空间钢构架混凝土梁斜截面受剪性能分析

由角钢和缀板焊接而成的空间钢构架替代传统绑扎钢筋骨架形成空间钢构架混凝土结构构件。为进一步研究空间钢构架混凝土梁的斜截面受剪性能,采用Abaqus软件,建立空间钢构架混凝土梁斜截面受剪性能的有限元分析模型,并对空间钢构架混凝土梁斜截面受剪性能进行模拟分析。分析结果表明,空间钢构架对混凝土梁的斜截面受剪承载力有利,随着剪跨比的减小、配箍特征值的增大其斜截面受剪承载力提高。基于已有的试验研究和模拟分析,采用极限平衡原理,考虑空间钢构架的有利作用,建立空间钢构架混凝土梁抗剪承载力的计算公式,公式的计算值与试验值吻合较好,可以作为空间钢构架混凝土梁斜截面受剪承载力计算公式。

大跨度曲线UHPC连续刚构箱梁桥的设计研究与实践

以上海市松江区外下洋路油墩港桥为研究对象,研究基于UHPC的大跨度曲线连续刚构桥的总体设计和构造设计;结合体内及体外预应力布置方式,研究节段箱梁及下部桥墩的装配化施工方案。分别建立空间梁单元模型和整梁空间实体单元模型进行计算分析,并对计算结果进行对比分析。分析结果表明空间实体单元模型的应力分布与空间梁单元相比趋于均匀,采用空间梁单元模型的计算结果进行分析验证偏于安全,结构受力完全满足要求。该工程首次提出采用钢结构横隔板代替传统混凝土横隔板,钢结构横隔板构造简单,便于节段箱梁的预制施工。从空间实体单元模型计算结果来看,钢横隔板与UHPC横隔板的作用效果基本一致,满足结构整体受力性能的需求。

雄安体育中心体育场结构设计

雄安体育中心体育场主体结构采用钢框架-支撑体系,屋盖钢结构由外圈屋盖钢结构和屋顶中央网壳组成,看台区域均采用组合型肋梁预制看台板。详细介绍了该体育场结构方案,包括看台钢结构设计、拱脚滑动释放、网壳结构体系、典型节点设计等。通过方案比选,屋顶中央网壳采用分索式索承铝合金网壳的结构体系,提高了索承结构对不规则建筑平面的适应能力。设计中对南侧拱脚进行了施工工序优化,拱脚处采用滑动释放措施,降低了看台钢结构南侧拱桁架的水平推力。本项目位于高烈度区,采用了速度型黏滞阻尼墙作为结构的减震措施,在多遇地震下黏滞阻尼墙作为结构的安全余量储备,在罕遇地震作用下,阻尼墙耗能占比5%。在部分应力较大的铝合金网壳节点中设置腹板加强板,提高了结构的安全性。

带滑动次梁的装配式自复位空间钢框架数值模拟与分析

为了适应装配式自复位空间钢框架的节点开口和框架整体膨胀效应,提出一种带滑动次梁构造的装配式自复位空间钢框架。采用ABAQUS软件对装配式自复位空间钢框架进行有限元数值模拟对比分析,并在数值模拟基础上完成了新型滑动次梁的可行性分析。结果表明:数值模拟结果在节点开口、滞回曲线、索力变化和应变等方面均与试验结果吻合良好,验证了采用有限元方法研究的可行性;新型滑动次梁的设计有效地放松了楼板对装配式自复位空间钢框架的约束作用,达到了新型滑动次梁与自复位节点同步开口的目标,顺利实现了开口-闭合机制。

空间足尺薄柔构件钢框架滞回性能试验研究

进行了两个空间钢框架的滞回性能试验。框架构件均为宽厚比较大的H形截面,按实际工程尺寸制作。试验结果显示板件宽厚比和柱子轴压比是影响这类结构承载性能的主要因素,构件端部的局部屈曲导致结构破坏的开始并降低了结构的延性和耗能能力。基于试验结构抗震能力及其地震需求的分析,提出了这类钢框架的抗震设计概念:相对小震水平的地震作用,结构弹性设计须留有必要的承载力储备,以保证大震作用下结构的安全性。试验表明,符合这一要求的薄柔构件钢框架的弹性刚度能满足小震时的变形要求,结构的变形能力能满足大震作用下的延性要求。试验结构的数值分析结果与试验结果吻合良好。

空间钢框架精细塑性铰法高等分析

几何非线性单元的精度主要决定于单元恢复力的计算方法，刚度矩阵对单元精度的影响很小。建立了考虑剪切变形影响的精细塑性铰法空间梁柱单元。单元二阶效应由稳定函数考虑，采用精细塑性铰模型考虑材料非线性，可考虑截面的逐渐屈服以及由残余应力引起的分布塑性对单元刚度的削弱。单元刚度矩阵包含了轴向、弯曲和扭转位移之间的耦合效应。利用ANSYS软件的用户可编程特性（UPFs）编写了单元程序，通过连接将用户单元添加到ANSYS软件单元库中。算例分析结果表明，采用作者提出的单元时，每根杆件用一个单元模拟分析可达到很高精度，而采用ANSYS中BEAM189单元时，每根柱需3-4单元模拟才能达到合适的精度。分析结果还表明，多高层框架结构中构件剪切变形的影响不可忽略。

空间钢构架—钢管混凝土柱受力性能有限元分析

在空间钢构架混凝土柱中埋钢管形成空间钢构架—钢管混凝土柱。为了探索空间钢构架—钢管混凝土柱的受力性能,采用ABAQUS有限元分析软件,建立了空间钢构架—钢管混凝土柱受力性能的非线性有限元分析模型,分析了轴压比、内埋钢管混凝土的套箍指标、外部空间钢构架的角钢肢长、缀条间距、缀条宽度等参数对空间钢构架—钢管混凝土柱受力性能的影响。分析表明:空间钢构架—钢管混凝土柱有很好的延性和较高的承载力,轴压比、外部空间钢构架混凝土的套箍系数和内埋钢管混凝土的套箍指标是影响组合柱延性和承载力的主要因素,轴压比减小、空间钢构架混凝土套箍系数增大和钢管混凝土套箍指标减小都有利于试件承载力的提高。这些结论为空间钢构架—钢管混凝土柱的工程应用提供了技术依据。

高层空间半刚性连接钢框架分析的QR法

采用双向三次B样条基函数及正交多项式乘积的线性组合,构造了空间钢框架结构分析QR法的整体位移函数,借助于有限元法的离散网格、单元刚度方程,通过单元结点位移和QR法广义位移的变换,建立起QR法的计算格式.基于半刚性连接钢框架结构的基本假定,在单元的刚度矩阵和等效荷载向量中引入无量纲刚度因子,通过刚度因子的不同取值,不但可以分析空间刚接框架、简支框架,还可以分析任意的半刚性连接钢框架.程序计算的结果证明了该算法的正确性及精确性.

考虑节点域剪切变形的空间钢框架结构分析

根据节点域的变形特点，提出了一种考虑节点域剪切变形影响的空间钢框架结构的分析方法。并应用该方法对纯框架、支撑－框架体系进行了分析比较。算例表明，该方法简单易行．便于程序实现，计算结果可靠。

不同构造形式延性节点的钢框架损伤退化滞回性能有限元分析

针对空间钢框架在低周反复荷载作用下的滞回性能、破坏机理和损伤退化性能等进行了有限元分析。研究结果表明:加腋型节点钢框架可以有效降低梁柱翼缘连接焊缝处应力,与其他构造形式节点相比,其耗能能力较强;翼缘板加强型节点可使梁柱翼缘焊缝处应力降低约20%。不同构造形式节点钢框架在低周反复荷载作用下承载力化正负向退化不一致;刚度退化曲线差别很小,钢框架节点形式的构造差异对其刚度退化曲线影响不显著。

2008年奥运会摔跤比赛馆屋盖结构设计

介绍了2008年北京奥运会摔跤比赛馆屋盖结构的设计情况,对屋盖结构的稳定分析进行了阐述,探索出了一个既能满足独特建筑外形又能满足稳定要求的设计方法。

空间轻钢框架结构的抗震性能分析方法探讨

根据空间轻钢结构的特点,提出了考虑约束扭转的三维简化塑性铰梁柱单元模型的方法。根据杆层模型和所提出的简化塑性铰模型非线性刚度方程,推导了空间轻钢结构的振动方程,编制了三维空间轻钢结构材料非线性动力计算程序。通过计算结果与ANSYS分析结果进行比较,验证了该方法的正确性。根据分析结果提出了改善非对称空间轻钢结构抗震性能的建议。

钢-混凝土组合楼板对钢框架结构抗震性能的影响

为了研究钢-混凝土组合楼板对钢框架结构抗震性能的影响,建立考虑楼板空间作用的梁-分层壳混合有限元模型和空框架模型.通过对两模型分别进行静力推覆分析和动力增量分析,揭示组合楼板对钢框架结构地震作用下弹塑性工作性能的影响规律.结果表明,组合楼板对梁产生增强作用,在地震作用下使结构抗侧刚度和抗侧承载力增大、结构周期和位移反应减小,但是考虑楼板组合作用的框架延性、滞回性能和耗能能力会降低,甚至可能改变结构预期的"强柱弱梁"的破坏模式,使结构偏于不安全.

炼铁高炉空间钢结构系统动力特性研究

借助通用有限元软件SAP 2000,建立高炉框架、旋流除尘器及粗煤气系统三维空间模型,对高炉空间钢结构系统进行静力分析,得到其各荷载工况下的内力及变形;利用反应谱法和线性时程分析方法对高炉框架系统的地震反应进行分析,得到高炉框架系统的地震反应规律。

空间钢构架混凝土柱受力性能的有限元分析

基于ABAQUS有限元分析软件建立了空间钢构架混凝土柱受力性能的非线性分析模型,对空间钢构架混凝土柱受力性能进行了分析,将分析得到的荷载和位移曲线与试验所得的曲线进行比较,经检验两者基本吻合。在此基础上,分析了轴压比、配钢率等参数对空间钢构架混凝土柱受力性能的影响,得到了一些有益的建议可供工程应用时参考。

型钢混凝土异形柱框架空间受力性能分析

为研究型钢混凝土异形柱框架的空间受力性能,对一个五层的双向两跨空间框架模型进行了低周反复加载试验,得到了空间框架的破坏形态及滞回曲线和骨架曲线,分析了其延性、位移角、刚度、耗能等抗震性能指标。基于此,采用OpenSees建立了空间框架的有限元模型,计算结果与试验结果吻合较好,进而对空间框架的破坏机制和协同工作机制进行了探讨,并分析了不同加载角下轴压比和柱肢长宽比对空间框架受力性能的影响。研究结果表明:型钢混凝土异形柱空间框架的梁端先于柱端发生破坏,节点损伤相对轻微,边框架的破坏程度比中框架严重;出铰顺序呈现为从梁端到柱端、从低层到高层、从中榀到边榀的发展规律;空间框架的滞回曲线基本对称且较为饱满,具有较好的延性及较强的耗能能力和抗倒塌能力,受力性能优于没有连接的独立框架;随着加载角的增大,空间框架的承载能力和耗能能力显著提高,初始刚度略微增大,延性先变好后变差;在相同加载角下,随着轴压比增大,空间框架的承载能力、延性和耗能能力均降低,初始刚度先增大后减小;随着柱肢长宽比增大,空间框架的承载能力、初始刚度和耗能能力均提高,延性变差。

南太湖湿地奥体公园球类馆钢结构工程设计及关键节点受力性能研究

南太湖湿地奥体公园球类馆钢结构工程采用了单曲扇形多层次叠屋面空间桁架及V形柱框架结构体系。介绍该结构设计中局部选型、主要技术难点和措施以及关键铸钢节点设计等,并对铸钢节点进行有限元分析。结果表明:当加载至设计荷载时,采用此类节点进行结构设计,可以满足设计要求,最后用3D3S软件对结构进行静力分析。

空间钢构架—方钢管混凝土柱偏心受压承载力的计算

空间钢构架—钢管混凝土柱是一种新型组合柱,钢管内、外混凝土具有一定的约束作用,这种双重约束作用的特征能够有效地提高柱子的承载力和变形能力。为了研究这种新型组合柱的偏心受压承载能力的计算方法,进行了空间钢构架—方钢管混凝土柱的约束机理分析,在此基础上,考虑混凝土的双重约束作用,建立了两种不同计算模型的空间钢构架—方钢管混凝土短柱偏心受压承载力的计算公式。分析表明:采用这两种不同计算模型建立的计算公式具有较好的精度,均可作为空间钢构架—方钢管混凝土短柱偏心受压承载力计算公式,为这种新型组合柱的实际工程应用提供了技术依据。

空间钢构架高强混凝土约束机理的试验研究

为了进一步探讨空间钢构架对核心高强混凝土的约束机理,以空间钢构架角钢净距、缀条宽度和缀条间距等为设计参数,进行了7个空间钢构架高强混凝土短柱试件在轴向荷载作用下的试验研究。在试验分析的基础上,分析了空间钢构架约束高强混凝土的机理,并对Mander约束本构模型进行修正,提出了空间钢构架约束高强混凝土的本构关系模型。分析表明:轴向荷载作用下,空间钢构架高强混凝土柱破坏始于纵向弦杆(角钢)抗压屈服,峰值荷载时,缀条达到抗拉屈服强度和角钢被压曲,试件具有较高的承载力和变形性能;空间钢构架高强混凝土短柱的轴压承载力大致随着空间钢构架混凝土约束综合影响系数的增大呈线性关系提高。用建议的本构关系对空间钢构架约束高强混凝土短柱荷载—位移曲线分析表明,计算曲线与试验曲线吻合较好。

钢骨—钢管混凝土柱非线性有限元分析

采用ABAQUS有限元软件对钢骨—钢管混凝土柱的受力性能进行了非线性分析,分析表明有限元分析结果与试验结果能够较好地吻合,说明所建立的非线性有限元分析模型能够较好地模拟钢骨—钢管混凝土柱的受力性能。在此基础上,对不同类型内埋钢骨的混凝土柱受力性能进行了模拟分析,为后续的试验研究提供参考。