异形多腔钢管混凝土分叉短柱抗震性能试验及数值计算

针对某超高层巨型框架结构中异形截面多腔钢管混凝土(concrete-filled steel tube, CFT)分叉柱,为研究截面加强构造对分叉短柱抗震性能的影响,进行了4个试件在竖向轴压力及水平往复两次的低周反复荷载下的抗震性能试验研究,试件上部为五边形四腔体钢管混凝土双柱肢,下部为八边形十三腔体钢管混凝土单柱肢,以此形成分叉柱;研究的截面构造包括四种:基本构造,钢管钢板整体加厚构造,距中和轴较远的钢管角部钢板内表面贴焊等肢角钢的局部钢板加厚构造,距中和轴较远的钢管腔体内置圆钢管构造。基于试验结果及截面构造特点,进行了数值计算。试验及数值计算结果表明:异形截面多腔钢管混凝土分叉短柱的破坏主要发生在上柱根部分叉截面处,表现为距离中性轴较远处的钢板撕裂以及局部焊缝开裂引起的整块钢板撕裂;内置圆钢管的加强构造承载力提高7.6%、变形能力提高14.4%,综合耗能能力最强,局部钢板加强构造承载力提高9.2%、变形能力下降18.7%,钢管钢板整体加厚构造承载力略有提高、但变形能力下降较多;提出的异形多腔钢管混凝土柱简化建模方法计算效率较高,精度满足工程设计要求。

可膨胀异型管焊接技术研究

膨胀波纹管是一种异型管,应用时会在水力压差作用下产生较大形变,因此焊缝应具有良好的力学性能。为了提高焊缝的性能,采用TIG焊打底,电弧焊或TIG焊盖面,单面焊接双面成形的焊接工艺,并制定了详细焊接工艺。为了满足现场平焊和仰焊的作业需求,研发了水平对管装置和垂直对管装置。为了避免焊缝缺陷对膨胀性能的影响,形成了X射线数字化成像缺陷检测技术,具有缺陷种类识别、位置提取和尺寸测量等功能,测量精度达到0.01mm。为了进一步验证焊缝的性能,对焊缝进行了拉伸和背弯的质量评定试验,试验结果均为合格。为了验证焊缝是否满足井下应用要求,通过有限元方法,模拟焊缝在井下的膨胀状态,模拟分析得出膨胀过程中焊缝处的受力小于焊缝强度。膨胀波纹管的焊缝在室内试验和现场应用中表现出优异的性能,现场应用4口井,成功率100%。

异形钢管混凝土柱研究现状

首先结合钢管混凝土柱、钢筋混凝土异形柱的优点和不足,介绍了异形钢管混凝土的特点和研究背景。从异形钢管混凝土柱的截面构成形式、静力性能和抗震性能介绍了国内当前异形钢管混凝土柱的试验研究与理论分析的部分研究工作;简要探讨了异形钢管混凝土柱的研究方法;并将已有异形钢管混凝土轴压承载力试验值与现有钢管混凝土不同规范的计算值进行了比较。结合已有的研究现状,提出了异形钢管混凝土柱尚有待进一步研究的若干关键力学问题,最后展望了异形钢管混凝土结构在工程中的应用前景。

异形多腔钢管混凝土柱往复轴压性能试验

为研究内置钢筋笼及内置圆钢管对异形多腔钢管混凝土柱在往复轴压作用下受力性能的影响,进行了3个以Z15大厦为原型的大尺寸异形多腔钢管混凝土柱试件的往复轴压试验,分析了各试件的损伤演化、加卸载全曲线、骨架曲线、承载能力、变形能力、刚度及刚度退化、累积耗能及应变,并采用多国规范对3个试件进行了轴压承载力计算.结果表明:内置钢筋笼能够有效提高试件初始刚度及承载能力;内置圆钢管能够进一步提高试件初始刚度和承载力,且能够显著提高试件的延性、累积耗能能力及后期工作性能;采用各国规范计算得到的承载力结果,因均未考虑横隔板的作用及内外钢板不同的屈服机理,均显著小于试验值。因此需要进一步研究适用于多腔钢管混凝土柱的承载力计算方法,同时,建议实际工程中内置圆钢管来提高异形多腔钢管混凝土柱性能.

十字形截面方钢管混凝土组合异形柱轴压承载力试验

在钢筋混凝土异形柱和异形钢管混凝土柱的基础上,提出了一种异形柱形式———十字形截面方钢管混凝土组合异形柱,通过理论计算和有限元分析得到了异形柱的破坏形态及极限承载力,并采用叠加理论推导了其换算长细比计算公式.通过轴压试验得到了计算模型的荷载位移曲线、单肢挠度曲线以及单肢荷载应变曲线.分析结果可知,叠加理论计算、有限元分析以及轴压试验的结果一致表明异形柱的破坏形态为扭转屈曲,同时3种方法得到的屈服荷载吻合较好,验证了采用叠加理论计算异形柱承载力的可行性.

异形截面多腔钢管混凝土巨型柱偏压性能

以北京中国尊大厦和天津117大厦巨型柱为原型,进行了4个大尺寸的多腔钢管混凝土巨型柱模型单向重复荷载偏压性能试验,包括1个中国尊八边十三腔巨型柱模型、1个中国尊八边十三腔巨型柱角部腔内设置圆钢管模型、2个天津117大厦六边六腔巨型柱模型,中国尊巨型柱模型缩尺比例为1/13,天津117大厦巨型柱模型缩尺比例为1/12.分析了不同截面形状及构造试件的损伤演化、承载力、变形恢复能力、刚度及其退化,进行了理论计算分析.研究表明:偏压荷载下各试件均具有良好的力学性能;八边十三腔巨型柱角部腔内设置圆钢管,可有效减缓试件损伤发展,明显提高试件承载力和变形能力;六边六腔巨型柱试件偏心距较小时承载力较高,偏心距较大时试件复位能力相对好.采用多国规范及纤维模型法计算了各试件N-M相关曲线和荷载-变形曲线,计算结果与试验结果相比偏于安全;考虑多腔钢管特点,在GB 50936中N-M相关曲线计算方法及韩林海钢管混凝土本构关系基础上,提出了多腔钢管混凝土统一抗压强度fsc计算的简化修正方法与公式,计算所得试件的N-M相关曲线和承载力均与实测符合较好,可供多腔钢管混凝土柱偏压计算参考.

十字形截面方钢管混凝土组合异形柱研究

方钢管混凝土组合异形柱是一种新型的异形柱结构形式,十字形截面组合异形柱是其主要柱形之一。推导出采用斜缀条连接的十字形截面组合异形柱的等效长细比简化计算公式,研究了采用叠加理论计算十字形截面方钢管混凝土组合异形柱的可行性,并结合通用有限元程序ANSYS进行验证。

异形钢管混凝土柱的研究现状

为了促进异形钢管混凝土柱的推广应用,在查阅相关文献的基础上,介绍了异形钢管混凝土柱的截面构成、轴压性能、偏压性能、抗弯抗剪性能和反复荷载作用下的力学性能的研究现状,简要分析了研究中存在的问题,明确今后的研究方向。研究表明,异形钢管混凝土延续了钢管混凝土承载力高、抗震性能好的特性,是结构工程学的一个重要发展方向。

T形截面方钢管混凝土组合异形柱压弯承载力的神经网络方法研究

对T形截面方钢管混凝土组合异形柱压弯性能进行了有限元分析和试验研究,通过对所得结果进行对比分析,验证了有限元程序的可行性。此外,通过神经网络学习及承载力结果对比,验证了神经网络的可行性和精确性。并采用神经网络对T形截面方钢管混凝土组合异形柱压弯承载力影响因素进行了参数化分析。结果表明,承载力随着钢材强度、混凝土强度、钢管尺寸的增大而增大。

管材液压成形机理与汽车发动机托架成形实验

汽车发动机托架是典型的管材液压成形件,不能单道工序成形并且截面变化复杂。提高材料的塑性,从而提高难点部位的成形极限,是保证均匀、精确成形的关键。文章分析了液压成形机理、失效形式以及两者之间的关系,研究并解决了多工序成形时加工硬化的影响,成功地成形了某汽车发动机托架。经过壁厚测试,证明零件的成形质量符合要求。

方钢管束混凝土异形组合截面住宅结构体系的研究

居住建筑量大面广,与人们生活密切相关.在住宅建筑中,采用方钢管束混凝土异形组合截面住宅结构体系,对住宅建筑工业化建设具有十分重要的意义.为了探索方钢管束混凝土异形组合截面住宅结构体系在住宅建筑中的应用,比较了方钢管混凝土住宅结构体系的优势,分析了方钢管混凝土结构受力特点和抗震性能,提出了方钢管束混凝土异形组合截面住宅结构体系,并对此类组合截面类型、计算方法及构造要求进行了阐述.

十字形方钢管混凝土组合异形柱压弯性能和可靠度分析

运用ANSYS有限元软件,对单向压弯状态下十字形截面方钢管混凝土组合异形柱进行仿真计算,并在此基础上采用蒙特卡罗法分析结构的可靠度。结果表明,十字形方钢管混凝土组合异形柱具有承载力高、塑性和韧性好的特点;钢管与混凝土能良好地协同工作,提高了混凝土的承载能力。与此同时,ANSYS分析得出柱子高度、截面尺寸等参数对结构最大侧向位移和应力强度的灵敏度影响较大,同时得出结构的可靠度概率。

异型管数控化加工的应用工艺研究

应用数控技术,进行零件特殊加工在实际中的具体应用。根据异型管零件加工运动的构成和实现要素,进行数控化加工的应用研究。利用伺服电动机直接控制主动滚轮和从动滚轮的旋转,将数控加工直线运动的运行,转换为旋转运动的运行,进行异型管零件的数控化加工控制。依次阐述异型管数控化加工的原理、控制与实现,零件弯曲变形规律的分析,各相关因素对加工的影响,以及采取的相应措施。异型管的数控化应用加工研究,在实际应用中收到了良好的效果,拓宽和扩展了数控技术在实际中的应用。文中探讨了数控加工的原理以及程序编制中参数的转换计算,并对异型管数控化加工提高精度的成因和工艺措施进行研究分析。

基于神经网络的十字形截面方钢管混凝土组合异形柱轴压承载力研究

采用有限元法对方钢管混凝土组合异形柱轴压性能进行模拟分析,通过有限元模型的破坏形式和轴压承载力与试验结果对比,验证了有限元程序的可行性。基于有限元分析结果,训练神经网络,通过承载力的对比,二者误差较小,验证了神经网络的可行性和精确性。利用神经网络对十字形截面方钢管混凝土组合异形柱轴压承载力影响因素进行参数化分析,结果表明承载力随着钢材强度、混凝土强度、钢管高度、钢管尺寸和钢管厚度的增大而增大。

应用于防火隔断结构冷弯钢型材的探讨

随着建设部修订的GB50016—2014《建筑设计防火规范》的施行,针对特种幕墙建筑、防火玻璃结构系统中有特殊要求的建筑场所,国内现行的折弯型材、铝型材难以解决实际应用的问题,提出一种国内最新生产的隔热防火冷弯钢管型材,可在现代建筑的防火玻璃系统应用中解决存在的问题,供业界人士参考。

异形截面抗弯刚度的等效方法研究

文中通过解析和迭代的方法,把钢管混凝土异形截面的刚度等效为矩形钢管混凝土截面刚度,推出截面刚度等效公式,求出等效矩形钢管混凝土截面钢管的长度b,宽度a和厚度t。取6组钢管混凝土异形截面进行计算,通过SAP2000有限元软件进行分析,结果表明每组里钢管混凝土异形截面梁与等效矩形钢管混凝土截面梁的跨中挠度基本相同,最大误差小于3%。说明这种刚度等效方法计算精度很高,对钢管混凝土异形截面受力计算具有一定的参考价值。

T形截面方钢管混凝土组合异形柱压弯性能研究

通过压弯试验,对T形截面方钢管混凝土组合异形柱的压弯性能进行研究。试验结果表明,试件最终破坏形式为整体弯曲型失稳破坏。结合压弯试验进行非线性有限元模拟,有限元模型的破坏形式、荷载-位移曲线和极限承载力等均与试验结果吻合较好,验证了有限元分析的可行性。利用有限元方法分析柱高度、钢材强度和混凝土强度对异形柱压弯承载力的影响,分析表明,钢材强度对异形柱压弯承载力影响较大。

异形钢管混凝土短柱轴压力学性能研究

利用有限元分析软件ABAQUS建立等截面周长的三角形、扇形、D形、1/4圆形、1/2圆形5种异形截面钢管混凝土短柱轴压力学性能分析的有限元计算模型,对比圆形截面进行6组试验,有限元计算与试验所得的荷载-应变全过程曲线及短柱破坏形态吻合较好。在此基础上,对荷载-应变关系全过程中钢管与混凝土的相互作用进行分析,最后对截面形式、钢管壁厚(t)、钢管屈服强度(fy)、混凝土抗压强度(fcu)等几种影响异形钢管混凝土短柱承载力和变形的因素进行比较。结果表明:异形钢管混凝土短柱在1/2柱高处发生向外鼓曲破坏,截面形式、钢管壁厚、混凝土抗压强度等参数对其力学性能影响显著,钢管屈服强度对其力学性能影响不明显。

异形钢管短柱轴压力学性能研究

利用有限元分析软件ABAQUS建立等截面周长的三角形、扇形、D形、1/4圆形、1/2圆形5种异形截面钢管短柱轴压力学性能分析的有限元计算模型,有限元计算与试验所得的荷载-应变全过程曲线及短柱破坏形态吻合较好。在此基础上对其受力全过程中钢管的应力与塑性应变的分布进行分析,并对截面形式、钢管壁厚、钢管屈服强度等几种影响异形钢管承载力和变形的因素进行比较。结果表明:异形钢管短柱在1/2柱高处发生局部屈曲破坏,截面形式、钢管壁厚、钢管屈服强度等参数对其力学性能影响显著。

钢结构住宅T型钢--方钢管异形柱结构应用概述

装配式钢结构建筑凭借诸多优势,越来越受到政府和企业的青睐。在传统钢结构住宅中,柱截面一般为矩形截面,且柱截面尺寸大于墙体厚度,因此柱子会凸向室内,不仅占用室内空间,而且影响建筑使用功能,导致居住舒适度较差。本文介绍一种T型钢—方钢管异形柱钢框架结构体系,提供了一种将柱子隐藏于墙体之中的解决方案,解决了传统钢结构住宅中普遍存在的露柱问题,能有效推动我国装配式钢结构住宅的发展。