钢桁架内支撑体系柔性交叉支撑门槛刚度设计分析

近年来,一种钢桁架内支撑体系在深基坑支护中逐步得到推广。本文分别对剪切变形情况下,横系杆完全刚性时柔性交叉支撑的门槛刚度及交叉支撑完全刚性时横系杆的门槛刚度解析解进行了推导,得出了两种情况下的横系杆、交叉支撑的门槛刚度。通过有限元算例进行对比分析,发现随着节间数增大,只考虑剪切变形的交叉支撑门槛刚度误差越来越大,无法满足工程应用需要。对钢桁架内支撑进行考虑弯剪变形共同作用下的整体稳定分析,提出了当横系杆完全刚性时、可同时考虑弯剪变形的交叉支撑门槛刚度实用修正公式,该修正公式具有较高的精度,可满足工程设计实践需求。

竖向加劲钢板剪力墙门槛刚度研究

为研究设置竖向加劲肋的钢板剪力墙的弹性屈曲性能,采用有限元法对竖向加劲钢板剪力墙弹性屈曲性能进行研究,分析加劲肋的刚度、加劲数量和钢板高宽比等因素的影响。研究表明:设置竖向加劲能有效提高钢板墙剪切临界应力,钢板高宽比、加劲肋数目和加劲肋抗弯刚度均对钢板剪力墙屈曲系数有较大影响。提出加劲肋门槛刚度的判定标准和计算公式,该判定标准考虑了加劲肋扭转刚度的影响。与有限元结果的比较表明,具有较好的精度,且明显优于文献结果。

纯剪切横向密加筋板的加筋弯曲刚度门槛值

针对由横向密加筋板组成的散货船舷侧板承担着较大的面内剪切载荷,而散货船共同结构规范中加筋弯曲刚度设计考虑的是舷外水压力,并没有考虑剪切载荷的问题,研究在剪切载荷作用下横向密加筋板的加筋弯曲刚度门槛值.通过改变加筋的高度,可以改变加筋弯曲刚度,从而使加筋板的剪切屈曲强度和极限强度也随之变化.根据加筋板的纯剪切弹性屈曲强度和极限强度等于材料的剪切屈服极限,找出2种加筋弯曲刚度的门槛值,并把这2种加筋弯曲刚度值与AASH-TO规范所得值进行对比分析.结果表明,应由剪切极限强度分析来确定横向密加筋板的无量纲加筋弯曲刚度门槛值.

白车身整体弯曲刚度传力转移机制及评价研究

基于白车身截面,剖析内部力的传递转移,发现以门槛梁弯曲刚度作为整体弯曲刚度的唯一评价的局限性。提出座椅安装刚度与门槛梁弯曲刚度相结合的评价整体弯曲刚度方法,通过厚度灵敏度分析验证座椅安装刚度与门槛梁弯曲刚度之间具有互补性。针对相关车型数据统计,可知二者间比值也对白车身整体弯曲刚度评价具有参考价值。

《钢结构与钢-混凝土组合结构设计方法》的理解与应用——钢板剪力墙(二)

钢板剪力墙具有构件形式简单、连接节点容易实现、受力性能优良等优点,在多高层钢结构建筑中的应用日益广泛。根据《钢结构与钢-混凝土组合结构设计方法》,介绍了考虑竖向加劲肋共同受力时钢板剪力墙的受压稳定计算方法和竖向加劲肋门槛刚度的计算方法,给出了与现行规范计算方法的结果对比,同时还介绍了钢板剪力墙上开设门洞的设计方法。希望可为实际工程项目中钢板剪力墙的设计提供参考。

扭转支撑约束下双跨连续钢梁整体稳定分析

采用能量变分法,建立具有扭转支撑约束的双跨连续钢梁在均布荷载作用下整体稳定的总势能方程,侧向位移和扭转角的模态函数采用6项三角级数表达。通过引入无量纲弯矩等参数,推导得到具有扭转支撑双跨连续钢梁弹性整体稳定的临界弯矩,并通过1stOpt软件拟合出临界弯矩和扭转支撑门槛刚度的简化计算公式。通过与有限元分析结果进行对比,发现提出的临界弯矩计算公式具有较好的精度,可为双跨连续钢梁的实际工程设计提供参考。

交叉加劲钢板深梁弹性屈曲分析

以交叉加劲钢板深梁为研究对象,利用有限元软件ANSYS分析其弹性屈曲性能,讨论了抗弯刚度比、跨高比、钢板深梁厚度对其弹性屈曲性能的影响;考虑钢板深梁在钢框架的弯剪受力特性,根据板的经典理论建立了交叉加劲钢板深梁屈曲荷载计算公式,提出了等效屈曲系数。结果表明:交叉加劲钢板深梁的临界屈曲荷载随抗弯刚度比增大而增大,但达到门槛刚度比后,增大幅度急剧减小,得到门槛刚度比约为10;临界屈曲荷载随跨高比和板厚的减小而减小,等效屈曲系数随板厚减小而增大;等效屈曲系数与跨高比关系曲线由二次抛物线形向波浪形渐变,交叉加劲钢板深梁受力特性由剪切主导向弯曲主导过渡。

设有单根拉条滑动座连接檩条的稳定性分析

采用精确解析解方法研究了跨中设有拉条、与屋面板采用滑动座连接的檩条承受纯弯矩时的弯扭屈曲,檩条两端简支,屋面板对檩条提供均布弹性扭转约束,拉条提供侧向弹性支撑。求解得到了解析解,给出了檩条由对称屈曲转变为非对称屈曲对应的拉条门槛刚度的表达式,并讨论了檩条截面、跨度、扭转约束刚度大小、拉条刚度大小及拉条作用点高度等因素对门槛刚度和临界弯矩的影响。经过全范围算例计算,给出了临界弯矩简化表达式。研究发现,无论均布扭转约束多大,无拉条时檩条总是以一个正弦半波屈曲,从而呈现出与均布弹性地基上压杆的屈曲不一样的性质。

方钢管端柱加劲两边连接钢板剪力墙弹性屈曲性能分析

仅与框架梁相连的钢板剪力墙侧边易发生屈曲,对侧边进行加劲可提高其屈曲承载能力。对边缘方钢管端柱加劲的480个钢板剪力墙弹性屈曲性能进行分析,研究端柱刚度对剪力墙屈曲模态的影响,分析方钢管端柱加劲钢板剪力墙弹性屈曲性能要求和端柱门槛刚度确定方法;通过有限元方法求解方钢管端柱加劲剪力墙弹性屈曲系数,并对影响因素进行分析,给出弹性屈曲系数计算式。

加劲钢板剪力墙之加劲肋的优化设计方法

对于仅设置竖向加劲肋的钢板剪力墙的加劲肋刚度,现有的设计规范没有提出明确的控制要求。虽然也有资料提出加劲系数η不小于50的建议,但如何合理适当地设置加劲肋,使其既可以恰当地抑制墙板的整体屈曲,又能尽量减少加劲肋的材料用量和焊接工作量,实现更好的经济性,国内研究较少。通过对门槛刚度的概念解析,对规范计算公式的理解,提出通过临界剪切应力来反推加劲肋刚度的优化设计路径,并提出通过计算小区格的屈曲临界应力来锁定墙板区格划分,提高了加劲肋设计计算的效率,并提出追逐门槛刚度的方法可能不经济适用。

有平面外支撑的工形截面圆弧钢拱弹性稳定性能及支撑刚度设计

采用有限元特征值屈曲数值方法,对平面外支撑工形截面圆弧拱弹性屈曲荷载及其刚度取值进行研究。在考虑各种荷载条件与拱脚条件下,研究了支撑刚度,约束类型、数量以及作用位置对钢拱平面外屈曲性能的影响,对于设置等间距侧向支撑的情况,给出了侧向支撑弹性门槛刚度的拟合式,并提出了支撑点间拱段不发生平面外弹性失稳的条件。研究结果表明:平面外支撑越靠近拱顶,其防止平面外失稳的工作效率越高;设置侧向支撑的钢拱屈曲时,随着支撑刚度的增大其屈曲半波数逐渐增加,而仅在拱顶设置扭转约束时始终呈现1个半波失稳模式;从均匀受压圆弧拱的情况获得的等间距侧向支撑门槛刚度,应用在其他组合荷载作用下,同样可以获得足够的支承刚度;当工形截面钢拱的支撑点间拱段长度满足所提出的要求时,钢拱平面外失稳不先于平面内反对称整体失稳。

竖向槽钢加劲钢板剪力墙剪切屈曲

对设置多道竖向闭口加劲肋的钢板剪力墙的剪切屈曲进行了有限元弹性屈曲分析,得到了剪切应力随加劲肋抗弯和加劲肋抗扭刚度变化曲线,以加劲板临界应力等于小区格按简支计算的剪切屈曲应力为条件,得到了双面加劲肋的门槛刚度。刚度小于门槛刚度时给出了剪切屈曲临界应力与加劲肋刚度的关系;将双面加劲同单面加劲、交错单面加劲两种情况进行比较,得出了后两者的门槛刚度放大系数。与数值结果比较表明:公式具有良好精度且偏安全。

竖向槽钢加劲钢板剪力墙轴压屈曲

对仅设置多道竖向槽钢加劲肋的钢板剪力墙承受轴向压应力的情况,进行了大量有限元弹性屈曲分析,得到了轴向压应力随加劲肋抗弯刚度和加劲肋抗扭刚度变化的曲线,以及加劲板的临界应力等于小区格按简支计算的轴压屈曲临界应力条件下加劲肋双面布置时加劲肋的门槛刚度。在加劲肋刚度小于门槛刚度时给出了钢板剪力墙弹性轴压屈曲临界应力与加劲肋刚度的关系。将双面加劲同单面加劲、交错加劲两种情况进行比较,得出了后两者的门槛刚度放大系数。与数值计算结果的比较表明,公式具有良好的精度,并且公式结果均在安全一侧。

拱墙结构平面外失稳机理与设计研究

拱墙是一种由拱、立柱、横梁组合而成的竖向平面结构,横梁上的竖向平面内荷载通过立柱传递到大跨度拱体中。为研究拱墙结构的失稳机理,采用有限元分析方法,对拱墙模型在弹性和弹塑性条件下的稳定性能进行了研究。分析结果表明:立柱侧向刚度及横梁侧向支撑刚度是影响拱墙稳定性能的主要因素,当横梁侧向支撑刚度小于其门槛刚度时,拱墙的屈曲模式表现为拱墙整体平面外失稳;当横梁侧向支撑刚度大于其门槛刚度而立柱的侧向刚度小于其门槛刚度时,拱墙的屈曲模式表现为拱体的平面外失稳;当横梁侧向支撑和立柱的侧向刚度均大于各自的门槛刚度时,拱墙的屈曲模式表现为拱墙整体平面内失稳。结合某火车站站房工程,建立了横梁位置施加侧向弹簧支撑和带纵向桁架的两种拱墙模型,分析了该拱墙结构的平面外稳定承载力。结果表明,纵向桁架为拱墙横梁提供的平面外支撑刚度远大于拱墙的侧向支撑门槛刚度,提高拱墙的平面外稳定承载力需通过增大立柱的侧向刚度和加强立柱两端的可靠连接实现。

斜向槽钢加劲钢板剪力墙弹性剪切屈曲研究

通过对剪切作用下的闭口斜加劲钢板剪力墙进行有限元弹性屈曲分析,研究了肋板刚度比和抗扭抗弯刚度比对斜向槽钢加劲钢板剪力墙剪切屈曲性能及其加劲门槛刚度的影响。通过有限元分析,得到了斜向加劲钢板剪力墙临界剪切屈曲应力随内填板跨高比和加劲肋抗扭抗弯刚度比变化的关系曲线。考虑加劲肋对内填板加劲边转动约束,提出了第二门槛刚度,并给出了具有良好精度的斜向槽钢加劲钢板剪力墙的门槛刚度及第二门槛刚度计算公式。研究结果表明,受压型加劲肋对加劲板的临界剪切屈曲应力提高明显,随肋板刚度比的增大,加劲板的剪切屈曲应力增大,而受拉型加劲肋对板的屈曲荷载提高有限;当肋板刚度比达到第二门槛刚度时,加劲肋可以完全约束加劲边的面外位移和转动。当提高加劲肋的抗扭抗弯刚度比时,能够有效降低加劲肋的门槛刚度,因此,建议加劲肋的抗扭抗弯刚度比不低于0.307。

带支撑箱形钢拱的平面外弹性屈曲性能分析

为提高钢拱的平面外稳定性,钢拱的平面外通常布置有一定数目的弹性离散支撑。该文研究了拱顶设置单个弹性支撑作用时,箱形截面钢拱的平面外弹性屈曲性能。首先采用能量法推导得到了弹性支撑作用下,箱形截面纯弯两铰拱和纯压两铰拱的平面外弹性屈曲荷载;其次结合无支撑拱的弹性屈曲性能,获得了弹性支撑的门槛刚度计算公式。该方法的结果与有限元计算结果吻合较好,可以作为离散支撑均匀分布的箱形截面钢拱平面外弹塑性稳定设计的基础。

竖向闭口加劲钢板剪力墙在非均匀压力下的弹性稳定性研究

对非均匀压应力作用下设置多道竖向闭口加劲肋的钢板剪力墙进行了有限元弹性屈曲分析,得到了屈曲临界应力随加劲肋加劲系数变化的曲线,以及各情况下的门槛刚度值。加劲肋门槛刚度随偏压系数增大而减小,随加劲肋数目增多而增大,随小区格宽高比增大而减小,随加劲肋扭弯比增大而减小。提出了竖向闭口加劲钢板剪力墙弹性屈曲加劲肋门槛刚度的近似计算公式,公式计算结果偏于安全。

某电厂烟囱施工平台受力分析与改进

在阐述烟囱施工平台结构体系及受力特征的基础上,对某电厂烟囱施工平台结构采用有限元软件SAP2000进行分析.结果表明:烟囱施工平台辐射梁及辐射梁之间的铺板连接不牢靠,随机性较大,铺板丧失刚性作用时,该烟囱施工平台为机构;根据门槛刚度原理,至少需要保证该烟囱施工平台结构的6个单元格铺板是可靠连接的,同时在辐射梁的跨中增加平面外系杆,减小辐射梁的平面外计算长度,可以解决机构及辐射梁稳定承载力较低的问题;基于圆环平面内受拉压承载力高、平面外的承载力低的特征,采取增加二级鼓圈支撑的方式减小下鼓圈的平面外节间距离,可有效增大下鼓圈的承载力,从而提高烟囱施工平台结构的整体稳定性.