湖北省科技新馆结构设计

湖北省科技新馆为大跨度、大悬挑的复杂高层结构。利用4个电梯井筒布置了由矩形钢管混凝土柱+钢支撑(钢板墙)组成的4个筒体巨柱,巨柱支撑着由4榀斜拉长悬臂跨层钢桁架组成的巨梁,形成新型大跨巨型钢框架结构体系。4个筒体巨柱内采用BRB+摇摆耗能墙的新型联合减震方案以减小地震作用;4榀巨梁内设置斜拉索以减小大悬挑区域的竖向变形;中庭沉浸影院采用新型的“上挂下支”的双曲面网壳结构体系,采用了内衬圆钢管的相贯焊节点保证网壳节点的刚性连接。进行了BRB+摇摆耗能墙大震下的减震分析、桁架与柱连接复杂铸钢节点的有限元分析及节点试验、3层和4层大悬挑角部的舒适度分析及人致振动实测及长悬臂结构的低周往复荷载试验。结果表明:湖北省科技新馆结构体系布置合理,各部分满足设计要求。

两边连接木盖板屈曲约束钢板剪力墙抗侧力性能试验研究

从环保角度提出一种钢木组合形式的两边连接防屈曲钢板剪力墙。基于已有的研究成果,设计两个试件,一个是没有木盖板约束的钢板剪力墙,另一个是覆盖木板作为钢板面外屈曲约束的钢板剪力墙。对试件采用位移控制加载方式进行拟静力试验,得到试件的滞回曲线。根据试验结果,分析了试件的骨架曲线、刚度退化和耗能能力。试验结果表明,木盖板抑制钢板屈曲效果较好,能够有效减小鼓曲声音;与无木盖板试件相比,有木盖板试件具有更高的承载力和更强的耗能能力。在试件破坏后,对试件进行拆卸,发现钢板腹部木盖板覆盖区域能够保持平整,拆卸后的木盖板在加载后也能保持完整。采用软件ABAQUS进行有限元分析,模拟结果和试验结果吻合,验证了模型的可行性。

一种自密封紧凑型地铁轴箱轴承的设计简介

本文介绍了一种新型的自密封地铁轴箱轴承,其设计要点:1)轴承采用自密封紧凑型单元化结构;2)对密封方式做了改进;3)在内圈端面和挡圈之间增设C形塑钢垫圈。经验证,该轴承性能可以满足地铁工况使用要求。

四角两边连接防屈曲钢板剪力墙力学机制

为了保障降低框架柱刚度要求的同时,可以平衡防屈曲钢板剪力墙作为抗侧力构件和耗能构件的功能,本文提出了四角两边连接防屈曲钢板剪力墙。通过理论推导和数值模拟对四角两边连接防屈曲钢板剪力墙力学性能进行研究,给出了理论承载力和最小刚度表达式,分析了内嵌钢板与钢框架相互作用机制,阐述了四角两边连接防屈曲钢板剪力墙刚度和延型,研究了钢框架和内嵌钢板剪力分配规律。研究表明:四角两边连接防屈曲钢板剪力墙相较于四边连接防屈曲钢板剪力墙降低了边框柱刚度最低要求的40%;内嵌钢板承担了80%以上的剪力,当塑性铰完全形成之后,内嵌钢板与框架柱承担剪力比例趋于平衡;混凝土盖板的约束作用能够有效提高内嵌钢板承担剪力能力,混凝土盖板厚度大于40 mm,结构初始刚度和内嵌钢板承担剪力不再增加。因此,四角两边连接防屈曲钢板剪力墙具有良好的抗震性能,可以作为抗侧力构件应用于高层建筑抵抗水平荷载。

型钢混凝土自复位双肢墙板的恢复力模型

为明确型钢混凝土(steel reinforced concrete,SRC)自复位双肢墙板的恢复力模型和参数确定方法,在低周往复加载试验的基础上,研究了双肢墙板在水平荷载作用下的破坏形态和工作机制。墙板的变形及破坏历程为:墙板摇摆和耗能器剪切屈服。墙板的破坏主要集中在耗能器上,具有良好的自复位能力。根据墙板的滞回特征,提出恢复力模型,包括骨架规则、卸载规则和反向加载规则三部分,并提出影响恢复力模型的10个参数。其中,3个刚度参数和3个强度参数确定骨架规则,4个位移参数确定卸载规则和反向加载规则。基于双肢墙板、预应力筋、耗能器和框架梁的协同工作机制,提出了影响恢复力模型的刚度参数、强度参数和位移参数的确定方法。与试验结果进行对比,试验滞回曲线与模拟得到的滞回曲线吻合较好,试验耗能和模拟耗能也基本一致。研究结果表明:本文提出的恢复力模型能较好地描述型钢混凝土双肢墙板的滞回特征,参数确定方法具有较好的分析精度。

正交胶合木约束钢板剪力墙的约束板厚需求

为探究CLT板对钢板剪力墙的约束机理,基于ABAQUS对其进行有限元模拟。结果表明:相比于混凝土约束板,CLT约束板仅使得钢板剪力墙弹性阶段的最高承载力与刚度略微降低,但在一定程度上降低了结构自重,木材的高延性还可以在约束板产生较大面外变形时仍保持墙体的完整性,使得约束板可以持续发挥对钢板的约束作用。通过数据拟合,得到单面CLT板约束改进型钢板剪力墙在达到2 rad层间位移角时,约束板厚度与其面外变形关系的拟合公式。研究结果可为屈曲约束式钢板剪力墙的设计提供理论参考。

半刚接钢框架内填暗竖缝RC墙结构基于性态的地震易损性分析

半刚接钢框架内填暗竖缝RC墙结构(简称PSRCW)是一种具有优良抗震性能的新型组合结构,非常适合高烈度地震区使用。以拟建在四川地区一幢5层PSRCW结构为例,考虑型钢、钢筋、及混凝土材料力学性能不确定性因素的影响,利用拉丁超立方抽样方法建立了80个PSRCW结构样本。通过选取汶川地震中四川境内实测的80条地震记录来反映地震记录的不确定性,并同80个PSRCW结构样本进行随机组合。采用非线性时程分析方法获得了80对PSRCW结构-地震动样本集的最大层间位移角响应,结合已定义的结构性态水平,建立了以地面峰值加速度(PGA)、第1周期谱加速度(SA)、地面峰值速度(PGV)、及地震动输入能量(EI)表征的5层PSRCW算例在不同性态水平的地震易损性曲线,并进行了抗震性能评估,为今后此类结构的震害预测提供参考。

湖北省科技馆混合减震巨型结构动力弹塑性时程分析

湖北省科技馆采用巨型钢框架-支撑结构体系,存在尺寸突变、扭转不规则、楼板不连续等不规则项,属于超限结构。为改善结构抗震性能,采取混合减震措施,在结构内布置屈曲约束支撑和防屈曲耗能钢板墙2种消能减震器。采用ABAQUS软件对结构进行施工模拟分析及动力弹塑性时程分析,研究罕遇地震作用下屈曲约束支撑和防屈曲耗能钢板墙混合减震效果,并给出定量评估,包括结构位移响应、构件损伤、能量耗散分布等。分析结果表明:2种消能减震器布置于结构薄弱位置,在提供结构刚度的同时,罕遇地震作用下作为结构第一道抗震防线,防屈曲耗能钢板墙产生良好的屈服塑性变形,屈曲约束支撑滞回耗能显著,有效保护了主体结构。

四角连接约束钢板墙的力学和滞回性能研究

通过理论推导和数值模拟,对四角连接约束钢板墙弹塑性屈曲性能、混凝土盖板最小厚度和滞回性能进行研究,给出了在设计四角连接约束钢板墙时,混凝土盖板厚度在弹塑性阶段的理论表达式.研究表明,四角连接约束钢板墙具有良好的延性和耗能性能,框架柱刚度及内嵌钢板与混凝土盖板间的缝隙对滞回性能影响不明显;随着内嵌钢板高厚比增大,滞回性能略有提升;极限承载力与滞回性能随着混凝土盖板厚度的增大而提高.

锁铆连接在模块化装配式冷弯薄壁型钢结构中应用可行性研究

为了解决锁铆技术在装配式冷弯薄壁型钢结构中应用的问题,采用5种常见厚度的冷弯薄壁型钢锁铆连接及自攻螺钉连接进行了抗剪性能、抗拉性能对比试验;以自攻螺钉连接的性能为标准,依据抗剪与抗拉的承载力、刚度、延性、变形量等性能指标分析了锁铆连接力学性能的可行性;基于冷弯薄壁型钢结构房屋工地建造方式及锁铆连接工艺的特殊性,分析了锁铆连接施工可行性.研究结果表明:同等情况下,锁铆连接的抗拉性能指标及抗剪承载力、抗剪刚度、剪切延性均优于自攻螺钉连接,尤其抗剪刚度优势显著,但剪切变形相对较小;锁铆连接应用于非抗震结构中可行性较大,对于有抗震需求的结构可行性有待进一步验证;锁铆仅适用于工厂生产加工的模块化装配式冷弯薄壁型钢结构体系,且被连接的钢板组合厚度不宜大于4 mm.

框架-防屈曲开缝钢板墙体系设计方法的比较研究

防屈曲开缝钢板墙是一种新型的抗侧力构件,除具有一般钢板墙的特点外,还具有塑性性能好、滞回特性稳定以及可以独立地变化墙板承载力和刚度等优点。目前,有学者针对该结构体系提出基于性能设计的能力设计法和能力准则法,采用上述理论以及日本被动减震结构的设计方法(性能需求法),对1榀6层3跨的防屈曲开缝钢板墙结构算例进行了分析,比较研究了3种方法对结构性能的影响。计算结果表明:对于能力设计法,适当提高墙板的设计屈服位移,可以有效地增大结构的延性;能力准则法需要多次试算,结构性能指标不易控制,通过承载力控制设计墙板屈服位移,耗能效率较高;性能需求法得到的结构延性最好,但用钢量较大,应用于防屈曲开缝钢板墙设计,尚需解决框架梁设计、墙板屈服位移取值等问题。

装配式梁柱铰接钢框架-屈曲约束钢板剪力墙体系抗震性能有限元分析

将梁柱铰接钢框架与屈曲约束钢板剪力墙相结合是一种新型的抗震结构体系。铰接框架体系承担竖向荷载,屈曲约束钢板剪力墙体系承担水平荷载,受力明确,构造简单,更适合装配化施工及建筑工业化要求。为研究该体系的动力特性和抗震性能,采用有限元软件进行弹性分析和动力时程分析,并与刚接框架-屈曲约束钢板剪力墙体系、刚接框架-普通钢板剪力墙体系进行比较。分析时屈曲约束钢板剪力墙采用混合"4-6"杆系模型进行模拟。分析结果表明,该体系在8度(0.2g)抗震设防烈度下具有良好的抗震性能,能够满足"三水准"的抗震设防要求,但在8度(0.3g)抗震设防烈度时,底层柱端出现塑性铰。当梁柱截面相同时,刚接框架的基底剪力较大且底层柱过早出现塑性铰。因此,铰接框架-屈曲约束钢板剪力墙体系表现出更优良的动力性能。

北京冬季奥运村人才公租房项目结构抗震性能分析

为研究采用钢框架-防屈曲钢板墙结构的北京冬季奥运村人才公租房项目的抗震性能,建立了反映两边连接防屈曲钢板墙受力特点的简化模型——等效交叉支撑模型,介绍了等效交叉支撑模型中初始刚度、单根支撑的等效截面面积、支撑屈服强度等关键参数的计算方法。选取典型户型结构,建立钢框架-防屈曲钢板墙结构整体精细化有限元计算模型,研究该双重抗侧力体系的变形特点、构件失效顺序、塑性发展模式、内力分配关系以及结构刚度退化过程;对防屈曲钢板墙在结构中的消能减震能力进行评价。通过该类结构抗震性能的研究分析表明,结构满足“大震不倒”的抗震设防目标。

型钢自密实混凝土叠合剪力墙延性性能试验分析

为了研究影响型钢自密实混凝土(SCC)叠合剪力墙延性性能的因素,对1个全现浇型钢混凝土剪力墙试件和5个型钢SCC叠合剪力墙试件进行低周反复加载试验。在试验的基础上,利用平截面假定,提出型钢SCC叠合剪力墙屈服位移、极限位移和位移延性系数的计算公式。结果表明:型钢SCC叠合剪力墙的延性性能与全现浇型钢混凝土剪力墙相差不大;选择截面面积较大的型钢并将其以翼缘平行于预制板的方式布置于暗柱内,以及在型钢表面焊接栓钉,均可提高型钢SCC叠合剪力墙的延性;提出的计算方法合理可靠,计算结果与试验值吻合较好。

装配式自复位钢框架-开缝钢板剪力墙结构试验研究

提出了一种新型带有开缝钢板剪力墙的装配式自复位钢框架结构,设计并完成该结构在低周往复荷载作用下的拟静力试验,研究其刚度、耗能性能、破坏模式以及复位能力。结果表明:该结构具有良好的开口闭合机制,震后自复位并通过更换钢板墙快速恢复主体结构功能。结构初始刚度高,耗能能力优。在水平荷载作用下,钢板剪力墙进入屈曲耗能,有效地保护框架主体结构。在达到规范规定弹塑性层间位移角限值1/50时试验结束,自复位钢框架基本处于弹性状态,残余开口较小,且试验过程中最大索力远小于屈服索力,为该结构能够承受更大的地震作用提供良好基础。

钢架构建筑工程中胶粘剂的应用研究

文章重点研究钢结构建筑工程中使用胶粘剂进行幕墙结构接缝密封施工的工程适用性。通过比较分析法分析2017~2019年我单位的现场施工数据,同时结合数据对现场遇到的具体问题进行综合分析,发现丁基橡胶填缝胶粘剂在幕墙施工中的性能优异,但其对施工条件的要求更高。所以文章认为,在后续的基于丁基橡胶的胶粘剂施工工法及使用工艺研究中,应重点针对温度变化对丁基橡胶施工效果的消极影响进行技术升级。

装配式钢-混凝土组合结构体系研究

以内蒙古集宁宜和小区为工程背景,研究出一种新型装配式钢-混凝土组合结构体系,由方钢管混凝土柱、钢板剪力墙、U型梁、叠合板和装配式自锁连接整浇外墙组成,对其进行了结构抗震性能化设计,并与常规结构方案进行了对比优化分析,结果表明各项指标均满足规范要求,且具有装配率高、重量轻、含钢量少、节点安装方便以及施工速度快等优点,值得推广应用。

屈曲约束钢板墙理论研究及工程应用

本文主要介绍了TJ型屈曲约束钢板墙刚度和承载力计算公式。其中,TJ型屈曲约束钢板墙包括大高宽比、小高宽比以及开竖缝屈曲约束钢板墙三类。并针对屈曲约束钢板墙的约束板,通过理论推导和有限元分析,给出了完整的设计方法,主要包括刚度需求和承载力需求两方面。此外,为便于在框架结构中的设计和应用,将钢板墙等效为偏心交叉支撑。这种简化模型不但可以简便地在各种设计软件中进行建模分析,还可以较为准确地计算出屈曲约束钢板墙周边框架梁柱的内力。最后,结合屈曲约束钢板墙自身受力特点和良好的耗能能力,本文提出了防屈曲钢板联肢剪力墙结构的概念和关键技术。

屈曲约束钢板联肢剪力墙结构的弹性分析

高层结构常采用混凝土联肢剪力墙形式抵抗地震作用。然而在联肢剪力墙体系中,传统的连系构件(如混凝土连梁、钢连梁或钢骨混凝土连梁)均存在着各自的不足。提出一种新型的结构形式——屈曲约束钢板联肢剪力墙结构。通过在整体墙中部开设竖向贯通的洞口并均匀布置屈曲约束钢板组件来改进传统联肢剪力墙结构的抗震性能。其中屈曲约束钢板组件主要包括一片薄钢板以及布置其两侧的抑制其剪切屈曲的盖板。这种结构形式具有耗能能力强、可修复性能好并具有与整体墙相近的弹性抗侧刚度。基于连续化方法,研究了这种结构的弹性性能,提出了其刚度设计公式及强度设计理论公式。随后依据强度破坏准则推导出基于弹性设计的理论公式和方法。最后通过一个实际算例验证了所提出的设计理论及设计公式的正确性及在实际工程中的可行性。

钢框架-防屈曲开斜槽耗能钢板剪力墙装配式结构体系抗震性能分析

防屈曲开斜槽耗能钢板剪力墙(简称开斜槽钢板墙)是一种新提出的抗侧力构件,相比于普通钢板剪力墙,具有多个可调参数、耗能稳定且延性好的优点,并可作为装配式单元,通过组装单元的方式形成装配式剪力墙结构,进一步形成不同的装配式抗侧力体系。本文介绍了钢框架-开斜槽钢板墙装配式结构体系,包括开斜槽钢板墙设计方法,装配式剪力墙结构以及结构体系设计方法,并以20层办公大楼为例进行设计,对结构在小震和大震下的抗震性能进行分析。计算结果表明,开斜槽钢板墙可提供较大的抗侧刚度,能充分发挥耗能作用,保护主体结构安全,符合双重抗侧力体系的原则,该结构体系具有优越的抗震性能。