新型模块化钢结构插入式连接节点受力性能研究

为推广钢结构集成模块在高层建筑及抗震设防区域的应用,提出了一种具有附加耗能的新型全装配模块化钢结构插入式连接节点,节点采用T型连接件代替传统焊接连接实现模块单元全装配,连接件与摩擦板进行相对滑移提供附加耗能。根据节点受力及变形机理,推导其初始转动刚度理论公式。建立半装配与全装配模块化钢结构插入式连接节点的精细化数值模型,对比分析两种节点的滞回曲线、耗能能力及应力应变分布规律。结果表明,全装配插入式节点具有饱满的类平行四边形滞回曲线,其初始转动刚度理论计算值与数值结果吻合良好,有效验证了节点刚度公式的准确性。与半装配插入式节点相比,全装配插入式节点最大承载力降低约26.59%,整体能量耗散系数最大增加约70.06%,可通过T型连接件将塑性损伤转移至预设区域,保护主要构件并实现损伤可控,显著提高节点的抗震性能。

焊接空心球连接H型钢Z字形螺栓节点静力性能研究

提出了一种新型焊接空心球连接H型钢Z字形螺栓节点(新型螺栓节点),该节点适用于全装配大跨度弦支穹顶结构体系上部网壳连接。该节点的弦杆采用热轧H型钢,方便栓接、施工便捷、制造能耗低,可以实现部品部件到体系的标准化。为了研究新型螺栓节点的静力性能,对该节点进行了轴压、轴拉、纯弯和压弯荷载工况下的有限元分析,研究了该节点在不同荷载工况下的破坏模式、承载力、刚度、延性等力学性能指标,对比分析了新型螺栓节点与焊接空心球连接H型钢焊接节点(焊接节点)的破坏模式和静力性能。研究表明,在轴压和压弯荷载下新型螺栓节点和焊接节点的极限破坏模式均为H型钢弦杆局部屈曲和屈服,在轴拉荷载下新型螺栓节点和焊接节点的极限破坏模式均为H型钢弦杆全截面屈服,在纯弯荷载下新型螺栓节点和焊接节点的极限破坏模式均为H型钢弦杆局部屈曲。新型螺栓节点可以实现塑性铰远离焊缝和拼接区,符合“强连接,弱杆件”的设计要求。

大型相控阵雷达天线骨架外场架设

对固定式大型相控阵雷达天线骨架发展趋势及结构形态进行了概述,大型相控阵雷达天线骨架由混凝土结构、钢混结构逐渐向钢结构方向发展,钢结构骨架具有造型多样、组装便利、施工周期短、施工过程绿色环保等突出特点,详细分析了钢结构骨架外场架设影响要素及架设流程,并针对某大型相控阵雷达钢结构天线骨架外型尺寸大、重量重、架设工作幅度大、精度要求高等特点,从吊装单元划分、吊点选择、吊绳布置、全过程仿真分析与核算、精度调整方法、架设工序及人员分配等维度进行了阐述,在保证钢骨架精度指标和外场架设安全性的同时,实现了全组装钢结构的快速架设。

全装配式钢-混凝土组合构件抗剪性能试验研究

为探索全装配式剪力钉(PCSS)的力学性能,设计了大比例PCSS剪力连接构件并进行推出试验。试验结果表明:大比例PCSS剪力连接件分3阶段受力,①弹性阶段:当0<P≤0.5P u时,PCSS剪力钉荷载-滑移曲线斜率保持不变,滑移按直线变化,表明构件处于弹性阶段受力,抗剪刚度保持不变;②弹塑性阶段:当0.5 P u<P≤0.8P u时,PCSS剪力钉荷载-滑移曲线斜率不断减小,表明构件处于弹塑性阶段受力,抗剪刚度减小;③破坏阶段:当P>0.8P u时,曲线变化平缓,构件在荷载作用下界面上产生了较大的滑移,加速构件破坏,直到栓钉剪断,试验停止。当大、小构件进行力学性能比较时,小构件的受力性能较大构件好,但是实际情况中PCSS剪力连接件多表现为大比例构件形式,大构件考虑尺寸效应和群钉效应影响因素更能模拟出栓钉的实际受力状态。并依据现有剪力钉计算方法,推荐了PCSS剪力钉的适用极限承载力计算公式。

某高层办公楼装配式结构方案选型分析

针对目前装配式建筑普遍存在的钢筋碰撞严重、现场满堂支撑等引起的施工效率低的问题,提出了全装配式钢-混凝土混合框架结构体系。该体系采用预制混凝土柱、预制梁柱节点和钢梁,预制柱和预制节点采用套筒灌浆和灌浆金属波纹管连接,预制节点内预埋钢骨,通过钢牛腿与钢梁连接,楼板采用钢筋桁架楼承板,实现了免模少撑全装配式施工。以某高层办公楼为例,重点对装配整体式混凝土框架结构(PC)、装配式钢框架结构(PS)和全装配式钢—混凝土混合框架结构(PCS)三种方案进行结构分析和经济成本分析。分析结果表明,三种体系在结构计算整体指标相当的情况下,PCS体系与PC体系相比施工工期节省65天,成本相当;与PS体系相比成本缩减40%左右,施工工期相当。相比之下,PCS体系施工快捷、经济合理、工业化程度高,适合在装配式公共建筑的大面积推广。

全装配式钢桁-混凝土组合梁剪力件焊缝疲劳分析

为了研究全装配式钢桁-混凝土组合梁桥剪力连接件焊缝疲劳问题,基于全装配式钢桁-混凝土组合梁传力机制,提出了全装配式钢桁-混凝土组合梁非连续传力模型理论,利用该理论计算得到了组合梁界面滑移值和剪力值,并进一步得出组合梁在荷载上限的焊缝剪应力幅值,以此来评价焊缝的疲劳性能.通过设计一实桥缩尺负弯矩区段模型进行疲劳试验,观察全装配式钢桁-混凝土组合试验梁剪力件焊缝在全熔透无损伤情况下的疲劳情况并和非传力模型计算结果进行对比分析.结果表明:随着疲劳加载次数的增加,试验模型桥面板和钢桁的应变值变化在7%以内,未发生应变突变,表明结构整体性良好,未发生焊缝疲劳失效;通过非传力模型计算出组合梁最大剪应力幅值为32.90 MPa,小于组合梁剪力连接件的容许抗力值69.56 MPa,焊缝剪应力幅值远远低于抗力值,不会产生焊缝疲劳问题,这与试验所得结果一致,为之后研究全装配式钢桁-混凝土组合梁的疲劳问题提供了参考.

全焊结构钢桁梁边拼装边顶推施工难点分析及解决方案

在桥梁建设中,钢桁梁结构桥梁凭借其跨度大、承载力强、节约材料等优点被广泛运用。边拼装边顶推的施工工艺,大大加快了施工工效,采用全焊结构的钢桁梁则具备更优秀的耐久性,有效降低桥梁全寿命周期中的维护成本。施工中顶推精度、焊接质量、误差控制、应力控制等方面难度较大,掌握科学的施工方法很有必要。

天安门广场红飘带景观结构分析与设计

天安门广场红飘带景观是国庆70周年庆典活动的重要工程,具有大跨度、大偏心、大悬挑、大扭转等复杂结构特征。同时,由于广场建设条件的特殊性,造成必须现场无焊接拼装、地基条件和抗风安全性指标难以量化等技术挑战。提出预制钢结构模块单元、现场全螺栓连接的设计理念,给出设计控制指标的确定方法,深入进行结构计算分析,对全装配模块单元及划分、螺栓连接关键节点等进行创新性设计。钢结构模块化设计理念得到充分检验。