UUV内、外环肋加强耐压壳体强度与稳定性分析

在限定最大外径为534mm的条件下,利用数学模型理论计算和Ansys数值仿真计算两种方法对水下航行器(UUV)环肋加强圆柱耐压薄壳进行了强度及稳定性分析,得到了内、外肋骨形式的径向位移、应力值和失稳临界压力,并对内、外肋骨形式的结果进行了分析比较。在此基础上,计算了壳体直径对强度及稳定性的影响情况并对扣除直径影响的内、外肋骨加强形式的强度及稳定性进行了分析比较。分析结果表明,在一定外压下,内肋骨有较强的应力集中现象,外肋骨形式的强度及稳定性较好;但是,在除去壳板最大直径限制的影响后发现,内肋骨和外肋骨形式的强度及稳定性相差较小,外肋骨形式并没有明显的优势。

方钢管混凝土柱外环肋节点及其改进型破坏模式研究

通过对方钢管混凝土柱-钢梁外环肋节点的拟静力试验研究和数值分析,探讨了节点的变形特征和破坏模式,指出外环肋节点虽然可满足抗震设计的要求,但存在节点承载力偏小、节点焊缝应力集中等缺陷。借鉴圆钢管混凝土结构中的内锚构造,提出改进型外环肋节点,即在钢管混凝土柱内壁增设"T"型或"L"型内锚。通过对改进型外环肋节点单调加载理论分析,研究了节点各组件受力情况和节点的荷载-位移曲线,指出改进型节点的内锚增强了混凝土的约束效应,显著提高了节点的承载力。

方钢管混凝土柱-钢梁外环肋节点抗震性能研究

基于方钢管混凝土柱与H型钢梁外环肋节点的低周反复荷载试验,在合理选择材料本构关系、破坏准则的基础上,采用通用有限元软件ANSYS对该节点模型在循环加载作用下的受力性能进行非线性分析,对试件的试验和理论滞回曲线及骨架曲线进行对比研究。研究表明:该节点具有很好的延性和耗能能力,层间转角位移延性系数μ=3.07～3.66,弹性和弹塑性层间位移角分别为y=0.004 1～0.004 7、u=0.012 4～0.017 2,等效黏滞阻尼系数he=0.26～0.35,满足现行抗震规范要求,抗震性能良好。

方钢管混凝土柱与钢梁的外肋环板节点抗震性能试验研究

为研究外肋环板节点的抗震性能,本文对3个十字型足尺试件进行了低周反复循环加载试验,分析了各试件的破坏过程及特征,然后根据实测的滞回曲线对节点的承载力、延性、耗能能力、强度退化、刚度退化等抗震性能指标进行了详细的比较分析。研究结果表明,外肋环板节点构造措施简单合理,具有较好的抗震性能。通过空钢管试件和填充混凝土试件的对比分析,表明在钢管中填充混凝土有利于改善节点的抗震性能。

方钢管混凝土柱-H型钢梁外肋环板节点研究

在分析方钢管混凝土柱-H型钢梁框架3种刚接节点的构造形式和特点的基础上,提出了一种新型刚接节点———外肋环板节点。以外肋环板节点梁翼缘受拉模型为对象,分析了节点的受力传力机理,并基于屈服线理论,推导出了梁翼缘受拉模型的屈服承载力计算公式,为这种新型节点今后的研究和工程应用提供了依据。

复式钢管混凝土外肋环板节点抗剪承载力研究

在已有理论和试验研究的基础上,对复式钢管混凝土外肋环板节点的抗剪受力性能进行分析。建立了节点核心区的抗剪受力模型,将节点域抗剪贡献分为三部分:节点域内外钢管腹板的抗剪贡献、节点主要连接件竖向肋板与锚固腹板的抗剪贡献以及节点域混凝土的抗剪贡献,推导了复式钢管混凝土柱节点屈服抗剪承载力和极限抗剪承载力的计算公式,为复式钢管混凝土柱节点的工程设计提供承载力计算方法。理论得到的节点屈服剪力和极限剪力值与试验结果进行了对比,并提出抗剪能力储备系数这一新指标反映节点的抗剪切破坏能力,量化地解释了节点发生梁铰破坏后抗剪能力的安全储备。得出此类新型节点在破坏时抗剪储备能力充足,可保证节点达到良好延性的破坏模式,说明节点设计符合强剪弱弯的抗震设计原则。

方钢管混凝土柱-钢梁外肋环板节点承载力试验研究

为研究方钢管混凝土柱与钢梁受拉翼缘连接的结构性能,对新型节点-外肋环板节点梁翼缘受拉模型的传力机理进行了分析,提出了基于屈服线理论的节点承载力计算公式。采用正交试验法设计了10个节点模型试件并进行静力拉伸试验,研究了方钢管混凝土柱与钢梁翼缘连接的结构性能,介绍了各试件的破坏过程及特征,并对节点承载力实测值和理论计算值进行了比较分析。研究结果表明,外肋环板节点梁翼缘受拉模型具有较高的承载力和良好的延性,影响节点承载力的主要因素是竖向肋板的截面尺寸,水平环板的宽度对节点的承载力影响不大,但在钢管中填充混凝土有利于提高节点的屈服承载力和刚度,理论分析提出的计算公式较好的预测了节点模型的屈服承载力。

带外肋环板钢管混凝土梁柱节点抗震性能研究

为了研究带外肋环板方钢管混凝土柱-H型钢梁下栓上焊节点抗震性能,进行了4个方钢管柱-钢梁足尺试件的拟静力试验。通过研究节点试件的弯矩-转角滞回曲线、骨架曲线,进一步分析节点的刚度退化、承载力、强度退化、残余变形、耗能能力和累积损伤等抗震性能。研究结果表明:节点受力过程中经历了弹性、弹塑性和塑性的阶段;栓焊连接的节点形式比全螺栓节点的残余变形和累计损伤分别降低60%和51%,同时节点的耗能能力和刚度得到提高;钢管混凝土柱节点比空钢管柱节点的极限弯矩提高了11.2%,同时降低了节点的累积损伤;柱内无隔板的节点与隔板贯通节点各项性能指标相近。可见在实际设计中,适当采用栓焊连接或者填充混凝土可以提高节点的抗震性能。

方钢管混凝土柱-H型钢梁节点研究

方钢管混凝土柱-H型钢梁节点的结构性能影响钢管混凝土结构在住宅建筑中的推广和应用。在总结方钢管混凝土柱-H型钢梁铰接、半刚接和刚接节点类型的基础上,对目前常用的内隔板节点和新提出的外肋环板节点进行了理论分析与试验研究。基于屈服线理论推导了内隔板节点强度的计算公式,提出了基于静力平衡理论的外肋环板节点的强度计算公式。结合工程实践对这两种节点进行了静力拉伸试验,分析了节点的破坏机制。借助于试件的应变测量,研究了节点的应变分布规律和应力传递机制,得到了荷载位移曲线、节点的屈服强度和极限强度。理论计算结果与试验值分析比较表明,填充混凝土的内隔板节点和外肋环板节点具有较好的刚度和延性。

L-CFST柱-钢梁中节点抗震性能试验和有限元分析

基于高层L形钢管混凝土组合异形柱(L-CFST柱)住宅结构体系,对两侧连接形式不同的中节点试件进行抗震性能研究.首先,对2个轴压比不同的足尺节点试件进行往复加载试验,对试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性系数、耗能能力及应变分布等进行对比分析.结果表明:试验的破坏主要发生在扩翼缘式端板连接处端板的鼓曲和拉裂,钢梁翼缘连接板圆弧过渡处的局部屈曲及开裂等,外肋环板式连接只出现了竖向肋板端部处钢梁翼缘连接板的轻微开裂.扩翼缘式端板连接与外肋环板式连接的刚度接近,但承载力相差较大.通过建立三维非线性有限元模型,并与试验结果进行对比分析,验证了有限元模型的准确性,并对影响扩翼缘式端板连接承载力的4种因素进行了参数化分析.

方钢管混凝土柱新型节点和异形柱在住宅钢结构中的应用

介绍了住宅钢结构的发展概况,提出了两种方钢管混凝土柱与H型钢梁连接的新型刚接节点——外肋环板节点和隔板贯通节点,分析了方钢管混凝土异形柱的特点。结合一栋6层钢结构住宅工程,阐述了这两种新型节点的构成和优点,并设计了分别应用于角柱、边柱和中柱节点的不同节点形式。设计了应用于异形柱结构中的L形、T形和十字形柱的外肋环板节点和隔板贯通式节点,提出了一体化的外肋环板节点和隔板贯通式节点,并分析了其在结构中不同部位的应用,为在工程中进一步推广应用这两种新型节点和异形柱结构体系奠定了基础。

方钢管混凝土柱—钢梁节点形式探讨

方钢管混凝土柱—钢梁节点的结构性能直接影响钢管混凝土结构在住宅建筑工程中的推广和应用。为了使设计人员对方钢管混凝土柱—钢梁节点形式有一个较为全面的了解,本文按铰接、半刚接和刚接三种节点类型分别介绍了目前常用节点的构造型式和受力特点,并简要介绍了刚接节点的研究现状。在此基础上提出了两种新型刚接节点—隔板贯通式节点和外肋环板节点,最后结合工程建设中的实际情况,对方钢管混凝土柱—钢梁节点今后的研究方向提出一些看法和建议。

两种新型方钢结构节点的提出和试设计

提出了两种新型的方钢管混凝土柱H型钢梁节点,并对其承载力计算公式进行了推导。通过一栋六层住宅结构的试设计,表明这两种节点形式简洁,传力途径明确,能够很好地满足现代化住宅的要求。

矩形钢管混凝土与住宅钢结构技术研究及应用

"矩形钢管混凝土与住宅钢结构技术研究及应用"课题针对国内外现有矩形钢管混凝土结构中在柱计算理论方面的不完备情况,提出矩形钢管混凝土柱计算的叠加理论,并通过矩形钢管混凝土柱的超声波检测试验、剖切试验、钢管与混凝土粘结状态有限元分析,证实了叠加理论的科学性。

方钢管混凝土柱梁下栓上焊节点受力性能研究

为研究带外环板的方钢管混凝土柱H形钢梁下栓上焊节点的受力性能,以梁上翼缘连接方式和梁截面尺寸为试验参数,设计制作了3个节点构件,并对其进行拟静力试验。引入了数字散斑相关方法(DSCM)测量系统,对节点核心区应变进行非接触式高精度测量。结果表明,受焊缝质量的影响,构件主要破坏位置都在焊缝附近,其中下栓上焊节点和全螺栓节点分别发生在梁上翼缘与外环板连接的焊缝处和下内隔板与柱连接的焊缝处;下栓上焊节点相对于全螺栓节点核心区变形更小,更符合“强柱弱梁”准则,并推断梁柱之间荷载传递主要通过外环板,但全螺栓节点由于螺栓滑移以及焊接缺陷少,延性要显著好于下栓上焊节点;梁截面尺寸和节点连接方式对构件核心区受力性能和应变分布有较大影响,其中核心区主应变及剪应变云图均呈45°斜向发展。

方钢管混凝土柱-钢梁栓焊混合节点抗震性能试验研究

钢管混凝土柱-钢梁节点符合装配式结构发展需求,在工程中得到广泛应用。而以往震害发现,钢梁与柱壁焊缝在地震中易断裂而导致结构破坏。因此,将外肋环板与隔板贯通节点相结合,提出一种上环下贯式方钢管混凝土柱-钢梁栓焊混合节点。设计5个不同连接方式、柱形式和竖向肋板尺寸的方钢管混凝土柱-钢梁节点构件,通过低周往复荷载试验分析节点的破坏模式、滞回性能、延性和耗能能力。研究结果表明:所提出的新型方钢管混凝土柱-钢梁栓焊混合节点具有良好的抗震性能,等效黏滞阻尼系数比全螺栓节点高30%以上,满足强柱弱梁设计准则。上环下贯式比环板式节点具有良好的延性性能,方钢管混凝土柱能有效提高节点的承载能力和刚度,改变竖向肋板厚度和采用全螺栓连接形式对节点破坏模式影响显著。

佛山保利商务中心超高空天灯结构设计与研究

佛山保利商务中心结构高度为250m,建筑顶部采用了中国传统习俗中漂浮的孔明灯造型。因此,如何实现顶部天灯通透轻盈的效果是结构设计的难点。天灯结构采用了空间钢框架-单层双向立体(四面)索网幕墙结构体系,沿天灯外轮廓设置了空间格构柱和钢桁架作为索网幕墙的支承。通过对拉索施加合理的预应力,保证其有足够的刚度承担平面外的风荷载和地震作用。为保证结构的安全性以及降低施工难度,钢结构节点采用设置加劲外环肋的加强方式且部分采用铸钢节点,并对特殊节点进行了有限元分析,分析结果表明此加强方式安全可行。

汶川方钢管混凝土组合异形柱结构设计

在汶川渔子溪村灾后重建工程中,采用了方钢管混凝土组合异形柱结构体系。利用MIDAS/Gen软件对其进行建模分析,分析了结构在各种工况下的静力特性,从结构的自振周期、异形柱连接板应力、柱底反力、外肋环板节点承载力等方面初步验证了设计的合理性。对结构的建造方法进行了简单介绍,说明异形柱和外肋环板节点施工快捷方便。