曲应力的影响以及其近似闭合形式表达式。表达式的形式基于经典板稳定理论近似,并通过采用ABAQUS壳体有限元的参数研究得到开发和验证。表达式可作为壳体有限元特征屈曲分析的一种方便的替代方法。有限元参数研究表明,孔会产生独特的屈曲模式,孔间距改变会减少或增加板的临界弹性屈曲应力,且间隔足够大时多孔板屈曲应力可用单孔板计算公式代替。经验证的闭合形式表达式及其相关限制旨在足够通用,以适应工程实践中常见的孔尺寸和间距范围。

考虑边框柱竖向荷载影响的加劲薄钢板剪力墙抗震性能试验研究与数值模拟

对边框柱承受竖向荷载的加劲薄钢板剪力墙进行了试验研究,完成了2个矩形钢管混凝土柱-加劲薄钢板剪力墙足尺试件的拟静力试验,试件参数考虑了竖向加劲肋等间距和变间距布置2种情况。试验结果表明:在边框柱承受高轴压力的情况下,试件极限位移角达到了1/30,表现出良好的延性和耗能能力。试件的塑性变形主要表现为钢板墙的面外屈曲,满足“强框架弱墙板”的设计理念。竖向加劲肋布置方式对试件抗震性能无明显影响。进一步采用非线性有限元法研究了初始缺陷和轴压比对试件抗侧性能的影响,分析结果表明:墙体的初始缺陷分布模式和面外挠曲幅值对试件推覆曲线的影响很小。当边框柱轴压比大于0.7时,试件的承载力和变形能力有所降低。基于试件表现出的抗剪控制型破坏特点,给出了试件抗剪承载力计算方法,计算值与有限元模拟值符合较好,与试验值相比偏于安全。

某现代物流配送中心超长钢筋混凝土结构的温度效应分析及裂缝控制措施

某些超长钢筋混凝土结构对楼面连续性及平整性有严格要求,无法设置温度伸缩缝。如何降低温度效应、控制裂缝产生,是此类工程面临的主要问题。对某现代物流配送中心超长钢筋混凝土结构温度效应进行有限元分析,基于数值分析结果和实际工程应用,提出一种设置“温度变形槽”的裂缝控制措施。分析表明,提出的裂缝控制措施能够有效降低超长钢筋钢筋混凝土结构楼板的温度应力、控制裂缝产生。

计算长度系数的物理意义及对各种钢框架稳定设计方法的评论

本文将有侧移失稳的框架柱计算长度系数与结构力学的D值法联系 ,论证了柱子计算长度系数计算柱子抗侧刚度系数 ,通过柱子计算长度系数可以较精确地确定整个楼层的抗侧刚度。本文计算表明考虑同层各柱的相互支援对框架柱计算长度系数进行修正后 ,薄弱层柱子的计算长度系数能够得到略偏安全的精度。利用整体分析时各个柱子的计算长度系数存在的关系就可以得到所有其它非薄弱层柱子的计算长度系数 ,且同样略偏安全。通过例子发现框架层与层相互作用的一个重要性质 :层对层的支援 ,对同一层的每个柱子而言 ,获得的好处 (临界力增加 )或贡献出来的刚度 (临界荷载的减小 )具有相同的比例。本文对当前各种框架稳定性计算方法 (传统的线性分析计算长度系数法、线性分析层整体稳定计算法、结构整体稳定计算法和二阶分析法 )

自承式钢模板系统性能试验和设计方法研究

通过将楼板的上层钢筋和楼板底部配筋用直径为3～6mm的细钢筋作为腹杆焊接连接,形成桁架,并在底部焊接一层厚度为0.4～0.6mm的薄钢板,就可以节省施工节点的模板费用,加快施工进度.这种楼板施工方法称为自承式模板.本文对自承式模板在施工阶段的挠度和钢筋应力进行了试验,验证了施工阶段可以采用上下弦连续的桁架计算模型,对正常使用阶段的楼板刚度和极限承载力也进行了试验研究,结果表明,自承式模板的楼板,由于在施工阶段楼板混凝土和钢筋自重在混凝土内不产生应力,这种楼板在使用状态下基本不开裂,和普通支模板的混凝土楼板相比可以改善抗裂性能,使用阶段楼板的刚度也比普通混凝土楼板大,但是极限承载力和普通楼板相同.

动力P-Δ效应对地震力调整系数的影响

分析了动力P-△效应和结构抗侧强度对结构动力稳定的影响．利用单自由度（SDOF）体系弹塑性动力时程分析程序，分别对反向加载时刚度退化的修正克拉夫滞回模型（MC）和理想弹塑性（EPP）模型，计算了4类场地下各74～106条地震波输入后的结构动力响应，其中结构自振周期为0．1～6．0／s，延性取为2、3、4、5和6，二阶效应系数为0．025～0．100，得到了不考虑和考虑P-△效应的地震力调整系数，并计算了两者间的比值谱S，提出了S谱的简化计算公式，用以分析P-△效应对地震力调整系数的影响．结果表明，标准化周期、延性和二阶效应系数对S谱均有影响；不同滞回模型对动力P-△效应的敏感性是不同的，理想弹塑性模型为保持常延性而需增加的抗侧强度要大于修正克拉夫滞回模型．

非完全支撑的框架结构的稳定性

设置了支撑架的框架结构,当支撑刚度还不足以使框架柱可按无侧移框架确定计算长度时,如何确定框架柱的计算长度问题,本文对此进行了研究,提出了计算公式.本文还提出了使框架柱可按无侧移计算稳定性的支撑门槛刚度.适当考虑结构初始缺陷和侧向荷载的影响后,此刚度可作为确定框架柱计算长度时区分有侧移和无侧移框架的合理标准.

钢支撑设计方法对多层框架实际抗震性能的影响

钢结构支撑设计分人为放大支撑内力设计的强剪型支撑架和不放大内力设计的弱剪型支撑架,该文对4条地震波作用下的强剪型和弱剪型支撑架的地震响应进行了非线性弹塑性时程响应分析,结果表明:1)强剪型支撑架,不仅增大了地震力,且柱先于支撑屈服发生无侧移失稳,导致结构水平和竖向位移快速增加;而弱剪型支撑框架在地震下发生有侧移变形;2)强剪型支撑架的层间剪力-位移时程响应曲线和支撑的应力应变响应曲线、柱子应力应变响应曲线封闭面积较小,表明结构即使具有耗能能力,也难以发挥作用。并且耗能只是依靠柱的无侧移屈曲,对抗震结构比较危险,而且是一种单一的抗侧力体系;3)弱剪型支撑框架中,支撑能够更早发生屈服,然后支撑和框架继续发生侧移变形,组成支撑架一部分的框架能够起到第二道防线的作用,支撑和梁柱的延性及耗能能力能够充分发挥作用。根据上述分析结果,该文认为不宜人为放大支撑内力,并增加支撑先于柱子屈服的机构验算,保证最薄弱层支撑屈服后属于支撑架一部分的柱子仍基本在弹性阶段工作。

钢板剪力墙单侧加劲肋的有效抗弯刚度

针对单侧加劲钢板剪力墙中加劲肋的有效抗弯刚度问题,采用隔离体分析法,沿墙板和加劲肋连接线把两者分割成独立个体.墙板相当于承受面内和面外荷载的薄板,加劲肋相当于简支梁.墙板和加劲肋在连接处满足变形连续条件.对加劲板进行屈曲分析和受力弯曲分析,获得单侧加劲肋有效抗弯刚度和有效宽度的解析表达式.当加劲肋高跨比较大时剪切变形不可忽略,剪切变形大小和有效宽度相关.与有限元模拟结果进行分析比对表明,获得的有效抗弯刚度解析表达式具有良好精度,适用于开口和闭口截面单侧加劲肋.

工字梁的抗剪极限承载力

对工字梁腹板抗剪极限承载力的研究进行总结,对各种公式与文献中的试验结果进行对比,将拉力场理论和转向应力场理论的假定与ANSYS分析揭示的腹板应力发展变化规律进行对比,指出了假定和数值分析结果的不一致。提出了翼缘对腹板转动约束的合理参数,得到精度良好的考虑翼缘约束的腹板剪切屈曲系数。利用得到的屈曲系数,考虑翼缘抗弯承载力的贡献,提出新的工字梁抗剪极限承载力的计算公式。与现有试验数据和ANSYS非线性有限元分析结果的对比,证实建议方法离散性较小,适用范围广,尤其是对于通用高厚比较大的梁,较以往方法有了较大改进。

带摆柱门式刚架的稳定性

对单层厂房设有两端铰接柱的门架进行了弹性稳定分析，针对铰接柱的不同布置给出了相应的门架柱计算长度系数计算公式。算例验证，公式具有极好的精度，可供设计坡度较大的门架时参考。

厂房纵向支撑体系的设计强度和刚度要求

从保证厂房柱列纵向稳定性的角度,对柱顶系杆和支撑体系的设计要求进行了研究.通过对理想体系的研究得到了对支撑体系的刚度要求;考虑实际工程中厂房柱和横系杆的初始缺陷,利用无量纲化的柱列平衡方程和微小干扰下平衡稳定性的判定方程,得到了对柱顶系杆及其支撑体系的强度要求.利用得到的数据进行公式拟合,经简化可用于实际工程中厂房纵向支撑的设计.