钢结构中心支撑框架的抗震承载力设计

钢结构中心支撑框架是多层工业和民用建筑中广泛应用的抗侧力结构体系之一,其在地震动激励下的抗震问题十分复杂。为此讨论钢结构中心支撑框架的抗震承载力设计。首先,讨论我国抗震规范的中心支撑抗震承载力验算公式,指出其不可靠,过高估计了支撑屈曲后承载力。在与相关国外规范和试验数据比较的基础上,提出了更可靠、合理且简捷的支撑承载力验算公式。继而,讨论了支撑计算长度以及V和Λ形支撑横梁设计需特别注意的问题。最后,就中心支撑框架抗震承载力设计的问题进行讨论,指出,支撑设计应考虑支撑对支撑系统中钢柱轴力的影响和在地震作用组合下支撑屈曲与否的影响,并提出了建议设计方法,可供规范修订时参考。

关于《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)修订的建议

本文建议将修订后的钢结构设计规范划分为两个部分,第一部分是规范的正文,第二部分是与规范正文对应的条文说明。本文建议需建立统一的钢构件和连接的承载力表达式;建立包括单轴对称截面轴心受压构件弯扭屈曲换算长细比在内的、统一的轴心受压构件的柱曲线;建立统一的受弯构件弯扭屈曲临界弯矩的计算方法。最好为框架结构设计单独建立一章。

钢结构单层厂房横向刚架抗震设计的若干问题及其分析和建议

以大量工程设计计算分析结果为基础,讨论彩钢板墙屋面的单层钢结构厂房横向刚架抗震设计中的几个问题。指出横向刚架的最大应力区(可能塑性铰区)位置往往出现在上柱梁底截面,梁柱刚性连接的受弯极限承载力可按不小于1·2倍梁、柱全截面塑性受弯承载力较小值的要求执行。同时,对梁的拼接承载力要求提出疑问并给出建议。进而,对耗钢量影响较大的板件宽厚比限值问题进行讨论,提出单层钢结构厂房横向刚架计算存在地震组合控制或非地震组合控制两种情况,偶遇地震组合是否为控制工况,可作为界定刚架构件是否执行抗震规范板件宽厚比限值的判别准则。当框架构件的截面受力由非地震组合控制时,其板件宽厚比可按钢结构规范弹性阶段设计的规定执行。

型钢连接装配式混凝土框架结构设计方法研究

型钢连接方式解决了传统装配式混凝土构件间连接存在的质量隐患。因此,采用强度叠加原理,对型钢连接预制混凝土构件的抗弯和抗剪承载力计算公式进行了推导,并与试验研究结果进行了比较,验证了计算公式的计算精度;根据静力平衡条件,对型钢部位混凝土保护层厚度、钢筋与型钢间的连接焊缝长度等力学指标进行了分析;根据理论研究和试验研究结果,总结了型钢连接装配式混凝土框架结构设计方法。研究结果表明:型钢连接装配式混凝土框架结构传力可靠、质量可控、设计简便,可用于工程应用。

高强超薄壁冷弯型钢低层住宅抗震设计方法

结合国内外已完成的冷弯薄壁型钢龙骨式复合墙体静力和动力试验研究成果,提出了冷弯薄壁型钢复合墙体的骨架曲线和恢复力模型。基于已经完成的屈服强度550 MPa高强超薄壁冷弯型钢足尺结构模型振动台试验,对结构在多遇和罕遇地震作用下的抗震分析方法进行了对比。结果表明:多遇地震作用下结构的弹性分析可采用底部剪力法、反应谱法和弹性时程分析法;罕遇地震作用下结构分析可采用静力非线性(推覆)分析和非线性时程分析法。依据GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》的基本规定,提出了低层冷弯薄壁型钢龙骨体系结构的抗震设计实用方法建议。

考虑局部构造影响的焊接节点抗震性能研究

针对普通梁柱节点在地震作用下易发生脆性断裂、钢结构梁柱节点的局部构造形式对结构抗震性能影响显著的问题,提出同时采用盖板加强与腹板削弱新型的等强节点构造形式.设计制作了6个缩尺比例为1/2的钢框架节点,研究了节点试件在不同构造形式与加载方式下的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、累积耗能等.试验结果表明：相比普通节点,考虑局部构造改进的节点能够避免梁根部的脆性破坏,实现塑性铰外移,塑性变形能力和耗能能力显著提高,同时分析了翼缘盖板长度与腹板孔径对节点抗震性能的影响.此外等强节点构造形式在几乎不改变节点承载力与刚度的同时,提高节点耗能能力,试验结果证明了等强节点构造形式的合理性.

考虑局部构造形式影响的焊接节点抗震性能分析

钢结构梁柱节点的局部构造形式对结构抗震性能影响显著,该文研究已有焊接节点构造形式的优缺点,依据等强设计原则,提出新型的节点构造形式。采用有限元软件ANSYS建立非线性有限元模型,考虑构件局部屈曲,对节点施加初始缺陷,并依据已有的钢框架焊接节点试验验证所建立有限元模型的准确性和适用性。对新型节点与标准节点、加强型节点和削弱型节点在承载力、断裂性能、滞回性能、退化特性、破坏形态以及累积损伤等方面进行对比分析,深入探讨新型构造形式节点的抗震性能。分析结果表明:新型节点在不改变节点刚度的情况下,能够实现塑性铰外移,且节点破坏形态与断裂性能滞回性能稳定,在断裂性能与累积损伤方面表现良好。

剪切型软钢阻尼器在某工程中的应用

对剪切型软钢阻尼器(SPL)在天津大港阳光家园第三托养康复中心工程中的应用进行了详细介绍。阐述了本工程的结构难点和结构选型原因,介绍了基本设计思路与设计目标。通过引入阻尼器系统,完全实现了建筑造型效果和使用功能的要求,最大限度地提高了建筑有效面积,同时提高了结构整体性能水平,实现了多道设防。