十字形双组合轴压角钢构件填板连接计算方法研究

从材料力学原理出发,基于剪力互等定理和轴压构件的二阶弯曲效应,结合十字形双组合角钢构件受压时的实际破坏形态,推导了十字形双组合角钢构件填板连接的理论计算方法,给出了填板连接的一般设计方法;并结合试验结果论证了传统算法的局限性,确定了不同填板布置形式时填板处十字形截面的剪力不均匀分布系数;理论计算方法考虑了十字形双组合角钢构件不同失稳模式的影响,与试验结果相比,其安全裕度在10%以上,较传统算法具有较大的优越性,能够满足输电塔结构设计的一般要求;最后通过精细化数值分析验证了计算方法的准确性和可靠性,并已将其应用于工程实践中。

某景观工程构筑物钢结构的设计与分析

采用Midas GEN软件对东岸塔、观鸟塔、树屋钢框架结构进行了一阶弹性分析、二阶弹性分析、稳定性分析等。主要计算指标、强度、稳定、变形、舒适度验算等均满足现行规范要求,结构安全可靠。计算结果表明:圆形平面建筑在风荷载和地震作用计算时,应按15°增量方向角进行包络计算,确定该荷载作用下的最大方向角;立面形态复杂的建筑结构,应进行二阶弹性分析;高宽比较大、第一周期也较大的圆形平面建筑,应进行临界风速的验算;对于曲柱,应进行稳定性验算。

轻钢住宅结构体系及其应用

对我国发展轻钢住宅结构体系的条件、基础和该体系的特点进行了分析 ,综述了轻钢住宅结构体系和围护结构体系 ,通过对轻钢住宅试点工程的介绍 。

空间钢框架几何非线性分析的一种新单元

介绍了一种新的用于空间钢框架几何非线性分析用的单元,可有效考虑P-δ效应的影响,达到了一个单元模拟一根杆件的精度要求,用于非线性分析是行之有效的,并可使截断误差的影响得到满意的控制,计算实例证明,该单元是可靠和高效率的。

Q690D高强钢箱形截面柱的滞回性能

为深入研究Q690D高强钢焊接箱形截面柱的滞回性能,在低周反复加载试验的基础上,对Q690D高强钢焊接箱形截面柱在低周反复荷载作用下的滞回反应进行有限元模拟,从试验和有限元分析所得的滞回曲线和骨架曲线看,Q690D高强钢焊接箱形截面柱的滞回曲线饱满,耗能能力良好.通过和试验结果的对比,验证了所建有限元模型的正确性.利用已验证的有限元模型分析了轴压比、构件长细比、壁板宽厚比对高强钢焊接箱形截面柱滞回性能的影响,分析结果表明高强钢柱的二阶效应影响不可忽略.在试验与有限元分析的基础上,提出Q690D高强钢焊接箱形截面柱的弯矩-曲率滞回模型,为Q690高强钢结构的弹塑性地震反应分析提供依据.研究结果表明,该滞回模型能够准确预测Q690D高强钢焊接箱形截面柱的滞回性能.

平面与空间钢框架结构的简化柱梁模型

根据钢框架结构的受力特点,提出了平面简化柱梁模型、双重体系简化柱梁模型和空间简化柱梁模型。它们不但能考虑结构的空间作用、材料非线性和几何非线性等因素影响,还能考虑钢框架结构梁柱的强度比和刚度比、节点域变形、柱附加轴力引起的弯曲变形、梁间塑性铰和双重体系间转角的不协调性对地震响应的影响。简化柱梁模型能够对高层平面钢框架结构和空间结构进行有效的简化,并进行了钢框架的二阶弹塑性动力分析。

建立考虑节点域剪切变形的平面钢框架单元刚度矩阵

目的更精确计算平面钢框架结构在水平荷载作用下的侧移.方法以梁柱为计算单元,基于稳定函数法,在梁柱单元的角位移中计入节点域剪切变形,推导了平面钢框架杆件的单元刚度矩阵.结果采用传统的线弹性框架分析方法得到的水平侧移是不准确的,较实验结果误差为12.12%.笔者考虑了由于节点域剪切变形和二阶效应而导致的结构侧移刚度的降低,推导了单元刚度矩阵,并用MATLAB编制了平面钢框架的计算程序,计算所得的水平侧移,较实验结果误差仅为0.606%.结论采用考虑节点域剪切变形和二阶效应的平面钢框架单元刚度矩阵,所得计算结果与实验结果吻合良好,具有很高的准确度.

基于超级单元的钢-混凝土混合结构动力特性及地震反应研究

本文提出了基于超级单元的钢框架-混凝土剪力墙结构体系动力特性及地震反应分析的一种方法,该方法考虑了混合结构体系中钢框架部分的受力和变形特点,即节点柔性(半刚性)、梁柱效应(p-δ效应)及P-Δ效应(以下合称P-Delta效应),推导了考虑三种因素情况下,钢框架的层间侧移刚度及钢框架-混凝土剪力墙结构体系的超级单元刚度矩阵,采用刚度法求解钢框架-混凝土混合结构周期和振型。该方法物理概念清楚,计算简便。

半刚性钢框架结构分析与性能研究

推导了考虑连接柔性和几何非线性的局部坐标下的单元刚度矩阵，并对半刚性连接单元的固端力进行了修正；采用增量加载法中的修正Newton—Raphson法，给出了考虑连接柔性、框架的几何非线性和单元内力与连接之间耦合效应的半刚性钢框架结构分析计算机流程。采用Frye和Morris的奇次方多项式模型来模拟连接的M-O曲线。最后根据算例对有侧移和无侧移半刚性钢框架的性能做了初步的探讨，结果表明：1）半刚性连接会明显加大有侧移钢框架的侧向位移和结构的二阶效应；2）半刚接对梁柱的轴力和剪力影响都不大，但对梁柱的弯矩影响则较大，半刚性连接会减小无侧移钢框架的柱脚弯矩而增大有侧移钢框架的柱脚弯矩，但无论是无侧移还是有侧移钢框架，半刚性连接都会增大梁的跨中弯矩；3）当连接转动刚度Rk在1．0×10^8～1．0×10^11（N·mm／rad，以下同）之间时，连接呈现出较为明显的半刚性特性，而当Rk〈1．0×10^8或Rk〉1．0×10^11时，连接的半刚性特性并不明显，可直接将其看作铰接或刚接以简化计算。

考虑节点域变形效应的空间支撑钢框架结构二阶弹塑性分析

详细推导了基于非线性连续介质力学理论和考虑剪切效应的稳定插值函数所建立的严格三维梁柱单元虚功增量方程和切线刚度方程, 该方程包含了轴向、剪切、双向弯曲与扭转及其各耦合效应。提出的三维单元简化塑性区模型可模拟塑性扩展。建立了考虑支撑效应的节点域剪切变形模型, 该模型可更真实地反映节点域的变形影响。使用包括几何、材料非线性和节点域变形影响的数值算例来检验本文方法和所编计算机程序的可行性、有效性与精确度。算例表明: 利用该程序, 每个构件只需一个单元即可准确预测三维结构的极限荷载与失稳模态, 可提高结构非线性空间性能的分析效率。该程序可用于三维结构的非线性全过程分析, 为建立高层钢结构的高等分析方法奠定了基础。

高层钢框架二阶效应的实用简化计算

本文提出了高层钢框架二阶效应,包括P-△和P-δ效应的实用简化计算方法。该法便于手算,与精确的电算结果比较表明,本文的简化法具有较好的精度,完全满足工程设计需要。本文还对P-△和P-δ效应对框架工作性能的影响进行了研究和评判。

二阶效应对钢框架结构分析的影响

对钢框架结构进行了一阶分析、二阶分析以及按《钢结构设计规范》(GBJ17— 88)修订稿推荐的近似二阶分析 ,通过对不同分析方法的计算对比 ,得出了钢框架结构分析考虑二阶效应的某些一般性结论 .

巨型钢框架结构的二阶实用分析

采用连续化概念和刚度等效原则 ,建立巨型钢框架结构的等效模型 ;考虑结构的二阶效应用一列假想竖向受载刚性杆与其并联 ,从而得到二阶简化计算模型。该模型可用于该类结构的非迭代二阶分析计算。

巨型钢框架结构时程分析的影响因素

超高层钢结构宜采用时程分析法进行抗震性能分析,时程分析中一些参数的选择会对分析结果产生较大的影响。为了合理地考虑这些影响因素,本文以具有实际工程意义的192m高的巨型钢框架结构为研究对象,系统分析了地震波输入维数、二阶效应和阻尼比对巨型钢框架结构时程分析的影响,并根据分析结果提出了相应的建议。

高层钢框架-混凝土剪力墙结构的超级单元法

提出了一种考虑钢框架节点柔性、梁柱pδ效应、结构PΔ效应和剪切变形的高层钢框架混凝土剪力墙结构体系的超级单元法计算方法。推导了考虑四种因素情况下,高层钢框架混凝土剪力墙的钢框架部分层抗侧刚度及钢框架混凝土剪力墙结构的超级单元刚度矩阵。

空间钢框架结构的二阶渐进弹塑性分析

给出了空间钢框架结构几何非线性有限元列式,可以直接考虑单元的轴向扭转屈曲效应;在此基础上采用塑性流动理论并应用Orbison屈服面方程,得到了空间钢框架塑性铰分析的弹塑性刚度矩阵,用以对空间钢框架结构进行二阶弹塑性分析并可以考虑单元内塑性的发展和内力的重分布;在单元内部采用截面内力跟踪技术以考虑单元内部形成塑性铰的情况. 给出的几个算例,说明该方法计算效率高,精度可靠,可以用于大型空间钢框架结构的高等结构分析.

初始几何缺陷对非强支撑钢框架柱性能的影响

在钢框架二阶弹性分析中,结构整体初始几何缺陷和构件的初始几何缺陷是实际存在的,其影响不应忽略。基于由单根柱和梁组成的框架子结构模型,通过引入以上两种几何缺陷,得出了考虑初始几何缺陷影响的框架柱位移与内力的理论公式。利用该理论模型,可以较准确地分析框架结构整体几何缺陷与构件几何缺陷对二阶弹性弯矩的影响。参数分析结果表明:对于钢框架柱,结构的整体几何缺陷和构件几何缺陷对弯矩的影响均可以等效为作用于楼层处的假想水平力,而假想水平力的大小与作用于该楼层的竖向荷载有关。

《钢结构与钢-混凝土组合结构设计方法》的理解与应用——钢结构抗震性能化设计

结构抗震设计的目标是小震不坏、中震可修、大震不倒,中震下结构进入弹塑性阶段,弹塑性阶段结构的地震力如何求得,是亟需解决的问题。根据《钢结构与钢-混凝土组合结构设计方法》,详细介绍了精细化延性抗震设计理论,影响结构性能系数R取值的各种因素,结构延性系数与构件宽厚比的关系。介绍了采用《钢结构设计标准》(GB 50017-2017)进行抗震性能化设计的流程,及性能系数最小值的确定依据。最后对我国《钢结构设计标准》(GB 50017-2017)在抗震性能化设计流程、性能系数的取值、构件宽厚比限值等方面提出了建议。

基于可靠度的钢结构体系稳定设计方法

基于可靠度的钢结构体系稳定设计理论 ,提出了通过抗力分项系数验算结构稳定性的方法 .在确定分项系数时 ,考虑了结构的材料和几何初始缺陷 ,使用基于响应面函数的蒙特卡罗模拟方法对结构进行二阶弹塑性分析 .通过 3个典型算例 ,比较了此方法与现有稳定设计方法所得结果 ,分析了现有稳定设计方法在不同情况下的误差及其原因 ,明确了计算长度方法和二阶弹性分析方法的适用范围 ,验证了此方法的正确性 .