平面非对称钢框架结构在水平荷载下的极限承载力估计

平面不规则框架结构由于外力作用中心和刚度中心的不重合,会产生扭转,使得部分框架的承载力不能充分发挥。提出了一种塑性设计中对于钢框架结构整体水平极限承载力的简化估计方法,给出了完整的计算过程、公式和示意图,应用有限元分析软件ANSYS对9个框架进行了分析,给出这种框架水平承载力以及相应的结构层间变形的有限元分析和简化估计结果,并进行比较,证明此简化估计方法能给出较好和偏于安全的结果。

腹杆形式对钢管混凝土桁梁受力性能影响的研究

进行了3榀钢管混凝土桁梁试件四分点对称加载静力试验,研究腹杆布置形式对整体受力性能的影响,并探讨了有限元法和节点承载力验算方法。试验研究结果表明,3榀桁梁试件的整体极限承载力和极限变形能力从大到小的腹杆布置形式为修正的Warren式、Pratt式和Warren式。不同腹杆布置形式的桁梁节点失效模式不同,修正的Warren桁梁和Pratt桁梁的节点失效模式为弦杆钢管扯裂失效,而Warren桁梁为受压腹杆接头局部屈曲。通过对比荷载-变形关系实测曲线与计算曲线,对有限元梁单元模型计算钢管混凝土桁梁整体受力性能的精度进行了分析。在不考虑节点处弦杆钢管与管内混凝土界面非线性的影响时,有限元刚接梁单元模型和铰接梁单元模型计算的整体极限承载力均大于实测值,而计算变形值均小于实测值。与铰接梁单元模型比较,刚接梁单元模型计算的弹塑性阶段整体抗弯刚度及整体极限承载力的精度更高。刚接梁单元模型计算的腹杆轴力与实测值吻合良好。当忽略腹杆弯矩影响时,桁梁节点承载力可以采用钢管K型节点弦杆钢管扯裂失效承载力公式进行计算,节点理论承载力略小于实测腹杆轴力。

混凝土框架-钢屋盖协同工作的受力性能研究

在考虑混凝土框架的协同作用下,对采用拱形梭式桁架屋盖的华中科技大学光谷体育馆进行了有限元分析,并与用振弦应变计进行施工过程现场监测的结果进行了对比,验证有限元模型的正确性。分析了3个关键问题:温度效应、地震响应和整体稳定极限承载力。其中,整体稳定极限承载力分析采用非线性有限元法,其他分析不考虑材料塑性。结果表明:温度变化对该屋盖受力影响显著;不同地震波作用工况下,控制杆件应力变化的最大值超过40%;行波效应对杆件应力的影响随波速的减小而增大,且对不同位置杆件应力的影响不同;主桁架腹杆和侧向支承的强度和刚度,对屋盖整体稳定极限承载力影响显著;当考虑不同支承方向的框架协同作用时,屋盖整体稳定极限承载力变化较为明显。