Research on seismic performance and design method of combined steel lead energy dissipation structure(Ⅰ)

A new combined steel lead damper (NCSLD) was presented. Construction and working mechanism of NCSLD were introduced,pseudo-static tests of the small size dampers which would be used in the subsequent shaking table tests were carried out for the study of mechanical properties of NCSLD using electro-hydraulic servo press-shear machine. Processing technology of the damper was improved. Shaking table tests under two-dimensional excitation on structural aseismic control of a one-story structure model were carried out using the small size NCSLD; parameters of the structure and shaking table were also introduced. Results indicate that process improvement is beneficial to the implementation of working mechanism of the damper,NCSLD has full hysteresis loop which takes on bilinearity,NCSLD has obvious energy dissipation effect and it can control structural seismic response effectively.

“双碳”战略背景下不锈钢复合钢板结构减碳前景分析

为探究不锈钢复合钢板结构的减碳前景,本文分析了“双碳”战略背景下钢结构行业的发展趋势,包括智能建造快速发展、新兴产业提供广阔市场以及高性能钢材和高性能结构发展更为迅猛,指出不锈钢复合钢板结构可兼顾高性能、经济性以及减碳要求。基于全寿命周期评价理论,采用排放因子法,提出了不锈钢复合钢板结构的碳排放计算方法。结果表明:不锈钢复合钢板结构的全寿命周期碳排放量比钢结构少36%,比不锈钢结构少10%。用不锈钢复合钢板结构替代普通钢结构,可以有效减少碳排放;替代不锈钢结构可以在减碳的同时具有良好的经济性。

不锈钢复合钢材焊接方管T形管节点试验研究

不锈钢复合钢材是一种成本低、强度高、耐腐蚀性能优异的高性能钢材,其在对耐腐蚀要求高的工程结构应用中尤其具有竞争力。该文旨在通过试验,研究不锈钢复合钢材焊接方管T形节点在静力和低周往复荷载作用下的力学性能,设计、制作了4个管节点试件并完成了加载,基于试验结果重点研究了各管节点试件的试验过程、破坏模式、荷载-位移响应和应变发展等;按中国规范GB 50017和欧洲规范EN 1993-1-8进行了节点承载力计算,并与试验值进行了对比。研究结果表明,对于支管承受轴向压力的管节点试件,以主管上表面塑性破坏为主;对于支管承受水平低周往复荷载的管节点试件,以主管上表面塑性变形和主管与支管之间连接焊缝断裂破坏为主;当管节点破坏模式符合现行规范GB 50017和EN 1993-1-8中规定时,相关承载力计算公式仍适用于此类不锈钢复合钢材焊接方管T形管节点的设计计算。

济南某复杂综合体结构设计难点研究

济南某复杂综合体项目由两座约90m高塔楼+大底盘商业裙房+低区U形幕墙+高区拱形连桥组成,高区连体建筑采用铅芯橡胶隔震支座与塔楼相连,低区采用两端固定铰支座与塔楼相连,为大底盘多塔复杂连体结构。塔楼采用钢筋混凝土框架-核心筒结构体系,高区拱形连桥采用钢结构空腹桁架结构体系,低区U形幕墙采用劲性索体系。针对工程特点,着重阐述了大底盘裙房不分缝可行性及低、高区弱连体的合理支座形式,提出了采用两端固定铰U形劲性索的弱连体新形式。结果表明:低区U形幕墙采用两端固定铰连接形式,高区连桥采用铅芯橡胶隔震支座连接形式均能较好地实现弱连接,保证塔楼和连桥的抗震性能。

大跨扶梯钢桁架结构现场加载试验与分析

某商场自动扶梯大跨度钢桁架结构需要检测其在正常使用极限状态下的挠度与应力,该钢桁架水平跨度47.9 m,仅在两端设有支座,整体悬空且最高处离地面35 m。现场难以采用直接堆载方式加载,故提出一种空间加载系统。在桁架节点处悬挂精轧螺纹钢筋,以地下室楼板作为反力装置,利用千斤顶完成加载。首先对加载系统进行承载力、整体稳定及局部稳定验算,采用SAP2000有限元软件对地下室梁板结构进行验算,发现竖向拉力会导致原结构梁板开裂,因此选择在板上堆载的方式以减少拉力对原结构的影响。现场试验结果表明,该加载系统对原地下室梁板结构未造成损害,钢桁架实测挠度和应力情况与原结构设计计算相符。

铅芯橡胶隔震支座与黏滞阻尼器在某高位连体结构中的应用研究

一项目两栋塔楼通过高位钢连廊连接为双塔连体结构,该项目采用了铅芯橡胶隔震支座与黏滞阻尼器的柔性支座连接方案。详细介绍了柔性支座连接方案的设计要点,并建立了考虑钢连廊与塔楼相互作用的高位连体结构整体计算模型。采用YJK软件对高位连体结构进行了风荷载和小震作用下的计算分析,并采用SAUSAGE分析软件进行了罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,分析了铅芯橡胶隔震支座和黏滞阻尼器的非线性地震响应。分析结果表明,在风荷载和小震作用下,铅芯橡胶隔震支座均处于弹性工作状态;在罕遇地震作用下,铅芯橡胶隔震支座产生屈服变形并耗能,最大剪切变形值在规范允许范围内,黏滞阻尼器滞回曲线饱满,出力明显;此外柔性支座连接方案减弱了高位钢连廊对主体结构的影响,按各塔楼进行独立设计并局部采取加强措施能够满足实际工程要求,而且能够降低主体结构设计难度。

高烈度区钢结构转运站隔震性能分析与研究

为研究高烈度区火力发电厂中钢结构转运站隔震应用效果及隔震性能,本文建立两层和五层两个典型钢结构转运站进行隔震结构研究。并选取5条天然地震波与2条人工地震波对结构进行时程分析,对比分析隔震前后结构的动力特性、楼层层间位移角、楼层层间剪力等地震响应指标。得到以下结论:1)在高烈度区转运站结构设置基础隔震支座,能有效延长结构自振周期,降低结构地震响应强度。2)结构设置基础隔震支座后,在自然地震波与人工地震波的作用下,结构的柱底水平剪力、楼层层间位移角、楼层层间剪力相比隔震前都得到了有效降低,建议高烈度区转运站结构有条件时宜采用结构隔震措施。3)隔震结构隔震效果差异与结构隔震层屈重比的大小存在直接关系,合理的控制隔震层屈重比能有效提高结构的隔震效果。4)隔震设计时应考虑结构变形对工艺设备的影响,消除相邻建筑变形不一致产生的附加应力,以保证结构安全。

某复杂大跨度钢结构连体结构设计及分析

本工程为大跨度连体建筑,连体结构最大跨度46m。连体本身采用钢桁架结构,连体两侧主体结构为混凝土框架结构。文章着重分析比较了大跨连体钢结构与主体结构支座连接采用刚性连接、半刚性连接和柔性连接对支座内力的影响。根据分析比较,本工程大跨连体结构支座采用铅芯橡胶支座。同时,文章采用高级有限元软件MIDAS gen进行连体结构的整体分析。结构设计时,针对结构的关键部位、薄弱部位进行了细部分析并加强构造措施,确保结构在承载能力极限状态和正常使用极限状态下的安全性。

两类新型钢板阻尼墙在高层钢结构住宅中的复合减震(振)应用研究

首先介绍了两类新型钢板阻尼墙技术(铅-黏滞复合阻尼墙和无屈曲钢板阻尼墙)。铅-黏滞复合阻尼墙由黏滞阻尼墙和铅阻尼器复合而成,主要用于解决高层钢结构的风振问题,其中黏滞阻尼墙用于提高舒适度性能,铅阻尼器用于减小风荷载下的层间位移角。无屈曲钢板阻尼墙则主要用于解决抗震问题,小震下其主要处于弹性状态,为结构提供抗侧刚度,中大震下则进入屈服状态消耗能量,使结构层间位移角满足规范要求。然后,基于上述两类阻尼墙技术,提出了适用于高层钢结构住宅的复合减震(振)设计方法。最后,通过在一幢高层钢结构住宅中采用上述两类新型阻尼墙技术,通过复合减震(振)设计,验证了两类阻尼墙技术对于减小高层钢结构风振和地震响应的有效性。

陕西文化创意国际大厦连体结构设计

以陕西文化创意国际大厦为工程背景,介绍了项目及两座塔楼间27.3m跨钢结构连廊(连接体)的分析与设计过程,阐述了弱连接体结构设计相关要点,包括连接方式的选择、分析计算以及构造措施等。对主体结构进行了静力分析、弹性时程分析、静力(动力)弹塑性分析,对连接体支撑构件采取了抗震性能化设计思路。结果表明:结构设计合理,经济安全。

钢铅组合耗能器力学性能试验研究

为了设计具有竖向耗能能力的抗倾覆装置,介绍了一种钢铅组合耗能器。通过对其静力、动力、电液伺服动静万能试验机实验结果的分析,表明该阻尼器能够使钢铅两种材料协同工作、共同耗能,具有制作工艺简单,能够满足位移小、阻尼大,耗能稳定的要求。通过分析还给出了耗能器的力学性能和恢复力模型。对大高宽比隔震结构的仿真计算分析表明,安装钢铅组合耗能器的抗倾覆装置具有一定的耗能能力,并能够避免结构倾覆。

钢铜双金属铸造界面结合参数研究

实验采用高性能铅锡青铜合金ZCu Pb20Sn5研究了浇注温度和钢基体预热温度对钢铜双金属界面结合强度的影响。实验结果表明,在铅锡青铜熔炼温度为1 200℃,钢基体预热温度为1 200℃时,钢铜双金属界面剪切强度达到142 MPa。

高温后不锈钢-碳钢复合钢筋低周疲劳性能

为评估火灾后不锈钢-碳钢复合钢筋的低周疲劳性能,对8个温度梯度的不锈钢-碳钢复合钢筋试件进行了低周疲劳试验,获得了火灾后不锈钢-碳钢复合钢筋的滞回曲线和疲劳寿命。在此基础上,分析了不同温度对低周疲劳荷载下不锈钢-碳钢复合钢筋的最大拉压应力、塑性应变幅值以及能量密度的影响,并从微观角度观察了不锈钢-碳钢复合钢筋高温后的金相组织变化,讨论了其疲劳破坏模式。试验结果表明:当受火温度高于500℃时,不锈钢-碳钢复合钢筋的低周疲劳性能随温度增加先降低后升高,疲劳寿命和能量密度在700℃时到达最低点;高温导致不锈钢-碳钢复合钢筋疲劳强度降低,塑性应变增加;金相组织变化是高温后不锈钢-碳钢复合钢筋低周疲劳性能改变的原因,受火温度高于700℃时碳钢芯筋的金相组织发生改变,冷却后有粒状珠光体生成。结果明确了不锈钢-碳钢复合钢筋的低周疲劳破坏机理,揭示了经历不同高温的不锈钢-碳钢复合钢筋低周疲劳性能演化规律。

TIG电弧复合熔滴沉积增材制造45钢/铅合金双金属结构工艺研究

传统钢/铅粘接结构在使用或长期贮存过程中存在粘接层局部脱粘、老化或强度退化等问题,严重影响复合结构的完整性和长期稳定性。本工作提出采用钨极惰性气体(Tungsten inert gas,TIG)电弧复合熔滴沉积成形新方法实现45钢/铅合金双金属结构的直接冶金复合增材制造,利用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、硬度实验以及拉伸实验等方法对钢/铅双金属结构成形试样的界面组织特征与力学性能进行分析。结果表明,铅合金沉积层特征尺寸随TIG电弧热输入的改变呈现出明显的非线性依赖特征;45钢/铅合金双金属结构界面未被发现明显孔隙、裂纹等冶金缺陷;界面化合物(Intermetallic compounds,IMCs)层的厚度约为30~70μm;钢/铅双金属成形试样的界面剪切强度平均值为28.4 MPa,远高于文献报道的强度(4.2 MPa),试件剪切拉伸断裂均发生在铅合金沉积层侧而非结合界面。

椭圆形钢铅耗能器性能及振动台试验

针对工字型钢铅组合耗能器直角区域容易应力集中、过早屈服断裂退出工作的问题,提出一种由钢和铅两种材料组成的椭圆形钢铅耗能器,这种耗能器加工简便且水平两个方向都具有良好耗能性能.首先,对椭圆形钢铅耗能器中钢板的平面应力进行分析.其次,对椭圆形钢铅耗能器进行力学性能试验;利用有限元分析软件ANSYS建立椭圆形钢铅耗能器的非线性计算模型进行数值分析并与性能试验结果进行对比.最后,对一个安装和不安装椭圆形钢铅耗能器的六层钢框架结构模型进行振动台对比试验.研究结果表明:数值分析结果与性能试验结果吻合良好,本文建立椭圆形钢铅耗能器数值计算模型的方法正确;椭圆形钢铅耗能器滞回曲线饱满,具有良好耗能能力;椭圆形钢铅耗能器对多层结构的地震反应具有较好减震效果.

轻钢建筑围护结构抗风设计的几个问题

对轻钢厂房屋面檩条设计计算方法进行分析,认为轻钢厂房在台风中严重破坏的主要原因是设计中重结构轻围护.其次,在现行规范中,低层房屋围护结构的风荷载计算不够统一,以及在高风压地区的一些不合理规定,也是造成钢结构事故的原因.根据轻钢结构在台风中的特性,提出强风下在破坏围护结构的非重要部位形成导风巢的抗风思想.

304不锈钢的显微组织与声发射信号特性分析

为了研究不同传感器布置方式的声发射信号特性,以断铅实验模拟声发射源,采用光学显微镜(OM)、声发射检测仪测试了304不锈钢的显微组织与声信号特性参数。结果表明,不同截面的304不锈钢显微组织主要含有α'马氏体和奥氏体γ相,γ和α'晶粒平均尺寸大多低于20μm,所占比例超过75%,大于40μm的晶粒相对较少,纵截面显微组织相对致密;正方形布置传感器时,4个位置的声发射信号特性参数值波动较小,但等腰三角形、直线形布置传感器时,距模拟声发射源近的声活动相对较强;且随该距离增加,声信号特性参数减少幅度较大。

双曲型不锈钢管铅阻尼器性能研究

提出一种双曲型不锈钢管铅阻尼器,阐述了其构造与特点。采用ABAQUS有限元分析软件,对双曲型不锈钢管铅阻尼器和普通钢管铅阻尼器及设过渡段(A类构造)、不设过渡段(B类构造)的双曲型不锈钢管铅阻尼器进行对比分析。结果表明:双曲型不锈钢管铅阻尼器滞回曲线对称、饱满,在小位移下即进入屈服耗能,具有优异且稳定的耗能能力;当阻尼器初始屈服承载力相等时,双曲型不锈钢管铅阻尼器在更小的位移下进入较稳定的耗能状态,提供更大的稳定屈服承载力;A、B类构造的双曲型不锈钢管铅阻尼器均具有优异的力学性能,B类构造可降低不锈钢和铅芯的用量,简化加工工艺,提高其经济性。

基础隔震钢桁架结构的地震响应分析

采用铅芯橡胶支座建立了钢桁架结构基础隔震的有限元动力分析模型,计算了有隔震和无隔震钢桁架结构的自振周期,对地震激励下有隔震和无隔震钢桁架结构进行了地震响应的时程分析,并进一步进行了地震响应的能量分析。分析结果表明:采用基础隔震技术后,钢桁架结构通过延长自身的自振周期避开了地震的卓越周期,同时依靠隔震支座的变形耗能,有效地减少了输入到结构中的地震能量,这就降低了上部结构的地震响应,使大部分构件处于弹性工作阶段,从而达到保护主体结构的目的。

装设钢管铅芯阻尼器的可更换耗能连梁设计方法研究

本文提出一种由钢管铅芯阻尼器和端部开缝的连接钢板构成的新型可更换耗能连梁,并基于其在结构中的应用提出一套实用设计方法。设计思路是通过钢管铅芯阻尼器和连接钢板设计来调节可更换耗能连梁的等效刚度,并使其与原普通连梁刚度等效,同时保证可更换耗能连梁良好的耗能能力。为验证该设计方法的可行性和有效性,对某实际工程算例有无可更换耗能连梁的结构进行地震反应对比分析,分析结果表明:该设计方法简单易行,可通过调节耗能连梁的等效刚度来达到对应的设计期望和要求。该种新型可更换耗能连梁具有良好的性能和稳定的滞回耗能特性,用于工程结构中可有效减缓剪力墙的破坏、提高结构的耗能能力、改善结构的抗震性能。