钢-混凝土组合式风力发电塔筒不同环境下地震响应

为研究不同场地下钢-混凝土组合型风能发电塔筒类结构的抗震性能,利用有限元软件构建一个风电场现役140 m钢-混凝土组合式塔架精细化模型,针对平原地震和山地地震,选取符合条件的地震波对钢-混凝土组合式塔筒进行非线性时程分析。结果表明,山地地震对于塔筒的各段加速度值均大于平原地震作用,且钢段中上部的响应也高于平原地震,更易引起组合式塔筒的损伤和破坏。

钢-混凝土组合式风力发电塔架地震响应分析

钢-混凝土组合式风力发电塔架上部为钢塔筒,下部为混凝土塔筒,高度方向具有较大的质量和刚度突变,其在地震作用下的响应和传统单管式钢塔架显著不同。利用ABAQUS对同一风电场的2.0 MW单管式钢塔架和组合式塔架建立精细化模型,选取3种场地条件,采用振型分解反应谱法计算2种塔架的地震响应并进行对比。针对3种场地条件,选取相应的地震波对组合式塔架进行非线性时程分析。分析结果表明,振型分解反应谱法直接用于计算组合式塔架的地震作用偏不安全,工程设计时需要补充时程分析;组合式塔架的内力响应和塔顶水平位移响应分别在中硬土场地和软弱土场地达到最大;前3阶振型对塔架的动力响应均有影响,2阶振型响应最大,高阶振型影响显著。

地震作用下钢框架-混凝土核心筒组合结构体系的抗震性能

钢框架-混凝土核心筒组合结构体系是外框架采用钢结构,内筒采用混凝土剪力墙结构,形成钢框架-混凝土内筒体系。采用ANSYS有限元软件对25层钢框架-混凝土核心筒组合结构体系进行地震作用下的地震响应分析和稳定性分析,得到数据结果表明,该结构体系抗震性能比纯钢框架架结构的抗震性能更加优越。

风电机组钢-混凝土混合结构塔筒自振频率实用计算方法研究

为得到风电机组钢-混凝土混合结构塔筒1阶自振频率的解析计算公式,基于Hamilton原理进行推导,得到了关于频率的六阶矩阵方程,称之为混合结构塔筒振动的频率方程。使用ABAQUS建立了不同参数下塔筒的有限元模型,并计算其1阶自振频率,结果表明频率方程计算结果与有限元模拟结果吻合良好。在此基础上通过参数分析,研究了材料密度、混凝土塔段高度占比系数、混凝土塔段与钢塔段截面壁厚比等参数对1阶自振频率的影响规律。基于此化简并求解频率方程,通过参数修正得到了混合结构塔筒1阶自振频率的解析计算公式。以期在工程设计阶段快速求解自振频率,提高设计效率。

基于改进遗传算法的钢-混组合式风电机组塔架优化设计研究

将传统的单管风电机组钢制塔架底部改为混凝土塔架,形成钢-混组合式风电机组塔架,可有效提高塔架的抗侧刚度,解决纯钢制单管风电机组高塔振动过大的问题。基于改进的遗传算法,综合考虑材料、人工、制作和运输等因素对塔架建造成本的影响,以塔架外径、壁厚、混凝土段高度和预应力钢绞线面积等为优化变量,以相关规范和行业标准的设计要求为约束条件,建立优化设计程序对某单机装机容量为2.0 MW、混塔土段32 m总高度为120 m的钢-混组合式风电机组塔架进行优化。通过优化前后的成本和结构承载力等计算结果的对比,表明优化后钢-混组合式风电机组塔架具有较好的塔架刚度和经济性能,证明该优化程序能满足设计使用要求,提高结构设计的经济性。

抵抗外压作用的钢-混凝土组合筒体结构

本文叙述了由钢-混凝土-钢组合壁结构建造的圆筒形中空容器,在承受外部压力作用下的工作特性。这种容器结构的稳定性好,内外层钢板壳总是先于混凝土破碎前屈服。木文提出的理论分析要点,与曼彻斯特大学内大量试验结果对比,吻合良好;并且表明该组合结构的工作特性和强度,能预先精确计算。这种结构形式可应用于深水中作海底客器,及用于近海结构和严寒地区承受冰冻荷载结构的支柱。

某高层钢-混凝土组合结构住宅工程实践

近年来钢-混凝土组合结构在我国高层建筑领域开始较多应用。对这种结构体系的应用概况、特点作了简要介绍,并以云南省机化公司高层钢-混凝土组合结构住宅工程为例重点介绍了这种结构体系在高层住宅中的应用。

部分填充式钢混组合结构研究进展

部分填充式钢混组合结构具有良好的受力性能及抗震性能,在建筑工业化、装配化的发展趋势下,必将会得到广泛应用。本文基于国内外已有相关文献,从试验研究和理论研究的角度,对组成部分填充式钢混组合结构体系的构件、节点及框架结构受力性能的研究成果和相关设计规范条文进行了全面的梳理、归纳和总结,发现在部分填充式钢混组合结构中,关于部分填充式钢混组合构件的研究相对成熟,而对于部分填充式钢混组合节点及其框架结构在连接构造设计、抗震性能试验及理论研究等方面存在不足。基于此,结合时代背景及我国建筑工业化的发展趋势,提出一种适合装配的部分填充式钢混组合节点,这对提高我国装配式组合结构设计水平和推广装配式组合结构的工程应用,具有重要的参考价值。

电视塔钢塔楼和天线杆的几种结构形式

本文结合国内外电视塔的发展状况,阐述了我国已建成的几座筒身为钢筋混凝土具有代表性的钢结构塔楼和天线杆的外观造型效果,并对其结构特点和制作安装等方面的一些问题进行了简要介绍。

新型装配式钢框架结构建筑体系研究与应用

近些年,我国开始大力推进装配式钢结构建筑的应用,国家和地方政府也相继推出多个政策来鼓励和促进其应用和推广,因此,装配式钢结构建筑体系得到了广泛的发展。东南大学、浙江东南网架股份有限公司、北京津西赛博思建筑设计有限公司以及天津大学等研究机构和企业依托"十三五"国家重点研发计划项目"新型框架钢结构体系建筑产业化技术与示范",针对当前装配式钢框架体系建筑在应用中存在的梁柱外露、工业化程度低、施工复杂等问题,提出多腔柱钢框架-支撑、多腔体框架-钢板组合剪力墙、新型框架-核心筒以及钢管混凝土组合异形柱框架结构等新型钢框架结构建筑体系,并对新体系建筑中的关键技术开展深入研究和工程应用,提高了我国装配式钢结构建筑的技术和应用水平,有利地促进了我国建筑工业化的发展。

无支顶钢-混凝土组合楼盖在半逆作法施工中的应用

通过工程实例重点介绍钢-混凝土组合楼盖技术的基本原理及压型钢板的施工管理技术等。

组合式网格板柱结构的初探

目前国内用得较多的钢—混凝土组合结构是单向受力体系 ,内力分布不均匀 ,未能充分发挥钢和混凝土的力学特性。现讨论一种新型空间结构—组合式网格板柱结构 ,它使单向受力变为双向受力 ,从而形成三维受力体系。

钢与混凝土组合梁在国咨集团综合办公大楼中的应用

通过重庆国际投资咨询集团综合办公大楼工程中钢-混凝土组合梁的设计实例,介绍组合梁的主要受力特点和关键设计思路。工程实践表明,钢-混凝土组合梁用于大跨度楼盖中具有良好的综合效益。此外,闭口式压型钢板具有优越的结构断面性质和良好的耐火性能,值得推广运用。

钢-混凝土组合塔筒中竖向灌浆接缝的受剪承载性能研究

钢-混凝土组合结构具有刚度大、稳定性好、施工相对快捷和维护费用低等优点,常被应用于风力发电机组的塔筒支撑结构中。钢-混凝土塔筒常采用垂直分段生产、运输,施工时通过二次浇筑高强灌浆料形成竖向灌浆接缝,接缝的抗剪性能直接影响塔筒的整体性能。通过对4个混凝土塔筒竖向灌浆接缝试件进行直剪荷载下的静力试验,分析破坏模式和荷载-滑移曲线,通过有限元软件ABAQUS建立了纯剪荷载下竖向灌浆接缝的精细化有限元模型,并与试验结果进行对比,验证了模型的准确性和适用性。提出了U形抗剪钢筋配筋率和是否配置纵向钢筋对承载力的影响,为参数分析和承载力计算公式推导打下基础。

风电钢-混凝土组合壳体混合塔筒钢板局部屈曲性能轴压试验研究

为了解决传统圆台形钢结构塔筒在受压时容易发生局部屈曲从而导致塔筒倒塌的问题,基于组合结构原理提出一种新型风电钢-混凝土组合壳体混合塔筒。为了研究风电钢-混凝土组合壳体混合塔筒的钢板屈曲承载性能,以曲率(半径的倒数)和距厚比(栓钉竖向间距与钢板厚度的比值)为关键参数设计了3个试件。其中,试件的内外侧钢板通过栓钉与混凝土相连,竖向荷载完全由钢板承担,混凝土仅对钢板起平面外支撑作用。内外侧钢板与混凝土之间铺设有聚四氟乙烯膜以消除内外侧钢板与混凝土之间的摩擦传力。对上述3个试件开展轴压试验,得到了试件的破坏形态和荷载-位移曲线。试验结果表明:试件均发生栓钉间钢板局部屈曲破坏;距厚比相同时,设置曲率构造能极大地提升试件的屈曲承载力;对于带弧度的试件,减小距厚比可有效提升试件的屈曲承载力。

独塔自锚式悬索桥总体计算分析

文章介绍了跨径为115m+115m独塔自锚式悬索桥的总体布置与结构设计;采用MIDASCIVIL软件进行总体计算,详细介绍了静力分析、抗风分析、弹性稳定分析、抗震分析等工况,相关指标均满足规范要求;对桥的受力特点做了总结,指出其中的不足之处;并对自锚式悬索桥的发展进行了展望。

钢-混凝土组合结构在海洋工程中的应用研究（英文）

海洋工程建设是我国海洋强国战略实施的重要基础和保障。相比陆地工程,海洋工程面临更加复杂苛刻的建造环境和条件,其设计、建造、施工难度通常更大,因而对结构工程提出了新的挑战。钢-混凝土组合结构由于充分利用钢材和混凝土各自性能优势,扬长避短,优化组合,具有显著的性能优势和综合经济效益,在海洋工程中拥有广阔的应用前景。本文从跨海桥梁、海底沉管隧道和海上浮体平台三方面综述了清华大学组合结构研究团队近年来在海洋工程组合结构研发和应用方面的工作:1)提出了新型抗拔不抗剪连接技术,并与传统支座升降、预应力、施工工序优化等技术结合,形成跨海连续组合梁桥负弯矩综合抗裂技术,与现有预应力抗裂方法相比具有显著的施工和运维成本优势,与混凝土结构相比具有明显的抗裂性能优势。这一新技术将极大提升结构的耐久性,已经在大连湾跨海大桥的结构设计中得到应用,为组合结构跨海桥梁的推广应用提供了有效的技术支撑。2)研发了适用于跨海多塔斜拉桥的新型双钢板-混凝土组合桥塔,从界面连接和结构整体受力性能两个维度开展研究。结果表明,其在开孔板连接件的作用下可以实现钢与混凝土的协同工作,与纯钢结构和混凝土结构桥塔相比有更高的承载能力、刚度和延性。同时钢板可兼作混凝土模板,提高施工效率,混凝土对钢壳的约束作用也解决了纯钢结构易局部失稳的问题。新型组合桥塔已在南京长江五桥工程中得到应用,刚度、承载力等关键性能指标的显著优势有助于新型组合结构桥塔在未来跨海多塔斜拉桥工程中得到进一步的推广与应用。3)提出了适用于海底沉管隧道的隔舱式双钢板-混凝土组合结构,揭示了其抗弯、抗剪和型钢连接件性能,提出了相应的设计方法。结果表明,相对于传统钢筋混凝土结构,组合结构尺寸小,承载能力强,抗震适应性好。双钢板既可作为混凝土模板,也可起到受力与防水的多重作用。除此以外,该结构施工便捷,尺寸不受加工设备限制,预制厂地要求低。该成果已在深中通道沉管隧道段得到应用,是未来跨海隧道的重要发展方向。4)研发了海上超大型钢-混凝土组合结构漂浮平台,将其应用于海上超大型浮式平台的建设,基于水弹性响应及结构强度分析,对大型钢-混凝土组合箱式浮体平台进行了案例设计和分析。结果表明,其可在提高结构防火、抗爆、抗冲击性能的基础上,增强构件的稳定性及耐久性,显著减小结构用钢量,同时组合浮式平台不用设置加劲肋,设计和施工便捷,维护成本低,具有良好的发展前景。研究与实践表明,组合结构由于其灵活多样的结构形式,即使面对海洋工程复杂苛刻的荷载环境条件和使用功能需求,也能发挥其性能优势,解决工程难题。本文所提出的新型组合结构体系具有较为显著的性能优势,取得了令人满意的综合经济效益,为海洋工程建设提供了崭新的思路和选择,有力地推动了组合结构在海洋工程中的应用。目前,组合结构在海洋工程中的应用仍处于起步阶段,尚需在复杂荷载响应分析、高性能新材料应用、结构形式多样性和适用性等方面进一步开展深入研究。

科特迪瓦阿拉萨内·瓦塔拉大桥总体设计

科特迪瓦阿拉萨内·瓦塔拉大桥采用(24+38+53+65+65+65+200+60+60)m九孔一联的地锚式独塔斜拉桥与连续梁桥组合体系,采用法国标准建设。大桥除C9桥台采用背索锚碇与主梁固结外,其它墩(台)均设置纵向滑动支座;主梁采用单箱三室钢-混组合梁,按超长联长设计,采用支架滑移施工,通过调整斜拉索索力、预制桥面板安装顺序和湿接缝施工顺序,减小主梁内力,确保主梁线形顺畅;因桥梁景观的需要,采用空间异形人字形桥塔,塔高108 m,采用柔性承台设计;C9桥台(锚碇)采用重力式地锚结构。施工图设计阶段,开展系列设计关键技术研究,在保证桥梁景观效果的同时,确保结构的稳定性和安全性。

广州名盛广场结构新技术设计及应用

介绍了广州名盛广场采用的多项结构新技术的设计和应用特点,着重说明了采用带约束拉杆异形钢管混凝土柱(墙)的新型混合结构框架-剪力墙筒体结构体系及柱支式地下连续墙地下室逆作法的设计特点,并对工程中应用的45m跨度预应力钢-混凝土组合拱架结构等转换结构的设计及构造进行介绍。

组合框架梁刚度增大系数取值研究

分析了钢框架-混凝土核心筒混合结构中组合框架梁正弯矩区截面抗弯刚度增大系数的变化范围和负弯矩区楼板翼缘有效宽度范围内钢筋对梁截面惯性矩的增大效果,对受力状态与组合框架梁负弯矩区长度的关系进行了深入研究,提出了变刚度组合框架梁刚度增大系数的计算方法,探讨了各种因素对混合结构中组合框架梁刚度增大系数的影响,并给出了混合结构设计时框架梁刚度增大系数的取值建议。