超大截面箱型钢管混凝土柱施工方案评价

为了在高层建筑的施工中更好地应用超大截面箱型钢管混凝土柱,依托深圳京基大厦工程对超大截面箱型钢管混凝土柱的施工方案进行研究,并用模糊综合评价的方法对设计拟采用的施工方案进行技术分析评定。通过对超大截面箱型钢管混凝土柱施工方案评价研究,力求使所设计的施工方案技术先进、经济合理,全面提高企业的施工管理水平,为今后类似工程的施工方案的设计及优化提供很好的借鉴作用。

钢管混凝土柱-钢筋混凝土箱梁节点性能研究

研究目的:为研究大型钢管混凝土柱-钢筋混凝土箱梁节点性能,分别采用理论和数值的方法对节点受剪承载力进行分析。通过探讨该大型节点的受剪机理,揭示其受剪承载力主要由钢筋混凝土外环梁抗剪贡献、考虑钢管约束的内部混凝土的抗剪贡献和钢管抗剪贡献三部分组成。利用有限元OpenSees对该节点进行模拟分析,同时对钢管厚度和混凝土强度等因素进行参数化分析。研究结论:(1)通过有限元OpenSees对节点进行数值模拟,分析结果与理论公式计算结果吻合较好,进而验证有限元模拟的正确性;(2)通过对影响节点受剪承载力的钢管厚度和混凝土强度等因素进行参数化分析,建议在不提高用钢量的情况下,混凝土强度最高取为C60,同时在不改变混凝土强度条件下,钢管厚度不宜超过45 mm;(3)本研究成果可为高铁站房等桥建合一结构的节点构造设计提供借鉴和参考。

能源大厦箱形钢管混凝土斜柱施工技术

深圳能源大厦造型独特,建筑外观复杂多变,南、北塔楼有多处变形体。北塔楼变形体采用了箱形钢管斜柱以满足外观变形的需求。箱形钢管斜柱在施工时存在箱形钢管吊装难度大、柱模板支撑及加固体系施工难度大等特点。在能源大厦项目施工箱形钢管斜柱过程中,合理安排钢构件的吊装顺序和临时固定措施,制订科学的吊装方案和校正方法,有针对性地设计模板体系和加固方法,不断调整优化施工方法,顺利完成钢管斜柱的施工。

箱格式L形钢管混凝土短柱轴压力学性能研究

在原有L形钢管混凝土的基础上,提出了箱格式L形钢管混凝土柱,所谓箱格式即是在L形截面的角部加入纵横两块竖向钢板,将原有L形截面分隔为规则的矩形截面,这样不仅可以有效地提高构件竖向承载力,而且也增加了构件的稳定性,避免了角部因局部应力过大造成构件提前破坏,承载力降低的现象,同时也提高了构件的延性性能。本研究利用有限元软件ABAQUS建模对箱格式L形钢管混凝土短柱轴压时的力学性能进行了非线性分析,给出了其荷载-位移曲线和钢管的荷载-应变曲线,建模时充分考虑了构件的长宽比和宽厚比对L形钢管混凝土短柱承载力及延性性能的影响。

变截面方钢管轻骨料混凝土边柱-钢箱梁折线隔板贯通节点破坏机理和承载力研究

对变截面方钢管轻骨料混凝土边柱-钢箱梁折线隔板贯通节点进行了低周往复循环加载试验,考察了隔板折线加强构造对节点破坏模式、承载力、塑性转角和延性等抗震性能的影响。采用盲孔法对节点区关键部位进行了焊接残余应力测试,获得了节点区焊接残余应力分布。对节点试验试件进行了基于考虑焊接残余应力的结构钢椭球面断裂模型及耦联的椭球面屈服模型和轻骨料混凝土二次函数型破坏面模型的数值模拟和破坏机理分析,获得了节点区断裂与屈服演化规律和节点域内轻骨料混凝土的受力状态。根据节点试验和数值分析结果,提出了变截面方钢管轻骨料混凝土边柱-钢箱梁折线隔板贯通节点的抗弯、抗剪承载力计算式。

传统风格建筑圆钢管柱-箱形截面双梁节点受力性能试验研究与承载力计算

为研究传统风格建筑圆钢管柱-箱形截面双梁节点受力性能,对传统风格建筑圆钢管柱-箱形截面双梁中节点和边节点进行低周反复加载试验,分析了双梁-柱节点的破坏特征及影响因素。研究结果表明:传统风格建筑圆钢管柱-箱形截面双梁节点的破坏模式主要是下梁与大柱形成的核心区(3区)发生剪切屈服,上梁、下梁与大柱所形成的区域(2区)发生压弯破坏,部分焊缝及其热影响区的母材开裂;轴压比为0.3试件的极限承载力均高于轴压比为0.6的节点试件;相同轴压比下中节点试件的承载力高于边节点试件。给出了节点核心区2区压弯承载力验算公式并推导了节点核心区3区抗剪承载力计算公式,经与试验结果相比较,吻合较好。

全焊传统风格建筑圆钢管柱-箱形截面双梁节点抗剪承载力计算

为研究全焊传统风格建筑圆钢管柱-箱形截面双梁节点的抗震性能和抗剪承载力,对4个全焊双梁柱节点进行水平低周反复加载试验,包括2个中节点和2个边节点。通过观测试件在侧向力作用下的受力过程和破坏形态,研究圆钢管柱-箱形截面双梁节点的抗震性能和受力机理。通过量测节点核心区范围内的应变大小,并观测上核心区、中核心区和下核心区屈服的顺序,分析结构节点核心区在侧向力影响下的破坏模式,研究双梁柱节点的斜压杆受力机理。试验结果和理论计算分析表明:全焊传统风格建筑圆钢管柱-箱形截面双梁节点破坏主要发生在下节点核心区,为沿对角线的剪切破坏。根据试验结果,推导出考虑轴压比影响的圆钢管柱-箱形截面双梁节点抗剪承载力算式。

北京新材料研究院会议中心结构设计

北京新材料研究院会议中心,建筑主要檐口高度19.5m,采用钢框架-混凝土框架剪力墙结构体系。首层为科研交流空间;二层西侧为会议厅,东侧为报告厅;三层为设备用房;为保证建筑空间的通透性及完整性,结构设计中竖向框架柱采用矩形钢管混凝土柱,大跨度平面构件采用桁架+悬挂吊柱、箱形钢梁等多种形式,实现了多层大跨度结构。桁架设置位置恰当,既满足了结构设计的要求,又保证了建筑不同楼层的建筑空间需求。通过工程案例介绍了结构设计特点及设计措施。

济南省会文化中心图书馆结构设计

主要介绍了济南省会文化中心图书馆的结构设计,该工程为外圈采用斜钢管混凝土柱的框架-剪力墙结构,U形大堂内设有独立的蛋形报告厅、内连桥以及屋面采光顶等大跨钢结构,也有高度达28m的折形抗风柱,是一复杂超限高层建筑。设计人员通过计算分析和采取必要的加强措施,使其满足规范和超限审查的安全要求。

双侧贯通板式节点有限元研究

常见单板抗剪节点是将一块抗剪连接钢板直接焊接在钢管表面,这种节点连接方式常会造成焊缝周边区域的应力集中,焊缝开裂也是此类节点常见的失效模式。为了实现钢管混凝土柱与钢箱梁的装配式抗剪连接,研究了一种双侧贯通板式节点。节点中,使用两块抗剪连接板分别平行放置于钢管柱两个相对的管壁上的预留槽口中。两贯通板位于钢管内的部分采用钢管内灌注的混凝土进行锚固,钢管外的贯通板部分则分别紧贴钢箱梁的两块腹板,通过高强螺栓将其与梁腹板连接起来。这种装配式连接的施工现场无焊接作业,安装简便,易操作。为此建立了节点有限元模型,并用节点试验结果验证了模型的有效性。在此基础上,采用有限元方法,对原试验节点的设计做了优化改进。通过详细的参数分析,研究了梁柱初始间隙、贯通板厚度、螺栓规格、螺栓孔布置等参数对节点的应力分布、变形特点、承载力、延性、破坏模式等节点性能的影响。研究表明:相比于贯通板上开椭圆形螺栓孔和使用穿芯螺栓,采用圆形螺栓孔和盲孔螺栓更有利于提高节点的承载力和延性;增大梁末端到钢管表面的初始间隙时,贯通板可以充分发挥其塑性变形能力,节点的转动能力会增强,但间隙过大时,板下部易发生受压屈曲,导致节点失效;增加板的厚度可以增强板的稳定性,提高节点的承载能力,但板的厚度不影响梁末端挤压到钢管表面时所转过的角度大小;螺栓的规格对节点整体的承载力和延性的影响很小,但其对节点的破坏模式的影响却很明显,当螺栓直径较小时易发生剪切破坏;螺栓的布置方式中,两列螺栓孔间过大的水平距离并不能明显改善贯通板的应力分布,边缘距离的增大使得板上的屈服区域充分扩展,增强了贯通板的塑性变形能力,节点的延性较其他节点明显增强,故建议使用五孔或四孔的双列或三列的布置方案,不宜采用单列螺栓孔布置方式。

钢管混凝土柱转换托架式节点有限元研究

目前在钢箱梁的节点连接中,一般是将钢箱梁末端直接焊接到支撑钢构件的表面,这种连接方式不仅对焊接的技术要求很高,而且焊缝处也容易产生缺陷,造成焊缝开裂。针对钢箱梁焊接时存在的问题,研究了一种新型的装配式钢箱梁节点连接类型——转换托架式节点,它采用螺栓连接而非焊接的方式实现钢箱梁的安装,其中螺栓为单边螺栓。转换托架式节点是在钢箱梁和钢管混凝土柱之间引入一个转换托架,其基本组成构件包括一个较短的中连梁和在中连梁两端分别焊接的一块端板,包括与钢箱梁连接的前端板和与钢管混凝土柱连接的后端板。根据连接方式的不同,转换托架式节点可分为牛腿式和外伸后端板式两种形式。首先给出了节点的详细构造,并验证了节点有限元模型的有效性;其次进行了细致的参数分析,研究了中连梁长度、翼缘厚度和宽度、端板厚度对节点性能的影响,并对比分析了两类节点的破坏模式。结果表明:转换托架式节点可能的破坏模式包括中连梁的大面积屈服破坏、下翼缘的受压屈曲、钢箱梁的屈服破坏、前端板的受拉破坏、后端板的受拉屈服变形过大、螺栓的受拉屈服;中连梁长度的增加对节点初始刚度和承载力的影响较小,但中连梁的长度会影响到梁上的应力分布,当长度增加时,梁上的应力水平会降低;但中连梁过长并不能有效提升节点的性能,故中连梁长度最小应能保证扭矩扳手的操作空间,最大不应影响钢箱梁力学性能的发挥;提高中连梁截面尺寸能够提高节点的承载力,随着截面尺寸的增大,梁的塑性铰会逐渐向钢箱梁上转移,通过改变中连梁的截面尺寸,可以达到控制塑性铰出现位置的目的;牛腿式节点中的后端板和外伸后端板式节点的前端板的厚度对节点性能的影响较小,而牛腿式节点中的前端板和外伸后端板式节点的后端板的厚度对节点性能的影响较大,板厚度不同时,节点的承载力曲线往往有较大差别。