基于性能的含可更换耗能梁段高强钢框筒结构抗震性能研究

含可更换耗能梁段的高强钢框筒结构(HSS-SFT-RSL)结合了耗能梁段耗能强、钢框筒抗侧刚度大、高强钢承载力高等优点,是一种抗震性能优良的结构体系.传统设计方法需要进行复杂的迭代和计算才能使结构达到预期性能目标,且无法较为准确地控制结构的塑性发展顺序和破坏模式,本文采用课题组提出的基于性能的塑性设计方法(PBPD)各设计一个30层HSS-SFT-RSL算例和含可更换剪切型耗能梁段的普通钢框筒结构(CS-SFT-RSL)算例,通过静力和动力弹塑性分析对比两算例的抗震性能.结果表明:采用PBPD法设计的两算例具有相似的顶点侧移角和破坏模式,HSS-SFT-RSL算例抗侧刚度略低,但极限承载力更高;在罕遇水准地震下,两算例各层耗能梁段均能参与耗能,层间侧移角沿结构高度分布均匀,避免了薄弱层,残余层间变形较小,有利于耗能梁段更换和结构震后功能的快速恢复.

带双槽钢腹板螺栓连接可更换耗能梁段的钢框筒子结构抗震性能研究

由于现有的钢框筒结构(SFTS)存在延性和耗能差的问题而导致该结构抗震性能不足,并且该结构还存在震后修复困难的问题,提出了带可更换耗能梁段的钢框筒结构(SFTS-SL),耗能梁段采用双槽钢腹板螺栓连接的形式.在SFTS-SL中,双槽钢截面可更换耗能梁段布置于裙梁的跨中,在地震作用下以通过耗能梁段的剪切变形耗散地震能量.本文设计了SFTS和SFTS-SL结构算例,并从中选取了三个子结构建立了有限元模型,通过非线性数值分析研究其抗震性能.结果显示,与SFTS相比,SFTS-SL在弹性抗侧刚度方面表现相似,但具有更好的延性和耗能能力;SFTS-SL极限承载力略低于SFTS;SFTS-SL能够将塑性变形集中于可更换的耗能梁段,而其余构件基本处于弹性状态,有利于震后结构功能的快速恢复.

带低屈服点钢耗能梁段高强钢框筒结构的结构影响系数和位移放大系数研究

在传统钢框筒结构的部分裙梁跨中处设置LYP225低屈服点钢耗能梁段,其余构件采用Q460高强度钢材,提出带低屈服点钢耗能梁段高强钢框筒结构(HSS-FTS-LSL)。在地震作用下耗能梁段发生剪切屈服耗散地震能量,梁、柱等构件由于采用高强钢从而保持弹性或部分进入塑性阶段。为了研究HSS-FTS-LSL的结构影响系数和位移放大系数,以楼层数、耗能梁段长度及布置方式为变量,按照我国规范设计了3组共8个HSS-FTS-LSL算例,并且考虑高阶振型的影响,采用分布侧向力调整法对各算例进行了Pushover分析,基于改进的能力谱法计算了8个算例的结构影响系数和位移放大系数,分析了结构层数、耗能梁段长度及布置方式对结构性能系数的影响并给出了建议取值。最后,根据提出的HSS-FTS-LSL抗震设计反应谱对其中一个结构算例进行重设计,并对重设计前后两个算例结构进行弹塑性分析,对比了二者的抗震性能以及用钢量,验证了本文提出的HSS-FTS-LSL结构影响系数建议值的合理性。

螺栓拼接连接可更换耗能梁段-钢框筒结构抗震性能评估

为了增强传统钢框筒结构(Steel framed-tubed structures,SFT)的抗震性能和震后功能可恢复能力,提出了螺栓拼接连接可更换耗能梁段-钢框筒结构(Steel framed-tubed structures with bolt-splice-connected repairable link beams,SFT-RLB)。首先给出了SFT-RLB结构构件的设计方法;然后基于OpenSEES平台提出了整体结构的弹塑性数值模型建模方法,通过子结构试验结果验证了有限元模型的准确性;继而设计了SFT和SFT-RLB结构算例,对比了2种结构的弹性和弹塑性性能;最后采用IDA方法对结构算例的抗地震倒塌能力进行评估。分析结果表明,SFT-RLB结构主要通过耗能梁段发展塑性耗散地震能量代替裙梁端部形成塑性铰,其耗能能力和变形能力均明显优于SFT结构。大震作用下,裙梁中设置的耗能梁段充分进入塑性耗散地震能量,可以有效地减小结构的基底剪力和层间侧移角,从而降低结构的地震作用,减轻主体构件的损伤程度。SFT-RLB的残余层间侧移角小于试验测得的可允许更换残余侧移角,证明结构具有震后功能可恢复潜力。算例SFT-RLB的修正倒塌储备系数ACMR远大于允许值ACMR10%(βTOT),揭示了SFT-RLB结构具有足够的抗倒塌能力储备。

大跨度钢框组合结构分形协同建造关键技术

国家网络安全人才培训中心工程的信息综合楼为大跨度钢框组合结构,以分形理论为核心,将大体量复杂钢框组合结构按门格海绵进行层级分形迭代,分形后的混凝土结构、钢结构和幕墙结构形成了结构稳定的流水段,结合信息熵理论对分形建造方案进行优选,对结构稳定流水段及节点进行技术攻关。对复杂钢框组合结构体系进行基于分形建造的设计优化,并对“主钢结构预先分形安装完成,混凝土结构和幕墙同步分形建造”的方案进行可行性计算,同时结合人工智能算法对基坑边坡稳定性进行安全评估。基于分形理论的钢框组合结构新体系对一体化嵌合式基础、钢骨柱一体化制作与安装、平面分形位移变形调节装置、自相似幕墙结构插槽装置等关键节点进行技术攻关。研究表明,大跨度钢框组合结构分形建造关键技术,能有效降本增效。

多层钢框结构停车充电集约综合体装配式施工技术

随着新能源汽车越来越普及,建成满足新能源汽车停车充电集约的综合体建筑物也越来越多,文章通过对建筑物复杂节点的优化施工、钢箱柱内外透气孔的多种设计,特殊部位的BIM模拟预拼装技术,控制了钢结构的安装精度,确保钢结构内力的有效传递,提高施工效率,降低造价。

井塔工程钢框架木胶板模板施工技术探讨

目前,井塔模式的提升系统工程被越来越多煤矿采纳,井塔工程作为提升系统安装的主要先前部分,井塔施工的工期及质量要求优为重要,采用什么模式的施工工艺才能更好更快的完成井塔工程交付给安装施工,是每个项目考虑的重重之重。

钢框—桁架组合结构的静力分析

介绍了钢框—桁架组合结构是一种新型的钢—混凝土组合结构形式,应用有限元法对钢框架与钢框—桁架组合结构进行静力分析,通过比较得到该结构形式在自重、用钢量等方面的优势,并对节点及支撑提出构造处理措施。

带可更换低屈服点耗能梁段-端板连接的钢框筒结构抗震性能试验研究

为研究带可更换低屈服点耗能梁段-端板连接的钢框筒结构(SFTS-RSLs)抗震性能和震后可更换能力,以耗能梁段长度和楼板组合效应为研究变量,设计3个2/3缩尺的单层单跨SFTS-RSLs子结构平面试件。框筒柱和裙梁采用Q460高强钢,耗能梁段采用低屈服点钢LYP225。通过水平低周往复加载试验对结构的破坏模式、刚度、承载力、耗能能力、延性、可更换能力以及耗能梁段塑性转角与超强系数进行研究。试验结果表明:试件滞回曲线饱满,延性高,具有稳定、良好的耗能能力和塑性变形能力;耗能梁段的破坏模式主要为翼缘严重屈曲且翼缘-端板焊缝撕裂或腹板撕裂;耗能梁段超强系数均值约为1.95,极限塑性转角超过0.18rad,远大于AISC 341-16规定的塑性转角限值0.08rad;楼板组合效应对结构承载力、耗能能力、延性、可更换能力、耗能梁段塑性转角和超强系数影响不大,对结构的弹性刚度影响显著;减小耗能梁段长度能够提高结构承载力、抗侧刚度、耗能梁段塑性转角和超强系数,但会降低结构的耗能能力和延性;加载过程中,结构的塑性变形与损伤集中在耗能梁段,框筒柱和裙梁处于弹性状态,有利于结构震后修复与正常使用功能的快速恢复。

基于变轴力柱恢复力模型的钢框筒地震反应分析

建立了考虑轴力变化影响的钢结构杆件的恢复力模型，介绍了模型构成和经试验比较得到的 模型的适用性。采用这一模型，对钢框筒结构进行了多维地震作用下的非线性分析，对这类结构的 弹塑性特征进行了考察。

超高层钢框筒结构体系截面尺寸的初步确定

根据超高层钢框筒结构自重轻、抗侧刚度小的特点,结合规范规定的位移限值要求,提出了在结构初步设计阶段,可直接根据风荷载作用下的顶点位移限值条件来确定截面尺寸的方法,大大缩短了设计周期,减少了计算机时,可供设计人员进行方案设计或初步设计时参考。

奥宇钢框胶合板模板开发与工程应用

介绍了北京奥宇模板有限公司开发的钢框木胶合板模板的技术特点,并对该模板体系在国家体育场工程和哈萨克斯坦国MAG工程中的应用情况进行了简要介绍。

大型火电厂主厂房钢框排架结构的动力特性与地震反应谱分析

为研究大型火电厂主厂房钢框排架结构抗震性能,在地震作用下,扭转对钢框排架结构有一定影响。运用有限元软件ANSYS,以杆系模型为主对其结构进行了计算分析,并对钢框排架结构的动力特性与地震反应谱进行了研究。研究结果表明,在地震作用下,扭转对钢框排架结构有一定影响,地震作用下纵横向楼层水平位移和层间剪力均存在较大差异;煤斗横梁是钢框排架结构的薄弱部位,在结构设计时应特别加以注意。

钢框外敷混凝土和石膏板复合墙体受压性能试验

为了提升传统冷弯薄壁型钢组合墙体的装配效率和防护性能,提出一种钢框外敷混凝土和石膏板复合墙体(简称“复合墙体”),骨架为槽型截面外边框加冷弯薄壁C型钢立柱,外墙板为带有钢筋网的现浇混凝土面层,内侧用石膏板敷面,中间填充保温隔热材料。对4片复合墙体的受压性能进行了试验研究,考察混凝土面层、洞口尺寸和位置对墙体承载力的影响,得到了不同构造墙体在竖向荷载作用下的破坏形态。建立有限元分析模型,对影响墙体受力性能的因素进行分析,包含混凝土面层厚度、配筋率、内覆板材料、墙板螺钉间距、面层混凝土和钢框材料强度、洞口尺寸。研究结果表明:带混凝土面板的墙体竖向承载力比不带混凝土面板的墙体有较大程度的提升,门窗洞口对墙体的承载力影响较大,墙体的破坏是墙体内侧立柱首先局部屈曲,引起墙体沿着各墙柱屈曲部位的连线向内侧失稳;混凝土面层配筋率、墙板类型和螺钉间距对复合墙体竖向承载力影响较小,建议钢筋网间距取50 mm,石膏板采用150 mm螺钉间距。

带跨层预应力斜支撑的高层钢框筒结构静力性能研究

对于高层钢框筒结构体系,风荷载起控制作用,结构顶层侧移、层间位移角不易控制,为提高钢框筒结构的抗侧能力,将柔性预应力索用于钢框筒结构,并运用SAP 2000有限元软件对跨层预应力支撑钢框筒结构和钢框筒结构的抗侧性能和剪力滞后效应进行分析、对比,进一步研究预应力支撑的初始预拉力、弹性模量、布置角度、截面直径和布置方式等参数对跨层预应力支撑钢框筒结构受力性能的影响。研究表明:对钢框筒结构施加预应力支撑,显著提高其抗侧能力,并改善结构局部的剪力滞后效应;跨层预应力支撑宜布置为45°左右的交叉剪刀形状;在实际钢框筒结构工程允许的范围内,预应力支撑应选取较大的弹性模量和直径。

带耗能梁段的高强钢框筒结构抗震性能试验研究与数值分析

为了研究带可更换剪切型耗能梁段的高强钢框筒结构(HSS-FTS-RSL)的抗震性能,设计了2∶3缩尺子结构试验试件,对其进行低周往复加载,研究其破坏模式、滞回性能及耗能梁段的可更换能力。基于OpenSees建立了HSS-FTS-RSL结构的简化数值分析模型,数值分析结果与试验结果吻合良好。建立了3种不同耗能梁段布置方式的HSS-FTS-RSL整体结构简化数值模型,对其进行非线性时程分析。结果表明:HSS-FTS-RSL子结构试件具有良好的抗震性能,在循环荷载下表现为耗能梁段的破坏;更换耗能梁段不会影响结构的抗震性能;结构在地震作用下的变形满足规范限制要求;在构件截面尺寸相同,即相同用钢量的前提下,采用高强钢可以有效降低构件的应力水平;耗能梁段最大可更换残余层间侧移角为0.41%,且在大震后整体结构残余层间侧移角为0.028%~0.148%,可以实现耗能梁段的更换;基于不同耗能梁段布置方式的HSS-FTS-RSL分析结果,建议HSS-FTS-RSL结构耗能梁段采用三跨间隔布置。

钢框竹胶板模板和竹胶板模板的研究综述

本文综述了钢竹模板和竹胶板模板的设计原则、模板结构、模板规格及计算方法。

带端板连接可更换耗能梁段的钢框筒结构地震易损性分析

为研究带端板连接可更换耗能梁段高强钢框筒结构(HSS-SFTS)的地震易损性,采用SAP2000软件建立20层、30层、40层HSS-SFTS典型算例模型,从PEER地震数据库中分别选取40条近场含脉冲型和40条普通远场地震波,基于增量动力法(IDA)获得算例在远、近场地震作用下的IDA曲线簇.同时,基于四水准抗震设防目标获得不同极限状态下的地震易损性曲线,并对HSS-SFTS进行地震易损性评估.结果表明:HSS-SFTS算例在四个不同设防水准下的超越概率均小于50%,满足“小震不坏、中震轻度损伤、大震可更换、巨震防倒塌”的抗震设防目标,具有良好的抗震性能;各算例对应不同水准下近场脉冲型地震的超越概率均高于普通远场地震至少20%,表明近场脉冲型地震对结构的塑性损伤程度影响更大.

多维地震作用下钢框筒结构弹塑性响应特性

对钢框筒在单向、多向地震作用下的弹性和弹塑性地震反应进行了分析，并与静力情况的力学特性做了比较，讨论了“剪力滞后”效应的影响。研究了弹塑性反应的若干特征。

钢框胶合板模板力学性能的试验研究

本文介绍了四组１２块钢框胶合板模板力学性能的试验结果，以便对这种模板的受力性能有所了解。基于试验结果，本文对这类模板的设计方法提出了建议。