Light weight analysis of a skeleton vehicle frame using BS960 super-high-strength steel

Static strength finite element analysis was conducted to decrease the weight of a skeleton vehicle＇s frame. Results indicated that the maximum stress occurs on the front beam ＇s variable section area. Dynamic sensitivity analysis elucidated the relationship between the maximum stress and the thickness of a particular beam,e. g.,top,middle,and bottom beam. Displacement was analyzed by the key part that influenced the maximum stress. Finally,the new plan using BS960 super-high-strength beam steel and the preferred beam thickness was compared with the original plan. New combinations of beam thickness were introduced on the basis of different purposes; the maximum responding light w eight ratio was 21%.

装配式轻钢框架-轻钢骨架轻混凝土墙板结构抗震性能

为研究装配式轻钢框架-轻钢骨架轻混凝土墙板结构抗震性能,对1个足尺轻钢框架结构试件和3个足尺轻钢框架-轻钢骨架轻混凝土墙板结构试件进行了低周反复荷载下的抗震性能试验及理论分析,试件变量包括:2种装配构造,即内嵌式装配墙板、外贴式装配墙板;2种轻钢骨架轻混凝土墙板,即框架式轻钢骨架轻混凝土墙板、桁架式轻钢骨架轻混凝土墙板。研究了各试件的破坏特征和损伤演化过程,分析了结构滞回特性、承载力、变形能力、刚度退化、耗能性能和应变。结果表明:装配式轻钢框架-轻钢骨架轻混凝土墙板结构共同工作性能良好,其水平承载力相比轻钢框架提高了204.7%~210.4%,抗侧刚度提高了257.3%~512.5%,结构变形及耗能能力有显著提高;内嵌墙板的自攻钉连接构造以及外贴墙板的螺栓连接构造传力性能可靠,结构具备2道抗震防线的受力特征;基于简化塑性分析模型以及拉压杆软化桁架模型,对试件承载力进行了计算,计算结果与试验符合较好。

轻钢密肋墙体竖向极限承载力分析及试验研究

采用有限元软件ABAQUS对不同立柱截面尺寸、立柱间距、墙体高度的轻钢密肋墙体进行有限元数值模拟,研究不同因素对轻钢密肋墙体竖向极限承载力的影响。结合分析结果,设计了4片密肋墙体并进行静载荷试验。结果表明:轻钢密肋墙体数值模拟与试验的破坏情况较为一致,并且其竖向极限承载力的模拟值、试验值吻合度较好。依据GB 50017—2017《钢结构设计标准》中轻钢密肋墙体竖向极限承载力计算方法,将计算所得公式值与有限元模拟值、试验值进行对比,最大偏离度0.109,三者的比值均在0.95~1.11,极限承载力公式计算结果吻合较好。

结构参数对不锈钢织物透光与电磁屏蔽的影响

为实现不锈钢织物高透明与强电磁屏蔽性能相兼容的目标,文章采用数值计算与理论分析相结合的方法,在分析不锈钢织物主要结构参数(线径与线距)对其透光与电磁屏蔽性能影响的基础上,引入TOPSIS评价方法,探讨了线径与线距对不锈钢织物光学与电磁学综合性能的影响。结果表明,由于电磁衍射的存在,结构参数对透光与电磁屏蔽性能的影响呈现非线性规律。其中,不锈钢织物的线距变化对总体性能的影响最为密切。当线径在0.02~0.05 mm且线距在0.4~1.0 mm时,不锈钢织物在90%高透光率的前提下,可达到至少30 dB的屏蔽效能,为高透光电磁屏蔽材料的结构设计提供了理论指导。

超大型钢桁梁步履式顶推+滑块滑移施工受力分析

西安地铁10号线渭河特大桥主桥为主跨300 m的曲线上加劲连续钢桁梁桥,采用公轨合建,双层桥面布置,上部结构采用超大型钢桁梁与曲线加劲弦组合结构。主桥施工时先架设钢桁梁,再施工刚性加劲弦。钢桁梁采用步履式顶推+滑块滑移施工,顶推采用南、北双向同步施工。为保证顶推施工过程中主体结构及临时支撑结构的受力安全,采用MIDAS Gen软件建立主桥有限元模型,采用生死单元法进行施工全过程分析,对钢桁梁承载力、支座反力、合龙阶段落梁变形调整值、合龙阶段温度效应影响、顶推过程中不同步的影响以及瞬时阵风作用下顶推体系承载力进行分析验算。结果表明:钢桁梁的承载力及瞬时阵风作用下顶推体系承载力均满足规范要求;钢桁梁顶推时墩顶最大支座反力取值24000 kN;南侧W05墩与北侧L08临时墩落梁变形调整值分别取-60 mm和-40 mm,以消除合龙口端部下挠变形;以环境温度20℃为参考值,整体升温不超过10℃和上、下弦温度梯度为10℃以内时对合龙影响不大;顶推过程中横、纵向瞬时不同步位移建议分别控制在5 mm和20 mm以内。

轻钢龙骨复合外墙热工性能模拟与实测对比研究

轻钢龙骨复合外墙由于热桥及多层非均质结构的影响,其传热机理复杂,特别是含空气间层的墙体存在导热、对流、辐射三种热传递方式的耦合效应,其热工性能难以采用传统计算方法进行精确求解。利用有限元软件COMSOL,从基本传热原理出发,对4种不同构造组成的轻钢龙骨复合外墙的热工性能进行多场耦合模拟,并采用防护热箱法对模拟值进行实测验证分析。结果表明:有限元软件COMSOL可以准确可靠地模拟分析出此类复合墙体的热工性能,其模拟值与测试值(偏差在2%以内)具有较高的吻合度;在空气间层内完全填充岩棉类保温材料比50 mm空气间层的保温性能好;粘贴聚乙烯隔热胶带等断热材料可有效改善轻钢龙骨处的热桥效应。

门式刚架轻型房屋钢结构设计的优化分析

从门式刚架的连接形式和特点两方面介绍门式刚架,阐述门式刚架轻型房屋钢结构的优势,探讨门式刚架轻型房屋钢结构的不足之处,并结合门式刚架轻型房屋钢结构的设计要点提出相应的优化措施,如优化结构构件、优化设计支撑系统、合理确定檐口高度及准确确定荷载。

轻钢龙骨组合墙体抗气体消防冲击研究

通过对轻钢龙骨组合墙体立柱受力特性研究,结合有限元计算结果,分析了立柱不同高度、布置间距、布置方式、钢材材质以及型号对应力和变形的影响,得出相同高度的轻钢龙骨组合墙体,立柱壁厚增大、间距减小、钢材强度等级提高、采用对扣或背贴布置均有助于减小立柱应力比,墙体在抗气体消防冲击时,起控制性的因素为立柱挠度,在挠度满足要求时,立柱强度均满足要求。在各类洞口处均应布置加强立柱,用于抵消因开洞导致立柱不连续带来的墙体损伤,小尺寸洞口规格宜统一,大尺寸洞口规格应根据具体情况确定。墙体间隔一定距离设置补强立柱可改善整片墙体使用性能,有效控制破坏范围并向两侧分担墙体变形,提高墙体抗气体消防冲击能力。研究给出工业建筑考虑气体消防时,轻钢龙骨组合墙体通用立柱和加强立柱最大高度选用表,研究成果可用于同类工程实践。

轻钢龙骨石膏板施工因素引起的裂缝分析及控制措施

在建筑装饰工程中,轻钢龙骨石膏板结构被广泛应用,轻钢龙骨石膏板吊顶、隔墙等具有良好的使用功能性。在实际的应用过程中,轻钢龙骨石膏板结构普遍存在裂缝通病问题,该问题虽然不会对结构的稳定性造成影响,导致会直接影响美观性,是建筑装饰工程中非常棘手的问题。为此,针对轻钢龙骨石膏板裂缝进行分析和探讨,寻求裂缝控制措施和方法非常必要。本文从施工阶段入手,提出控制措施,为轻钢龙骨石膏板裂缝问题的控制提供参考。

越野型265/65R18LT全钢轻型载重子午线轮胎的设计

介绍越野型265/65R18LT全钢轻型载重子午线轮胎的设计。结构设计:外直径809 mm,断面宽282 mm,行驶面宽度210 mm,行驶面弧度高11 mm,胎圈着合直径459 mm,胎圈着合宽度215.9 mm,断面水平轴位置(H_(1)/H_(2))0.9729,胎面采用越野花纹,并预留镶钉位置,花纹深度14 mm,花纹饱和度55%,花纹周节数40。施工设计:胎面采用胎冠胶和基部胶2层设计,1^(#)和2^(#)带束层采用3×0.20+6×0.35HT钢丝帘线,冠带层采用930dtex/2锦纶66浸胶帘布,胎体采用3+9×0.22+0.15钢丝帘线。成品性能试验结果表明,轮胎的充气外缘尺寸和各项性能均符合国家标准要求。轮胎接地印痕矩形率为1.01,肩部沉降为1.05,与有限元分析结果一致。

基于正交试验法的苏南轻钢农宅能耗模拟及优化

文章以苏南地区的一幢典型代表性农宅为例,构建轻钢结构农房模拟模型,选取影响建筑能耗的七个关键因素,运用建筑能耗软件De ST-H进行能耗模拟分析。通过正交试验法研究分析,得出多种试验结果,并对各个能耗影响因素的作用趋势和主次程度进行分析,得到最适宜的建筑能耗优化设计组合结果,为苏南地区的轻钢结构农宅的能耗优化设计提供一定的理论参考。

UHPC加固在役大跨径悬索桥钢桥面:实桥试验与理论分析

为解决大跨径钢桥正交异性钢桥面板普遍存在的疲劳开裂且维修困难等问题,提出了一种疲劳裂缝可免修复的UHPC加固新结构.以一座在役大跨径悬索桥为研究对象,介绍了新结构的应用背景,并对大桥原沥青铺装、裸钢桥面、钢-UHPC轻型组合结构三种桥面状态分别开展了现场试验.基于试验结果,系统揭示了钢桥面4类典型疲劳细节的受力特性,包括应力分布规律和加固后的应力降幅,同时,对实桥建立了局部梁段有限元模型,模拟试验中的所有加载工况并进行了对比分析,发现计算得到的应力响应面与试验结果基本一致,最大误差约为10%.研究结果表明:对于每类疲劳细节,其在纯钢桥面和原沥青铺装两种状态下的应力基本无差异,表明原沥青铺装劣化严重,无法改善钢桥面的疲劳受力状态;而对比铺设UHPC前、后,钢面板上的疲劳细节应力降幅达41%~85%,其中,钢面板-U肋焊缝细节应力降幅为85%,顶部过焊孔处细节应力降幅为44%,而横隔板与U肋交叉部位细节应力降幅为41%,表明UHPC加固薄层有效提高了钢桥面的局部抗弯刚度,从而降低了车辆荷载作用下钢桥面的应力水平.此外,得到了钢桥面上不同疲劳细节的应力响应线,结果表明,各疲劳细节的应力响应因测点位置不同而存在一定差异.顶部过焊孔处细节横桥向压应力响应范围较小,而拉应力响应范围较大;面板及顶部过焊孔处细节的纵向应力响应线较短,而U肋-横隔板连接处细节的应力在3道横隔板或横肋范围内仍保持较高水平.

可拆装式箱型房屋整体受力性能研究

可拆装式箱型轻钢结构房屋采用复杂冷弯构件,节点采用无螺母高强螺栓,结构特殊,力学性能复杂。通过ABAQUS有限元软件建立了箱型房屋精细化模型和多尺度模型,与箱型房屋模块单体的竖向承载力和抗侧性能试验进行了结果对比与验证。分析了底部铰接和底部刚接模型的抗侧刚度,试验的边界条件属于半刚性连接。选取底部铰接的通用模块单体的多尺度模型,研究了房屋高度、柱壁厚度和楼面荷载等对箱型房屋竖向承载力的影响,探讨了模块横向与纵向抗侧性能的差异,研究了顶部荷载、房屋高度、柱壁厚度和螺栓直径等对箱型房屋纵向抗侧性能的影响。结果表明:增加柱壁厚度,竖向承载力提升效果显著,增大房屋高度,竖向承载力降低幅度不大,而楼面荷载等对其几乎无影响;横向抗侧刚度比纵向抗侧刚度提高了约17%,降低房屋高度会提高其弹性变形阶段的纵向抗侧刚度,而竖向荷载、柱壁厚度、螺栓长度和螺栓直径对其影响不大。最后,基于多层箱型房屋的整体受力特征,结合竖向承载力和抗侧性能研究,提出了多层箱型房屋设计方法及设计选用表,可为多层箱型房屋的设计与应用提供参考。

装配式建筑技术助力现代宜居农房建设——以安徽省长丰县吴山镇龙门里绿色农房项目应用实践为例

装配式绿色农房采用工业化生产方式建造,可节约水资源、节约材料、节省工期等,具有成本经济、绿色环保、外观设计新颖、居住功能齐全、建设速度快,抗震、保温、隔热、隔音性能良好等优点。发展装配式绿色农房符合国家产业政策,能极大地改善农民居住条件和居住环境,提升乡村风貌。《乡村振兴促进法》第三十八条指出:“鼓励农村住房建设采用新型建造技术和绿色建材,引导农民建设功能现代、结构安全、成本经济、绿色环保、与乡村环境相协调的宜居住房”。由此可见,在农房建设中大力推广装配式绿色农房对于促进建筑产业现代化,助力宜居宜业和美乡村建设具有重要意义。本文重点介绍了冷弯薄壁型钢轻聚合物复合墙体装配式建筑体系在长丰县吴山镇龙门里装配式绿色农房项目上的应用。

轻钢龙骨防火外墙与钢框架连接的抗侧性能研究

针对轻钢龙骨防火外墙在L型角铁连接、异型角铁连接两种连接方式下的平面内抗侧性能进行了推覆试验研究。采用有限元软件ABAQUS对试件进行模拟分析,并将计算结果与试验结果对比,两者吻合良好,验证了有限元模型的有效性。考虑连接件个数、墙体内竖向龙骨间距及布置方式等因素影响,对不同连接方式下轻钢龙骨防火外墙与钢框架连接的抗侧性能进行有限元模拟分析。结果表明:对于轻钢龙骨防火外墙,采用L型角铁连接方式比采用异型角铁连接方式具有更高的水平抗侧承载力和变形能力;但采用异型角铁连接方式比采用L型角铁连接方式具有更高的抗侧刚度。此外,增加连接件或自攻螺钉个数对墙体连接的水平极限承载力及平面内刚度的提升最为显著。

天棚轻钢龙骨石膏板吊顶施工技术应用研究--以深圳市某项目为例

在建筑装修装饰工程中,轻型龙骨石膏板吊顶施工技术应用广泛,但也出现一些质量问题,如吊顶不平整、石膏板开裂变形、石膏板腐点问题等。本文结合深圳市璟悦轩项目,深入研究天棚轻钢龙骨石膏板吊顶施工难点问题及原因,详细阐述了天棚轻钢龙骨石膏板吊顶施工技术要点,以期为同类工程施工提供参考。

异形管轻型钢结构房屋试验研究

在冷弯薄壁型钢应用于多、低层房屋工程实践的基础上,针对其存在的技术不足,研发了适用于包括农房在内的低、多层房屋异形管轻型钢结构体系并开展实验。通过采取冷弯异形管柱、承插式梁柱节点、深C型梁、以及V型楼面梁,构成类似于框架结构的房屋结构体系,结合螺旋钢管桩和冷弯薄壁型钢墙面板,可以在对现场自然生态影响较小的情况下,快捷施工,提高装配率,且充分利用既有冷弯薄壁型钢生产设备,经济成本与冷弯薄壁型钢结构持平,是冷弯薄壁型钢房屋体系技术迭代升级的轻型钢结构房屋产品。

非正常使用下某受损轻钢厂房承载力有限元分析

结构能否正常使用是确保其安全性和耐久性的重要前提。以某轻型钢结构储煤厂房为研究对象,针对其使用功能改变和个别钢柱受撞击变形损伤等情况,开展了现场检测、有限元数值模拟及理论分析等工作。检测与分析结果表明:因大面积堆载导致结构中部分钢柱倾斜,柱顶水平位移40 mm~77 mm,超过规范限值;单根H型钢柱因碰撞发生损伤变形后理论承载力明显降低,与理想柱相比降低约26.6%;含受损钢柱的平面结构理论承载力也存在一定程度的降低,在设计荷载下受损中柱最大应力值为理想中柱的1.52倍。针对上述非正常使用下结构/构件存在的问题,提出了合理的加固措施。

冷弯薄壁轻钢结构农房的抗震性能及成本分析

对冷弯薄壁轻钢结构农房的抗震性能及成本进行分析。利用有限元软件SAP2000分别对相同建设标准(同一建设场地,平面布置相同、层高相同、体型相同)、同等施工预算的砖混结构、框架结构和轻钢结构体系农房进行动力时程分析,通过模态分析了解前3阶自振周期和振型,对比了3种结构体系在多遇地震下的楼层加速度峰值、层间位移角、层间剪力。结果表明,轻钢结构农房相比其他两种体系农房加速度峰值最高,层间位移角最小,有更好的抗震性能表现;运用静态、动态的经济分析方法对3种结构体系农房进行全寿命周期(前期准备阶段、设计阶段、施工阶段、使用维护阶段、拆除阶段)成本分析,结果显示,轻钢结构农房较其他两种结构具有明显的综合经济效益。

带有轻钢剪力墙加固的榫卯木框架抗震性能分析

中国传统木结构建筑可以通过设置剪力墙提高抗震性能,而轻钢剪力墙具有抗剪能力大、横向位移刚度大等优点,是木结构的理想加固构件。本研究创新性地将轻钢剪力墙作为加固件置入榫卯木框架中,采用ABAQUS有限元软件分别建立了有无轻钢剪力墙的榫卯木框架模型,并对其抗震性能进行对比。通过输入同等级不同种类和同种类不同等级的地震波,对木框架进行罕遇地震下的动力时程分析,得到了不同工况下两组木框架各层关键节点的加速度响应、位移响应和结构应力特征。结果表明:设置轻钢剪力墙后,结构的自振频率大幅度增加,在地震波激励下,木框架的层间位移减小,结构稳定性增强。由于轻钢剪力墙承担了一部分应力,因而榫卯节点的承载能力提升,木框架的抗震性能有所增强。