节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接钢框架的力学性能和经济性分析

在钢框架结构设计中,提出一种新型节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接方式。为了考察该连接在8度抗震区6层以下钢框架结构的适用性,结合6层工程实例和3层工程模型,对采用节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接和传统箱形柱内隔板式连接的钢框架力学性能和经济性以及单调荷载和循环荷载作用下的连接承载能力做了对比分析。结果表明:对于8度抗震区6层以下钢框架,采用节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接钢框架的力学性能和经济性都优于传统箱形柱内隔板式连接钢框架;节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接在单调荷载和循环荷载作用下的承载能力也略强于传统箱形柱内隔板式连接。

节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接腹板开孔型节点的滞回性能研究

采用有限元软件ABAQUS对节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接普通节点和腹板开孔型节点进行有限元分析,研究了开孔参数、轴压比、钢材强度对节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接腹板开孔型节点滞回性能的影响。分析结果表明:在循环荷载作用下,在弹性阶段节点腹板开孔参数对节点骨架曲线影响不大;进入弹塑性阶段后,开孔参数对节点的承载力影响较大,其中开孔直径对节点的滞回性能影响最大,开孔位置次之;轴压比对节点的滞回性能基本无影响;随着钢材强度的提高,节点的屈服承载力和极限承载力随之也提高,并且其延性也在降低,中强度钢材可以满足延性的要求,因此可以通过提高钢材的强度来提高节点的抗震性能。另外提出了一种适用于弱轴连接的加强型与腹板开孔型并用的新型节点。通过有限元分析发现新型节点能够综合加强型节点与腹板开孔型节点的优点,实现塑性铰外移和增加使用功能的要求,有效地保护节点,达到"强节点弱构件"的目的,具有一定的工程应用价值。

节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接梁端加强与削弱并用节点滞回性能有限元分析

提出了一种新型的节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接的梁端加强与削弱并用的节点形式,对应用该新型节点形式的工字形柱钢框架和箱形柱采用梁端加强与削弱并用节点的钢框架的整体力学性能、经济性进行对比分析,以及在循环荷载作用下两种节点的力学性能、转动能力、延性等进行对比分析。分析结果表明,对于8度抗震区的6层钢框架,采用节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接的钢框架在整体力学性能和经济性方面完全优于箱形柱钢框架;在循环荷载作用下,节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接的滞回性能、承载力等均与箱形柱连接相当,塑性转角均大于0.03rad,延性系数都大于4.0,均满足规范要求,能完全实现"强节点弱构件"和"强柱弱梁"的设计理念,并具有强节点域的特点。

箱形节点域连接的工字形柱钢框架抗震性能试验研究

为研究采用箱形节点域与工形柱连接的钢框架结构的抗震性能,对由工字形柱强轴与弱轴方向采用箱形节点域连接的2榀钢框架结构进行了低周反复加载试验。试验结果表明：强轴连接钢框架具有较高的承载能力及良好的滞回性能,破坏时梁端出现塑性铰;弱轴连接钢框架的承载力相对偏低,但具有优于强轴连接钢框架的变形能力,且在弹塑性变形阶段具有与强轴连接钢框架相近的耗能能力,破坏模式与强轴连接基本相同;两榀钢框架的位移延性系数在2-3之间;试验中两榀钢框架的节点域始终处于弹性工作阶段,均未发生屈服。这表明箱形节点域连接属于“强节点域”连接,达到了“强节点弱构件”的抗震要求。箱形节点域连接可以有效减小节点域的剪切变形,采用该连接进行工字形柱钢框架设计时,在抗震设计中可以忽略节点域剪切变形对层间位移的影响。

钢-竹组合工字形柱轴压性能试验研究

为研究钢-竹组合工字形轴心受压构件性能,设计制作了18根工字形柱试件,以含钢率与长细比为基本参数,对其进行了轴压试验,观测了试件的破坏形态和变形特征,分析了各参数对试件轴压性能的影响规律,得到了组合柱在轴压荷载作用下的荷载-位移关系,基于钢材与竹材本构关系使用纤维模型法推演了荷载-位移全过程曲线。通过分析组合柱的屈服条件推导了组合柱屈服荷载计算式,基于叠加原理和极限平衡理论提出了承载力计算方法,并将承载力计算值与试验值进行了对比分析。结果表明:钢-竹组合工字形柱整体性高,具有良好的承载能力和变形能力;试件的破坏形态主要表现为竹板竖向劈裂、胶合面脱胶及薄壁型钢局部屈曲;轴心受压承载力随含钢率的增大而显著提高,随长细比的增大而降低;由纤维模型法绘制的荷载-位移计算曲线与试验曲线表现出较高的吻合度,可用于分析钢-竹组合柱轴压荷载作用下变形发展趋势;屈服荷载与极限荷载计算值与试验值平均相对误差均小于10%,说明建立的计算模型具有较高的精度,适用于预测钢-竹组合工字形柱承载力。

钢-竹组合工字形柱偏心受压性能试验研究

为研究钢-竹组合构件偏心受压时的受力性能,设计制作了36根钢-竹组合工字形柱并进行偏心受压试验。以偏心距、长细比、有无螺钉连接为主要参数,分析不同参数对组合柱破坏形态、承载能力、侧向挠度等的影响。依据采用偏心距增大系数的极限平衡法和引入参数影响系数的统一理论法推导了两种偏压承载力理论计算式。结果表明:钢-竹组合柱受力性能优良,组合效应突出,破坏形态具有一定规律性;偏心距较小时由底部牛腿区域出现竹材劈裂后向中部扩展而破坏;偏心距及长细比较大时由受压侧中部竹板劈裂鼓起后向两端延伸而破坏;偏心距对试件承载力和侧向挠度均有较大影响;有无螺钉对试件承载力无明显影响,布置螺钉减小了侧向挠度;在设计参数范围内,承载力受长细比影响不显著,随长细比增加呈缓慢降低趋势;承载力计算值与试验值吻合良好,误差均在10%以内。

双向加载情况下工字形SRC柱抗震性能数值分析

为了研究工字形SRC柱在双向水平加载下的抗震性能,采用纤维模型对已有试验进行数值模拟,验证了纤维模型的适用性。基于此模型,考察了轴压比、配钢率、型钢强度等参数对工字形SRC柱在双向水平加载下的承载力、耗能及延性的影响,并与单向水平加载下的情况进行了对比。结果表明:轴压比对工字形SRC柱的抗震性能影响显著,随着轴压比的增大,柱子承载力先增大后减小,而滞回耗能和延性则随轴压比的增大逐步降低;配钢率对工字形SRC柱的抗震性能有一定影响,随配钢率的增大,柱的承载力、耗能及延性均有明显增长;承载力、耗能及延性均随型钢强度的增加而得到一定改善,但增幅较小。此外,双向加载下SRC柱的承载力、耗能及延性均较单向水平加载的低。

箱形+工字形的巨型钢柱焊接工艺研究

建筑造型日新月异,异形组合构件在工程设计中越来越普遍,对结构设计和现场施工也带来了新的挑战。在某实际工程中,因组合构件截面大、钢板厚、截面组合复杂,受现场安装施工条件影响,构件安装完成后,部分焊缝因无操作空间无法进行。针对该难题,预留了焊接操作孔并安排了合理的焊接顺序,保证了所有焊缝的质量。

长期荷载作用下钢-竹组合柱的力学性能

为研究钢-竹组合工字形柱(以下简称组合柱)在长期荷载作用下的力学性能,设计制作了18个组合柱试件,依次对其实施一次加载试验、长期加载试验与二次加载试验,观测并分析试件的蠕变过程,研究组合柱承载力与形变的影响因素及其变化规律.结果表明:组合柱有良好的整体性与承载能力,加载至60 d时蠕变变形已达蠕变总量的90%,Burger模型可以准确地描述组合柱的蠕变过程;长期荷载作用后,组合柱的延性与极限应变明显提高,极限承载力受长期荷载作用影响较小,承载力与延性随着含钢率的增加显著提升.

方钢管混凝土柱在多层轻钢结构中的应用

以“怀来水蓝科技有限公司办公楼”设计为例 ,对方钢管混凝土柱的应用进行了探讨 ,并与工字形截面柱作了对比分析 ,显示其独特的优越性。

多层钢框架厂房柱截面形式选取的探讨

通过工程实例,对采用带翼缘十字形截面柱的纯框架结构体系和采用工字形截面柱加支撑的框—支结构体系进行对比,从而为在工业建筑设计中如何选择合理的柱截面形式奠定了基础。

苏州中银惠龙大厦超限高层结构设计

介绍了位于抗震设防六度区的苏州中银惠龙大厦带转换层超限高层结构的地基基础设计、主体结构抗震设计和抗震构造措施以及主要计算结果,并介绍了能承受较大不均匀荷载的并联双工字形型钢混凝土柱的设计。指出超限高层的结构设计更应注重抗震概念设计,从总体把握结构的抗震性能,加强抗震构造措施;采用圆钢管混凝土柱是减小柱截面尺寸、同时提高柱延性的有效办法。

工业厂房裂缝事故及处理

介绍了某机械厂车间由于地基承载力不足而导致的建筑裂缝事故及其处理方法。

腹板开孔复杂卷边槽钢双肢拼合构件轴压性能试验研究

通过12根腹板开孔复杂卷边槽钢和Σ形复杂卷边槽钢双肢拼合工字形简支轴压构件的轴压试验,研究了构件承载能力、失稳模式和拼合作用。采用有限元软件ANSYS对试验进行了模拟,验证了分析模型准确性。并通过有限元变参数分析研究了孔高、孔宽和孔间距对拼合构件承载力的影响。结果表明:复杂卷边槽钢截面双肢拼合开孔构件的腹板多波失稳现象明显,屈曲发生时两腹板间的相互支撑作用较强;Σ形复杂卷边槽钢截面双肢拼合开孔构件能有效地控制腹板局部屈曲的发生并显著提高短柱、中长柱的承载力;设置腹板加劲肋有助于提高孔洞周围板件变形的约束作用,同时也减弱了两单肢腹板间的相互支撑作用;相同条件下,Σ形复杂卷边槽钢截面双肢拼合开孔构件的轴压承载效率与复杂卷边槽钢截面双肢拼合开孔构件相比,短柱提高了32%,中长柱提高了10%,长柱提高了2%;非加劲截面构件在不同长度下,孔高为腹板高度1/2(69 mm)时构件的稳定承载力较孔高为25 mm时下降约7%;而孔宽、孔间距对上述两类截面构件稳定承载力影响不大;此外,采用直接强度法预测非加劲截面双肢拼合构件的承载力结果偏于保守,而对加劲截面双肢拼合构件则略显不安全。

腹板加劲卷边槽钢双肢拼合工形受压构件承载性能试验研究

为研究腹板加劲卷边槽钢拼合构件的承载性能,分别对由复杂卷边槽钢、腹板?形加劲复杂卷边槽钢和腹板V形加劲复杂卷边槽钢拼合而成的共计30根双肢拼合工字形截面简支受压试件进行了受压试验,其中轴压试件18根,偏压试件12根。研究了腹板加劲对拼合工字形截面构件承载力和失稳模式的影响。试验结果表明:腹板?形加劲槽钢能够有效减小腹板宽厚比,提高拼合截面构件的承载力;腹板加劲使畸变屈曲代替局部屈曲成为构件的主要失稳模式。研究采用有限元软件ANSYS对试件进行建模与受力分析,验证了所提出的有限元模型的准确性。通过有限元变参数分析,分析了构件长细比和偏心距对拼合截面构件承载力的影响。结果表明:轴压状态下与相同用钢量的腹板非加劲构件相比,?形腹板加劲复杂卷边槽钢双肢拼合短柱、中长柱和长柱承载力分别提高20.3%、16.0%和4.4%;腹板V形加劲复杂卷边槽钢双肢拼合短柱、中长柱和长柱承载力分别提高17.4%、8.9%和2.2%;随试件长度的增加,整体屈曲作用更为突出;随着偏心距的增大,整体弯曲屈曲逐渐起主要控制作用,3种截面构件的偏压承载力差距逐渐缩小。