均布荷载下腹板开孔钢梁的受弯性能研究

为研究腹板开孔钢梁的性能,文中通过建立有限元模型,分析了开孔尺寸、开孔位置和开孔数量对钢梁挠度的影响。基于Timoshenko梁挠度理论和T/CECS951—2021《隐式钢管混凝土结构技术规程》开孔梁挠度增量计算公式,给出了刚度折减系数计算方法。在弹性分析的基础上,对腹板开孔钢梁的弹塑性抗弯承载力进行分析,考虑了开孔位置、开孔数量和腹板高宽比的影响,并对比分析了实腹梁、腹板开孔梁、单面水平加劲、单面水平加劲和背面竖向贯通加劲、双面水平加劲、双面水平加劲和单侧竖向加劲一共6种情况。发现水平加劲肋对于开孔截面的抗弯承载能力具有明显的提高作用,但是当腹板高厚比较大时,设置横向加劲肋有助于提高腹板的稳定性。基于分析结果,最终给出了实用的洞口补强构造设计建议。

大尺度开孔钢梁性能的试验研究和数值分析

研究了超出我国设计规范构造尺寸限制的大尺度、非等间距腹板开孔的钢梁性能,进行了2榀针对实际工程的长9 m钢梁的足尺静力试验,将试验数据与一般梁理论、空腹桁架理论、有限元等方法得到的计算数据进行了比较分析.研究表明:这种大开孔钢梁只要设计得当,能够满足承载力和挠度要求;空腹桁架理论适用空腹截面正应力的简化计算;孔口附近的实腹截面应力分布受到开孔的显著影响,对正应力和剪应力分布,有影响的范围为距离孔口边缘分别约0.9倍孔口高度以内和1.0倍梁截面高度以内;在影响范围之内,正应力呈非线性分布,中和轴处的剪应力偏大,与梁理论有关弯曲应力和剪应力公式的计算结果相差较大.

腹板开孔钢梁的极限承载力有限元分析

应用有限元法对腹板中心开圆孔钢梁的性能和极限承载力进行了研究,并用其它学者所做的试验加以验证。由有限元计算所得的极限荷载、破坏特征以及荷载变形关系与试验结果比较接近。研究表明,在孔洞周边设置加劲肋对孔进行加强可以显著改善这类梁的承载性能。

超高层建筑钢梁受荷状态下进行腹板开孔的工艺研究

在高层建筑楼层结构安装且楼板混凝土浇筑完成的情况下,要对钢梁进行切割开孔,施工难度极大。考虑到钢梁在截面削弱及高温下可能产生塑性变形和残余应变,必须谨慎选择开孔方案。为了高质量、低成本地完成钢梁开孔,先选定2根钢梁做试验,通过监测数据来分析钢梁开孔对钢梁受荷的影响,继而对原有钢梁开孔方案进行完善,确保了其余大量要开孔钢梁在开孔后的使用性能,保证了工程质量。

钢框架结构钢梁现场开孔应力监测研究

建筑层数在不断提高的过程对净空也提出了更高的要求,在这一背景下往往会选择管道穿过钢梁的方式,这样不但能够使净空得到有效的节省,而且还可使空间的舒适度得到有效的提升。但是在设计的过程中需要针对结构受到管道以及设备的影响进行研究,假如未提前考虑此类问题,便可能会为钻孔带来一定的不便,而且还可能使钻孔质量难以保证。此外,钢梁的钻孔位置应得到优化,以补偿钢梁截面弱化引起的抗剪承载力的降低。在具有较高温度且截面遭到削弱的情况下,钢梁可能会出现残余应变以及塑性变形等,所以在设计开孔方案时应全面考虑多方面的内容。为在开孔的过程中有效控制成本,提高其质量,所以需要以实验的方式分析钢梁受到开孔的影响,并在完成初步设计以后进行更深入的研究持续优化方案,只有如此才可能使钢梁的性能满足实际工程的需求。

超高层结构混凝土连梁、钢梁开孔的探讨

重庆某超高层采用框架-核心筒结构,核心筒为钢筋混凝土筒体,框架梁为钢梁;在跨高比不大于1.25的混凝土连梁中部设水平缝形成双连梁,在走道上方的钢梁腹板开矩形洞穿设备管线。分析表明,连梁设水平缝后,可以实现连梁强剪弱弯的抗震目标,又可以保证核心筒的整体抗侧刚度,同时,应采用空间有限元程序建立双连梁模型,反映连梁设水平缝的实际受力情况;对本工程中开矩形洞口的钢梁,承载力可以满足设计要求,同时,整体计算时可以通过折减钢梁的刚度来考虑钢梁开洞对结构整体刚度的影响。

开孔薄壁钢梁-轻骨料混凝土组合楼板火灾后受力性能研究

针对一种由冷弯卷边H型开孔薄壁钢梁和轻骨料混凝土预制板装配而成的新型轻质组合楼板,对一组两端简支的组合楼板试件开展了烃类火灾作用后的力学性能试验研究.结果表明,承担2 k N·m-2均布荷载的组合楼板试件在遭受600℃烃类火灾作用后,仍具有较高的承载能力和整体刚度.在4 k N·m-2的均布荷载作用下,火灾后损伤最严重的组合楼板试件的跨中挠度仍小于L/400,且未见混凝土的进一步开裂.试验结果表明,薄壁钢梁腹板开孔形式及抗剪键的数量对火灾后组合楼板的整体刚度和受力性能有明显影响,从提高组合楼板整体刚度的角度考虑,对主钢梁腹板的开孔宜首选孔径大、数量少的分布形态,同时适当增加抗剪键数量.

不规则开孔梁试验及有限元参数化分析

文章针对两榀实际工程中开不规则巨型孔的大跨度钢梁进行静力试验及有限元分析,研究该梁在孔边加强后的静力性能。研究结果表明,通过对开孔梁进行孔边加强,其变形刚度较未开孔梁提高约12%,但由于开孔影响了钢梁上的应力分布,使加强后开孔梁翼缘应力相较未开孔梁提高约20%;若开孔梁不进行加强,则其变形刚度相较未开孔梁减小约13%,表明大跨度钢梁在其腹板开不规则巨型孔后只需进行适当加强,仍能保持钢梁的变形刚度,但需对梁上应力进行验算。

腹板穿孔梁极限承载力研究

在海洋工程结构中时常会由于铺设管道电缆等需要在钢梁的腹板开孔,这将对钢梁的承载能力造成不利影响。本文首先采用ANSYS参数化建模以便研究诸多腹板开孔钢梁的极限承载力的影响参数对比,比较了开孔尺寸、开孔形状及加筋肋对腹板开孔钢梁极限承载力的影响规律,根据以上计算结果总结了腹板开孔钢梁设计及校核的推荐作法。

开孔薄壁钢梁-轻骨料混凝土装配式组合楼板受力性能试验研究

为研究开孔薄壁钢梁-轻骨料混凝土组合楼板的受力性能,设计并制作了5块具有不同构造(不同预制板型、抗剪方式及腹板开孔率)的组合楼板试件,进行了简支条件下均布加载受力性能试验研究。结果表明:该组合楼板具有较高的整体刚度和承载能力,当等效均布荷载达到6 k N/m^2时,跨中挠度远小于L/500(L为试件跨度);对于相同的开孔率,薄壁钢梁腹板的开孔应优选孔径小、数量多的开孔形式;采用文中所构造的抗剪键及其布置形式的组合楼板,其抗剪效果明显优于采用结构胶黏结混凝土板和钢梁的;组合效应系数可以较好地反映组合楼板的整体特性及内部损伤。

陶粒混凝土-开孔薄壁钢梁组合楼板的受力性能研究

由腹板开孔且翼缘卷边的H形薄壁钢梁和陶粒混凝土预制板经后浇砂浆和抗剪键组装而成的组合楼板,具有轻质、高强、无需支模、装配化程度高等优势。为研究该类组合楼板的受力性能,对6组不同构造的两边简支组合楼板试件开展静载试验,分析抗剪键分布及薄壁钢壁厚的变化对组合楼板整体受力性能的影响。结果表明:对应等效均布荷载2 kN/m^2的组合楼板,中心挠度远小于L/500,能够承担的最大荷载值为13.25 kN/m^2;当混凝土严重开裂且板跨中最大挠度达到L/45时,组合楼板试件并未出现整体塌落;主钢梁上抗剪栓钉的增加,对提高组合楼板的极限荷载和整体刚度均不明显;边梁增设抗剪栓钉对组合楼板的屈服荷载及整体刚度均产生显著影响,当边梁设置与主梁同样的抗剪栓钉时,屈服荷载和整体刚度增幅分别为82.1%和35.6%。

蜂窝钢梁和腹板开孔钢梁框架梁柱节点抗震性能有限元分析

应用ABAQUS有限元分析软件,考虑了几何非线性、材料非线性、接触非线性、包辛格效应、焊缝缺陷、高强螺栓的预拉力等多种因素的影响,对蜂窝钢框架梁柱节点和腹板开孔钢框架梁柱节点的承载能力、破坏模式、延性性能和耗能能力进行了分析。研究表明:普通蜂窝钢梁柱节点的延性较差,故其不适宜直接用于抗震结构中;腹板开孔钢梁框架通过调整钢梁孔洞大小和孔洞间距可以有效地改善梁柱节点的延性性能和耗能能力并应用于抗震结构中。上述初步分析结论需要进一步通过试验验证。

青岛国际会议中心结构设计

为举办特定重要国际会议,青岛国际会议中心为在已有建筑上的改造加建项目。设计时保留原有地下室结构,采用加大截面法对部分地下室柱进行加固,采用在原筏板基础上增设独立基础方法对部分筏板基础进行加固。新建上部结构采用钢框架,并充分利用原柱网系统,通过局部抽柱形成大跨度空间。本项目多功能厅32m大跨度采用开孔变截面钢梁;主入口雨棚悬挑跨度达29m,采用开孔变截面钢梁;沿建筑周边的穿层柱列最大高度为24.0m,长细比大,采用方钢管混凝土柱解决其稳定问题。通过采用合理的结构方案,以及与建筑专业的密切配合,可很好地实现建筑功能及建筑造型要求,以及项目快速建造的要求。