装配式变电站钢框架梁截面选型与优化研究

钢框架结构已取代钢筋混凝土框架结构成为装配式变电站配电装置楼的主要结构型式。不同于钢筋混凝土结构,钢结构设计标准未对钢框架梁高跨比做出明确规定,其截面选型依赖于设计人员经验和多次试算,选型不当易造成用钢量浪费。文章通过对钢框架结构简化模型静力分析和理论推演,得到最优梁柱线刚度比和梁临界高跨比,并结合变电站实际案例分析,从而推导出适合变电站的钢框架梁推荐高跨比,为变电站钢框架梁截面选型和优化提供依据。

西北某高校体育馆大跨钢屋盖结构方案比选与设计

针对西北某高校体育馆钢屋盖结构方案比选,对比分析了两种屋盖方案布置的合理性和用钢量指标。采用3D3S软件对钢结构屋盖进行单独分析与设计,并采用YJK设计软件对比赛场馆上部钢结构与下部混凝土结构进行整体建模分析。最终选用双层(局部3层)正放四角锥螺栓球网架结构体系,支座四周采用3层网架变截面轻盈出挑,以实现建筑造型要求。对关键支座节点采用midas FEA进行了有限元分析验算。结果表明:采用网架变截面悬挑体系能更好地实现建筑造型,节点受力更合理且用钢量更低;支座选用双向抗震球铰钢支座,能有效减小温度应力的不利影响;关键节点采用有限元辅助分析是有必要的。

跨座式单轨独柱大悬挑钢-混组合框架高架车站抗震设计探讨

针对跨座式单轨独柱大悬挑钢-混组合框架高架车站结构抗震冗余度低,在高烈度地区应用较少,为更好地分析高架车站抗震受力全过程,以某跨座式单轨独柱大悬挑钢-混组合框架高架车站工程实例为背景,根据建筑规范和城市轨道交通规范要求设定合理的抗震性能目标,并研究构件抗震受力历时过程中的受力情况。采用大型有限元Midas作为主要计算软件,选取合理的地震波,进行多遇地震和设防地震有限元计算时采用弹性时程分析方法,且对振型分解反应谱法地震作用进行相应的放大,结果分析构件满足抗震性能目标要求。进行罕遇地震计算时,为更好地模拟工程实际情况,计算模型考虑桩土共同作用,采用结构-承台-桩基整体计算建模方法,进行弹塑性时程分析,关键构件采用截面纤维模型进行计算,能够反映关键构件在大震作用下进入破损阶段之后的行为,可以查看关键构件截面混凝土的开裂和压碎历史,钢材或钢筋的屈服和硬化过程。研究结果表明结构构件均满足抗震性能目标:(1)关键构件的钢材纤维受拉受压均未超过屈服强度,保持弹性工作状态,混凝土纤维受拉开裂,受压未达到屈服强度,同时延性系数D/D1小于1,均说明关键构件满足抗震性能为压弯、抗剪不屈服的目标;(2)桩基的钢筋纤维受拉、受压均未超过屈服强度,混凝土纤维受拉开裂,受压未达到屈服强度,满足抗震性能为压弯、抗剪不屈服的目标;(3)地震作用下,带有桩模型与无桩模型的基底剪力有一定差距,表现为带有桩基模型的地震剪力较大,设计时应考虑桩土共同作用。

带可更换梁段钢框架端板式梁柱节点初始转动刚度计算模型

带可更换梁段的钢框架端板式梁柱节点(RSFEBJ)是一种地震失效后可更换和修复的新型节点,该RSFEBJ与柱和梁端均采用端板式连接。通过组件法来研究RSFEBJ的初始转动刚度,综合考虑了柱腹板拉、压、剪变形及翼缘弯曲变形、梁柱端板受弯变形、连接端板(1、2)拉压及弯曲变形、梁腹板受剪及螺栓受拉变形对其的影响,建立了简化的弹簧模型,并在此基础上提出各组件的刚度计算公式。通过与课题组已开展的不同削弱形式下的RSFEBJ抗震性能有限元分析结果对比,理论值与有限元值之比均值为0.98,标准差为0.07,二者最大误差小于15%,表明公式具有较好的计算精度。最后开展了节点初始转动刚度的影响因素分析,结论表明:增大梁柱和连接端板厚度是提高节点初始转动刚度的有效手段。

武汉杨泗港长江大桥锚碇型钢锚固系统施工关键技术

武汉杨泗港长江大桥主桥为主跨1700 m的双层公路钢桁梁悬索桥,该桥重力式锚碇由地下连续墙、帽梁、内衬、锚碇混凝土组成,采用型钢锚固系统(由后锚梁和锚杆组成)。锚碇基坑开挖后进行锚碇混凝土及型钢锚固系统施工,锚碇混凝土竖向分14层(每层分3块)浇筑,后锚梁和锚杆在工厂内加工制造,分批次随锚碇混凝土分层安装,通过定位支架(由后端支架、中间支架、前端支架、连接杆组成)进行空间位置调整。在该桥型钢锚固系统施工中,通过设置具有足够强度、刚度及稳定性的宽翼缘型钢定位支架,减小了分层混凝土浇筑对已定位后锚梁及锚杆精度的影响;通过无棱镜空间定位法控制锚杆前端中心位置,确保了锚杆安装精度,提高了锚杆测量速度、效率及安全性;通过对构件进行及时限位,避免了施工振动造成的构件位置偏移,有效减少了重复调整次数;通过两次钻孔成孔工艺确保了精制螺栓成孔精度。该桥型钢锚固系统安装用时120 d,其锚杆纵向偏位在10 mm内、横向偏差在5 mm内、锚固点高程偏差在5 mm内,均满足设计要求。

杭温铁路主跨216m钢混刚构连续梁桥总体设计及技术创新

新建杭温铁路永嘉右行线跨甬台温特大桥采用(100+216+100) m钢混刚构连续梁桥跨越楠溪江。该桥主跨采用钢混混合梁形式,中跨跨中82 m采用单箱双室钢箱梁,其余主梁采用单箱单室混凝土梁;钢梁与混凝土梁之间通过4 m长的钢混结合段连接;刚臂墩采用矩形空心墩,基础采用钻孔灌注桩基础。该桥混凝土主梁采用悬臂浇筑施工,跨中钢箱梁部分采用工厂制造、桥面吊机整体吊装的方式施工,极大地缩短了工期;采用“一端先永久连接,另一端精确配切合龙”的方法进行大尺寸、大质量钢箱梁的整孔吊装合龙,很好地解决了钢结构之间“硬合龙”的难题;将墩高较矮的主墩由刚臂墩替换为带支座的常规桥墩,减少了结构的超静定次数,更有利于结构的受力;相比于已在铁路箱形混合梁中较为成熟的有格室前后承压板式钢混结合段,本项目采用了带PBL连接件和剪力钉的有格室后承压板方案很好地实现了力的顺畅传递;体外预应力索的设置有效地减小了连续刚构桥后期徐变变形大的问题。

混合梁桥大节段中跨钢梁吊装与合龙技术--以龙翔大桥为例

龙翔大桥主桥是采用大节段钢梁作为跨中结合段的大跨径双主跨刚构连续梁组合体系。依托龙翔大桥主桥施工提出一种新型提升系统,实现了悬臂梁施工、钢混结合段吊装、大节段跨中钢梁吊装3个施工阶段的快速转换。采用有限元法分析提升系统在施工各阶段的强度、刚度及稳定性验算,并与大节段跨中钢梁吊装时的位移实测数据进行对比,验证了提升系统能满足施工效率、安全和质量的要求,为类似桥梁在施工和合龙过程中提供了参考经验。

超厚型筏板基础内钢筋型钢支撑架的设计应用

文中以上海市静安区曹家渡街道长宁路113号地块商办项目为例,介绍了深基坑超厚筏板基础的型钢支撑架设计与施工要点,在确保安全、质量及进度的前提下,采用型钢支架作为基础筏板上部钢筋的支撑体系,通过对支架体系强度、刚度及稳定性的设计验算和对施工过程的严格控制,型钢支架足以承受上部钢筋自重和施工期间的施工荷载,在施工中发挥了重要保障作用。

型钢连接装配式混凝土框架结构设计方法研究

型钢连接方式解决了传统装配式混凝土构件间连接存在的质量隐患。因此,采用强度叠加原理,对型钢连接预制混凝土构件的抗弯和抗剪承载力计算公式进行了推导,并与试验研究结果进行了比较,验证了计算公式的计算精度;根据静力平衡条件,对型钢部位混凝土保护层厚度、钢筋与型钢间的连接焊缝长度等力学指标进行了分析;根据理论研究和试验研究结果,总结了型钢连接装配式混凝土框架结构设计方法。研究结果表明:型钢连接装配式混凝土框架结构传力可靠、质量可控、设计简便,可用于工程应用。

大跨连续刚构钢桁梁桥预应力钢混承台施工技术

云碧峰大桥项为大跨连续刚构钢桁梁桥,下部结构采用预应力钢混承台,预应力钢混承台内置超大承台钢结构。介绍了预应力钢混承台结构形式,并针对承台钢结构加工制作中超厚承压板制孔、拼接难度大,纵横开孔板连接件装配精度要求高,以及承台钢结构吊装易变形、定位难度大等问题,对承压板厚板制作、用于纵横开孔板连接件的组立工装、增加吊装牛腿及型钢支撑架和限位槽钢等施工技术进行总结,并对承台钢结构吊装工况和落位工况进行有限元分析,确保施工技术的可靠性,为类似项目积累了经验。

预应力型钢混凝土大跨梁在公共建筑中的应用

浙江绍兴柯桥“湖畔悦园”200m超高层酒店的多层裙房部分是框架结构,建筑裙房与主塔楼通过抗震变形缝断开。建筑裙房较多功能区域设有大跨度混凝土大梁,其中酒店大堂门厅部位的上方数层采用了预应力型钢混凝土大梁。为了考察截面高度受限混凝土梁的结构受力性能和考察该大跨梁区域梁板体系的楼板舒适度,依据国家现行标准规范关于“强度,裂缝,挠度,舒适度”的相关条款,利用近年来常用的YJK结构设计软件,对该部位大跨度混凝土梁采用四种不同方法设计方法的进行分析,同时分析了四种不同大跨度混凝土梁设计方法对梁板体系的楼板舒适度影响,结果显示预应力型钢大跨度混凝土梁的各项性能均满足现行规范要求,并且在所分析的四种设计方法中受力性能最佳。

圆形截面柱组合框架中非对称钢梁截面框架梁梁端极限状态有效翼缘宽度研究

楼板有效翼缘宽度是组合框架梁梁端极限承载力验算的关键参数之一,已有的有效翼缘宽度计算公式存在荷载模式不匹配、等效准则不匹配、无法考虑钢梁截面的非对称性等不足。为此,该文重点讨论了侧向荷载作用下采用圆形截面柱的组合框架中非对称钢梁截面框架梁端的承载力极限状态有效翼缘宽度的计算方法。在有限元软件MSC.MARC(2018)中建立精细化数值模型,通过单变量分析筛选出对有效翼缘宽度有显著影响的关键变量。在合理的取值范围内对这些关键变量进行充分的排列组合,得到一系列的数值算例结果。对这些数值结果进行回归分析,基于前人得出的对称钢梁截面情况的计算公式,保留其基本框架而修改其中相关参数,得出侧向荷载作用下非对称钢梁截面组合框架梁有效翼缘宽度的计算方法。

铁路刚构-连续组合体系梁桥钢-混结合段静力试验研究

为研究大跨度铁路刚构-连续组合体系梁桥钢-混结合段的力学性能,以新建杭温铁路永嘉右行线跨甬台温特大桥主桥为背景,基于原桥节段有限元模型研究钢-混结合段的应力分布及传力特性,并基于缩尺模型试验对钢-混结合段承载能力、变形性能等进行分析。结果表明:刚构-连续组合体系梁桥钢-混结合段传力较为顺畅,钢-混结合段钢结构、混凝土结构纵向应力横向分布不均匀系数分别为0.72~1.42、0.63~1.31,钢-混结合段内纵向应力横向分布不均匀现象较过渡段更为显著;后承压板在传力过程中起着重要作用,结合段通过后承压板、剪力钉及PBL连接件分别可传递约56.4%、27.4%、16.2%的轴力,钢-混结合段中1.5 m钢格室段及2.5 m伸长段中钢结构分别将28.3%、15.3%的轴力传递给混凝土;结合段在1.8 P(P为设计荷载)作用下仍处于弹性工作状态,具有足够的承载能力,钢、混凝土强度安全系数分别不小于2.7、2.4;钢-混结合段挠度与三次多项式相符较好,变形较为平顺。

大断面黄土隧道中型钢与格栅适应性的对比试验

正在修建的郑州—西安铁路客运专线大断面黄土隧道,开挖面积达160m2,因此,开展型钢拱架与格栅拱架研究,明确型钢拱架和格栅拱架的适用条件对设计和施工都具有重要的指导意义。研究方法采用现场对比试验,为了使试验结果有可比性,选取试验条件基本相同的贺家庄隧道洞身段作为试验段,分别设置型钢拱架段40m和格栅拱架段40m。测试内容有:拱顶下沉、拱脚下沉、水平收敛、围岩压力、初支钢架应力等。试验结果表明:格栅拱架比型钢拱架的沉降略大,水平收敛基本相等;格栅拱架比型钢拱架应力小,且应力分布相对均匀;土压力普遍很小,但格栅拱架土压力更小些;隧道掘进四榀钢架(3.2m)后,钢架沉降达总沉降的26%左右,最大应力达总应力的33%左右。经综合分析认为型钢拱架及格栅拱架均能适用于IV级黏质老黄土隧道,但格栅拱架更具优越性。

型钢混凝土吊挂柱施工技术应用

文章以苏州工业园区微软二期办公楼项目为例,介绍了采用盘扣式支撑体系模拟设计受力分析,将原设计方案——吊挂柱区域结构施工顺序由屋面层至二层的逆作法施工,更改为自下而上的施工顺序。从施工方案选择、设计计算、现场安装、拆卸等过程中需要注意的事项,通过实际施工和分析研究,着重介绍了型钢吊挂柱施工方法,并叙述了相应的控制措施,在符合原设计受力情况下降低了施工难度,保证了施工质量和安全,节约了材料和工期,可为类似项目提供参考。

薄柔构件钢框架的承载性能特点研究

对轻量化钢结构中具有低延性特征的薄柔构件钢框架进行了研究。介绍了关于大宽厚比H形截面钢构件的系列试验研究结果,阐述了根据抗震承载能力和变形能力要求综合控制构件轴压比、翼缘-腹板组合宽厚比的评价方法,研究并提出了对薄柔构件钢框架破坏模式和延性性质具有决定影响的构件能力参数,以及关于利用这类框架低延性特点进行抗震设计的建议。

H型截面单层单跨钢框架火灾行为试验

对2榀H型截面单层单跨钢框架进行了火灾行为的足尺试验研究.全部试验采用自行研制的火灾试验炉,试验结果表明炉子性能稳定,使用方便.试验中考虑了不同受火工况对钢框架火灾行为的影响.通过试验得出了钢框架温度场分布和变形的变化规律.试验结果表明:火灾下,梁柱全部受火的单层单跨钢框架(节点受到保护)破坏方式为钢柱压屈破坏,破坏位置在受到保护的钢节点下部的钢柱上.试验研究为今后钢结构火灾行为的研究提供依据.

G3铜陵长江公铁大桥桥塔设计

G3铜陵长江公铁大桥主桥为主跨988 m斜拉-悬索协作体系桥。江北、江南侧桥塔塔高分别为228.5、222.5 m,结构尺寸大,受力复杂,考虑桥塔受力、施工便捷性及主缆与斜拉索面协调布置等,确定采用C60混凝土门形桥塔。桥塔由上、下塔柱和上、下横梁组成,塔柱和下横梁为单箱单室截面,上横梁为开口槽形截面,索塔锚固区采用钢锚梁+混凝土齿块组合的索塔锚固结构,桥塔顶部主索鞍局部承压区采用间接钢筋网片加强并预留索鞍预埋件的布置空间。设计过程采用BIM技术优化局部设计细节,钢锚梁及钢牛腿等钢结构和混凝土结构外表面均采用防腐涂装体系进行耐久性设计。采用MIDAS Civil软件对桥塔整体受力进行分析,并对槽形断面上横梁基于经典理论、规范验算、实体有限元模型论证其结构安全性;基于ANSYS板壳有限元模型,研究不同板厚下钢锚梁锚下加劲板剪应力集中系数,以指导钢锚梁加劲板设计。桥塔塔柱采用支架法和爬模法施工,上、下横梁均采用支架法与塔柱异步施工。

SCFT柱-H型钢梁平面框架抗震性能分析

针对SCFT柱-H型钢梁平面框架,采用ANSYS建立非线性模型,进行了7组框架模型在低周反复荷载作用下的受力特性分析,研究了轴压比和有无填充墙对SCFT柱框架力学性能的影响规律.分析发现:7组框架模型滞回曲线饱满,骨架曲线下降段平缓;在受压单肢钢管受压区达到屈服强度时,SCFT柱仍可视为整体受力构件并继续承担更大荷载,有效延缓整体框架的塑性变形,因此,SCFT柱框架具有良好的抗震性能;轴压比对SCFT柱框架的刚度退化影响并不明显,随轴压比增加,框架的极限承载力和延性有所降低,达到极限承载力后的强度退化明显;填充墙在SCFT柱框架加载前期能够有效分担水平荷载,显著提高框架承载力和弹性刚度,但刚性连接会加剧墙体过早压碎破坏,建议工程中采取柔性连接或预留缝隙,以减小填充墙震害,并改善墙体与SCFT柱框架的协同工作性能.

腹板开孔轻钢龙骨复合墙体截面参数对传热的影响

对腹板开孔轻钢龙骨复合墙体截面参数如钢龙骨翼缘宽度、龙骨厚度、龙骨宽度和龙骨间距对墙体传热的影响和热桥问题进行模拟研究.结果表明:龙骨翼缘宽度对墙体传热系数影响不大,对墙体局部多维传热影响较大;龙骨宽度对墙体传热系数影响很大,龙骨宽度越小,热桥现象越严重;墙体传热系数随龙骨厚度的增加呈线性上升,龙骨截面越厚,热桥现象越突出;热桥占墙体总面积的比例随龙骨间距增加而减小,墙体的传热系数相应减小,而对钢龙骨的热桥效应影响甚微.