钢管混凝土平面相贯节点轴压承载力理论研究

针对两种新型节点构造形式,通过分析带不同厚度钢板的钢管混凝土短柱的轴压承载力,提出了相贯节点轴压承载力的计算公式.同时,采用有限元方法对节点静载试验进行了模拟,并分析了斜交角度、椭圆拉板厚度、衬板厚度、环向加强板和法兰板厚度等参数对节点承载力的影响,有限元分析与试验结果吻合较好.结果表明:节点中椭圆拉板、衬板和环向加强板可提高对核心混凝土的约束效应;随着斜交角度、椭圆拉板厚度、衬板厚度的增加,节点承载力有所提高,而环向加强板或法兰板的厚度对节点承载力影响不大;计算公式能较准确地估计节点的承载力,可用于工程实践.

钢管混凝土柱斜向平面相贯节点试验分析

钢-混凝土组合结构逐渐成为了继砖石结构、混凝土结构和钢结构之后的第四种结构形式。而钢管混凝土构件之间的连接问题,即钢管混凝土节点的计算方法与构造措施是其结构设计中的重要问题之一。钢管混凝土柱斜向相贯节点是一种新型的钢管混凝土节点,在现有的理论及工程经验中尚无针对该种节点的深入研究。本文将通过缩尺模型试验,对钢管混凝土斜向相贯节点的受力性能、破坏形态以及承载能力等方面进行研究分析,为钢管混凝土柱斜向相贯节点在工程中的应用提供实验依据。

750kV钢管混凝土变电构架相贯节点SCF试验研究

以国内首例750kV钢管混凝土变电构架工程为背景,对3个采用不同加强方式(即瓦形板、套管和腋板加强)和一个作为对比的无加强钢管混凝土Y型节点在平面内弯矩作用下的应力集中系数(SCF)进行了试验研究.结果表明:相比无加强节点,本文采用的3种加强方式均能显著降低节点的SCF值;通过2种外推方法的对比表明,主管的SCF可以采用线性外推法,而支管SCF需采用二次外推法;增大主管轴压比将显著降低节点的SCF值,使SCF值分布更为均匀.将试验SCF结果与现有规范的计算公式对比表明,现有规范计算结果与支管的SCF试验结果吻合较好,而对主管的SCF明显均偏于保守.

斜交网格结构钢管混凝土平面相贯节点的性能研究

为验证斜交网格钢管混凝土平面相贯节点的构造合理性和受力可靠性,设计了4个平面相贯节点试件,采用ABAQUAS有限元分析软件对节点构造、斜交角度和加载方式等的研究参数进行研究分析.结果表明:有限元模拟与试验研究在荷载—位移骨架曲线、荷载—应变曲线和承载力等方面具有较强的一致性,说明斜交网格钢管混凝土平面相贯节点的构造具有较好的合理性和较强的承载能力,可以应用到实际工程中.另外,不管是采用对称加载方式还是采用非对称加载方式,有限元模拟与试验结果比较接近,说明加载方式对试件受力和破坏影响不大.

某超高层建筑斜交网格平面典型节点试验

某超高层建筑采用斜交网格外筒和钢筋混凝土核心内筒构成的新型筒中筒结构体系,斜交网格外筒由不同角度的矩形钢管混凝土柱斜向相贯而成。为了了解斜交网格外筒平面典型节点实际的受力状况,验证其构造的合理性,对两个相似比为1∶3的平面典型节点模型进行了静力试验,并使用有限元软件ABAQUS对节点模型试验过程进行了数值模拟。结果表明两种加载模式下节点均满足该建筑结构设计承载力的要求,且具有较高的安全性。

中山市健康大厦相贯节点研究

中山市健康大厦建筑高度119.2 m,建筑主体采用由钢管混凝土柱与钢筋混凝土核心筒组成的框架-核心筒结构。由于存在两倾斜钢管混凝土柱转换成一根情况,其节点结构形式及受力较为复杂,对节点的设计至关重要。采用大型通用有限元软件ABAQUS对节点进行有限元分析并优化,结果表明该节点安全可靠,构造简单,且便于施工。

广州西塔巨型斜交网格平面相贯节点试验研究

广州西塔主塔楼高432m,结构形式采用钢管混凝土巨型斜交网格外筒和钢筋混凝土内筒构成的筒中筒结构。斜交网格外筒由不同角度的钢管混凝土柱斜向相贯而成,为了实现节点承载力大于构件承载力的强节点设计原则,提出了两种节点构造形式:加强板+衬板节点和法兰板节点。为了验证两种节点构造的合理性,了解节点实际受力的工作性状、破坏机理和承载能力,进行了8个比例为1∶5.5的节点模型试验,设计并制作了能承受20000kN的自平衡钢结构加载架,采用两个10000kN千斤顶对相贯节点的柱端施加轴向力。结果表明两种构造形式的节点均表现出了约束混凝土的特点,均可满足西塔主塔楼结构设计承载力的要求,具有较高的安全性。相对法兰板节点,加强板+衬板节点对核心混凝土约束作用较大,力学性能较好。

超高压变电构架钢管混凝土Y型相贯节点平面内受弯性能研究

以国内首例采用钢管混凝土的750 kV超高压变电构架工程为背景,设计了3个1∶2缩尺、主管灌注混凝土的Y型相贯节点试件,其中包括2个采用不同加强方式(即瓦形板、外套筒加强)和1个作为对比的无加强节点试件,并对其进行了平面内受弯性能试验。试验结果表明:相比无加强节点,采用的2种加强节点的最终破坏形态均为支管失效破坏,均符合"强柱弱梁"的设计原则;节点的转动刚度和受弯承载力均显著提高,平面内转动刚度均可达到欧洲规范规定的刚性节点要求,且平面内受弯承载力基本可以达到支管全截面塑性时的弯矩值。此外,对节点的有限元分析表明:主管轴压比、瓦形板长度和宽度对节点刚度和承载力影响较小,而瓦形板厚度对此影响较为显著。

广州西塔巨型斜交网格空间相贯节点试验研究

平面相贯节点试验无法考虑西塔实际结构中节点平面外角度及楼面梁对节点平面外刚度的贡献。为了更好地研究实际结构中节点的受力性能,在改进加强环+衬板平面相贯节点构造的基础上提出了一种空间相贯节点构造,进行了比例为1∶5.86的4个节点模型试验。试验结果表明:空间相贯节点可以满足西塔结构承载力的要求,验证了节点承载力大于构件承载力的强节点设计原则。平面外位移对节点承载力的影响较大,在设计中应采用加强楼面梁或采用预应力索等方式严格控制节点平面外位移,保证结构安全可靠。

郑州东站站房主体结构设计

郑州东站为全高架桥建合一的铁路枢纽站房,建筑面积为40万m2,主站房最大平面尺寸为239.8m×490.7m,为地上3层(局部4层)大跨度、大平面框架结构。站台层桥梁首次采用"钢骨混凝土柱+双向预应力混凝土箱形框架梁"结构,提高了出站层的建筑净空和使用面积,结构具有较好的抗震性能且施工方便。高架候车层采用"钢管混凝土柱+大跨度钢桁架+钢次梁"结构,减轻了楼盖结构自重,有利于在结构高度范围内布置设备,柱顶设置滑动支座的分缝方式简单易行,有效地降低了结构的温度作用,改善了结构抗震性能。在东、西立面将高为15.5m的斜面幕墙三向网格支承结构与屋盖及商业夹层楼盖钢结构相连形成倾斜的跨层钢桁架,解决了78m跨的高架层夹层楼盖的竖向舒适度问题。屋盖采用折梁式空间管桁架结构,结合建筑造型,在屋盖结构的柱顶设置四角锥斜钢管柱以减小屋盖跨度,降低屋盖用钢量,屋盖结构选型与建筑的形态吻合。理论分析和结构试验表明,郑州东站结构体系传力明确,结构安全、可靠,同时具有良好的经济性和使用性能。