方管钢桁架的设计,试验与工程应用

方管钢桁架是一种受力合理，节点连接简单，用钢量省的新型屋盖承重构件，宝钢三期工程中决定利用自产的钢板经深加工制成方管，在工程中批量应用，为确保工程应用安全可靠，必须开展必要的验证性工作，为此针对耐火材料库工程的２４ｍ屋架，进行选型，设计、试制以及整榀桁架破坏试验，从中得到设计与制造的借鉴，指导今后的工程实践。

57m超高照明灯杆的结构设计与施工

北京丰台体育场外径约210m,设有3.5万座席,采用照明灯带与高杆灯相结合的照明方式。灯带由罩棚上的132盏高效照明灯组成。高杆灯则是2根高57m 的灯杆,在每根杆顶部约80m^2灯架上各安装72盏照明灯和6盏应急灯,每盏灯的功率为2kW,直径约67cm。灯杆为拔梢式钢管结构,上端直径1m,底端直径2m。

无锚栓(铰接)柱脚钢屋架大棚的设计

本文介绍了一种对常规钢屋架形式及柱脚连接的改进方法。改进后的整个结构为一个三铰拱静定体系,杆件少,体型明快大方,其使用功能和构件强度、稳定均满足要求。经过攀钢二期工程6号焦炉大棚(1520m^2)的应用,经济效益十分明显。

钢管内置刚性节点承载力与实用计算方法研究

为了探究新型钢管内置刚性节点在轴力作用下的力学性能并得到实用计算公式,建立了精细化有限元模型,通过前期试验证明了该模型受力可靠,并进行了参数分析;推导了基于剪力滞后模型的理论解,建立了节点承载力计算公式;结合试验、有限元和理论研究,建立了轴力作用下新型钢管内置刚性节点的实用计算公式。研究给出了影响新型内置刚性连接节点受力的三大因素,并表明在内插板与钢管连接处应力集中严重,节点设计时应考虑剪力滞后效应影响。可为相关工程设计提供参考。

叶茎呼应的空间构成──展览温室结构设计

简要介绍北京植物园展览温室在进行结构形式、桁架节点、玻璃划分等结构设计中如何体现建筑艺术形式及设计荷载取值等问题。

焊筋轴疲劳计算

结合近年来电机焊筋轴多次发生的疲劳开裂事件,通过有限元软件及盲孔法测应力手段,作详细分析计算,得到了疲劳寿命计算的准确性不仅依赖应力应变值,还受材料性能数据及疲劳寿命公式选择影响的结论。采用ncode疲劳计算软件,提高了计算效率,实现了结果的可视化。

钢管结构——新需求驱动的形式拓展和性能提升

基于近10年来钢管结构的研究文献和工程应用状况,从构件、节点和结构3个方面综述了管结构主要的理论发展和技术成果。新材料应用、截面形式拓展、构件受力方式改变和计算精准化,推动了钢管构件受力性能和设计方法研究的深入,也推动了其他金属管和组合结构管的研究。为适应建筑表现、结构受力以及制造和施工工艺的需求,管节点构造形式丰富,同时,钢管材料的变化和独立的节点元件如铸钢节点的产生,需要持续进行不同类型节点的基本静力性能研究;而对节点变形性能、滞回性能、疲劳性能、抗断裂性能的更加精细化研究,成为节点研究的焦点。钢管结构体系虽然具有杆系结构的共性,但当其应用于装配化结构场合时,适应闭口截面特征的高效连接方式是需要重点研究的课题。

方钢管焊接空心球节点的承载力与实用计算方法研究

国家游泳中心“水立方”采用了一种新型的多面体空间刚架结构,杆件形式包括圆钢管、方钢管和矩形钢管,节点则主要采用焊接空心球节点。本文系统研究在轴力、弯矩及两者共同作用下方钢管焊接空心球节点的受力性能与承载能力。建立了采用理想弹塑性应力-应变关系、Mises屈服准则,同时考虑几何非线性的有限元分析模型,并对承受轴力、弯矩及两者共同作用的方钢管焊接球节点进行了大量的有限元参数分析。对轴力和弯矩共同作用的焊接球节点,其轴力-弯矩相关关系与节点的几何参数(包括空心球的球径、壁厚及钢管边长)无关。对若干典型节点进行了试验研究,直观了解节点的受力性能和破坏机理,并验证了有限元模型的正确性。还推导了基于冲切面剪应力破坏模型的节点承载力简化理论解,从而得到节点承载力计算公式的基本形式。最后,综合简化理论解、有限元分析和试验研究的结果,建立了轴力、弯矩及两者共同作用下方钢管焊接球节点承载力的实用计算公式,其中,对轴力和弯矩共同作用的节点,提出以轴力设计时考虑弯矩作用(或以弯矩设计时考虑轴力作用)的影响系数的概念,并给出了计算公式,可供实际工程设计采用,也可供相关规程修订时参考。

单项受力状态下矩形钢管相贯节点的承载力研究

国家游泳中心采取了特殊的结构型式,使其矩形钢管相贯节点,除双平面的几何特性外,同时承受轴力和不可忽视的双向弯矩。本文的目的是研究不同型式的矩形钢管相贯节点在单项受力状态下———腹杆分别承受轴力、平面内弯矩、平面外弯矩时的承载力计算公式;节点型式主要包括T、TT、K、KT等4种单平面和多平面节点类型。以直角T型节点的单项承载力研究为基础,通过大量的有限元计算,并对计算结果进行回归分析得出节点承载力计算公式。本文还对各类节点的失效形态进行了分析。

复合受力状态下矩形钢管相贯节点的承载力研究

国家游泳中心的矩形钢管相贯节点,除双平面的几何特性外,同时承受轴力以及不可忽视的双向弯矩。本文的目的就是解决此类节点在这种特殊受力状态下的强度校核问题。研究工作以矩形钢管相贯节点在单项受力状态下的计算公式为基础,利用大量的有限元计算结果,回归得出T、TT、K、KT等4种类型节点在复合受力状态下———节点同时承受轴力、平面内弯矩、平面外弯矩中的两项或三项时的承载力计算公式。根据计算结果,本文还讨论分析了各类型节点的失效形态。研究表明,节点校核公式和破坏形态与节点的受力状态及节点的几何因素有关,如轴力的大小、弦杆截面高度及壁厚等。

轴力与双向弯矩作用下方钢管焊接球节点的承载力与实用计算方法研究

国家游泳中心“水立方”结构中采用了连接方钢管、且承受轴力与弯矩共同作用的焊接空心球节点。文献[1]系统研究了方钢管焊接球节点在轴力与单向弯矩作用下的承载能力并建立了实用计算方法。本文进一步对轴力与双向弯矩作用下的这类节点进行深入研究。对轴力与双向等弯矩共同作用的节点,通过有限元分析、试验研究以及简化理论解三条途径,系统研究其受力性能,并提出节点承载力的实用计算方法。而对双向任意弯矩作用的情况,提出了对单向弯矩及双向等弯矩两种情况进行线性插值的简化计算方法。

双锥型圆钢管的强度设计计算方法

双锥型圆钢管是由两端锥形变截面体和中间等截面体组合而成的受力构件,在弯矩、轴力和扭距的组合荷载作用下的破坏性状有三种,分别为破坏截面处于锥体和中间等截面体的交界处、锥体段内和杆端处。本文分析了在各种几何和荷载参数等因素的变化下构件的破坏性状并推导了破坏截面位置计算公式,还利用Mises屈服条件给出了压弯扭作用下截面强度设计公式,发现通过调整各种参数(如锥面坡度i等)可以控制破坏截面的位置,改变构件的破坏性状,提高承载力。同时双锥型变截面圆钢管构件的截面强度计算设计可以分两步进行,首先确定最不利破坏截面的位置,然后应用截面强度设计公式进行截面强度验算。最后通过有限元分析和试验对理论推导进行了验证,弥补了现行规范的不足。

双锥型圆钢管的单元刚度矩阵及修正系数

本文采用传递矩阵法推导了双锥型圆钢管单元的空间弹性刚度矩阵。首先简略阐述了传递矩阵法的基本原理,推导了等截面圆钢管和锥型圆钢管的传递矩阵;然后利用传递矩阵关系原理推导出双锥型圆钢管单元的空间弹性刚度矩阵,并运用实例进行公式验证与误差分析,结果表明本文所推导的刚度矩阵具有足够精度,可用于工程分析,也可用于有限元程序的编制;最后在单元刚度矩阵的基础上提出了双锥型圆钢管的刚度修正系数,当进行稳定计算时,可将双锥型圆钢管等效成等截面圆钢管分析。文末给出常用双锥型圆钢管的刚度修正系数表,以供广大设计人员参考。

GB50017—2003《钢结构设计规范》中有待明确的几个问题

就GB 50017—2003《钢结构设计规范》中的一些问题,陈述了自己的见解。内容包括:重力荷载设计值、二阶效应的弯矩与压弯构件公式、疲劳计算的范围、有效截面、弱支撑框架柱计算、高强度螺栓的抗拉承载力。