内置型钢增强钢管约束钢筋混凝土柱节点抗震性能研究

采用钢管对传统RC柱进行约束,形成的钢管约束钢筋混凝土(STRC)柱具有优越的承载能力和耗能性能。但在应用于框架节点设计时,节点区域仍采用普通RC柱节点构造,可能导致节点处没有钢管约束而成为薄弱点,节点处易发生破坏。针对钢管约束钢筋混凝土(STRC)柱节点抗震性能薄弱的现状,提出采用内置型钢短柱进行增强。基于ABAQUS工作平台对具有相同构造形式的节点试件建立有限元模型,将数值计算所得破坏形态、滞回曲线和型钢应力与试验结果进行对比,两者吻合较好,在此基础上探讨内置型钢长度和轴压比对节点抗震性能的影响。结果表明:随着内置型钢长度增加,试件的承载力、极限位移和延性均有不同程度的提升,轴压比对试件受力性能影响较小。通过进一步分析试件的破坏机制、型钢抗弯性能和耗能能力,提出满足节点抗震性能需求的内置型钢长度建议取值。

杭州电竞中心结构设计重难点概述

杭州电竞中心内圈主体结构采用钢框架-支撑结构,外圈采用“大倾角梭形斜柱+多段钢折梁框架”,是集承重与抗侧力于一体的结构体系,屋盖采用车辐式索承网格自平衡结构形式。详细介绍了地下结构、中央场馆结构的设计要点,门厅处利用建筑造型空间设计为多段钢折梁与跨层桁架相结合的结构形式;室内二层至三层楼面设计一浮空弧形人行桥,截面形式为薄壁钢箱梁,桥宽2.2m,跨度57m,采用“上挂下支”的稳定结构形式。对整体结构进行了静力弹性、动力弹塑性、振动台试验、典型节点有限元、整体稳定以及局部稳定等系列分析与试验。结果表明:结构在静力荷载和地震作用下强度和刚度均满足规范要求;典型节点极限承载力为荷载设计值的4.17倍;结构整体稳定性安全系数为3.79;斜柱局部稳定安全系数为2.52。合理的设计保证了结构的安全、经济和实用性。

马鞍山长江公铁大桥Z3号桥塔施工关键技术

巢马城际铁路马鞍山长江公铁大桥主航道桥为(112+392+2×1120+392+112)m三塔钢桁梁斜拉桥,Z3号桥塔为超高多肢钢-混组合塔,高308 m。上塔柱钢结构高87.5 m,分13个吊装节段,最重505 t;中、下塔柱混凝土结构高217.5 m,分38个节段液压爬模施工;钢-混结合段高3 m,内部采用PBL键+剪力钉+高强度钢锚杆+高强度混凝土结构形式。在中塔柱设置钢管临时横撑控制塔柱线形及应力;下横梁采用落地支架法分层施工,与对应塔柱同步浇筑;钢-混结合段混凝土采用C60细石补偿收缩混凝土+高强度灌浆料,保证了混凝土施工质量;采用工厂“2+1”立体匹配制造、“提升站+运输栈桥”钢塔节段转运等技术,并研制15000 t•m超大型塔吊,实现了钢塔柱大节段的制造、整体滩地运输和吊装;钢塔节段间采用栓焊组合连接形式,通过设置工艺隔板、双面坡口等措施控制了钢塔焊接变形;利用定位桁架临时锁定钢塔合龙段实现了钢塔的精确合龙,定位桁架受力及变形均满足要求。

H型钢弱轴撞击后剩余力学性能与损伤评估

工业厂房中的H型钢常遭受吊物与车辆撞击,且撞击方向具有不确定性.基于此,本文针对H型钢弱轴撞击后剩余力学性能与损伤评估进行研究.首先,通过试验获得了弱轴撞击后破坏形态、荷载位移曲线与应变发展特征.其次,基于有限元模型重点分析了撞击质量、撞击速度与轴压比对剩余承载力的影响,并提出了H型钢弱轴撞击后剩余承载力预测公式.研究结果表明:试件受压以整体弯曲变形为主,翼缘与腹板均未发生明显局部变形;撞击后试件刚度与承载力明显降低,但仍保持较好的延性;撞击能量与轴压比是影响剩余承载力的关键因素;基于撞击质量、撞击速度与受撞时轴压比建立了m-v-n损伤评估曲面图,可根据撞击工况评估H型钢弱轴受撞损伤程度.

新型装配式RC柱连接钢节点抗震性能分析

节点连接是影响装配式混凝土结构抗震性能的关键要素,亦是抗震设计的核心问题。文章针对所提出的一种适用于变截面钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)柱的钢节点连接形式,通过有限元模拟,与现浇柱对比分析,评估了该节点连接形式的抗震性能,并研究新型装配式变截面RC柱在不同轴压比下的破坏形态、变形性能及耗能能力。结果表明:新型装配式RC柱和现浇柱在不同轴压比下的破坏形态相似;装配式RC柱的柱底混凝土发生压溃时,钢节点区域尚未有明显塑性变形,因此满足强节点的设计要求;装配式RC柱位移延性系数均>3,满足抗震规范要求;相同轴压比下,装配式RC柱承载和耗能能力略低于现浇柱,但变形能力优于现浇柱。

扭弯作用下内嵌H型钢-钢管混凝土柱拟静力试验研究

为研究扭弯作用下内嵌H型钢-钢管混凝土柱的力学性能,以截面形式和扭弯比为参数对6个内嵌H型钢-钢管混凝土柱进行拟静力往复加载试验,得到扭弯作用下内嵌H型钢-钢管混凝土柱的破坏形态、滞回曲线、弯矩-位移骨架曲线及关键力学特征和刚度退化曲线。研究表明:1)随扭弯比增加,内嵌H型钢-圆钢管混凝土柱和内嵌H型钢-方钢管混凝土柱的破坏特征由“弯”型向“扭”型转变;2)扭矩增加到弯矩的34%和67%时,内嵌H型钢-圆钢管混凝土柱的峰值弯矩分别减少5.0%和17.7%,而内嵌H型钢-方钢管混凝土柱的峰值弯矩分别减少5.5%和22.7%,反映内嵌H型钢-圆钢管混凝土柱和内嵌H型钢-方钢管混凝土柱均有较好的扭弯复合承载力;3)扭矩对内嵌H型钢-圆钢管混凝土柱和内嵌H型钢-方钢管混凝土柱的早期受弯刚度影响较小,但会降低内嵌H型钢-圆钢管混凝土柱和内嵌H型钢-方钢管混凝土柱的峰值割线受弯刚度;4)提出了内嵌H型钢-圆钢管混凝土柱和内嵌H型钢-方钢管混凝土柱的扭弯承载力计算方法,该方法得到的扭弯承载力理论值与试验值吻合良好,有较好的精度。研究结果可完善内嵌H型钢-钢管混凝土组合结构构件的基本理论,为内嵌H型钢-圆钢管混凝土柱和内嵌H型钢-方钢管混凝土柱的扭弯承载力设计计算提供参考。

桥梁钢盖梁与混凝土墩柱连接位置的优化设计与分析

在公路绿色化建设和工业化建造的发展浪潮下,对桥梁下部结构进行标准化设计和装配式施工越来越引起重视。为解决传统的钢筋混凝土盖梁装配吊装重量大、超宽桥梁悬臂长、盖梁下部有通行需求等问题,钢盖梁应运而生。目前我国关于钢盖梁与混凝土墩柱连接的关键技术以及钢混结合段分布位置的研究还不完善,工程经验尚有欠缺。基于此,结合公路钢盖梁的设计建造经验,建立有限元模型,明确钢盖梁与混凝土墩柱的连接构造型式,并对钢盖梁与混凝土墩柱的钢混连接位置进行优化设计与分析,提出了钢盖梁与混凝土墩柱的标准化连接形式,为钢盖梁与混凝土墩柱的连接设计及发展提供参考。

基于大跨度钢结构厂房的H形截面钢柱拼接施工技术

以某项目的大跨度钢结构厂房石墨化车间为例,对H形截面钢柱拼接的主要做法和技术措施进行了研究,提出了通过设置可拆卸的钢柱翼缘连接机构对H形截面钢柱拼接进行临时固定,解决了现有技术中钢柱拼接施工不便、经济性差的问题。进一步介绍了H形截面钢柱翼缘连接机构的新技术包括上连接角钢、下连接角钢、连接钢板等,详细说明了新技术的特点、工艺流程、操作要点等,总结了新技术与现有技术相比的有益效果,为大跨度钢结构厂房的H形截面钢柱拼接提供了施工经验,可在类似工程中借鉴和推广。

钢管混凝土柱-软钢板组合高墩受压性能试验

为改善传统钢筋混凝土高墩桥梁的抗震性能,基于能力设计原理和结构抗震韧性设计理念,本文提出一种可更换部件的四肢钢管混凝土柱-软钢板组合箱形截面高墩。本文设计制作了1/10比例的缩尺试件,通过轴心和偏心受压试验,研究荷载偏心率、软钢板厚度等对新型组合高墩受压性能的影响。试验结果表明:新型组合高墩试件在轴压作用下,四肢钢管混凝土柱基本整体协调变形;当加载至试件破坏时,四肢钢管及软钢板均早已受压屈服,钢管套箍作用充分发挥;破坏形态呈整体弯曲失稳。在受偏心压力作用且偏心率不超过0.405时,四肢钢管混凝土柱全截面受压,组合截面纵向应变分布在弹性阶段基本满足“平截面假定”,在弹塑性阶段近似满足“拟平截面假定”;当加载至试件破坏时,破坏形态亦呈整体弯曲失稳。此外,钢系梁受力较小,仅起构造作用;而增大软钢板厚度,可有效提高新型组合高墩的截面抗弯刚度和正截面受压承载力,降低其侧向挠度;故在计算新型组合高墩的受压承载力时,应充分考虑软钢板的“结构元件”作用。

大跨结构变截面钢斜柱稳定承载力试验研究

杭州亚运电竞馆大跨建筑的外围立面结构采用变截面薄壁箱形斜柱钢框架体系。为探讨变截面钢斜柱的稳定承载力,对模拟复杂边界的1∶4斜柱缩尺模型进行了竖向荷载下的全过程加载试验,获得了斜柱的位移和变形发展过程、极限承载力及最终的破坏形式。研究表明,随荷载增大此类钢斜柱会在截面较小的下部区段首先进入屈服,进而引发不利截面处翼缘的塑性屈曲;该现象逐渐向腹板扩展,从而形成抗弯能力显著下降的塑性屈曲铰,致使柱子因变形过大而失效;但柱子失效前在屈曲铰部位经历了较充分的塑性变形,具有良好的延性。研究可为同类钢斜柱的设计和工程应用提供参考。

型钢混凝土梁柱节点施工技术及质量控制

型钢混凝土组合结构是在型钢外围包裹一层钢筋混凝土,这样的组合使得结构有了比传统钢筋混凝土结构更大的承载力、刚度和抗震性,并且也优于钢结构的防火及稳定性。型钢混凝土结构凭借着强度高、延性好,以及防火和耐腐蚀性能好的优势在高层及超高层建筑中已广泛应用。论文分析了型钢混凝土结构梁柱节点施工过程技术及质量控制难点及要点,结合项目实例,分析介绍传统的4种梁柱连接节点构造做法,并对传统做法进行优化组合,对优化后的施工及过程控制要点进行分析总结,在提升工程质量的同时提高施工效率,为同类型结构的工程施工提供指导作用。

异形多腔钢管混凝土分叉短柱抗震性能试验及数值计算

针对某超高层巨型框架结构中异形截面多腔钢管混凝土(concrete-filled steel tube, CFT)分叉柱,为研究截面加强构造对分叉短柱抗震性能的影响,进行了4个试件在竖向轴压力及水平往复两次的低周反复荷载下的抗震性能试验研究,试件上部为五边形四腔体钢管混凝土双柱肢,下部为八边形十三腔体钢管混凝土单柱肢,以此形成分叉柱;研究的截面构造包括四种:基本构造,钢管钢板整体加厚构造,距中和轴较远的钢管角部钢板内表面贴焊等肢角钢的局部钢板加厚构造,距中和轴较远的钢管腔体内置圆钢管构造。基于试验结果及截面构造特点,进行了数值计算。试验及数值计算结果表明:异形截面多腔钢管混凝土分叉短柱的破坏主要发生在上柱根部分叉截面处,表现为距离中性轴较远处的钢板撕裂以及局部焊缝开裂引起的整块钢板撕裂;内置圆钢管的加强构造承载力提高7.6%、变形能力提高14.4%,综合耗能能力最强,局部钢板加强构造承载力提高9.2%、变形能力下降18.7%,钢管钢板整体加厚构造承载力略有提高、但变形能力下降较多;提出的异形多腔钢管混凝土柱简化建模方法计算效率较高,精度满足工程设计要求。

双向外倾斜变截面“孔雀羽毛”状幕墙钢柱在昆明南站的施工技术研究

昆明南站高铁站房工程西侧外立面整体造型为“孔雀羽毛”状,结构形式为大型双向倾斜变截面钢结构。结合现场实际情况采用既有楼板双机抬吊施工方案,为保障安装过程中安全、精确、有序,通过计算起重吊装回转半径、异型结构吊耳位置及钢结构临时支撑体系相对位置,使其更科学、合理。通过变形观测、焊接变形及挠度变形控制,提高了钢结构施工精度。通过工程实际施工效果的检验,为今后类似工程提供了可参考实例。

型钢混凝土柱和混凝土梁的连接节点施工技术研究

论文介绍了型钢混凝土柱与混凝土梁连接节点的施工工艺原理及施工特点,详细阐述连接节点施工技术的应用要点,包括型钢混凝土柱安装要点、脚手架搭设要点、钢筋加工与焊接要点、模板安装要点和混凝土浇筑要点。进一步提出施工质量控制措施,应加强钢构件制作质量控制、运输和验收管理、钢构件安装质量控制、型钢焊接质量控制、混凝土工程质量控制。结合真实的工程案例展开研究,深入探讨连接节点施工技术的实际应用策略。

大截面超长钢结构十字柱制作安装施工技术

本文通过实际工程项目,总结出大截面超长钢结构十字柱制作安装施工方法,该钢结构十字柱超大、超长、超高、制作精度高、难度大、焊接工艺复杂,制作、组对焊接变形大,采用本施工方法施工,可实现工厂化标准化制作,规范化组对,具有技术先进,工艺科学合理,作业规范标准,进度快,工期短,质量好、成本低、效益好,安全可靠的特点,为今后类似的施工积累了宝贵的经验。

冷弯高强钢椭圆管柱力学性能有限元分析

冷弯高强钢椭圆管柱由于其椭圆截面的几何特殊性和优越的力学性能而被广泛应用。然而,目前国内外缺乏系统性的冷弯高强钢椭圆截面的研究和设计指导。现通过数值模拟的方法,分析了冷弯高强钢椭圆管柱的轴压性能,并将得到的有限元数据与现行的欧洲规范进行对比。对比表明,欧洲规范中冷弯高强钢椭圆管柱的屈曲曲线过于保守。由此,提出了新的设计曲线,为冷弯高强钢椭圆管柱提供新的设计参考。

轻型钢结构工业建筑设计及应用分析

针对轻型钢结构工业建筑设计与应用展开论述,介绍轻型钢结构在工业建筑应用中的优势,结合工程实例详细阐述轻型钢结构工业建筑的设计要点,如荷载组合设计、梁柱截面设计、钢架侧移与变形分析、校核钢架截面、墙梁和檩条设计级支撑设计等。

多腔T形钢管混凝土柱轴压性能试验研究

为研究多腔T形钢管混凝土柱的轴压性能,开展了7根多腔T形钢管混凝土柱和2根普通T形钢管混凝土柱试件轴压试验研究,主要考察钢管壁厚、混凝土强度和高宽比对多腔T形钢管混凝土柱轴压性能的影响。试验结果表明,与同条件的普通T形钢管混凝土柱相比,多腔T形钢管混凝土柱具有更高的轴压承载力及更好的变形性能。多腔T形钢管混凝土柱的轴压极限承载力随着钢管壁厚增大而显著提高,随着高宽比增大而呈下降趋势;当采用高强混凝土时,应匹配较厚的钢管以更加充分地发挥两种材料的性能。将美国规范ANSI/AISC 360⁃16、欧洲规范Eurocode 4、日本规范AIJ⁃CFT和中国规范GB 50936—2014公式计算与试验的轴压极限承载力进行比较。结果表明,Eurocode 4规范公式的计算精度最高且离散性最小。

型钢剪力架增强混凝土板柱节点抗冲切试验研究

研究型钢剪力架增强钢筋混凝土板柱节点的抗冲切性能,得到型钢剪力架设计的优化方案。考虑型钢的翼缘厚度、腹板厚度、伸臂长度、锚固栓钉规格不同,设计9个板柱节点试件进行反向静力模拟加载试验,考察试件的破坏历程和破坏形态,量测节点的承载力、变形和应变等指标,调查不同设计组合对板柱节点抗冲切破坏模式和承载力的影响规律,阐明其失效破坏机制。结果表明:型钢剪力架能够提高板柱节点的抗冲切性能,改善冲切破坏的脆性特点;设置型钢翼缘、锚固栓钉能够强化节点内纵筋、型钢和混凝土的协同工作,增加型钢腹板厚度和设置翼缘均可在一定程度上提高板柱节点的抗冲切承载力和延性能力;锚固栓钉代替型钢翼缘可改善板柱节点的抗冲切承载力,但在改善延性方面的效果不如带翼缘试件;增加翼缘厚度来提升承载力存在边际效应,型钢伸臂长度太短难以发挥型钢剪力架的抗冲切增强作用。参考现有规范方法以及试验结果,提出了型钢剪力架增强混凝土板柱节点抗冲切承载力计算方法。

装配式变电站钢框架梁截面选型与优化研究

钢框架结构已取代钢筋混凝土框架结构成为装配式变电站配电装置楼的主要结构型式。不同于钢筋混凝土结构,钢结构设计标准未对钢框架梁高跨比做出明确规定,其截面选型依赖于设计人员经验和多次试算,选型不当易造成用钢量浪费。文章通过对钢框架结构简化模型静力分析和理论推演,得到最优梁柱线刚度比和梁临界高跨比,并结合变电站实际案例分析,从而推导出适合变电站的钢框架梁推荐高跨比,为变电站钢框架梁截面选型和优化提供依据。