功能可恢复RCS混合框架结构研究进展

钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)混合框架结构以其结合了混凝土优异的抗压性能及钢材优异的抗弯性能而受到广泛关注,而可恢复功能结构以其震后快速恢复使用功能的能力,也成为地震工程界研究的新热点。功能可恢复RCS混合框架结构可以在弯矩较大的梁端和柱脚部位设置可更换构件,实现结构的功能可恢复能力。文中简述了近年来功能可恢复RCS混合框架结构研究进展,重点关注各类型功能可恢复钢梁、功能可恢复摇摆柱脚的构造研究,介绍了功能可恢复RCS混合框架结构性能分析研究进展。最后,对功能可恢复RCS混合框架结构仍需深入研究的问题进行了展望。

竖向混合结构钢柱脚抗震性能试验研究

低层或多层既有建筑数量较多,对其直接进行加层改造已成为完善建筑使用功能、增加使用空间的重要手段。钢结构具有自重小、构造灵活、施工方便等优点,在既有建筑加层改造工程中得到广泛应用。针对既有混凝土框架结构上部直接进行钢结构加层工程中常用的柱脚连接方式,按照实际工程施工流程,在既有混凝土结构上打孔,通过植入化学锚栓的方式固定上部钢柱脚,分别设计制作钢柱脚四周设置加劲肋的强连接柱脚节点试件和钢柱脚四周无加劲肋的弱连接柱脚节点试件,通过拟静力试验对试件抗震性能进行对比分析。研究结果表明,强连接与弱连接柱脚节点破坏形式相同,均为锚栓拔出破坏,上部钢柱脚均处于弹性工作状态;强连接柱脚节点峰值承载力相对于弱连接柱脚节点峰值承载力提高了193%;强连接柱脚节点耗能能力相对于弱连接柱脚节点有所增强,但耗能系数减小。

基于增设PBL锚固件的新型外露式钢柱脚设计研究

为满足设计中外露式钢柱脚在桥梁工程中的刚性连接承载力需求,归纳整理了工程设计中外露式钢柱脚刚性连接的常用计算规定,基于西安某人行天桥工程桥墩的受力需求提出了一种增设PBL锚固件的新型外露式钢柱脚设计,并进一步在工程实例中计算分析了该新型外露式钢柱脚的承载能力结果及特性。结果表明:同等尺寸下,新型外露式钢柱脚刚性连接时可以提供更高的侧拉锚固力,但需配合更高的基面混凝土抗压强度,具备一定的施工便利性,但对施工精度要求较高。

木质摩擦转动节点连接胶合木框架抗震性能试验研究与理论分析

传统钢填板连接胶合木框架在地震作用下梁端、柱端易发生劈裂破坏导致修复困难。该文研发了一种由木质摩擦转动梁柱节点与配置柱靴柱脚节点组成的新型胶合木框架,并分别对1/2缩尺单层单跨的一榀传统胶合木框架与一榀新型胶合木框架试件进行低周反复荷载试验,研究两类胶合木框架在破坏形态、滞回性能、耗能能力等方面的区别。结果表明:在侧向变形较小时,两类胶合木框架均无明显破坏,但随着变形增大,传统胶合木框架梁端发生明显劈裂破坏,而木质摩擦转动节点连接胶合木框架基本完好,震后可继续正常使用或易于修复;木质摩擦转动节点连接胶合木框架在承载力、刚度基本与传统胶合木框架接近时,其耗能性能显著提升,等效黏滞阻尼系数提升了约1倍。通过理论分析建立了木质摩擦转动节点连接胶合木框架的滞回模型,模型计算结果与试验结果吻合良好。基于上述结果,所研发木质摩擦转动节点连接胶合木框架可在进一步研究后推广应用。

某续建改造项目裙房结构设计难点分析

建筑方案的修改导致本工程有以下设计难点:南侧既有地下室结构在±0.00标高处,柱未甩筋或甩筋不足,部分柱位未对齐;商业裙房地上部分存在扭转不规则、偏心布置、凹凸不规则、楼板不连续、局部不规则等不规则项。为解决这些难点,对上部结构体系与柱脚连接问题统一考虑,以期得到裙房的结构体系。为确定结构的抗震性能目标,采取了合理的概念性设计、计算分析和构造措施,并对关键构件进行了计算分析论证。结果表明:裙房采用钢框架-支撑(屈曲约束支撑(BRB)+局部防屈曲钢板墙(BRW))结构体系最为合理,BRB的设置大幅减小了首层柱脚位置的内力,优化了裙房构件尺寸,保障了整体结构的安全性和经济性。

一种新型全装配柱座式节点力学性能的数值分析与设计方法

提出一种方钢管柱与H型钢梁连接的柱座式全装配节点,在梁柱交汇处形成节点中心,由法兰盘连接上下柱,由端板连接钢梁。通过改变节点的端板厚度、螺栓直径和法兰盘与加劲板的开孔直径等参数,采用ABAQUS软件对4组节点试件进行了有限元数值分析,在单调加载制度下研究了各节点的极限承载能力与变形破坏模式,分析了参数改变对节点性能的影响;通过对节点进行往复加载获取节点的滞回曲线、骨架曲线,分析其耗能性能、延性性能及刚度退化等抗震性能。研究结果表明:该节点具备良好的抗震性能和耗能能力,端板厚度与螺栓直径对节点承载力有较为显著的影响,节点设计时合理选取参数可在保证节点承载性能的同时,充分发挥其耗能性能以确保梁柱等主要构件不发生塑性破坏。

北京2022年冬奥会冬季运动综合训练馆复杂超限高层结构设计

冬季运动综合训练馆为复杂超限高层建筑,建筑高度30m,采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构。本工程场馆部分、教学及宿舍部分为相对规则的建筑,因建筑功能及建筑外形等要求,两部分相对规则的建筑相互组合,形成通过较少楼板连接的弱连接建筑,同时存在扭转不规则、平面开大洞、斜柱等多项平面及竖向不规则情况。系统地介绍了针对结构多项超限的设计对策、计算分析方法,根据构件的重要性提出相应的抗震性能目标,并采取相应抗震加强措施;对弱连接的部位采用零刚度模型进行构件内力分析,按照分析结果对连接部位进行加强处理;对整体模型和分塔模型进行对比分析计算。结果表明,通过补充分析及多种构造措施加强,结构能满足预期抗震性能目标要求。

考虑巡航速度控制的飞机路径恢复优化

为了降低受扰航班造成的经济损失,针对具有机场容量限制约束的飞机路径恢复问题,在基本恢复策略的基础上考虑巡航速度控制,构建了基于连接网络的恢复模型。为进一步提高求解速度,针对性地设计列生成初始化方法。实验结果表明,设计的列生成算法能够在合理的时间内给出解决方案;巡航速度控制的运用对飞机路径恢复问题有很好的调节作用,能够显著降低恢复成本。

钢结构柱脚连接与安装施工技术研究

通过结合工程实际案例,研究主楼钢结构柱脚连接位置设置于负一层楼板处,存在模板加固、钢柱安装、混凝土浇筑质量、成本造价等问题。通过深度剖析具体施工细节及控制要点,探讨采用首层钢结构柱外包式柱脚和精准定位预埋锚杆螺栓的方式将上部钢结构柱与地下室顶板混凝土进行连接,可以降低施工难度,提前工期和节约造价。

一种新型混凝土装配式梁柱连接节点的有限元分析

目前装配式混凝土框架梁柱连接节点主要分为干式连接和湿式连接,虽然目前常用的干式连接存在造价高、计算分析相对复杂、整体性弱等缺点,但是相比湿式节点,干式节点具有构造简单、施工便捷,施工效率显著提升等优点,因此对干式节点的研究开发前景还是非常广阔的。基于此,提出了一种新型装配式混凝土框架梁柱连接节点,其做法是在预制混凝土梁、柱端头分别设置钢帽来传递梁、柱内力,这样梁柱之间就可以采用焊接或螺栓连接进行装配,可加快装配速度;对其抗弯、抗剪承载力进行了有限元模拟分析对比,表明只要连接端箱型截面达到一定长度(约梁高),该节点就有足够的刚度和强度传递梁端内力,其传力模式和外包式柱脚相似,表明此做法具有可行性;并对此节点做法的不足之处提出建议。

带复杂连廊的钢结构分析与设计

某项目由平面呈矩形的两栋塔楼和L形连廊组成。两栋塔楼均采用钢框架-支撑结构,L形连廊采用由塔楼和三根斜柱共同支承的多榀跨层桁架结构,形成带复杂连廊的整体结构。根据项目特点,详细介绍了连廊的结构构成,采用抗震性能化设计方法,确定了结构抗震性能目标,进一步完成了结构的小、中、大震分析。考虑到连廊的重要性,对连廊结构补充了竖向极限承载力、楼板舒适度的专项分析。结果表明,本项目结构体系合理,结构具有良好的抗震性能,可实现预定的性能目标。

钢框架结构的震害及其原因

在美国的北岭地震和日本的阪神地震中,钢框架结构发生的震害引起了各国学者注意。震害主要发生在梁柱焊接节点处。在阪神地震中还发生了钢柱的脆断和柱脚的破坏。结合各国学者的研究,对北岭和阪神地震震害进行比较,分析震害发生的原因。

钢结构外露式刚接柱脚耗能特性的实验研究

通过H型钢柱脚与混凝土外露锚栓连接基础足尺寸实验,研究2组不同锚栓布置的柱脚连接节点在循环往复荷载作用下的全局响应和各组成单元的局部响应情况,分析刚接柱脚在地震作用下的耗能特性和屈服机制.结果表明,外露式刚接柱脚节点在弹性层间位移转角限值内处于弹性工作状态;在塑性层间位移转角内,柱翼缘和锚栓刚屈服就开始强化,节点承载力进一步提升,并可以较好的满足正常使用状态的需要.在往复荷载作用下,试件的荷载-位移滞回特性曲线呈梭形,具有一定的耗能特性,且外露式刚性连接的柱脚具有一定的半刚性特性.

一种基于线的标号传播二值图象连通体快速检测方法

本文介绍一种新的基于线的二值图象连通体快速检测方法，这种方法首先对二值输入图象施行一个基于扫描象素线的标记传播过程，同一连通体不同标号子连通部分的匹配则通过对一个二值连接矩阵的行列跟踪扫描来快速实现。这种方法可在一次模式扫描过程中检测出各种复杂类型的连通体。

梁—柱及柱脚均为半刚接的钢框架计算分析

针对梁—柱及柱脚均为半刚性连接钢框架进行研究,采用了考虑连接的柔性以及构件的几何非线性影响的非线性分析方法来分析和设计半刚性钢框架,给出了该种钢框架非线性分析需用的3种单元类型:考虑几何非线性的平面框架单元—梁柱单元;考虑梁端节点柔性的平面框架单元—半刚性连接梁单元;考虑底层柱脚柔性和几何非线性的底层柱单元—半刚性柱脚梁柱单元。写出了每种单元的单元刚度矩阵以及叙述了利用经典矩阵位移法进行框架整体分析的程序。引进柱脚半刚性进行钢框架非线性分析,即考虑梁柱、柱脚连接半刚性和几何非线性的整体框架分析,必然会使钢框架受力与实际状态更相符,使结构设计更合理,使框架结构的优化设计更完善、更经济。

组装式钢货架柱脚节点的受力性能研究

研究组装式钢货架焊接式柱脚节点,分析此种节点绕立柱截面对称轴的抗弯性能,以及轴力对节点抗弯性能的影响.试验中节点的主要变形为底板扭曲,在立柱转角较大时,立柱角部附近腹板的焊缝被撕裂.结果表明,立柱中的轴力可增加节点的初始刚度和极限弯矩.有限元模拟结果与试验结果吻合较好.通过对比参数发现,立柱轴力对柱脚节点初始刚度的增强效果会随着轴力的增大而减弱;轴力较大的试件具有较长的节点弯矩-转角曲线弹性段;增加立柱底板厚度可有效提高柱脚节点的刚度和抗弯承载力.

T型钢梁柱节点标准化力-变形曲线

基于性能的抗震设计思想越来越多地运用于工程设计尤其是超限高层建筑结构抗震设计中,但现行国家规范对性能设计的规定,仅是考虑宏观层面的层间位移角及使用承载力对构件进行控制,而没有深入到构件和节点的变形。详细分析了T型钢梁柱节点屈服模式和破坏模式,对该节点弯矩-转角曲线所涉及参数的物理意义进行阐述,得到T型钢梁柱节点标准化力-变形曲线,从而使对构件和节点进行变形控制成为可能。

外包式钢柱脚设计方法研究及其在加建改造中的应用

目前国内规范对于外包式钢柱脚的设计计算原则、设计计算方法还存在矛盾和不足。依据强连接弱构件的基本抗震原理要求,采用二阶段设计原则,并利用混凝土结构、钢结构等构件承载力设计计算原理和方法,以及现有的试验结果,提出了一套较完整、合理、可行的外包式钢柱脚的设计计算方法及公式。以该设计方法和公式,在实际加建工程中设计应用,获得了较大的经济利益。同时,外包式钢柱脚的受力机理、钢柱偏置等等问题仍有待后续研究。

大连国际会议中心超长空间弯扭外围护钢柱安装技术

大连国际会议中心工程弯扭外围护钢柱结构工程量大,施工难度大。在采用SAP2000等软件进行施工过程模拟的基础上,有针对性地实施了复杂空间钢结构的安装施工,施工质量满足规范及设计要求,为后续外装饰工程施工创造了条件。

外露式钢柱脚节点的抗剪性能

参考实际工程中使用的外露式钢柱脚节点,以柱脚底板孔径、柱脚底板厚度、锚栓直径和锚栓强度为主要参数,设计7组共19个大直径锚栓的钢柱脚试件,开展抗剪性能试验研究.试验表明,锚栓连接具有可观的抗剪能力,节点的最终破坏模式有3种:当基础混凝土配筋足够时为锚栓剪断,配筋不够时为混凝土冲切破坏,介于两者之间的锚栓剪断同时存在混凝土冲切裂缝;锚栓连接的荷载-相对位移曲线呈现2种类型,主要区别在于是否存在滑移段.对于锚栓连接的抗剪承载力设计值,将3个已有理论模型与试验结果对比,给出推荐的简化公式.对于锚栓连接的极限抗剪承载力,提出考虑锚栓截面拉力、剪力和弯矩影响的计算模型.