新型密柱支撑张弦铝合金结构设计与施工关键技术研究

世博温室项目屋盖为任意不规则曲线组成的无曲率平面,采用异形多边形网格加大透光率,基于这些特点,选型最终定为张弦铝合金网格结构。本项目挤压出新型“日”字型挤压铝合金构件以更好地承受屋盖面内弯矩,保证杆件与整体结构平面内有效传力。设计了新型刚接板式节点并通过足尺试验和精细化有限元分析研究了节点刚度与极限承载力,试验及有限元对比分析结果表明,该类节点有较高的抗剪、平面内和平面外承载力。阐述了弯扭构件数字化加工工艺及不规则铝合金特殊单元式的装配式预拼装技术,引入立面幕墙与主体结构一体化设计技术,其中立面幕墙面板设计首次通过整体协同分析考虑了主体结构变形的影响,计算结果表明设计构造满足要求。重点说明了双向正交布置拉索的施工张拉模拟计算方法,验证了索力分级张拉时结构处于安全状态,张拉完毕结构变形满足要求。

钢管混凝土桁架新型节点试验研究

对6个圆形钢管节点板式节点和6个钢管混凝土节点板式节点进行了对比试验研究。试验结果表明:空钢管试件在达到极限荷载时,节点板下空钢管发生严重局部屈曲而丧失承载力;钢管混凝土节点则在节点板下只发生轻微局部屈曲现象,具有较高的承载力。相比之下,钢管混凝土的承载力明显高于空钢管的承载力,并具有更好的延性性能。在钢管混凝土桁架中采用节点板式节点可比相贯节点更加方便、可靠。

节点板连接K型钢管节点的应力集中

通过对足尺模型试验数据和有限元模型计算数据的分析 ,利用应力集中系数的方法对使用节点板连接的K型钢管节点的局部应力进行了研究 ,并拟合了应力集中系数的计算公式。

内置加强板空间相贯圆钢管节点在广东科学中心工程中的应用研究

内置加强板作为一种新型的节点加强措施成功地应用于广东科学中心主体钢结构屋面。通过对两种典型相贯节点的弹塑性有限元分析,揭示出节点中内置加强板的加强措施对相贯节点整体受力性能的影响,从而验证这种内置加强板加强型节点在广东科学中心工程应用中的可行性。

输电塔钢管-插板连接节点板承载力研究

输电工程中输电塔架节点通常采用节点板连接的方式,其受力情况非常复杂。通过对5组输电塔架典型节点的足尺试验和有限元分析,考察节点板的受力性能和破坏模式,并利用多参数有限元分析不同破坏模式下宽厚比、无支长度以及节点板构造等主要参数对节点板承载力的影响,提出有(无)加强环板的节点板承载力计算方法,并与试验和有限元所得的结果进行比较。结果表明:基于插板连接的节点板建议计算方法合理有效,具有较好的适用性。

输电塔X型节点的试验研究及有限元分析

通过足尺试验对X型钢管-插板斜材的承载力进行研究,并在此基础上对试验节点进行了数值模拟,分析X型十字插板钢管节点及钢管混凝土节点的破坏机理,以及不同受力方式对节点承载力的影响。试验结果及有限元分析结果一致,对于X型插板节点,通长斜材和断开斜材一拉一压的受力状况下,断开斜材受压较通长斜材受压节点极限承载力提高10%-20%。钢管节点的受压管端部、钢管混凝土节点的环形加强板及十字插板是较为薄弱的部位。

带节点板角钢连接梁柱节点试验研究

带节点板角钢连接梁柱节点具有较为广泛的应用,但目前对此类节点的力学性能尚缺乏完备的理论和试验研究,在设计中往往将此类节点简化为铰接连接或其他类型的连接形式。通过试验研究和有限元分析对其抗弯性能进行研究。对具有3种构造形式的带节点板角钢连接梁柱节点分别进行静力试验和滞回试验,得到每个试件的弯矩-转角曲线和破坏形态;利用有限元分析带节点板角钢连接梁柱节点在力学性能上与其他节点形式的不同。

铝合金单层球面网壳结构阻尼特性

通过现场实测对铝合金板式节点单层球面网壳结构的阻尼比进行了分析研究.针对一平面尺寸45 m×45 m,矢高2.86 m的铝合金板式节点单层球面网壳结构,设计了11种工况,通过现场实测采集了160条人工激励下的节点加速度自由衰减振动信号以及6条环境激励下的节点加速度振动信号,采用解析模态分解法(AMD)结合希尔伯特变换识别结构的自振频率和阻尼比.对所得数据进行分析,建议铝合金板式节点单层球面网壳的结构阻尼比取4%.运用实测阻尼比数据建立有限元模型分析结构动力响应,对应实测节点加速度响应曲线和有限元计算得到的响应曲线吻合较好,所测得阻尼值可为现行规范修订提供依据,为结构动力分析与工程设计提供参考.

钢管角钢组合塔变坡节点承载力研究

为研究钢管角钢组合塔变坡节点特性，对2个相同尺寸、不同加载方式的变坡节点进行静力足尺试验，对受力性能、承载力和破坏模式的分析研究表明，节点破坏模式均为受压端节点板平面外失稳，说明节点板是薄弱区域。采用有限元软件ABAQUS建立三维实体模型，对影响变坡节点承载力的主要因素进行参数分析，结果表明，在一定范嗣内，节点承载力随节点板厚度的增大而提高，节点板厚度每增加2mm，承载力提高5％-9％，当厚度增加到一定限度。承载力提高30％左右，节点板得到充分利用。

铝合金弧面节点板冲压成形回弹特性研究

板式节点是铝合金单层网壳中最为常用的节点形式之一,为了满足网壳曲面的造型要求,其节点板通常采用冲压成形的弧面板。回弹是节点板成形过程的主要缺陷,准确预测回弹量是保证加工精度的关键。为此基于ABAQUS/Explicit&Standard平台模拟了弧面节点板的冲压成形过程,并将节点板回弹量与实际加工数据进行对比,验证了有限元模型的有效性。对铝合金材料参数、冲压拱度、节点板厚度和半径、螺栓孔的布置和开孔面积对节点板回弹量的影响进行了参数分析。最后,基于理论推导得到了节点板回弹量的计算式,通过回归分析得到了计算式的系数,并将理论公式计算结果与数值分析结果进行对比,验证了拟合算式的准确性。

无节点板钢屋架节点疲劳性能研究

本文对一种新型的无节点板钢屋架的节点疲劳性能进行了研讨。通过8榀钢桁架试件的静力和疲劳试验,给出了保证率为97.7％的△σ-N疲劳寿命曲线,从而为这种钢屋架节点的疲劳验算提供了数据。

带节点板角钢连接梁柱节点试验和初始转动刚度研究

带节点板角钢连接梁柱节点具有较为广泛的应用,但目前对此类节点的力学性能尚缺乏完备的理论和试验研究。在半刚性钢框架研究中,节点板通常被忽略;在设计中往往将此类节点简化为铰接连接或带肋的腹板角钢连接形式。设计了三个试件通过试验对其抗弯性能进行研究;并利用有限元分析软件模拟带节点板角钢连接梁柱节点模型。通过试验和有限元分析,提出了带节点板角钢连接梁柱节点的初始转动刚度,为工程设计和应用提供必要的参考依据。

空间KK型钢管—板节点受力性能分析

针对特高压输电塔结构空间KK型钢管—板节点进行非线性有限元分析,考查了节点的破坏模式和极限承载力。重点分析了腹杆加载比例、几何参数和主管应力比等对空间KK型钢管—板节点极限承载力的影响。结果表明,腹杆加载比例为正时,节点极限承载力随其增大而显著降低;腹杆加载比例为负时,其对节点极限承载力的影响不大;主管应力比对节点极限承载力的影响随腹杆加载比例的变化而对节点的受力性能形成复合影响效应。在此基础上,通过对数值结果的回归分析,并综合考虑各种因素对节点极限承载力的影响,提出了该类节点的极限承载力计算公式。

不同强度混凝土梁柱节点承载性能研究

为了保证高层建筑混凝土梁柱节点核心区强度和承载性能,研究参考国内外经验数据,提出相应的方法,其中柱采用强度等级较高的混凝土,梁和节点区采用强度等级较低的混凝土,2个试件节点区采用角钢笼加强,并结合现行混凝土规范,论述了4个梁柱节点试件的试验结论,提出了梁柱节点的设计建议。

带BRB的高层钢框架梁柱节点的抗震性能

应用非线性有限元软件ABAQUS对带有BRB和带有普通支撑这2种高层钢框架梁柱节点进行了数值模拟,分析比较了2种支撑对框架梁柱节点的抗震影响,针对带有BRB的梁柱节点,对其进行支撑内芯的屈服强度,节点板的大小、厚度以及节点板上面外加劲肋长度的参数分析。结果表明:BRB在外包钢管和混凝土的约束下具有很好的耗能性能,并且随着支撑内芯屈服强度的降低,节点板尺寸和厚度的增大以及面外加劲肋长度的增加,梁柱节点的滞回曲线更加饱满,拥有更好的抗震性能。

空间钢管-板XX型节点静力性能参数分析

采用计算机模拟仿真方法,对空间钢管-板XX型节点进行参数分析。研究了不同的支管加载比例、几何参数和主管应力比对空间钢管-板XX型节点的破坏模式和极限承载力的影响。结果表明:节点板间的夹角不同时,支管加载比例对节点极限承载力的影响规律有很大差异;主管应力比无论正负均会引起节点极限承载力的降低。在此基础上,通过对数值结果的回归分析,考虑了节点板间的夹角和支管加载比例的空间影响效应,提出适用于该类节点的极限承载力公式。

船闸三角闸门钢结构形式的商榷

通过对船闸三角闸门2种结构形式在船闸中的使用情况分析,对选取的几座三角闸门船闸在大修、抢修中发现的问题,从闸门的制造性能、维修性能、抗船舶撞击性能及使用寿命等进行对比,得出"传统的节点板、角钢、工字钢、槽钢组合的三角门要优于球节点、无缝钢管组合的三角闸门"的结论。

窄基钢管塔小夹角K型管-板节点设计计算方法及中外标准比较

窄基钢管塔中的K型管-板节点中的主管与支管夹角相对较小。通过非线性有限元分析,指出了小夹角节点和常规节点在力学特征上的异同,对中外相关技术标准的设计计算方法和其适用条件进行比较分析。当夹角小于30°时,不再适用标准的计算方法;考虑支管引起的轴力对承载力的影响,推导了设计计算方法,将计算结果与国内外相关标准、有限元分析结果进行比较,表明所提出的表达式能更为准确地反映小夹角K型管-板节点的承载力。

广西体育场空间相贯节点试验研究

为考察构造复杂的广西体育馆多支管相贯节点的受力性能和极限承载力,对4个试件的1∶2·5缩尺模型进行试验,同时对K形插板加劲节点进行有限元分析。试验结果表明,试件的承载力都能达到设计荷载水平的2倍以上,且节点区无宏观破坏现象。试验结果和有限元分析结果证明,节点区管件加厚和设置插板等加强措施是有效的。

加强型空间复杂节点试验研究

本文对5个加强型空间复杂节点在轴向荷载作用下的受力性能进行了静力加载试验。采用多功能反力加载系统进行加载试验,考察节点的应力分布状况、传力路径和破坏形态。研究表明,合适的插板放置方式不仅能够增加施工便利性,还能够改变节点的传力路径、减少主管的变形,进而大幅度提高节点承载力。5个试验节点均具有一定的安全储备,节点构造方式可行有效。