混凝土在大跨度建筑结构施工中的应用研究

如果对大跨度建筑结构中混凝土构件客观应力需求缺乏分析,混凝土梁结构在荷载状态下将产生较大位移。为此,文中进行了混凝土在大跨度建筑结构施工中的应用研究,分析混凝土构件的应力需求,以满足建筑荷载要求作为核心目标,设计试验加载装置,选择强度等级在C30以上的混凝土为施工材料,优化连接钢筋混凝土梁与型钢混凝土柱,并差异化处理混凝土梁的长度和轴压比限值。试验表明,本项目施工混凝土结构在x、y、z方向上的位移分别稳定在0.3、0.4和1.0 mm以内,均处于较低水平,由此证明文中设计的技术具有良好的实际应用效果。

轴压圆柱钢薄壳稳定设计综述

轴压圆柱薄壳广泛应用于土木工程中的各类钢壳结构,包括筒仓、塔桅、烟囱及容器等。轴压圆柱壳的屈曲问题一直是壳体稳定研究中最为活跃的课题之一。本文全面总结轴压圆柱壳稳定设计方面的研究成果及设计准则。首先简要回顾轴压圆柱壳的弹性经典解及初始缺陷敏感性的经典研究,接着对实际结构中的初始缺陷与制作过程的关系以及焊接残余应力对屈曲强度影响的近期研究进展进行了总结。然后,在简单介绍欧洲钢结构协会规程对轴压圆柱壳稳定设计有关规定的基础上,详细说明了新的欧洲钢壳设计规范所给出的设计准则及相应的研究背景。

钢骨-方钢管高强混凝土柱的轴压比限值

以轴压比为主要参数,对14根反复荷载作用下的钢骨-方钢管高强混凝土柱进行研究.结果表明,钢骨的加入使方钢管高强混凝土柱的位移延性系数显著提高,但轴压比仍是影响其组合柱延性的主要因素;组合柱的位移延性系数μΔ介于2.54～3.84.这表明当内填混凝土强度很高时,为满足抗震设计的要求,有必要对其轴压比的限值作出规定.通过试验轴压比与设计轴压比的换算,提出在满足组合柱有限延性基础上(μΔ≥3)轴压比的限值.

高强混凝土框架柱的恢复力模型研究

根据108根高强混凝土框架柱在固定轴向荷载和水平反复荷载作用下的试验结果,分析和回归出试验柱的骨架曲线强化段水平投影长度、最大荷载与屈服荷载的比值和各刚度与剪跨比、轴压比、配箍特征值及总横截面面积与核心混凝土面积比值之间的关系。根据高强混凝土框架柱屈服时截面平衡条件推导出的屈服柱顶水平荷载和水平位移、按《混凝土结构设计规范》计算出的柱顶峰值水平荷载及有关试验回归公式确定出高强混凝土框架柱恢复力模型的骨架曲线及滞回曲线。研究表明:试验骨架曲线强化段在水平投影长度和屈服位移的比值与配箍特征值成正比,与轴压比、剪跨比和总横截面面积与核心混凝土面积比值成反比;试件的弹性刚度、强化刚度及退化刚度与轴压比和总横截面面积与核心混凝土面积比值成正比,与配箍特征值和剪跨比成反比;建议的恢复力模型考虑了多种影响因素,与试验结果相接近,且便于工程应用。

双活塞液压自由活塞发动机原理样机的研制及其压缩比

液压自由活塞发动机是将内燃机和液压泵集成为一体,以液体为工作介质,利用油液的压力能实现动力非刚性传输的一种特种发动机。提出一种特殊结构的液压自由活塞发动机设计方案,并据此研制了双活塞液压自由活塞发动机原理样机。由于压缩比对自由活塞发动机的性能具有重要影响,所以从结构设计、安装方式与行程控制等不同层面,对双活塞液压自由活塞发动机原理样机压缩比进行了详细而系统的研究。研究结果为液压自由活塞发动机的结构设计、控制及安装方式的选择皆有指导意义。

再生骨料混凝土结构抗震设计关键问题

随着砂石骨料日益短缺、价格上涨,以及国家对生态环保事业的日益重视,在结构工程中使用再生骨料混凝土(简称为"再生混凝土")的时机已经基本成熟。然而,在实际工程应用中,结构设计人员对再生混凝土结构设计关键参数的选取方法不明确,大多沿用普通混凝土结构的设计参数,这给再生混凝土结构的应用埋下了安全隐患。文章基于将再生混凝土应用于上海12层框架-剪力墙结构设计中遇到的诸多问题及解决方法,结合近年来对再生混凝土结构抗震性能的试验研究和现场监测结果进行深入分析和讨论,旨在提出安全、可靠的再生混凝土结构设计及非线性分析过程中的关键参数,包括力学参数、本构模型、阻尼比参数等输入参数,以及轴压比限值和层间位移角限值等控制指标,并讨论了设计软件的选取,为推广再生混凝土结构抗震设计技术提供理论和实践依据。

钢骨高强混凝土柱的轴压比限值

在做出基本假定的情况下,通过分析钢骨高强混凝土柱截面中钢筋、混凝土和型钢的受力,确定出影响钢骨高强混凝土柱发生不同破坏形态的界限轴力,从而得出界限轴压比·在进一步针对轴压比的研究中发现,当钢骨高强混凝土柱截面中的型钢型号、混凝土等级、柱截面尺寸变化时,其轴压比的限值也是可变的,而不是一个定值·因此,在实际结构工程设计时应根据不同的情况采用不同的轴压比限值·

增材制造镍钛仿生结构缓冲吸能及自恢复特性研究

蜂窝结构由于具有优异的可设计性、剪切模量、断裂韧性、抗冲击吸能等特性,在车辆碰撞、卫星着陆、军事装备等吸能结构设计和多功能优化方面具有巨大的应用潜力。以普通内凹蜂窝结构为基础,运用结构仿生学原理进行了仿生优化设计,建立了内凹蜂窝结构和仿花生壳结构的三维负泊松比承载结构,并利用有限元分析软件LS-DYNA进行数值仿真分析。同时以NiTi形状记忆合金这种有独特的形状恢复行为、低刚度、高强度、超弹性的材料为基材,运用选区激光融化技术制备了两种仿生结构样件,并对样件进行了准静态压缩试验。通过对比试验测试结果与数值仿真结果得出,两种结构在吸能减震方面均有着较好的应用前景。其中,3D仿花生壳承载结构有着更好的吸能承载特性。两种结构在5次13%的循环压缩试验后,经过水浴加热后均可达到99%以上的形状恢复效率,为未来具有自恢复功能的缓冲结构的设计提供了参考。

高层建筑抗震设计振型数目选取原则

针对《建筑抗震设计规范》中高层建筑结构抗震设计时振型数目选取规定不明确的问题,研究了高层建筑结构抗震计算中诸多影响因素与振型选取的关系。经过动力学分析,认为不同的高振型会影响基底剪力沿结构高度的分布;振型参与质量是基于基底剪力等效得到的反映各阶振型对基底剪力贡献大小的参数;高层建筑抗震计算的振型数目选取与振型参与质量有关。研究结果表明:高层建筑结构抗震设计中高振型的影响不容忽视,在底部剪力和顶端位移误差小于5%的情况下,累计质量参与系数应大于90%;对于不规则结构,动力荷载参与系数应大于95%。

屈服强度550MPa高强冷弯薄壁型钢轴压构件承载力设计

高强冷弯薄壁型钢结构在国外低层住宅和门式刚架体系中应用较广,国内已开始采用,但尚无相应设计规范可依。针对屈服强度550MPa高强钢材冷弯薄壁型钢结构常用的轴压构件的承载力设计方法进行了研究,包括其承载力计算模式及设计可靠度分析,并据此提出了相应的设计方法。最后,通过国内外现有相关试验数据的分析,验证了所提出的强度设计指标及承载力设计方法的合理性与可靠性。

单跨框架结构多层工业厂房的抗震设计探讨

以汇能煤矿筛分破碎车间的抗震设计为例,介绍了抗震类别和结构方案的确定,并根据多层工业厂房单跨框架结构适用的抗震设计规定,指出可以通过控制轴压比、采用箍筋闪光对焊技术及设置芯柱等措施,以提高多层单跨钢筋混凝土框架结构工业厂房的抗震性能及防倒塌能力。

钢筋混凝土分体柱理论与技术

在钢筋混凝土高层建筑结构中,由于柱轴压比的限制,框架柱的截面大、剪跨比小,在结构底部经常形成短柱甚至超短柱,短柱延性差,地震时易发生脆性剪切破坏而导致结构破坏甚至倒塌。钢筋混凝土分体柱技术就是采用隔板将矩形短柱截面劈分成2根或4根独立配筋的等截面单元柱,使短柱的剪跨比扩大一倍,直接变短柱为“长”柱。系统地介绍了钢筋混凝土分体柱理论与技术,包括分体柱的承载力和抗震性能、分体柱框架梁柱节点的抗震性能、分体柱框架的抗震性能以及设计和施工建议等理论、试验和应用研究。创新成果表明,分体柱会使柱的抗弯承载力稍有降低,抗剪承载力保持不变,而变形能力和延性显著提高,且柱的破坏形态由剪切型转变为弯曲型,实现变短柱为“长”柱,从而从根本上改善了钢筋混凝土短柱的抗震性能,提高了钢筋混凝土高层建筑结构的抗震安全性。研究成果获得了天津市科学技术进步一等奖、国家发明专利和国家实用新型专利,为钢筋混凝土分体柱技术在钢筋混凝土高层建筑结构抗震设计中的应用提供了可靠的理论基础、试验依据和工程实例。

谈高层结构设计中的常用电算指标——以轴压比、周期比、位移比的控制调整指标为论述依据

轴压比是涉及到具体竖向构件的微观指标,规定其限值主要是对具体构件的延性作出限制,周期比和位移比则是为了使结构的抗侧力构件的平面整体布局更合理、更规则、更有效,是限值结构自身的扭转效应的量化指标。

高轴压比下装配式建筑箱板式钢结构抗震性能研究

为了研究装配式建筑箱板式钢结构抗震性能,选择试验对象及其材料参数,设计与制作装配式建筑箱板式钢结构试件,确定试验地震波,设置试验方案、步骤和加载制度,分析试件滞回、位移时程、骨架抗震性能。试验测试结果显示:在高轴压比下,试件出现了刚度退化、承载力降低、水平极限承载力下降、延展性变差等现象。由此表明,高轴压比下,试件受到地震波作用时,会产生低周反复加载过程,使试件处于三向受压失衡状态,破坏试件结构。因此,需要增加试件箍筋的布置密度,改变钢结构的初始刚度,约束试件核心混凝土,提高钢结构水平承载力,使试件处于三向受压平衡状态,增强装配式建筑箱板式钢结构抗震性能。

双肢组合截面轴心受压柱柔性支撑系统

为了研究由撑杆和连杆组成的柔性支撑系统,提出了简化的支撑系统设计方法,并给出了连杆设计流程图.考虑轴心受压柱和撑杆初始几何缺陷的影响,用解析法推导了支撑力和支撑刚度的计算方法.由于支撑作用在两肢立柱间连杆,引起支撑刚度减小,使得需要的支撑力增大.立柱抵抗失稳刚度增大或者撑杆长细比增大时,支撑作用于连杆时所需支撑力比直接作用于立柱时的增幅增大.结合实际工程,利用本文提出的设计方法得到的柔性支撑系统设计方案比原工程设计方案更为经济合理.

交联电缆生产线巨型结构的设计与研究

介绍了交联电缆生产线立塔的结构设计,该立塔属于B级高度的钢筋混凝土高层建筑结构,针对其结构特点,在结构选型、结构布置、结构计算和构造措施等方面进行了详细的探讨,通过方案对比,采用巨型框架结构,很好地满足了规范和使用的要求。

结构胶侧扭约束玻璃柱轴压承载力设计方法研究

玻璃柱在工程应用中的一种形式是采用结构胶将其与玻璃面板连接,结构胶对玻璃柱的约束效应能改善玻璃柱稳定性。考虑结构胶对玻璃柱的侧向弹簧约束及扭转弹簧约束作用,基于平衡方程推导了结构胶约束玻璃柱的轴压临界荷载公式,讨论了结构胶弹性模量及玻璃柱的柱高、截面高度、截面厚度对临界荷载的影响,发现结构胶弹性模量、玻璃截面厚度影响最为显著。基于等效刚度法将临界荷载公式推广至夹层玻璃柱。针对工程实践中常用的硅酮结构胶,提出了结构胶约束玻璃柱在轴压荷载作用下考虑玻璃开裂及结构胶破坏的承载力设计准则,并通过有限元模型计算验证了理论研究的合理性。

悬挑梁对结构受力特性影响分析

当梁对客运站的悬挑长度为0.9 m时,分别应用高层建筑结构空间有限元分析软件(SATWE)和结构分析软件(SAP2000)进行结构计算。在风荷载、多遇地震作用下,利用SAP2000的反应谱分析和SATWE弹性分析方法,分析结构的整体稳定性,水平层间最大位移、周期比、位移比,A、B轴两榀框架的轴压比。分析表明:不同软件建模分析结果存在差异;结构增加悬挑梁后,周期比增大,X方向上的层间位移和轴压比变化较小,但Y方向上层间位移变化较大。悬挑梁对建筑结构稳定性存在一定影响。

一种新型可变压缩比发动机机构的结构设计

针对发动机在部分工况燃油利用率不高的问题,提出一种可变压缩比发动机机构。不拘泥于传统的设计方案,通过液压控制改变连杆长度实现发动机的压缩比可变,为进一步的分析提供理论依据。

短柱改进措施在高层建筑抗震设计中的应用

轴压比和剪跨比是影响构件延性的两个最主要因素,也是一对互成矛盾的因素。分析了高层和超高层建筑设计中如何正确利用剪跨比判定"短柱"问题的方法,并提出了改善"短柱"问题的具体措施。