多尺度有限元建模及在结构设计中的应用

对结构局部的二次分析难以确定局部模型的边界条件及加载方式,为使整体结构的分析和局部细节的分析同步进行,探讨了在ANSYS中将精细模型植入宏观模型进行多尺度建模的方法,并给出了算例验证。在一个复杂高层建筑结构的弹塑性动力时程分析中采用多尺度建模计算,结果表明,采用多尺度有限元建模分析并不显著增加计算资源,但可以得到更加合理的计算结果和更丰富的信息。

某水塔检测与加固修复

对某水塔进行检测,在对检测结果进行分析的基础上提出加固方案。采用粘碳纤维布和粘钢板复合加固水塔池壁,其工程经验可为类似工程应用提供参考。

FRP加固技术研究新进展

纤维增强复合材料(FRP)在加固工程中的应用是土木工程研究热点之一。围绕国内外FRP加固技术的研究现状以及最新进展,从混杂纤维材料(HFRP)加固、FRP加固砌体结构、预应力碳纤维布(CFRP)加固、CFRP与钢板复合加固混凝土结构等技术的研究方面进行综述。试验研究表明:混杂纤维加固柱的承载力和变形能力优于单一纤维加固,且在承载力提高幅度相同的情况下,成本显著低于CFRP加固柱;FRP加固砌体结构可以提高砌体结构的抗震、抗剪和平面外抗弯性能;预应力CFRP加固技术结合了预应力技术和FRP粘贴技术,能明显提高梁的刚度、屈服荷载和极限荷载,其提高程度随预应力CFRP的用量和预应力水平的提高而增大。预应力加固的研究主要集中于预应力控制值、端部锚固和预应力损失方面。CFRP与钢板复合加固混凝土结构技术作为一种新型的加固技术,可以直接利用钢材参与受力,钢材形成的骨架在约束混凝土变形的同时,还提高了CFRP的利用效率,从而大幅度提高构件的极限承载力,改善构件的工作性能。

外包角钢加固钢筋混凝土柱轴心受压承载力计算方法研究

外包角钢加固混凝土柱轴心受压试验研究结果表明,外包角钢一方面直接参与承受轴向压力,另一方面与缀板形成钢骨架体系约束内部混凝土,从而提高了被加固柱的极限承载力和延性。在试验研究的基础上,分析了角钢和混凝土的受力状态。采用极值法和简化法两种计算角钢加固混凝土柱轴心受压承载力的计算方法,考虑到角钢体系对混凝土的约束作用,将核心混凝土划分为双轴受压区及三轴受压区,其计算结果与试验结果吻合较好。本文所提出的简化计算方法计算简便,可为工程应用提供参考。

房屋加层外套框架结构方案的优化设计

在旧房增层改造中采用外套框架结构体系时,框架型式具有跨度大、底柱高的特点,按常规设计时往往为肥梁胖柱,工程造价高,使用空间较低.本文提出了房屋加层外套框架结构方案的优化设计方法,利用适用于机械制造的优化软件包,编制了用于钢筋混凝土结构的优化程序,程序采用分部优化法,以结构成本为作为目标函数进行优化设计,并结合工程实例作了优化计算.结果表明本文提出的方法能合理地利用材料的性能,协调各构件的几何参数,从而减小工程成本.

预应力FRP加固工程结构技术研究进展

围绕国内外预应力FRP加固技术的研究现状以及最新进展,从预应力FRP加固混凝土结构、预应力FRP加固钢结构、预应力FRP加固中关键技术的研究等方面进行了综述。试验研究表明:预应力FRP加固混凝土能显著提高构件的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载,改善受弯构件在长期荷载的力学性能,提高构件的疲劳寿命;预应力CFRP加固钢梁后,其屈服荷载和极限荷载相对于对比梁都有明显的提高,其提高的程度随着预应力CFRP的用量和预应力水平的提高而增大;预应力CFRP加固对钢梁的刚度提高作用也比较明显,对低强度的钢材,提高效果更明显;采用预应力FRP加固工程结构的关键问题在于预应力的施加体系、预应力控制值、预应力损失和端部的锚固。

外包角钢与碳纤维布复合加固钢筋混凝土柱抗剪性能试验研究

外包角钢与碳纤维布(CFRP)复合加固钢筋混凝土柱是一种新型加固方式。对6根复合加固柱及1根未加固对比柱进行低周反复受剪性能试验研究,探讨影响复合加固柱抗剪性能的因素,并分析不同条件下CFRP与外包钢缀板的应变情况。试验结果表明,复合加固方法能显著提高钢筋混凝土柱的抗剪承载力,试验中最大提高47%,且复合加固柱在破坏时延性得到较大程度的改善。在轴压比较低的范围内,复合加固柱的抗剪承载力随轴压比的增大而增大,但其延性下降。随着钢缀板加固量的增大,复合加固柱的抗剪承载力随之增大。随着复合加固柱剪跨比的增大,其抗剪承载力随之降低,但外加片材应变增大。CFRP与角钢复合加固体系能很好的约束混凝土的横向变形,两种材料能良好地共同工作,但约束材料强度的发挥是有限的,在达到极限承载力时,两种加固材料都不能被充分利用。

某建筑结构火灾后的加固处理

对某建筑结构火灾中的受损情况进行了现场调查,并对火灾后的结构性能进行了检测。通过分析检测结果,综合评定了结构的受损情况,针对受损伤较重的结构制定了具体的加固维修方案。采用外包钢板法加固受损梁、柱结构,以现浇楼面板置换受损的空心板,加固后的结构完全能满足使用要求。此经验可为类似的建筑结构加固处理提供参考。

精轧螺纹钢—自锁锚杆预应力体系试验研究

为了解决桥梁结构加固中重新施加竖向预应力的问题,提出了采用加长精轧螺纹钢预应力体系与自锁锚杆相结合的一种新型预应力体系。张拉试验结果表明,扩孔自锁锚头的承载力能够满足正常的精轧螺纹钢筋预应力张拉及锚固的要求,也可以推广应用于大体积混凝土和岩石边坡的加固工程中。

FRP-圆钢管混凝土柱受剪性能试验研究

通过12根FRP-圆钢管混凝土试件和1根圆钢管混凝土对比试件的抗剪试验,研究环向包裹FRP布时圆钢管混凝土柱的受剪性能,分析了剪跨比、轴压比、含钢率、混凝土强度、FRP布层数等对FRP-圆钢管混凝土柱受剪性能的影响。研究结果表明,从开始加载至FRP布断裂,FRP布和钢管保持协同工作,FRP-圆钢管混凝土柱具有良好的变形能力。剪跨比和含钢率显著影响FRP-圆钢管混凝土柱的受剪承载力,FRP-圆钢管混凝土柱受剪承载力随剪跨比的增大而减小,随含钢率的增大而增大。增加FRP布层数、提高混凝土强度和增大轴压比均可小幅度提高FRP-圆钢管混凝土柱的受剪承载力。在试验研究的基础上,提出了FRP-圆钢管混凝土柱受剪承载力计算式,得出的计算结果与试验结果吻合较好。

武汉保利广场混合减震连体高层结构设计

武汉保利广场是由两栋高度不同的塔体组成的高位大跨连体复杂高层建筑,塔楼均采用"圆钢管混凝土柱+H型钢梁或钢桁架+钢筋混凝土核心筒"结构,连接体采用钢桁架结构。由于超高层核心筒完全偏置在一侧,为减小及控制扭转振动,除两端加密柱外,还设置了非线性粘滞阻尼器。在42.5m大跨连体主桁架中部,斜腹杆采用屈曲约束支撑(BRB),以使在大震下连体中部可以上下错动耗能,减小主体结构的扭转。动力弹塑性分析及振动台模型对比试验表明,粘滞阻尼器及BRB减震效果明显。另外,还介绍了大厅42.5m×55.9m单层索网幕墙设计及4层地下室"隔水-排水"抗浮设计等。

武汉保利广场混合减震连体高层抗震性能研究

武汉保利广场结构为核心筒偏置的非对称双塔连体结构,采用"圆钢管混凝土柱+钢梁(桁架)+混凝土筒体"混合结构。为了减小及控制结构的扭转振动,在结构中设置了粘滞阻尼器及屈曲约束支撑。采用基于性能的抗震设计思想,进行了各水准地震下的结构弹塑性分析,并进行了1:35比例的整体结构模型振动台试验,对结构体系的抗震性能进行了研究及对比分析。综合研究表明该结构能够满足不同地震水准作用下的抗震性能目标,减震效果明显。

武汉天河国际机场T3航站楼结构设计

武汉天河国际机场T3航站楼总建筑面积49.5万m^2,东西向长度约为1 200m,南北向宽度约为245m,建筑高度41.1m。介绍了T3航站楼的结构布置、设计思路、分析手段及构造措施。针对轨道交通隧道下穿航站楼带来的设计及施工难题,提出了相应的解决方案及处理措施。解决了本工程自由曲面空间网格屋盖设计中的关键问题,包括屋盖风荷载数据处理、模型参数化构建、网格优化、节点快速设计、复杂节点力学性能分析及试验等方面。为保证本工程巨型圆锥形变截面钢管(混凝土)斜柱的稳定性和安全,进行了设计方法研究,并提出了一种新的基于规范公式并考虑整体空间作用的分析方法。

某超限高层建筑宽梁转换体系设计

贵阳保利国际广场3号楼为结构体系特别不规则的超限高层建筑,其上部不规则布置的剪力墙与下部裙房大柱网之间的荷载传递较为复杂,需要设置高位转换层。为明确整体结构荷载传递路径,缓解高位转换产生的刚度弱化,提高结构整体抗震性能,本工程采用宽梁转换体系。根据相关规范及技术要点要求,先从整体上对结构进行抗震性能分析,再结合有限元软件对结构中至关重要却相对薄弱的转换层楼板及转换梁进行了详细有限元分析,最后依据相关规范对宽梁转换构件进行设计及复核。结果表明,该宽梁转换体系的设计符合规范要求,可供其他工程中转换层设计参考。

新型钢管混凝土柱节点开孔后抗压性能研究

进行了4组共9根钢管混凝土柱的轴心受压承载力的试验研究,一组作为对比试件,节点处不开孔,其余柱在节点处开孔,RC梁的钢筋穿过节点。观测了各柱工作性能和破坏形态,对比了钢管混凝土柱开孔和不开孔时的承载力,确定加强环和加强肋的效果。试验研究表明,由于加强环和加强肋的存在,管壁开孔对管柱的承载力影响不大,破坏模式均为在试件端部和靠加强环处钢管局部的鼓曲,在这些部位有应力集中现象;柱达到破坏荷载时管壁钢材均屈服,而加劲肋依然处于弹性。采用有限元软件ABAQUS对试验进行了模拟计算分析,有限元分析与试验现象一致,计算结果与试验值及设计理论计算结果符合较好。在上述研究基础上提出了实用的钢筋穿过钢管混凝土柱的构造要求。