Ductility and Ultimate Capacity of Concrete-Filled Lattice Rectangular Steel Tube Columns

A kind of concrete-filled lattice rectangular steel tube(CFLRST)column was put forward.The numerical simulation was modeled to analyze the mechanical characteristic of CFLRST column.By comparing the load-deformation curves from the test results,the rationality and reliability of the finite element model has been confirmed,moreover,the change of the section stiffness and stress in the forcing process and the ultimate bearing capacity of the column were analyzed.Based on the model,the comparison of ultimate bearing capacity and ductility between CFLRST column and reinforced concrete(RC)column were also analyzed.The results of the finite element analysis show that the loading process of CFLRST column consists of elastic stage,yield stage and failure stage.The failure modes are mainly strength failure and failure of elastoplastic instability.CFLRST column has higher bearing capacities in comparison with reinforced concrete columns with the same steel ratio.In addition,the stiffness degeneration of CFLRST column is slower than RC column and CFLRST column has good ductility.

四肢钢管混凝土格构柱试验研究及参数分析

为研究四肢钢管混凝土格构柱的受力机理及抗震性能,对4根四肢格构柱进行拟静力试验研究及有限元分析。通过试验得到四肢钢管混凝土格构在低周往复荷载作用下的滞回曲线和骨架曲线,分析了试件破坏过程。研究结果表明:格构柱的耗能能力及延性都较好;轴压比对试件的影响主要体现在破坏阶段,轴压比越大承载力下降段的斜率越大;长细比对试件受力性能有较大影响,随着长细比增大,试件的屈服位移和极限位移会增大,但水平承载力和破坏段的斜率会降低。建立了数值计算模型,并与试验结果进行对比,验证其正确性。并对不同高宽比、节间距与柱肢外径比等参数对试件弹性刚度和承载力的影响进行分析,结果表明:减小格构柱的高宽比和节间距与柱肢外径比对格构柱的受力性能有很大提升。建议实际工程中格构柱的高宽比不宜大于4.8;节间距与柱肢外径比低不宜大于7.0。

钢结构格构柱抗侧向冲击性能研究

为了比较不同缀材格构钢柱的抗冲击性能,采用有限元软件ABAQUS建立了数值模型,并与现有试验进行对比,校核数值模拟方法的正确性。构造相同承载力设计值的3种不同规格的缀板和缀条格构柱,分析侧向冲击荷载作用下柱子响应过程中冲击力、侧向位移、能量等的变化规律。结果表明:缀条格构柱平台冲击力较大,冲击能量吸收能力较缀板格构柱提高了1.5~3.4倍,构件抗弯能力更好;缀条格构柱的抗冲击性能与柱分肢间距呈正相关关系;缀板格构柱主要吸能部件为柱肢,占比为85%~92%,缀条格构柱主要吸能部件为缀条,占比为50%~73%。

四肢和两肢钢管混凝土柱框架的用钢量对比

以实际工程石横特钢1780热连轧绿色智能产品结构调整项目热轧主车间为实例,选取热轧主车间框架为研究对象,对框架格构柱分别为两肢、四肢钢管混凝土柱的情况下,框架的整体耗钢量进行了分析。对比框架为两跨、三跨、四跨的不同情况时,采用四肢钢管混凝土柱和采用两肢钢管混凝土时,主车间框架的用钢量和混凝土用量,为类似的工程设计提供一定的参考和借鉴。

地下室顶板用作施工电梯基础工字钢格构柱回顶施工技术

施工电梯是工业与民用建筑施工中常见的垂直运输机械之一,对于有地下室的建筑工程,施工电梯基础通常设置于地下室顶板上,但整个施工电梯系统加上额定载重荷载较大,当此荷载施加于地下室顶板时,需要对地下室顶板进行回顶加固,传统作法是在地下室顶板上单独做施工电梯基础,并在施工电梯基础下方采取回顶加固措施,常见的回顶加固方案有扣件式钢管支撑架、盘扣式支撑架、钢柱+扣件式钢管支撑架或钢柱+盘扣式支撑架复合回顶等,但上述方案均需要占用施工电梯基础下部较大空间,其不可避免地会影响下部空间的施工。基于此,现特提出一种可直接将地下室顶板作为施工电梯基础并采用工字钢格构柱进行回顶加固施工技术,该技术既可避免单独做施工电梯基础,又可以减少施工电梯回顶对下部空间的占用,该技术安全可靠并可节约成本。

型钢格构柱与立柱桩钢筋笼连接固定的研究

为确保内支撑体系在基坑开挖和主体结构施工过程中能够可靠地进行竖向传受力,并能在计划工期内以及成本可控的前提下完成立柱桩的施工,需要研究一种新的型钢格构柱与立柱桩钢筋笼连接固定的方法。以横沥地下空间工程子项目2北段项目为例,通过方案比选、技术分析,确定了型钢格构柱与立柱桩钢筋笼连接固定的做法,并分析了其现场应用。经过现场施工实践,该连接固定方法具有应用上的创新性,可为类似项目提供一定的施工经验。

青浦题学平和学校综合馆结构设计

青浦题学平和学校综合馆由游泳馆和篮球馆组成,下部两层采用钢框架结构,上部屋盖采用格构柱-空间管桁架屋盖体系。对屋盖抗侧力体系及截面选取、格构柱与下部结构连接方式等关键技术进行研究。采用SAP2000软件分别建立屋盖单体模型和结构整体模型,并对两种模型在水平和竖向荷载作用下屋盖的内力和变形进行分析比较;同时针对本项目的受力特点,对屋盖整体稳定及关键节点应力等进行多方面的分析。分析结果表明:关键构件应力比不应大于0.85,屋盖其他构件应力比不大于0.90,屋盖在竖向荷载下挠度及风荷载、地震作用下的位移均满足规范要求,屋盖结构体系安全可行,节点连接可靠,现行的设计能够满足设计目标。

内置L-CFRST十字形短柱耐火性能有限元分析

目的 研究内置格构式圆钢管混凝土十字形短柱四处阴角受火下轴压耐火性能。方法 基于ABAQUS有限元软件建立81种不同工况的耐火极限模型,分析火灾荷载比、钢管内混凝土强度、含钢率和钢管强度对耐火极限的影响变化规律,通过正交试验分析得出不同因素对耐火极限的敏感程度,最后提出试件耐火极限简化计算公式。结果 试件耐火极限随火灾荷载比增加呈负相关并且显著降低,其他影响因素均呈正相关,钢管强度对耐火极限影响程度最低;耐火极限理论计算结果与有限元结果符合较好。结论 钢管的约束效应对于试件耐火极限有一定影响,在工程设计时尽量保证约束效应系数大于1.12;选用火灾荷载比为0.4、钢管内混凝土强度为60 MPa、含钢率为0.067 9、钢管强度为390 MPa的组合耐火性能最好。

内置格构式钢管混凝土十字形短柱轴压力学性能试验研究

提出一种新型的内置格构式钢管混凝土异形柱,对3根内置格构式钢管混凝土和2根等强度换算的钢筋混凝土十字形短柱进行了轴向受压试验,分析短轴的力学性能、荷载-位移曲线以及破坏规律。研究表明:内置格构式钢管混凝土十字形短柱发生斜向剪切破坏;与钢筋混凝土十字形柱相比,内置格构式钢管混凝土十字形柱的承载能力、屈服位移、峰值位移、破坏位移以及试件延性有较大的提高,峰值荷载后荷载-位移曲线下降平缓,从而为结构构建第二道防线。

三次托换技术在格构柱加固中的应用

针对因建筑使用功能调整而导致上部结构荷载增大,格构柱承载力不足的问题,提出了融合H型钢桩和钢管桩托换、液压千斤顶动态加载、格构柱侧向支撑设置、信息化监测的三次托换技术进行加固处理。结果表明,H型钢桩和钢管桩的托换实现了对格构柱的有效加固,施加的侧向支撑能确保地下土体开挖过程中格构柱的稳定性,信息化监测可以保证施工效果达到预期加固效果,总结的经验可供类似工程参考。

装配式抗侧力钢格构柱抗震性能分析

近年来,预制件建筑在中国发展迅速,“十四五”规划中提出推进新型城市建设,装配式建筑和钢结构住宅得到大范围推广与应用。装配式抗侧力钢格构柱(GZA)可以通过钢筋缀件发生塑性变形来达到抗震耗能的目的,其特点为重量轻、抗震性能好、可实现干法施工等。施工现场仅需螺栓连接,可以更好地满足装配化施工要求。提出了一种新的GZA结构,通过拟静力试验研究了新建GZA结构的抗震性能。研究结果表明:相较于钢筋缀件格构柱,GZA抗侧力性能较优越,且抗震性能良好。

钢管格构立柱桩在盖挖法高岩面深基坑中的应用研究

针对如何解决高岩面深基坑传统格构立柱桩成孔工效低、垂直度控制低下,影响盖板及基坑支护结构的安全性问题,依据项目实际情况,通过钢管格构立柱桩在盖挖法高岩面深基坑中的应用研究,提出了“大桩变小桩、角钢改钢管”的钢管格构立柱桩替代方法,大大提高了成孔工效、保障格构立柱桩垂直度,提高盖板及基坑支护结构的安全性,有效地解决了传统格构柱在碰到硬度较高的片麻岩、花岗岩等岩层则难于成孔的施工难题。

四肢钢管混凝土格构柱极限承载力的试验研究与理论分析

进行共计20根缀条为K形布置的四肢钢管混凝土格构柱偏压及轴压极限承载力试验,重点考察偏心率与长细比对钢管混凝土偏压构件受力性能的影响。试验结果表明,长细比对试件承载力有一定影响,偏心率对承载力影响明显,两者对承载力的影响接近独立,试件的斜缀条在试验过程中始终保持弹性状态,近载一侧钢管在试件进入非线性阶段后,泊松比明显增大,钢管开始发生套箍作用,远载一侧,套箍作用不明显,除个别短柱外,试件破坏均为整体失稳破坏。同时,采用半波正弦曲线模拟杆件的变形曲线,在考虑紧箍效应的钢管混凝土应力-应变关系和剪切变形影响的基础上,建立杆件中截面的平衡方程,提出钢管混凝土格构柱弹塑性极限承载力数值方法,该方法不仅适用于两端偏心相等的偏压构件,而且适用于两端偏心不等的偏压构件的弹塑性极限承载力的计算;理论分析结果与试验研究结果对比表明,提出的钢管混凝土格构柱弹塑性极限承载力计算方法具有相当高的精度。

格构式钢柱抗侧向撞击性能的试验研究

格构式钢柱常用于重型工业厂房的排架柱或高大的独立支柱,此类构件使用环境复杂性,极易遭遇侧向撞击荷载作用。为探明格构式钢柱的抗侧向撞击性能,利用DHR9401落锤式冲击试验机完成了6根格构式钢柱侧向撞击试验。试验中利用动态应变仪记录了不同冲击能作用下格构式钢柱的冲击力时程曲线,并获得了其残余破坏形态和塑性变形量。结果表明:格构式钢柱在侧向撞击荷载的作用下表现出良好的延性性能和抗冲击性能,其残余变形主要包括整体侧向弯曲变形和撞击部位的局部屈曲变形;其残余变形的变化与冲击能的变化呈线性关系。

钢管混凝土格构柱极限承载力计算方法研究

提出钢管混凝土格构柱有限元分析方法,应用ANSYS通用程序对试件的分析结果与试验结果吻合良好。对钢管混凝土格构柱极限承载力,进行偏心率、长细比和构造参数的影响分析。对国内CECS 28∶90、JCJ 01-89和DL/T 5085-1999 3个钢管混凝土设计规程计算结果与有限元数值计算结果进行比较分析。分析结果表明CECS28∶90规程的偏心率折减系数计算公式较合理。柱肢的钢材种类和混凝土强度对稳定系数的影响较大,通过算例数值分析,提出换算长细比的材料修正系数γ的计算方法。斜缀条交角等构造参数对钢管混凝土格构柱整体承载力的影响均很小,验证了换算长细比的放大系数简化算法的合理性,并对国内3个规程中换算长细比的计算方法提出修正建议。最后,给出四肢钢管混凝土格构柱极限承载力的合理实用的计算方法。

钢管混凝土格构柱偏压承载能力分析的数值方法

采用泰勒级数作为分段插值函数,在考虑多个截面的平衡条件和紧箍效应钢管混凝土应力-应变关系基础上,提出了钢管混凝土格构柱弹塑性极限承载力数值方法,并编制了相应的计算程序。与现有的分段合成法相比,该方法考虑了剪力对柱变形的影响,不仅适用于两端偏心相等的偏压构件,而且适用于两端偏心不等的偏压构件的弹塑性极限承载力的计算。利用提出的计算方法和编制的程序对国内已有两端偏心相同的四肢钢管混凝土格构偏压长柱的试验结果进行了计算,并与现有规程进行了比较,结果表明:现有计算方法结果偏于保守,计算误差大,本文提出的计算结果与试验结果吻合良好。

轴心受压梭形变截面钢管格构柱的弹性屈曲性能

梭形钢管格构柱是由若干钢管分肢以及许多横向缀管组成的变截面轴心受压构件,良好的力学特性和优美的建筑造型使其广泛应用于索膜结构、大跨度空间结构及高层结构的支承体系,它是近年来出现的一种新型的结构构件。利用有限元软件ANSYS分析了梭形三肢钢管格构柱的几何参数对其弹性屈曲荷载和屈曲模态的影响。这些几何参数包括:柱长、整体长细比、分肢钢管几何尺寸(外径和壁厚)、横向缀管几何尺寸(外径和壁厚)、横向缀管数量(或分肢长细比)等。分析结果表明,梭形格构柱在不同的结构参数下的屈曲荷载和屈曲模态与等截面柱有很大的不同,其中“S”形的屈曲模态反映了这种构件新的屈曲性能。

宁波南站上跨深基坑铁路便桥静态监测技术

宁波南站上跨深基坑铁路便桥结构形式为国内首创,在便桥下深基坑开挖的同时,须保证沿海铁路列车绝对安全平稳的通行,安全监测至关重要。本文根据该工程的现场实际和结构的特点,拟定了桥梁静态监测的具体实施方案、数据分析与处理模式,研究了该桥梁变形的规律,及时提供监测分析意见,为深基坑安全和信息化施工提供指导,为铁路便桥安全运营提供保障。这对今后类似的桥梁施工监测有一定的指导和借鉴意义。

双肢缀板钢格构立柱的整体稳定分析

考虑断面剪力影响后 ,按刚度等效的原则 ,将双肢缀板钢格构立柱等效为闭口薄壁杆件 ,应用Vlasov薄壁杆件理论分析其整体稳定。文中的方法计算简便。

考虑弯矩作用梭形钢格构柱的稳定性能

通过弹性屈曲分析和考虑大变形的弹塑性非线性分析首次考察轴力和弯矩共同作用下梭形钢格构柱的稳定性能。首先提出梭形格构柱截面刚度变化率的概念并分析其弹性屈曲性能,进而考察弯矩作用对梭形格构柱稳定性能的影响,重点分析轴向应力、弯曲应力和剪应力的发展历程,文中还考察了分肢钢管间距及隔板厚度对稳定承载力的影响。结果表明,截面刚度变化率决定桅杆的弹性屈曲模态;屈曲模态为"C"形的桅杆,弯矩作用导致稳定承载力的降低程度小于屈曲模态为"S"形的桅杆;可通过调整分肢钢管间距获得梭形格构柱的最大稳定承载力,相应的分肢间距与"C"形、"S"形屈曲模态转换的临界分肢间距基本一致;增加隔板厚度对提高"S"形屈曲模态桅杆的稳定承载力更为有效。