K型间隙方钢管桁架静力工作性能的有限元分析

为了研究直接焊接K型间隙方钢管平面桁架静力工作性能,对4榀直接焊接K型间隙方钢管桁架进行了非线性有限元分析。采用有限元分析软件ANSYS程序中的4节点板壳单元对桁架进行弹塑性、大挠度有限元分析;不仅跟踪了桁架荷载-位移曲线的全过程,而且分析了桁架节点部分的变形和塑性发展情况;建立了铰接桁架模型、刚接桁架模型、壳单元桁架模型及考虑焊缝的壳单元桁架模型4个桁架模型;比较了设计荷载作用下4个不同桁架模型的腹杆和弦杆的轴向力,以及标准荷载作用下这4个不同桁架模型的整体刚度。

侧向荷载作用下错列剪力墙结构的性能分析

将一系列与楼层等高和开间等宽的墙板沿框架高度隔层错跨布置形成的错列剪力墙结构较传统的框架-剪力墙结构具有优异的抵抗水平荷载的能力。本文编制了采用墙板单元分析错列剪力墙结构内力的计算机程序(SSSAP),并利用该计算机程序对侧向荷载作用下这种结构的静力性能进行了分析。

开槽U型金属屈服阻尼器横向性能试验研究

在隔震层安装金属屈服阻尼器可以有效控制隔震层在地震下的位移。由于隔震层在地震下产生多向变形,因此要求安装在隔震层中的金属屈服阻尼器需具有多向的变形能力。既往研究表明U型金属屈服阻尼器在面内具有良好的耗能能力,对于提高结构阻尼比,控制隔震结构的位移具有非常显著的作用。然而关于其面外性能的深入研究尚未见报道。提出了开槽U型阻尼器以提高其面外性能,并通过拟静力试验考察了阻尼器宽度,高度,以及长度对其面外性能的影响,实验表明合理设计的开槽U型阻尼器具有良好的耗能能力和低周疲劳性能。同时采用有限元方法补充了试件的数量,进行了参数分析。根据参数分析的结果提出了开槽型U型金属屈服阻尼器的屈服位移,屈服恢复力设计公式。另一方面,根据虚功原理提出了开槽U型阻尼器的极限恢复力计算公式,并通过试验结果与有限元模型的计算结果校对了该公式的精度和适用范围。

抗弯钢框架-密肋网格复合钢板墙抗侧力体系抗震性能理论与试验研究

提出了密肋网格复合钢板剪力墙,并与抗弯钢框架相结合,充分发挥各自的性能。从理论和试验两个方面对其抗震性能进行了研究。其中理论分析主要研究了密肋网格复合钢板剪力墙的受力机制,提出了密肋网格板的构造措施,并通过有限元模型分析了其受力性能;试验研究主要针对一榀双跨两层抗弯钢框架-密肋网格复合钢板剪力墙试件进行拟静力试验,考察其在低周反复荷载作用下的侧向刚度及承载性能、滞回特性、耗能能力及破坏特性等,评价了该体系的抗震性能。研究表明:该体系在弹性阶段主要依靠墙板的剪切机制和钢框架共同承担水平荷载,非弹性阶段区格中钢板的对角斜向拉力带为结构提供侧向承载能力;密肋网格板避免了墙板发生整体剪切屈曲,限制了钢板的面外变形值,提高了其弹性刚度,缓解了墙板拉力带对边框架柱的附加弯矩,保护了主要受力构件,克服了滞回曲线的捏缩现象,显著增强了其耗能能力;钢框架与密肋网格复合钢板剪力墙具有良好的协同工作性能,体系变形能力强,大变形状态下具有稳定的承载性能,安全储备高,是优秀的抗侧力体系;破坏模式为区格中钢板屈曲屈服并撕裂,拉力场效应明显,钢框架梁端及钢框架柱底形成塑性铰。

坚硬顶板工作面高静载型回采巷道冲击地压显现规律研究

针对平顶山己_(16.17)煤层坚硬顶板工作面回采巷道底鼓等冲击显现问题,在超前区域使用大直径钻孔卸压技术,研究己_(16.17)煤层回采巷道的冲击地压显现规律。结果表明:己_(16.17)煤层回风巷左侧煤柱超前工作面71m范围高应力集中;工作面临空侧应力呈“L”型分布,超前区域出现应力集中。该规律总结可降低类似坚硬顶板工作面煤层回采巷道发生冲击地压的风险,保障坚硬顶板工作面顺利开采。

钢结构柱壁套管式节点抗震性能试验

通过低周反复试验研究了采用全螺栓连接、柱壁加设柱壁套管式节点的抗震性能。试验以方钢管柱、H型钢梁制作足尺节点试件,研究在反复荷载作用下节点的工作性能及破坏情况,结合试验测量数据,分析柱壁套管与方钢管柱的协同工作性能和剪力传递机制。试验结果表明:柱壁套管式节点剪力传递路径及机理明确,柱壁套管能够很好地提高节点区的抗弯承载力,并能与方钢管柱共同受力、协调变形,节点具有良好的抗震性能。总结了影响柱壁套管式节点抗震性能的主要因素及施工中应该注意的问题,为其工程推广应用提供指导。

方钢管混凝土不等端弯矩偏压柱力学性能研究

以端弯矩比、长细比和荷载偏心距为主要变化参数,进行了12个方钢管混凝土不等端弯矩偏压柱试验研究。试验结果表明:对于长细比为40.1的试件,端弯矩比对试件破坏形态影响很大,端弯矩比为-1的试件挠曲线为S型,而端弯矩比为1的试件挠曲线为正弦半波;而对于长细比为20.6的短柱试件,端弯矩比对试件破坏形态影响不明显;长细比和偏心距越大,承载力越小;随端弯矩比β从-1～1变化,试件承载力逐渐减小。采用两种计算方法对试件承载力进行了计算,并与试验结果进行对比,计算结果总体低于试验结果。采用有限元软件ABAQUS对方钢管混凝土不等端弯矩偏压柱的受力全过程进行分析,计算得到的试件破坏形态与荷载-变形关系曲线均与试验结果吻合良好。在此基础上,对3种不同端弯矩比的典型算例进行计算,从试件的变形情况、荷载-变形全过程曲线、核心混凝土纵向应力分布及钢管与核心混凝土的相互作用等4个方面对方钢管混凝土不等端弯矩偏压柱的工作机理进行对比分析。研究结果表明:随着端弯矩比由-1～1变化,试件的侧向挠度增大,核心混凝土承担荷载降低,试件承载力降低;所有试件的钢管均表现出良好的约束性能。

高层斜交网格-RC核心筒结构协同受力性能研究

为掌握斜交网格筒与混凝土核心筒协同工作的受力性能,采用PERFORM-3D软件对10个不同结构特性的高层斜交网格-RC核心筒结构模型进行了静力弹塑性分析。总结了此类结构受力和塑性发展过程、变形能力及其影响因素,并从内外筒抗侧刚度的发展过程以及剪力分配规律等方面阐述了这类结构体系内外筒协同工作时的受力性能,给出了斜交网格外筒层剪力沿高度分布规律;明确了斜交网格筒的屈服路径以及斜柱传力过程。研究表明:此类结构体系关键构件的屈服顺序为:连梁、斜柱、剪力墙墙肢;结构抗侧刚度发展过程可分为两大阶段,剪力分配过程分为三大阶段;结构体系的整体变形模式呈弯剪型且空间协同工作性能较好,剪力滞后效应较小。