钢管混凝土键连接框架梁和剪力墙的受剪性能

目的 研究钢管混凝土键连接框架梁和剪力墙的受剪性能,为工程应用提供设计依据。方法 应用有限元分析软件ABAQUS对比钢管混凝土键连接与现浇连接梁墙的结构受剪性能,分析前者受剪机理及不同因素对受剪性能的影响。结果 钢管混凝土键连接梁墙的结构承载力和延性系数较现浇结构分别提高约10%和34%;钢材强度从Q235到Q390,初始刚度增加8.44%;截面高度从100 mm到120 mm,延性系数提高17.73%;截面厚度每增加2 mm,承载力提高约15%;截面长度和混凝土强度等级对承载力、初始刚度和延性系数的影响均小于15%,纵向距离对其受剪性能几乎无影响。结论 采用钢管混凝土键连接梁墙的结构总体受剪性能优于现浇结构;钢材强度和截面厚度分别是影响初始刚度和承载力的主要因素。

内焊钢筋-钢管混凝土界面粘结滑移性能

为了探究提高钢管混凝土组合结构钢管与混凝土界面粘结强度的措施,研究不同形式的内焊钢筋对两者界面粘结强度的影响,设置4种不同形式钢管内焊钢筋结构的钢管混凝土构件进行推出试验,对试验结果设置参数以比较不同内焊钢筋构造措施对两者界面粘结性能的影响,结合曲线与试验现象描述了滑移发生过程。应用ABAQUS软件进行有限元模拟,对比分析了不同内焊钢筋构造措施对粘结滑移性能的影响,并提出了钢管内焊钢筋构造粘结力的计算方法。结果表明:内焊钢筋的构造措施可以大幅度提升钢管混凝土界面的粘结强度;随着钢筋环数的增加,界面粘结强度逐渐增大。

某超高层项目钢管混凝土组合柱应用

某超高层项目荷载较大,导致框架柱截面较大,严重影响建筑空间使用。采用钢管混凝土组合柱,和型钢混凝土柱相比,标准层每根柱节约建筑有效使用面积1.5~1.8m^(2),结构主体成本节约近1000万元。提出了对钢管进行开孔的梁柱节点做法并分析五种不同节点方案,采用大型通用有限元软件ABAQUS进行仿真分析,充分考虑框架梁对节点的约束作用,得到五种节点方案的极限承载力及钢管的最大应力,结果表明采用钢管开孔的梁柱节点做法可行,并得到最合理的开孔形式;分别对7种不同箍筋形式进行受力性能分析,并考虑实际施工因素,得到最为合理的箍筋设置形式。

方钢管混凝土桁架结构优化的拟满内力遗传算法

为解决离散变量方钢管混凝土桁架的结构优化问题,以桁架杆件最低总造价为目标函数,采用拟满内力遗传算法对杆件截面进行结构尺寸优化.拟满内力遗传算法引入拟满内力算法作为遗传算子,并将部分初始种群由拟满内力算法产生以增加种群多样性.对传统遗传算法罚函数进行改进,以增强算法的寻优效率.通过两个算例的对比分析,结果表明运用拟满内力遗传算法进行方钢管混凝土桁架结构优化,相对于拟满内力算法和传统遗传算法其造价分别降低了15%、15%、45%、53%.拟满内力遗传算法进行方钢管混凝土桁架结构优化的是有效、可行的.

TCL先进半导体显示产业总部项目结构设计

TCL先进半导体显示产业总部采用钢管混凝土柱+底部拱结构框架(钢梁)+钢筋混凝土核心筒结构体系,底部拱结构由上拱、下拱和拉梁组成,其中4个面的上拱转换15根外框柱,下拱仅承担2~4层楼面荷载,位于地下室顶板的拉梁来平衡拱结构水平推力,核心筒为双筒布置。通过对比拱桁架和单拱转换结构形式的受力特点,并综合考虑建筑效果、结构造价及施工可行性等因素,论述了本项目采用单拱转换结构形式的依据。结合项目的结构特点,制定相应的性能化设计目标,进行了小震、中震、大震的性能化验算,对大跨度楼盖进行舒适度验算,给出主要的钢结构节点做法。分析结果表明,本工程结构设计合理,整体性能满足设定的性能目标。

大跨度双联连续钢管混凝土拱桥结构体系设计研究

为研究大跨度双联连续钢管混凝土拱桥的合理结构体系及中央拱座合理刚度,以主跨2×405 m渝湘复线双堡特大桥为背景,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,分析考虑自重、汽车荷载和基础沉降作用下,拱桥刚接、铰接、半刚性连接约束体系和不同中央拱座刚度对桥梁力学性能的影响。结果表明:自重、汽车荷载和基础沉降作用下各结构体系力学性能均满足规范要求。双刚接方案拱肋变形对称,结构受力良好,且构造简单、施工方便。中央拱座刚度从0.8 EI(EI为原设计方案中央拱座截面刚度)增加至2.0 EI,自重产生的最大变形基本不变,最大拉应力减小了0.33%,最大压应力减小了0.47%,结构力学性能改善效果不明显。双堡特大桥结构体系推荐采用双刚性连接,中央拱座合理刚度取值为0.8 EI,全桥有限元计算结果表明,该结构体系的强度、刚度、稳定性均满足规范要求。

某250m超高层建筑的塔楼结构设计分析

某超高层建筑高度为249.9m高度,位于6度设防地震烈度区,是采用叠合柱、型钢剪力墙并带有斜柱转换的框架-核心筒(双筒)结构体系。分析了整体结构在地震作用下的变化,并采用有限元软件着重分析了斜柱、型钢剪力墙和楼层楼板等构件的受力特点。结果表明,结构可满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的预期抗震性能目标要求,承载能力、变形能力、层间弹塑性位移、层间位移角可满足抗震性能目标C的各项抗震性能水准要求。

超高层建筑结构体系契合性研究

为了研究超高层建筑外型与建筑功能对结构选型的影响,以两栋低烈度区约400m高的超高层建筑为案例,简要介绍了两个案例的建筑造型、使用功能、构件布置、荷载条件等基本情况;同时,对比了水平荷载作用下,两案例的主要计算结果;最后,将两案例的造价与同地区相似高度建筑的造价进行了对比。结果表明:两案例既满足了建筑使用和立面美观的要求,又满足了结构受力和整体稳定安全的要求,同时均比国内高度相近的超高层建筑具有更好的经济性。说明契合建筑外观与使用功能是结构布置合理性的根本,两者和谐结合方能实现综合最优。

临沂金水湾二期超高层结构设计

临沂金水湾二期超高层项目结构高度153.3m,属于高震区超高层超限结构,地上结构采用钢管混凝土框架⁃钢筋混凝土核心筒混合结构,塔楼外框柱均倾斜布置以满足建筑外立面的变化。采用YJK和ETABS两种软件对主塔楼结构进行了弹性分析,并采用PERFORM⁃3D软件进行了动力弹塑性分析。从结构体系、性能设计等方面对超高层结构设计进行了简要论述,并对梭形超高层建筑的斜柱设计要点、环带桁架、底层分叉柱以及结构动力弹塑性四个方面进行了详细分析、介绍,最后给出了上述要点的计算结论和构造建议。

杭州星创城综合体项目塔楼A超高层结构抗震性能化设计

杭州星创城综合体项目塔楼A地上45层、地下2层,结构高194.3m,结构形式为圆形钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒,结构同时存在扭转不规则、楼板开洞等情况。为了实现结构预定的抗震性能目标,首先对可选的两种结构体系方案进行了优化比选,并通过设缝、优化层高解决了结构的平面、立面规则性问题。然后,采用YJK和MIDAS Gen两种计算软件对塔楼A进行了多遇地震作用下的弹性比较计算和时程分析,并通过性能设计和罕遇地震动力弹塑性时程分析,对结构在设防地震和罕遇地震作用下的响应进行了进一步的研究。最后,根据上述分析计算结果对结构的关键部位及薄弱部位采取了有针对性的加强措施。分析结果表明:整体结构及结构构件有良好的抗震性能,能满足设定的抗震性能化设计目标,结构安全可靠。

广州白云国际会议中心国际会堂结构设计和施工重难点

采用YJK和ETABS对广州白云国际会议中心国际会堂结构进行弹性分析,采用Perform-3D进行罕遇地震作用下的整体结构弹塑性动力分析,并通过采取针对性的加强措施,改善了结构受力,提高了结构抗震性能,达到了预设的抗震性能目标。对大跨度钢结构构件进行方案选型,提出了大跨度钢结构桁架局部构件后装施工控制法和大悬挑钢结构桁架构件局部弯矩释放法,可以有效地减小结构构件局部受力,更加经济合理。对主会场大跨度楼盖进行竖向舒适度分析,结果表明竖向振动加速度满足规范要求,人群激励模式起控制性作用。通过采用合理的结构方案,以及与建筑专业的密切配合,很好地实现了建筑功能及建筑造型,以及项目快速建造的要求。

方钢管混凝土框架滞回性能试验与理论研究

为了研究方钢管混凝土结构的抗震性能,基于一榀三层两跨方钢管混凝土框架的拟静力试验,分析了反复水平荷载作用下框架的滞回曲线,并根据滞回曲线进一步得出了框架顶层骨架曲线及相应的恢复力模型,研究了钢管混凝土框架的延性、强度与刚度的退化等性能.采用非线性有限元分析方法,将恢复力模型应用到混凝土弹性模量退化方程中,并对试验结果进行了计算模拟.结果证明,理论分析结果与试验结果吻合较好.

多层框架结构远程协同拟动力试验研究

拟动力试验尤其结合子结构技术,可用来进行大规模的结构试验。该技术的一个延伸就是将异地多个实验室的试验资源通过互联网连接在一起协同进行结构远程试验。在课题组业已开发的网络化结构实验室平台NetSLab的基础上针对多层剪切型房屋结构模型开发了一个标准化的开放式多自由度体系远程协同拟动力试验程序,包括控制中心、真实试验机、虚拟试验机和远程观察器四个模块,各个模块之间通过网络通讯平台传输试验控制信号及反馈数据。为了验证该程序的可行性及有效性,进行了十层钢管混凝土组合框架结构在三个水准地震作用下的远程拟动力试验。整体框架结构被划分成两个子结构,底部两层进行试验,其余各层进行非线性模拟,同时考虑各个子结构之间边界条件的模拟。试验结果表明,钢管混凝土组合体系在地震作用下表现出良好的抗震性能,远程协同试验程序为研究大型复杂结构的抗震实验提供平台,可以达到提高综合试验能力及资源共享的目的。

风与地震耦合作用下钢管混凝土框架-防屈曲支撑结构体系易损性研究

工程结构在其全寿命服役期间会不可避免地遭受风或地震等多种灾害的作用。以钢管混凝土框架-防屈曲支撑结构体系为研究对象,模拟了重现期分别为1年、10年和50年的结构不同高度处的风速时程,基于OpenSees有限元软件对结构开展了地震单独作用和重现期分别为1年、10年和50年的风与地震耦合作用4种工况下的非线性动力时程分析,并基于地震需求分析方法生成了结构在不同工况下的易损性曲线。结果表明:随着风作用的增大,结构的反应和易损性均有增大趋势;而随着地震动强度的增大,风作用对结构易损性的影响则逐渐减小。

钢管混凝土框架结构抗震性能试验研究

通过 2榀具有同一外形尺寸及用料的钢管混凝土框架在低周往复荷载下的试验 ,研究了该类型结构的破坏形态、变形特点、荷载一位移滞回模型及结构耗能比 ,分析了钢管混凝土框架结构的受力特点及抗震性能 ,为工程设计提供了试验依据。

钢管混凝土框架结构抗震性能的非线性有限元分析

基于一榀两跨 3层钢管混凝土框架的抗震性能模型试验 ,建立了基于钢管混凝土统一模量理论的钢管混凝土以及考虑钢管约束效应的核心混凝土的本构方程。分别按照钢管混凝土的统一模量理论和分离模量理论 ,采用ANSYS参数化程序设计语言 (APDL)编制了命令流 ,对模型框架在低周反复荷载作用下的抗震性能进行了非线性有限元分析。计算结果与模型试验结果吻合较好 ,验证了基于统一模量理论的钢管混凝土框架结构全过程分析方法的可行性 ,以及所编制的APDL命令流程序对钢管混凝土框架结构抗震计算的有效性 。

钢管混凝土框架结构抗震性能的试验研究

按照现行规范的有关规定设计制作了一榀两跨 3层钢梁 圆钢管混凝土柱的钢管混凝土框架结构模型 ,并通过施加恒定竖向荷载和低周反复水平荷载 ,对模型框架进行了抗震性能试验研究。结果表明 ,基于现行规范所设计的钢管混凝土框架在地震时能形成梁铰破坏机制 ,框架的变形能力、承载能力、延性、耗能能力等受力性能均满足延性框架的抗震要求 ,且模型框架的有效延性系数达到了 7 5 4,远大于一般延性框架延性系数应不小于 4 0的要求。由此可以得出结论 ,钢管混凝土框架结构的抗震性能优于钢筋混凝土框架结构和钢框架结构 。

消能支撑-方钢管混凝土框架结构抗震性能的试验研究

本文设计了一榀消能支撑框架,方钢管混凝土通过不同频率、不同位移幅值下的水平低周反复荷载试验,验证了消能支撑框架优异的消能能力,提出了相关连接构造的设计建议,为中高层钢结构住宅提供了一种新的抗震设计思路。

装配整体式钢筋混凝土框架柱榫式接头的试验研究

对以往的装配整体式钢筋混凝土框架柱的榫式接头进行了改进,即把钢筋混凝土榫头改用钢管混凝土榫头,柱纵筋的焊接或冷挤压套筒连接改用滚轧直螺纹套筒连接。低周反复水平荷载作用下的6根框架柱的试验结果以及施工工艺的试验表明,这种榫式柱的受力是可靠的,施工是方便的,可以用于实际工程。最后提出了一些设计和施工建议。

下承式钢管混凝土刚架系杆拱桥吊杆断裂动力分析

以一座下承式钢管混凝土刚架系杆拱桥为研究对象,采用ANSYS/LS-DYNA软件建立有限元模型,通过接触碰撞的方式进行吊杆断裂的模拟,分析吊杆断裂前后拱桥各结构构件受力状态的变化,判断结构可能发生的破坏形态。分析结果表明,吊杆断裂过程中吊杆、钢管混凝土拱肋和桥道系均会受到断索冲击的作用;与断裂吊杆相邻的吊杆受到断索冲击的作用最大,其轴力变化量为初始轴力的3倍以上,需要考虑由于吊杆断裂过程中产生的大于静力响应的动力作用;吊杆断裂对主梁产生的影响远大于拱肋,拱肋内力变化较小;由于横梁两侧与纵梁连接处焊缝强度不足发生破坏可能导致桥道系局部坍塌。