柱脚不同连接形式钢框架-摇摆墙结构抗震性能对比分析

增设摇摆墙后框架结构地震下柱脚仍会发生一定程度的塑性损伤,将柱脚设置为铰接或提离后有望减轻上述缺陷。以三层、六层和九层钢框架为基准模型,分别建立柱脚固接、铰接及提离三种框架-摇摆墙结构模型并进行动力弹塑性时程分析,对比各结构最大侧向位移、层间位移角、峰值加速度、层间剪力、墙体剪力和弯矩等;进一步建立耗能连梁固接和铰接的对比模型,研究连梁连接方式对结构抗震性能的影响。结果表明:三层模型中柱脚固接时侧向位移、层间位移角、加速度、层间剪力及摇摆墙墙体剪力的控制效果最优,六层、九层模型中分别对应柱脚提离和柱脚铰接效果最好;摇摆墙墙体剪力图和弯矩图分别呈现“C形”和“反C形”,柱脚固接时墙体弯矩均为最小,与层数无关。柱脚固接耗能连梁两端采用固接最优,柱脚铰接和柱脚提离时耗能连梁两端采用铰接形式效果更优。此分析可为框架-摇摆墙结构进一步推广应用提供参考。

宋式古建筑木结构有限元模拟及承载特征

为提出宋式古建筑木结构的有限元模拟方法并揭示其承载特征,分析了与础石接触的柱脚和与普拍枋接触的柱头的转动特性,并给出了柱脚和柱头恢复力矩的显示表达式.研究了考虑普拍枋影响的柱头燕尾榫节点恢复力矩解析模型.并建立了宋式古建筑木结构弹簧-梁单元有限元模型,研究了此类结构的承载特征.结果表明:建立的模型可以较好地表征木结构的承载能力,当木结构向右侧变形时,竖向荷载由普拍枋左侧传递给柱头,由普拍枋右侧传递给柱头和阑额,普拍枋与柱头之间的压力随加载位移的增大而减小,普拍枋与阑额之间的压力随加载位移的增大而增大.木柱和柱头燕尾榫节点提供的承载能力是三种竖向荷载作用下木结构侧向承载能力的主要组成部分.三种竖向荷载工况下,木柱提供的承载能力均大于60%,木柱的承载能力贡献比随竖向荷载的增大而增大.

水平作用下古建筑木柱受力性能影响因素分析

由于柱脚的平摆浮搁布置,古建筑木柱在水平作用下的受力性能对整体结构的抗震性能具有重要影响.为探究水平作用下古建筑木柱受力性能的影响因素,基于木柱在水平作用下的力学模型,从静力和动力两个方面,分别讨论弹性模量、高径比、轴压比、圆频率和加速度幅值等因素对木柱受力性能的影响.结果表明:在静态下,古建筑木柱的受力行为由柱脚节点的受力性能体现.更大的弹性模量、更小的高径比和更高的轴压比能够增加柱脚节点的刚度和恢复力矩,使木柱保持稳定.在动态下,木柱的动力响应表现为滑移和倾斜.相比于水平作用的振幅,频率对木柱的动力响应影响更大.柱脚的滑移量有限,木结构的倒塌更大来自于木柱的倾斜角度过大.该研究成果可为古建筑木柱的抗震加固提供理论支撑.

多层古建筑木结构柱脚节点力学性能研究

开展了多层古建筑木结构柱脚节点试验研究,揭示了不同楼层柱脚节点的变形机理并评估了其力学性能,基于受力机理和刚体摆动特性建立了多层古建筑木结构柱脚节点简化力学模型。研究表明:上部楼层柱脚节点以木枋横纹嵌入变形为主且变形显著,底层柱脚节点以木柱顺纹受压变形为主但变形较小。随着竖向荷载的增加,柱脚节点弯矩承载力增加,但上部楼层柱脚节点弯矩-转角滞回曲线捏拢现象明显,强度退化因子在0.8~0.9;底层柱脚节点弯矩-转角滞回环高度重叠,强度退化因子大于0.95。上部楼层柱脚节点耗能能力随竖向荷载的增加而增加,处于较低竖向应力状态的柱脚节点耗能增幅较为显著。简化力学模型与试验曲线吻合良好,可用于多层古建筑木结构性能分析。

轨道交通桥梁声屏障柱脚节点计算方法研究

声屏障柱脚结构一般采用锚栓连接钢立柱与混凝土基础。此类节点受力方式既不同于钢筋混凝土结构,亦不同于钢结构的螺栓群连接,而钢结构相关设计规范和混凝土设计规范中均未给出此类节点结构受力分析计算办法。本文在轨道交通声屏障柱脚锚栓连接节点结构受力分析中,提出按平截面假定方法分析的计算原理,结合在上海申通地铁集团有限公司科研项目《声屏障风荷载特性研究》中得出的风荷载作用数值,按照计算原理得出的方法,计算了六种不同荷载组合下的柱脚节点受力,并采用有限元仿真分析并行计算,对比二者计算结果以验证该原理和方法,可供相关设计人员计算参考。

基于大跨度钢结构厂房的插入式钢柱柱脚施工技术

以随州新能源项目的大跨度钢结构厂房石墨化车间为例,对插入式钢柱柱脚的主要做法和技术措施进行了研究,提出了通过设置一套可拆卸的定位机构对钢柱进行定位与临时固定,解决了现有技术中钢柱定位不准确的问题。进一步介绍了插入式钢柱柱脚的新技术包括混凝土基础、底座、定位机构等,详细说明了新技术的特点、工艺流程、操作要点等,总结了新技术与现有技术相比的有益效果,为大跨度钢结构厂房的插入式钢柱柱脚施工安装提供了施工经验,可在类似工程中借鉴和推广。

基于大跨度门式刚架的外露式钢柱柱脚施工技术

以东风本田联合厂房项目的门式刚架为例,对外露式钢柱柱脚的主要做法和技术措施进行了研究,提出了通过增加一套用于对地脚螺栓进行定位的定位机构,解决了现有技术中地脚螺栓定位不准确的问题。进一步介绍了外露式钢柱柱脚的新技术包括柱脚底板、地脚螺栓、抗剪键、定位机构、灌浆料、混凝土基础等,详细说明了新技术的特点、工艺流程、操作要点等,总结了新技术与现有技术相比的有益效果,为大跨度门式刚架的外露式钢柱柱脚施工安装提供了施工经验,可在类似工程中借鉴和推广。

钢管桥墩与混凝土基础的内插式刚性柱脚连接研究

介绍了传统钢管墩柱脚形式,并从结构形式和传力机理两个方面介绍了新型内插式柱脚,通过实际工程案例计算分析及规范对比,验证了该柱脚连接方式易于施工、造价低且抗震性能好,具有很高的经济价值和工程价值。

超厚大体积混凝土底板钢结构柱脚锚栓施工技术

以深圳市深圳湾超级总部基地地标建筑OPPO国际总部项目为例,阐述了主塔楼钢结构柱脚锚栓的施工实践经验,分析了超厚大体积混凝土底板钢结构柱脚锚栓快速有效安装的一种创新思路及实施效果。

基于小型超高性能混凝土壳的装配式柱脚连接抗震性能试验研究

常规装配式混凝土柱脚连接常采用灌浆套筒作为连接方式,为克服地震作用损伤集中于连接区而不利于抗震和修复的问题,提出了一种基于小型超高性能混凝土(UHPC)壳的装配式柱脚连接。采用UHPC预制成环形壳状,设置于预制混凝土柱脚区域,控制该柱脚连接在地震作用下损伤出现的部位。进行了3个足尺试件的试验,对比分析了滞回和骨架曲线、强度和刚度退化以及耗能能力,研究了预制UHPC壳尺寸对抗震性能的影响,提出了骨架曲线简化计算模型。结果表明:该连接形式在地震作用下的混凝土破坏区域转移至UHPC壳上边缘;抗震性能总体良好;较厚较短的UHPC壳更加有利于提高基于小型UHPC壳的装配式混凝土柱脚连接的抗震性能;提出的简化计算模型在一定程度上反映了该连接的内在机理,可用于该连接形式的分析和设计。

350km/h高速铁路全封闭声屏障靴型钢柱脚疲劳试验研究

主要研究350km/h高速列车通过全封闭声屏障时产生的脉动风压可能引起的结构疲劳问题。利用MIDAS Civil软件模拟了全封闭声屏障整体在恒载、活载、风荷载以及列车气动力多种荷载组合下的受力性能,并用ANSYS WORKBENCH软件对一榀钢框架进行精细化建模,结果均表明靴型钢柱脚是整体声屏障结构的薄弱环节,存在明显的应力集中现象。设计制作1∶1足尺靴型钢柱脚试件及混凝土台座,在最不利设计荷载工况下对构件进行了400万次疲劳加载试验。试验结果表明,各部件均未发生明显破坏现象,靴型钢柱脚表面及焊缝处未见裂纹产生,钢柱脚、U形螺栓及混凝土台座上各测点各次停机静力加载时的应力-加载级数关系曲线、位移-加载级数曲线和疲劳加载时的动态应力时程曲线变化不大。说明在列车高速运行脉动风压作用下结构的受力特性未发生改变,疲劳性能良好,满足耐久性和安全性的要求。

某续建改造项目裙房结构设计难点分析

建筑方案的修改导致本工程有以下设计难点:南侧既有地下室结构在±0.00标高处,柱未甩筋或甩筋不足,部分柱位未对齐;商业裙房地上部分存在扭转不规则、偏心布置、凹凸不规则、楼板不连续、局部不规则等不规则项。为解决这些难点,对上部结构体系与柱脚连接问题统一考虑,以期得到裙房的结构体系。为确定结构的抗震性能目标,采取了合理的概念性设计、计算分析和构造措施,并对关键构件进行了计算分析论证。结果表明:裙房采用钢框架-支撑(屈曲约束支撑(BRB)+局部防屈曲钢板墙(BRW))结构体系最为合理,BRB的设置大幅减小了首层柱脚位置的内力,优化了裙房构件尺寸,保障了整体结构的安全性和经济性。

堆垛机柱脚焊接接头疲劳寿命分析及优化

为了探究工作条件下堆垛机柱脚焊接接头的疲劳寿命问题,对堆垛机柱脚焊接接头进行了动载荷作用下的疲劳寿命分析,并对影响疲劳危险焊缝疲劳强度的相关尺寸进行了优化。首先,建立了含柱脚焊缝的堆垛机柱脚有限元模型,并使用典型受力模式下的静力学分析与焊线处结构应力分析,确定了柱脚危险焊缝位置;然后,建立了含柱脚危险焊缝的堆垛机有限元模型,采用动力学分析得到了动载荷作用下危险焊缝的疲劳载荷谱,并采用结构应力法求解得到了动载荷作用下的危险焊缝疲劳寿命;最后,针对危险焊缝疲劳强度较低的情况,使用响应面优化法对影响柱脚环形焊缝疲劳强度的尺寸进行了优化。研究结果表明:柱脚环形焊缝为柱脚疲劳危险焊缝;在极端工况下,堆垛机危险焊缝疲劳寿命为27.14 y,可以满足堆垛机设计使用年限;优化后的危险焊缝结构应力较优化前降低了15%,危险焊缝疲劳强度得到了较大提高。

基于ABAQUS不同节点的木构架分析

为了解木结构建筑不同节点形式抗震性能与受力特性,通过ABAQUS有限元软件建立了透榫和燕尾榫两种榫卯节点,柱脚节点分别为柱脚固接、柱脚带销节点(管脚榫)以及柱脚平置浮搁的木构架模型。在不同单柱轴力的情况下对其进行低周往复荷载模拟,研究木构架循环受力过程的柱脚应力分布特征以及抗震性能,探讨不同轴力、不同柱脚节点、不同榫卯节点对木构架的影响,并基于骨架曲线提出了柱脚平置浮搁木构架的水平荷载-水平位移简化双折线模型。结果表明:在往复荷载下,当柱脚节点为管脚榫和柱脚平置浮搁时,木构架会类似于摇摆柱,表现为柱脚翘起,反复抬升。相对于柱脚固接与透榫木构架,管脚榫、柱脚平置浮搁与燕尾榫木构架的滞回曲线更加饱满,耗能能力更强。柱脚固接木构架有更强的刚度与水平承载力。随着轴力的上升,木构架的刚度与水平承载力也随之上升。研究成果可为传统木结构建筑的保护与状态评估提供基础。

某重型钢结构工业厂房基础设计

以某重型钢结构工业厂房基础设计为例,介绍了基础选型及布置、桩长的确定、柱脚的设计、柱底控制荷载选用,并对实腹式和格构柱柱脚的设计验算进行了详细分析,同时总结了具体工程设计中的方法和要点。

多高层钢结构外包式柱脚设计要点分析

柱脚是钢结构中的重要节点,其作用是将柱下端的轴力、弯矩和剪力传递给基础,使钢柱与基础有效连接,从而保证结构安全。多高层钢结构柱脚可分为埋入式、外包式和外露式,设防烈度为6、7度且高度不超过50 m的钢结构常采用外露式和外包式柱脚,且以外包式柱脚居多。文中结合实际工程案例,阐述多高层钢结构外包式柱脚的设计要点,旨在为类似工程提供参考。

大悬挑单框架柱膜结构埋入式组合型钢柱脚节点应用探究

以某高校工程为例,针对田径场看台悬挑跨度较大的单柱膜结构埋入式组合型钢柱脚节点展开应用分析,包括深化设计、工厂加工、定位柱脚底板、吊装主副支座、加固框架柱抱柱、浇筑混凝土以及底板灌浆等内容。得出结论:采用埋入式组合型钢柱脚节点可简单、高效、准确地在钢筋笼内安装组合型钢柱脚,不需要定位底板和地脚螺栓,不设置施工缝,一次性浇筑成型,可以保证结构承载力,节省人力和工期,避免后期开裂隐患,提高预埋件安装效率。

大面积钢纤维混凝土柱脚防裂耐磨地坪施工技术

高性能地坪使用平整性、耐久性要求高,大面积耐磨地面混凝土地坪施工常存在着柱脚开裂、地坪耐磨性能弱、平整度精度低、一次成形困难等问题。京东芜湖智能供应链产业园1#分拣中心厂房大面积地坪采用钢纤维混凝土进行施工,对柱脚易裂区域采用菱形角钢防裂施工构造,并优化了施工工艺流程,解决了大面积地坪施工中的平整度精度控制与一次成形困难问题,提高了地坪施工整体质量,可为类似工程提供参考。

混凝土板及基础抗冲切设计计算截面的取法

阐释了混凝土板及基础抗冲切设计中计算截面的物理含义;基于现有试验资料,对中、美、加、澳、新、英、德、日等国主要规范以及CEB MC90和EC2等国际标准的取法从研究历史、力学机理和拟合精度等方面进行分析和讨论,提出了评价方法,指出了存在的问题。研究结果表明:平板的冲切抗力计算截面以离柱边 h0 处为最佳,而对柱下独立基础,该截面以距柱边0.5h0 处较为适宜;中、美等国规范取计算周长形状与柱周长相似,其计算结果与试验结果不符。考虑到柱截面形状对抗冲切能力的影响,提出了按面积相等和周长相等的折中方案在矩形柱和圆柱之间进行等效代换的做法,改进和完善了现行规范的抗冲切设计方法。

变预应力度装配式管柱抗震性能试验

进行了5根高强混凝土装配式管柱在0.15轴压比下的拟静力试验,研究配筋形式、预应力度对管柱抗震性能的影响.其中2个为配置12根预应力钢棒的试件,3个为同时配置6根预应力钢棒和6根HRB400级钢筋的混合配筋试件,5根管柱均通过装配式柱脚与承台连接.试验得到试件破坏形态、滞回曲线、承载能力、刚度变化、耗能能力等.结果表明:预应力度较小的混合配筋试件裂缝开展充分,滞回环较仅配置预应力钢棒的试件饱满;至试件破坏,装配式柱脚均未发生较大变形或锚栓破坏,满足正常使用要求.在此基础上,修正混凝土结构设计规范中关于混凝土环形截面抗弯承载力计算公式,建立了适用于高强混凝土混合配筋管柱正截面抗弯承载力计算公式.