Investigation on the Fire Resistance of Cellular Steel Beam with Sinusoidal Openings

This paper investigated the fire resistance of CSBs with various parameters under high temperature rise due to fire using finite element software ABAQUS. The mechanical parameters of CSBs are analyzed, including load-bearing capacity and the temperature distribution during the heating process. Through structural analysis simulation of the entire heating process, the structural response of the CSBs is divided into five stages: elastic stage, elastic-plastic stage, self-balancing stage, catenary stage and ultimate destruction stage. The results indicate that the opening diameter-to-height ratio, opening spacing-to-height ratio and load ratio significantly affect the structural responses of CSBs in fire, followed by opening shape as secondary effects. In all the numerical analyzes, CSBs are analyzed with a uniformly distributed load and having simply supported boundary conditions.

部分包覆钢-混凝土组合结构设计方法及实践

介绍了一栋全预制装配式钢-混凝土组合结构多层办公楼的结构设计,主体结构采用了部分包覆钢-混凝土组合框架柱(PEC柱)与钢蜂窝梁组成的组合框架结构,楼板采用预制的局部叠合板。部分包覆钢-混凝土组合结构是一种性能优越的全装配式结构,体系新颖、性能良好、连接可靠、拼接方便、经济合理。PEC柱能充分发挥钢材和混凝土的优势,与纯钢结构相比,可以节省资金约30%,有良好的经济效益和社会效应。蜂窝梁通过实腹钢梁经二次加工组合而成,提高了刚度,在第一个孔周边加强后,能节约钢材用量20%以上,有良好的经济效益,且蜂窝孔洞中适宜设备管线穿越,可提高净空,便于设备管线安装、集成,实现设备管线与主体结构的脱离,符合装配式设备的要求。文章阐述了该结构体系特点、设计方法、注意事项等,可为国家相应标准的编制提供依据,也可为类似结构的设计提供参考。

火灾下蜂窝钢梁腹板屈曲性能研究

通过有限元方法研究火灾下无防火保护蜂窝钢梁孔间腹板屈曲性能及屈曲温度。首先采用有限元传热分析,获得标准火灾下无防火保护蜂窝梁不同受火时刻的三维有限元温度分析结果,然后采用有限元受力分析确定三维有限元温度分析结果下蜂窝梁孔间腹板的受力性能和屈曲温度。传热分布结果表明,开孔后增加了孔洞周边厚度方向上腹板与空气间的热量交换,使得腹板升温速率明显大于翼缘。火灾下结构受力分析结果表明,由于钢材的力学性能随温度升高而降低,而且中心腹板升温速率快使蜂窝梁更易发生孔间腹板屈曲破坏。蜂窝梁的屈曲温度随孔间距及腹板厚度的增大而增大。通过对采用三维有限元温度分布与均匀温度分布的蜂窝梁进行对比分析,结果表明,由于不均匀温度分布使得沿腹板高度产生附加热应力,从而使得孔间腹板屈曲变形增大。

外伸式端板连接型钢-混凝土组合节点合理螺栓布置研究

对7个高强螺栓外伸式端板连接的蜂窝钢梁-复合焊接环式箍筋混凝土柱组合节点试件进行低周反复加载试验,分析组合节点在模拟地震作用下的破坏形态和抗震性能,研究地震作用下组合节点合理螺栓布置形式,结果表明:相同的螺栓布置形式,螺栓直径大的其抗震受剪承载力高;不同的螺栓布置形式,螺栓尽量靠近梁翼缘的布置形式(3行3列)的节点是外伸式端板连接型钢-混凝土组合节点更为合理的节点形式.

考虑剪力和剪力次弯矩影响的蜂窝梁挠度计算式推导与验证

蜂窝梁腹板开孔后对结构刚度有较大削弱,目前国内相关规范中还没有蜂窝梁挠度相关的计算式。基于费氏空腹桁架理论,针对蜂窝梁腹板开孔有削弱的特点,考虑了蜂窝梁的剪切变形和剪力次弯矩引起的变形,推导了蜂窝梁挠度简化计算式。其次,采用有限元方法研究跨高比、开孔率、截面尺寸等参数对蜂窝梁挠度的影响规律,比较在相同荷载工况下不同孔形蜂窝梁的挠度,总结蜂窝梁的挠度变化特点,并采用有限元计算结果验证所推导的蜂窝梁挠度计算式的正确性。

外伸式端板连接钢-混凝土组合节点裂缝发展规律及破坏模式

为研究外伸式端板连接型钢梁-混凝土柱组合节点的受力性能,对7个外伸式端板连接复合焊接环式箍筋混凝土柱-蜂窝钢梁组合节点试件进行了低周反复荷载作用下的拟静力试验.结果表明,外伸式端板连接型钢梁-混凝土柱组合节点裂缝出现时荷载较小;在构件屈服后,在节点区出现主X型交叉斜向剪切裂缝,破坏阶段,节点核心区成通裂状态,部分混凝土压碎鼓出、箍筋屈服、刚度退化、试件破坏,最终破坏模式为节点核心区域剪压破坏.通过与课题组其他试验结果对比,外伸式端板螺栓连接型试件耗能增长最快,核心区箍筋、纵筋、混凝土能充分发挥作用,因此外伸式端板螺栓连接型为较合理的节点模式.

圆孔型蜂窝钢梁补强前后受力性能分析

蜂窝钢梁由于腹板的开孔削弱,使得剪力的作用效果越来越明显,严重降低了蜂窝钢梁的强度和刚度.现提出补强措施:在支座处添加大盖板,并利用ABAQUS有限元分析软件,对圆孔形蜂窝钢梁补强前后进行了有限元分析,将两种情况下的受力性能能进行了对比分析,得出结论.分析结果显示在支座处添加大盖板这种补强措施是非常有效的.为以后的设计提供了依据与合理化的建议.

冲击荷载下金属填充梁柱钢节点动力学分析

基于胞元金属材料优良的冲击耗能性能,提出三种梁柱钢节点,分析芯料填充对钢节点冲击力学性能的影响。在现有试验的基础上,运用有限元分析软件,建立相应节点的计算模型,分别分析其在20m/s、50m/s和70m/s冲击工况下的变形模式、承载能力。通过节点核心区挠度、名义冲击应力和耗能效率来定量分析胞元金属填充钢节点的动力学响应。可以为极端工况下钢结构设计及灾后修复提供参考。

新型幕墙用吊装机具的研制

亦城财富中心工程单元式幕墙水平运输较困难,场地狭小,工期紧,现场吊装板块难度较大,传统吊装方式拆装移动周期较长,经过对比确定使用"钢滑轨配合单轨吊车"对单元板块进行吊装,并制订相关质量保证措施,实施效果良好。

蜂窝中梁方钢管混凝土框架—钢板剪力墙结构的相互作用研究

采用有限元软件对蜂窝中梁方钢管混凝土框架—钢板墙结构中钢板墙与边缘框架之间的相互作用进行研究。结果表明:由于钢板墙对边缘框架的作用,边缘框架的初始刚度和承载力较纯框架高,但屈服位移较纯框架小。

圆孔型蜂窝梁及其组合梁受力性能研究

为研究圆孔型蜂窝梁(包括圆孔型蜂窝钢梁和圆孔型腹板开孔钢梁)的强度、整体稳定性、局部稳定性和刚度等力学性能,对3根简支圆孔型蜂窝钢梁和3根钢-混凝土组合蜂窝梁进行试验研究和有限元方法模拟,对比分析不同成孔方法(腹板有无焊缝)、翼缘宽度、孔洞大小、梁墩宽度和组合作用等因素对圆孔型蜂窝梁的受力性能的影响,并得到蜂窝梁和组合蜂窝梁的加载点、支座孔洞周围及梁墩处的应力分布规律。试验和有限元分析结果表明:考虑焊缝对蜂窝梁的承载力和刚度影响程度一般在20%以内;加宽蜂窝梁翼缘,设置加劲肋和增加梁墩宽度,可以提高圆孔型蜂窝梁的承载能力;组合蜂窝梁的承载能力和初始刚度较非组合梁有明显提高。

蜂窝组合梁钢框架抗震性能分析

为对蜂窝组合梁钢框架进行抗震性能分析,以蜂窝组合梁柱节点的抗震性能试验为基础,采用有限元软件模拟二层单跨正六边形孔蜂窝梁钢框架模型。研究开孔率、梁端第一孔到柱边距离对整体结构滞回性能的影响,分析蜂窝组合梁钢框架在低周往复荷载作用下的塑性铰产生机理与破坏形式。研究结果表明：考虑楼板组合效应的蜂窝梁钢框架的初始刚度大,延性较好,刚度退化明显,耗能能力也较好。蜂窝组合梁钢框架二层在相同位移加载下,其开孔率越大,第一孔到柱边距离越小,结构承载力越低,刚度退化越明显,并且结构进入屈服越早。蜂窝梁钢框架是由于柱脚翼缘板发生屈曲而导致结构丧失承载能力,结构塑性铰产生在梁端第一蜂窝孔处,远离梁柱连接节点,进而降低蜂窝梁钢框架节点焊缝处脆断的可能性,并提高转动能力,充分发挥钢材良好的延性。