新型分层装配式节点钢框架地震易损性分析

为提高装配式钢框架的装配效率,结合节点抗震性能要求,提出一种新型全螺栓分层装配式节点。对新型和传统两类节点进行抗震性能试验研究,并把节点参数引入整体框架模型中,采用SAP2000建立两类框架模型并进行增量动力分析。考虑基于层间位移角的单参数损伤模型和基于变形与累积耗能的双参数损伤模型,定义结构性能水准限值并划分破坏等级,对结构进行地震易损性分析。结果表明:在单、双参数损伤指标下,新型节点框架的易损性曲线都包络于传统节点钢框架的易损性曲线内,且新型节点框架的抗倒塌储备系数更大,说明采用新型节点能降低结构在各破坏状态下的失效概率,提高框架的抗倒塌能力;在LS1、LS2极限状态下结构基于单参数损伤指标的峰值加速度中位值比基于双参数损伤指标下的峰值加速度中位值小,在LS3、LS4极限状态下则相反,说明累积耗能对结构抗震性能评估影响明显,结合双参数损伤指标能更好地预测结构的损伤程度;新型节点框架在单、双参数损伤模型下的倒塌储备系数均高于传统框架,说明新型框架的抗倒塌储备能力更高,有利于结构抗震。

多层剪切型支撑钢框架整体稳定性的解析算法研究

剪切型支撑钢框架整体稳定计算需考虑钢框架与剪切型支撑之间的相互作用,还需要考虑同层柱间的相互支援以及层与层之间的支援作用,规范计算长度系数法无法考虑这些因素可能会造成不合理设计。提出了一种计算多层剪切型支撑钢框架整体稳定性的解析算法,首先分析了支撑刚度与结构临界承载力之间的关系,推导了层临界支撑刚度计算公式,接着利用弹簧-摇摆柱力学模型推导了任意支撑下框架柱临界刚度比系数计算公式,然后将各楼层的有效抗侧刚度及荷载刚度进行楼层间的组装,将求解剪切型支撑钢框架的临界承载力转化为求解结构的楼层有效抗侧刚度,最后基于轴力权重加权平均的方法推导了可直接求解多层剪切型支撑钢框架临界承载力的计算公式,该公式能够判断结构的薄弱层,可以定量地计算楼层之间相互支援程度,有效地弥补规范尚无法求解弱支撑钢框架柱计算长度系数的不足。

广州航空轮胎大科学装置主体结构设计

广州航空轮胎大科学装置作为科学试验、产业吸引的重要建筑,方案新颖奇特,为竖向及水平圆组合的造型。结构设计时,通过设置防震缝将其分割成两个独立的结构主体,同时考虑建筑造型、试验设备、超高大跨吊车等的相关需求。竖向圆为中部通高的六层钢框架-中心支撑结构,充分利用吊车支撑做成强支撑框架,减少中部30m高跃层柱的长度系数,同时充分利用建筑形体,在30m以上做成半圆柱面单层网壳结构,实现建筑效果的同时也节约了材料;水平圆为钢框架结构,针对屋面大跨楼盖,采用单向密肋实腹钢梁,钢梁截面最大高度为1.9m,以满足建筑净空和结构挠度等要求;幕墙与主体间采用桁架式铰接支座,实现外鼓幕墙造型;10台半埋式试验台基础采用灌注桩基础,并设置隔振沟以减轻动力试验对主体结构的影响。设计最终很好地实现了建筑功能及结构安全性和适用性。

西北某高校体育馆大跨钢屋盖结构方案比选与设计

针对西北某高校体育馆钢屋盖结构方案比选,对比分析了两种屋盖方案布置的合理性和用钢量指标。采用3D3S软件对钢结构屋盖进行单独分析与设计,并采用YJK设计软件对比赛场馆上部钢结构与下部混凝土结构进行整体建模分析。最终选用双层(局部3层)正放四角锥螺栓球网架结构体系,支座四周采用3层网架变截面轻盈出挑,以实现建筑造型要求。对关键支座节点采用midas FEA进行了有限元分析验算。结果表明:采用网架变截面悬挑体系能更好地实现建筑造型,节点受力更合理且用钢量更低;支座选用双向抗震球铰钢支座,能有效减小温度应力的不利影响;关键节点采用有限元辅助分析是有必要的。

高大超长单层钢结构刚架温度分析及优化设计

通过对某高大超长单层钢结构厂房建筑的主刚架进行温度作用计算及对比分析,解决了高大超长刚架结构设计的温度影响问题,分析了温度作用、风荷载对高大超长单层钢结构刚架设计的主要影响,并根据主要影响因素探讨了不同的结构方案,提出了高大超长单层钢结构刚架的优化设计思路。

长安书院异形曲面钢屋盖施工过程模拟分析

由于异形曲面网架结构具有柱间梁跨度大、结构整体扭转和凹凸不规则等特点,在施工过程中会带来应力、挠度突变。以长安书院整体结构施工为背景,提出了先施工网架结构屋盖的逆作法和后施工网架结构屋盖的逐层法2种施工方案,并对采用2种施工方案在施工过程中产生的临时胎架顶部轴力及侧向位移、框架柱柱顶轴力及侧向位移、网架结构挠度及应力、框架梁应力和挠度及楼板应力进行比较。研究结果表明,采用逐层法方案时,框架梁最大拉应力较大、临时胎架和框架柱柱顶轴力相差不大,除此之外,施工过程中采用逆作法施工方案时结构应力和挠度均小于采用逐层法施工方案。

构件抗力与多层钢框架结构抗倒塌能力的关联性分析

讨论构件抗力与结构抗力的关联性,分别给出不同结构参数下(层数与跨数)层间抗弯能力、层间水平约束以及大变形阶段层间极限轴力的计算模型。借助构件性能指标并结合各层构件的实际受力状态(包括拉弯、受弯和压弯),得到多层框架起始屈服抗力、最终屈服抗力与极限抗力的计算式。通过可靠的数值模型对多层钢框架模型抗力评估过程的3个步骤进行验证与分析。研究结果表明,多层框架层间内力主要体现为小变形阶段层间抗弯能力与大变形阶段层间轴力的差异;计算结果与数值结果较为接近,该理论方法可体现层间内力的相互作用并建立构件与结构抗力之间的关系,为多层钢框架抗倒塌能力的评估与计算提供参考。

新型钢节点连接PC框架子结构抗冲击行为分析

梁-柱连接节点是装配式结构需重点关注的部位,对整个结构的受力性能有着重要作用,一旦节点发生破坏,可引发建筑物的整体倒塌。采用新型钢节点连接的装配式混凝土(Prefabricated Concrete,PC)框架子结构,考虑钢材与混凝土材料的损伤及应变率效应,分析了其在冲击荷载作用下的动力响应及构件和连接钢节点的破坏行为,考察了冲击物冲击载荷作用面积、冲击位置、冲击动能对框架子结构动力响应及其节点连接性能的影响,并从能量角度分析了冲击荷载作用下框架子结构各构件耗能占比。结果表明:冲击荷载作用面积对钢节点的变形及混凝土损伤影响显著;冲击位置改变时,与框架梁、框架柱相比,钢节点的变形较小,且框架梁、框架柱的损伤范围发生显著的变化;动能相同时,冲击动量越大,冲击力峰值越低,作用时间越长,而动量较小时更易发生二次撞击;随着动能的增加,框架梁损伤程度增加,且损伤范围更加集中。

某医疗楼外套增层的结构设计与抗震性能分析

文章以某医疗楼为例,根据建筑的功能需求和原有结构形式,在比较了直接增层法、整体式套建增层法和几种典型分离式套建增层法的基础上,最终选择了采用框架梁柱连接的分离式套建增层法,该方法在原结构两侧分别采用钢框架结构,可以明显提高“高鸡腿式”外套钢柱的抗侧刚度,避免使用钢支撑,立面简洁美观、方便施工;同时在加层上下梁之间增加立柱及斜撑,形成钢桁架,可以有效减小托梁高度,满足楼层净高使用要求。并对此结构进行了多遇地震下的弹性反应谱分析、弹性时程分析及罕遇地震下的弹塑性分析。结果表明,该结构满足规范要求,具有良好的抗震性能。最后,采用两种不同形式的基础方案解决了现场条件难以施工的问题,可供类似工程参考。

某景观塔钢结构设计研究

某景观塔结构具有构件间断、楼板不连续、斜柱和转换层不规则等特点,整体结构采用钢框架及钢管桁架体系,研究了抗震性能的设计方案,通过小震和大震的弹塑性分析可知,景观塔整体结构和构件的抗震性能指标均满足设计预期。

新型多层组合连续钢便梁设计与力学性能分析

为解决多孔、大跨度及道岔区框架桥顶进施工中传统线路加固方法施工周期长、施工安全风险高、对铁路行车干扰大等局限性问题,提出一种由Ⅱ形截面钢梁拼接组合而成的多层连续钢便梁加固体系。采用数值模拟和现场试验相结合的方法,对该结构的整体工作性能进行研究分析。结果表明,该新型多层连续钢便梁截面内力符合平截面假定,整体受力状态良好。针对常用框架桥孔径设计了连续钢便梁加固体系并予以验证。该加固体系适用于不同的跨径组合,且具有整体性较好、组合多样化、构件轻型化、作业组装化的特点,可在实际工程中推广使用。

外包钢加固节点对轻钢加层结构的整体抗震性能研究

以实际工程为背景,运用ABAQUS有限元软件,建立3种模型,包括YSC模型(原有三层钢筋混凝土结构)、JLC模型(加两层钢框架结构)、WBGJLC模型(外包钢加固的加两层钢框架结构),然后对以上3种结构模型分别进行抗震性能研究,包括模态分析和反应谱分析,进而研究外包钢加固节点对加层结构的影响,以及对加层结构体系缺陷的改善情况。

某连续刚构桥增设中墩加固方案研究

某连续刚构桥为(64+115+64)m变截面预应力混凝土箱梁桥,常规检测发现该桥存在主跨跨中下挠、混凝土开裂与预应力损失等病害。采用设置体外预应力钢束、封闭裂缝、粘贴碳纤维布和钢板等措施加固后,检测发现跨中仍持续下挠,需再次加固,因此提出在主跨跨中增设中墩的加固方案。中墩采用钢管混凝土格构式墩,墩身由4根钢管(管内填充C50混凝土)、“N”字形横向联结系、斜撑与斜联组成,钢材均为Q345qDNH钢;在主梁腹板外侧设置体外预应力,在主跨跨中新增中横梁并设置腹板加厚层。为研究该方案加固效果的有效性,采用有限元法对比分析增设中墩加固前、后结构的承载力,运用反应谱、动态时程与耐震时程法分析增设中墩加固前、后结构的抗震性能,基于等效试验荷载法评估增设中墩加固后结构的承载力与刚度。结果表明:增设中墩加固后结构承载力、刚度和抗震性能均有效提升,加固后实际工作状况较好。

多层钢结构厂房结构及节点性能化设计

根据钢标性能化设计,采用“低延性-高承载力”的抗震设计思路,对某常规设计的多层钢结构厂房进行性能化设计,对实际性能化设计过程中产生的问题进行分析阐述,证明采用合理承载力性能等级和延性等级结构设计是成立的,在节点设计时性能化设计是更为合理的计算方式,并通过对比钢结构工业厂房常规设计和性能化设计,对用钢量方面做比较,得出结构总用钢量可以减少10%的结论,在烈度不高的工业建筑中采用性能化设计对节约钢材用量产生了积极效果,为钢结构优化设计提供了新的方向。对组合钢次梁截面优化,探索组合梁更加合理的受力计算模式,得出上小下大截面组合梁相近应力比的情况下能节省40%的钢材用量的结论。

框架结构增设支撑与增设翼墙抗震加固方案对比

随着我国中小学校舍的抗震设防类别提高到乙类,大多数现有校舍不能满足抗震设防要求,必须进行抗震加固。基于构件加固的扩大截面法等传统方法,其破坏与修复工程量大,施工繁琐,且加固后效果难以验证,本文介绍增设支撑和增设混凝土短翼墙两种方法,系改变结构体系入手的加固方法。结合工程实例,探讨采用两种方法加固框架结构的抗震性能及经济性价指标,结果表明这两种方法能经济有效地提高既有框架结构的抗震性能:增设钢支撑加固具有施工方便、快捷等特点,工期短,适合要求紧急加固的工程;增设翼墙加固对原有建筑功能影响小,施工技术要求低,加固质量可靠,造价低,工期相对增设支撑方法稍长,但仍比及逐构件加固的方法经济快捷高效。

三种套建结构在既有房屋增层改造中的应用

为完善既有房屋套建增层改造决策系统和技术措施,结合具体工程实践,对预应力混凝土框架结构套建增层;新增结构一层顶采用内置预应力钢桁架-混凝土组合框架梁的框架结构套建增层;预应力钢-混凝土组合框架结构套建增层的设计与施工要点,进行对比分析.结果表明:预应力钢-混凝土组合框架结构套建增层,不但可实现施工过程中底层楼盖的自承重,而且与其他方案相比,结构整体造价低,施工周期短.因此,在既有房屋套建增层改造中应优先选择预应力钢-混凝土组合框架结构.

无线ad hoc网络中基于帧传输效率的拥塞控制方法

提出以一种基于帧传输效率的MAC层拥塞通告机制,当中间节点检测到帧传输效率小于某一阈值时,通过ECN通告使发送方主动降低发送速率。该机制只需在链路层完成,不需改变现有的传输层协议。仿真结果表明该方法能较大地提高网络的效率,尤其在多流情况下比原有的TCP协议的吞吐量提高了50%左右,同时能够保证多流之间的公平性。

基于套建增层的单跨双层钢框架滞回性能分析与设计

为研究基于套建增层的单跨双层钢框架的抗震性能,以长细比、轴压比及加载位置为参数,设计18组单跨双层钢框架体系;基于简化的力学模型和材料的本构关系,利用ABAQUS有限元软件建立有限元模型,开展框架结构在单调水平荷载作用下的静力分析,通过仿真分析与单跨双层钢框架试验结果对比,两者吻合较好,验证有限元模型建立的合理性;开展18组单跨双层钢框架非线性滞回分析,提取并比较荷载—位移滞回曲线、包络图和骨架曲线,基于能量等效法计算结构的延性因数,考察结构体系的塑性铰出现时间及分布规律;给出钢框架在大跨、重载和套建增层工程中的设计建议.结果表明:单跨双层钢框架结构滞回曲线饱满,塑性、耗能及延性性能较好,形成强柱弱梁的塑性铰机制,为在抗震区新建和既有建筑改造提供技术支撑.

钢结构加层中柱脚刚度对结构抗震性能的影响

由于自重轻、抗震性能好等优点,钢结构直接在混凝土结构上加层,正越来越多的应用到实际工程中.加层后形成的混合结构由于原结构和加层结构采用不同的结构形式,存在质量和刚度的突变,从而柱脚刚度将影响结构的整体性能.结合工程实例,采用有限元分析程序从层剪力、层间位移等方面比较分析刚性柱脚和半刚性柱脚对结构抗震性能的影响.

某高层建筑加层钢框架柱脚节点的抗震构造

为保证加层钢框架结构的抗震性能以及新旧结构的整体性,钢框架柱脚节点能否达到设计要求是关键。目前常采用的节点构造抗震性能不足。分析了钢筋混凝土框架的钢加层柱脚节点的一般做法,提出了一种柱脚刚性连接构造,该构造能有效地提高柱脚节点的抗震性能。