Structural Performance of Prefabricated Timber-Concrete Composite Floor Constructed Using Open Web Truss Joist Made of LVL Paraserianthes Falctaria

This paper investigates an open web truss joist (OWTJ) made of laminated veneer lumber (LVL) Paraserianthes falctaria as a prefabricated timber-concrete composite floor system. The four-point bending test showed that structural performances of the OWTJ, conventional composite floor (CCF), and prefabricated composite floor (PCF) were similar. Although composite action was not developed as no lateral deformation was observed at the shear connectors, installing a concrete slab above the OWTJ can slightly increase the ductility factor of the composite floor. Furthermore, a finite element model was developed, and the model proved to be suitable for simulating the structural performance of the composite floor.

北美黄杉和云杉-松木-冷杉平行弦木桁架承载性能比较

【目的】对比不同腹杆角度下北美黄杉和云杉-松木-冷杉(SPF)华伦式平行弦木桁架的承载性能,探究腹杆角度和结构用材对华伦式平行弦木桁架承载性能的影响规律,为平行弦木桁架结构设计提供理论依据。【方法】以承载力和稳定性为验算指标,利用Smsolver结构力学求解器对平行弦木桁架各杆件的内力变化及其变形情况进行定量分析,得到平行弦木桁架腹杆角度的上、下临界角度和最优腹杆角度;采用ABAQUS有限元软件对3种腹杆角度的北美黄杉和SPF平行弦木桁架进行有限元模型分析与验证,获得不同基材平行弦木桁架在不同腹杆角度情况下的内力变化规律,判断其可能的破坏形式和受力机理;以SPF和北美黄杉为基材分别制作3种腹杆角度的平行弦木桁架,进行抗弯承载性能静力试验,探究平行弦木桁架的极限荷载、应力分布及主要破坏形式,并与有限元模拟结果进行对比,验证平行弦木桁架有限元模型分析的准确性和适用性。【结果】1)华伦式平行弦木桁架的最优腹杆角度为47°,下临界角度为34°,上临界角度为60°;2)北美黄杉平行弦木桁架的极限荷载范围为26.53~40.83 kN,跨中挠度范围为30.57~31.01 mm,SPF平行弦木桁架的极限荷载范围为23.48~34.16 kN,跨中挠度范围为31.85~32.05 mm;3)腹杆角度34°、47°、60°的北美黄杉和SPF平行弦木桁架极限荷载分别为26.53和23.48 kN、35.10和30.06 kN、40.83和34.16 kN,对应跨中挠度分别为31.85和31.01 mm、30.72和32.05 mm、30.57和31.97 mm;4)北美黄杉平行弦木桁架的破坏形式主要表现为靠近桁架支座处的腹杆出现裂纹以及桁架端部或荷载施加点处齿板拔出,SPF平行弦木桁架的破坏形式主要表现为桁架端部和荷载施加点处齿板拔出;5)ABAQUS有限元模拟和试验验证发现,2种平行弦木桁架跨中处弦杆轴力最大,往两边逐次递减,桁架跨中处腹杆轴力最小,往两边逐次递增,且弦杆轴力大于腹杆。【结论】北美黄杉平行弦木桁架承载性能优于SPF平行弦木桁架;平行弦木桁架的承载性能随腹杆角度增加而增加;2种平行弦木桁架的薄弱点均为桁架端部和荷载施加点处的齿板连接节点;ABAQUS有限元模型能有效反映出平行弦木桁架受力分布和整体结构变形趋势。

装配式钢筋桁架简支梁力学性能有限元分析

提供一种新型装配式钢筋桁架梁的设计,采用蛇形腹筋代替传统箍筋,利用有限元软件ABAQUS对四个模型的受力性能进行分析。研究蛇形腹筋与底部纵筋形成的不同角度,以及梁在两种荷载形式下的力学性能。对比分析了传统钢筋混凝土简支梁与新型钢筋桁架简支梁的承载力、挠度、裂缝发展和经济效益。结果表明,相较于传统钢筋混凝土梁,新型装配式钢筋桁架梁的抗弯和抗剪承载力均有所提高,钢筋用量大幅度减小。在保证结构安全性和可靠性的前提下,新型装配式钢筋桁架梁结构充分发挥钢筋混凝土结构的优势,节约建设成本,将经济效益最大化。研究结果可对结构专业设计人员提供参考。

变截面钢桁腹混凝土组合梁-钢腹杆剪应力计算

基于弹性梁微元法,考虑混凝土顶底板对组合梁的抗剪贡献,在轴力、剪力及弯矩共同作用下,推导变截面钢桁腹-混凝土组合梁剪应力计算公式,并结合算例和有限元进行验证,对比分析在集中荷载作用下理论值与有限元值的相对误差,验证计算公式的适用性。研究结果表明:解析法和有限元法计算结果吻合良好,在变截面钢桁腹-混凝土组合梁剪应力计算中变截面效应的影响不可忽略。在集中荷载作用下,等截面梁与变截面梁等效钢腹板的承剪比最大差值约79.75%;从悬臂梁端部到根部,钢腹杆的剪应力在减小,钢腹杆的承剪比从81.48%降低至10.90%。

Websteel梁柱节点的改进方案试验研究

基于加拿大Websteel轻钢龙骨结构体系在我国进行推广和应用,对其原梁柱节点性能做出了分析,并指出其原节点在使用中出现的不足,借鉴其他结构中梁柱节点的处理措施,提出了Websteel梁柱节点的改进方案。通过试验和理论研究,证实改进后的梁柱节点能够满足使用要求。

南京奥体新城社区中心单榀长悬挑桁架门头结构设计

文章介绍了南京奥体新城社区中心单榀长悬挑桁架门头结构选型时考虑的主要因素,并根据斜腹杆的材质、方向、布置楼层的不同,设计4种方案进行了计算对比。结果表明,各层均设置斜腹杆的钢-混凝土悬挑桁架方案在结构自重、控制变形、施工便利性方面有优势。然后,采用两种有限元软件分别模拟该桁架受力情况,两软件内力计算结果基本一致;通过提高抗震等级、增设平面外斜杆、梁内增设型钢等措施,提高桁架抗震能力、整体性、冗余度;楼板应力分析发现,悬挑桁架内一跨楼板在标准组合工况下受拉,楼板相应加强配筋;通过建立简化受力分析模型,对斜腹杆端部节点处进行内力分析,创新地设计了L形埋件,并对埋件、焊缝按不同受力形式包络设计;通过增大板厚、设置面外支撑梁、水平桁架,提高悬挑桁架抗侧力能力,弦杆水平向按悬挑梁设计。

广州某剧院结构转换层设计

广州某剧院高度为82.1 m,存在7项不规则项,裙房为1200座大剧场,塔楼主要为办公室,转换层位于六层楼面。运用结构概念设计思维,采用下部钢筋混凝土空腹桁架+上部带二次托柱转换的框架-剪力墙结构体系,叠层空腹桁架作为二次转换的安全储备,提高了结构的安全冗余度;进行了罕遇地震作用下的动力弹塑性分析及转换层楼板应力分析,通过提高底部加强区剪力墙配筋率、在转换构件中增设型钢、加强转换层楼板厚度及配筋等措施,可达到设计预期目标。

基于J2EE技术的Web应用

J2EE和DotNet框架是实现Web应用的两个极具竞争力的开发平台。J2EE技术在大型应用系统的研发过程中有重要的意义,合理的分层、采用恰当的设计模式可起到解耦和降低系统复杂度的目的。struts、hibernate、spring三个框架及中间件的结合使用实现了业务逻辑与控制逻辑的有效分离,提高了层次结构的清晰度和复用的粒度,降低了开发代价和维护代价,同时保证了软件的质量使其更具有鲁棒性和可维护性。

Application of Series Formula Method in Optimization Arrangement of Webs

The expressions of the internal forces of the webs under the vertical loads of the simply supported beam type trusses with vertical and horizontal webs and without vertical webs are studied through the mathematical formula method. The variations of internal forces under different angles and spacings of the webs are simulated. The law of the optimal arrangement of the webs of the parallel-string simple-beam truss is obtained: under the condition that the rigidity of the rod is allowed, the form of no vertical web-type truss and reducing the span distance and inclination of the side span are advisable, which can save materials and reduce the weight as well. This method can be applied to the calculation of internal forces for arbitrary loads and truss forms.

波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆组合梁抗扭性能研究

以波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆组合梁为研究对象,开展抗扭性能试验和理论分析,并与波形钢腹板-钢管桁式弦杆组合梁和波形钢腹板-钢管混凝土弦杆组合箱梁抗扭性能进行对比;研究波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆组合梁的扭曲破坏形态、截面类型、管内混凝土对组合梁抗扭性能的影响,并探讨波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆组合梁抗扭承载能力计算方法。结果表明,波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆组合梁可等效为闭口箱形截面。扭曲破坏形态为混凝土桥面板沿与梁轴线呈45°方向斜向开裂,且纵向钢筋发生屈服。管内混凝土对组合梁抗扭刚度和抗扭承载能力具有一定的贡献度。基于线性刚度叠加方法,提出钢管混凝土组合抗扭刚度计算方法。根据波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆组合梁可能发生的四种扭曲破坏形态,提出波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆组合梁抗扭承载能力计算方法,并将采用该文所提出的组合梁抗扭承载能力计算方法得到的理论计算结果与试验和有限元分析结果进行对比,误差不超过8.5%。

钢桁梁桥横梁与弦杆节点切削的疲劳性能提升方法

为了降低横梁与弦杆节点开裂风险,提出了一种节点切削的疲劳性能提升方法。通过建立钢桁梁桥有限元模型,明确了横梁腹板间隙疲劳开裂的根本成因。基于开裂成因,对横梁端部上翼缘进行切削,通过对比不同切削参数对局部细节受力特征的影响,得到了合理的切削参数范围。结果表明,桥面混凝土板与纵梁对横梁约束是腹板间隙开裂的根本成因;上翼缘切削有效地改善了腹板间隙受力状态,降低了开裂风险;建议切削点至焊缝的距离取30~70 mm,切削半径取75~150 mm。

装配式双拼槽钢开孔组合梁受弯性能试验及挠度计算

提出一种新型装配式双拼槽钢开孔组合梁,以钢梁腹板开孔长度为参数,设计4根开孔组合梁和1根实腹组合梁,进行静力性能试验,研究开孔形式对各试件破坏模式、延性、界面滑移、截面剪力分布以及整体工作性能的影响。基于空腹桁架理论,提出考虑剪切变形、洞口处剪力次弯矩局部变形的双拼槽钢开孔组合梁挠度计算方法。研究结果表明:新型装配式双拼槽钢开孔组合梁具有良好的整体工作性能;圆形开孔时组合梁表现为弯曲破坏,修圆矩形开孔时组合梁表现为空腹破坏(vierendeel mechanism);开孔形式对双拼槽钢组合梁的刚度和承载力影响显著;与实腹梁相比,圆形开孔时组合梁初始刚度下降12%,极限承载力下降10%;而开孔长度为900 mm的修圆矩形开孔组合梁初始刚度下降60%,极限承载力下降27%;腹板开孔提高了双拼槽钢组合梁的延性,而修圆矩形开孔组合梁与圆形开孔组合梁相比延性略降低;开孔可提高混凝土板抗剪贡献,随着开孔长度增大,各试件混凝土板承担截面总剪力的24%~28%;采用的双拼槽钢开孔组合梁挠度计算方法所得理论值与试验值吻合良好。

基于切削加固的钢桁梁桥横梁节点翼缘组合维修效果研究

采用有限元法建立了简支钢桁梁桥全桥模型及节点子模型;通过对比关键截面竖向位移及杆件轴向应力的实桥测试值与有限元计算值,验证了有限元模型的正确性;分析了不同裂纹长度裂纹尖端的应力强度因子KⅠ、KⅡ、KⅢ的变化规律;针对横梁节点腹板间隙疲劳开裂,分析了上翼缘切削方法及角钢加固方法的维修效果;提出了横梁端部上翼缘切削与角钢加固的组合维修方法。结果表明:裂纹在整个扩展过程中,开裂模式从Ⅱ-Ⅲ型开裂先向Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型开裂转变,再向Ⅱ-Ⅲ型开裂转变;上翼缘切削方法、角钢加固方法对Ⅰ型裂纹、Ⅱ型裂纹均具有较好的维修效果,组合维修方法对复合型裂纹具有较好的抑制作用;模型中当裂纹扩展长度小于腹板间隙长度的60%时,裂纹尖端等效应力强度因子可降低60%~90%,抑制效果显著。

北投大厦大跨度钢桁架综合施工技术

北投大厦工程大跨度钢桁架数量多、分布广,通过将临时格构式支撑运用在中庭实腹桁架、入口空腹桁架以及西南悬挑弧形桁架,所有构件的安装均采用高空原位散拼的方式,实现钢构件的精确定位与安装,可为类似项目钢结构施工提供参考。

钢桁梁桥横梁与弦杆节点疲劳易损性分析

文中建立全桥及局部有限元模型,通过施加标准车辆荷载,计算并对比不同工况及不同位置的横梁与弦杆节点的应力,得到节点疲劳易损部位及荷载最不利加载位置,并进一步研究得到节点局部受力特征.结果表明:端横梁与弦杆节点易出现疲劳损伤,且纵向活动支座处的节点最易出现疲劳损伤.横梁端部腹板上缘焊趾、连接角钢肢交线顶部易出现疲劳损伤.端横梁上翼缘与角钢之间的腹板间隙以面外变形为主,呈双向弯曲形态,腹板上缘焊趾主要受弯剪作用.

钢桁腹-混凝土组合箱梁畸变效应分析

为研究钢桁腹-混凝土组合箱梁的畸变效应,根据其结构特性和力学特性,考虑共同工作区对组合箱梁腹杆纵向刚度的贡献,提出一种更适用于该类组合箱梁的畸变扇性坐标分布模式。采用新畸变中心定义符合钢桁腹-混凝土组合箱梁畸变变形特征的畸变角,应用能量变分法建立畸变控制微分方程,并给出包含Krylov函数的初参数解。结合数值算例,分析钢桁腹-混凝土组合箱梁在均布畸变荷载作用下的畸变翘曲正应力,并通过有限元软件ANSYS验证所推导理论的正确性。通过改变腹杆壁厚、俯角等关键参数,探究其对畸变内力的影响规律。结果表明:按该方法揭示的钢桁腹-混凝土组合箱梁的畸变应力分布规律与ANSYS计算结果吻合良好;横向畸变框架刚度是影响此类箱梁畸变效应的主要因素,且其对钢腹杆几何特性参数较为敏感。

疲劳荷载作用后钢-混凝土组合外接式节点静载性能试验研究

为研究疲劳荷载对钢桁腹-混凝土组合外接式节点静力性能的影响,设计并制作了3个1∶3节点模型,分别进行了静载破坏试验和疲劳后静载破坏试验,获得了节点破坏模式、荷载-位移曲线及节点板荷载-应变曲线,研究了节点屈服荷载、极限荷载、节点刚度及延性系数等力学性能指标的变化.试验结果表明:节点板是组合节点受力关键构件,节点板破坏是外接式节点的典型破坏模式;疲劳荷载对节点屈服前的受力性能影响较小,但对节点屈服后的受力性能影响显著;与仅承受静载的试件相比,未疲劳破坏试件的极限承载力减小4%,延性系数减小28%,有疲劳破坏试件的极限承载力减小25%,延性系数减小52%;疲劳裂纹引起了节点板应力重分布,增大了无疲劳裂纹区域的应变,且应变增长率随着与疲劳裂纹距离的增加而减小.

钢桁腹-混凝土组合箱梁畸变效应研究

为研究梯形截面的钢桁腹-混凝土组合箱梁的畸变效应,在薄壁箱梁理论的基础上,考虑钢桁腹杆的力学特性,应用改进的板元分析法建立畸变控制微分方程,并给出畸变解析解。通过ANSYS建立实体模型验证所推公式的正确性。结合数值算例,对比分析在均布畸变荷载作用下相同截面参数的钢桁腹-混凝土组合箱梁和传统混凝土箱梁的畸变翘曲正应力,并分析梁宽和钢腹杆俯角对组合箱梁畸变内力的影响。结果表明,相同截面参数下,由于组合箱梁钢桁腹杆的纵向刚度很小,其畸变翘曲正应力为混凝土箱梁的1.71倍;梁宽对畸变内力影响较大,当梁宽增加至4.5 m时,畸变双力矩和畸变矩分别增大至3.68倍和1.36倍,且前者在纵向上双峰的分布趋势逐渐平缓;腹杆俯角对畸变双力矩影响较大,当腹杆俯角增加至27°时,畸变双力矩减小了约14.3%,但其对畸变矩影响很小。

某工程大跨桁架施工问题分析与处理

大跨钢结构空腹桁架具有自重较大、施工过程不确定因素多、结构受力复杂等特点,故其施工模拟分析是施工方案设计的重要依据。某工程大跨度钢结构空腹桁架长为35.3m,宽为25.3m,桁架自重约310t,由纵向四榀钢桁架和横向钢梁连接构成,采用地面拼装完成后再整体提升安装的施工方法。通过计算分析施工过程可能存在的受力工况及桁架中各构件的内力,以对桁架薄弱位置采取加强措施,确保施工过程安全可靠。

桁腹式组合连续梁对拼式节点受力性能研究

桁腹杆组合连续梁主要采用桁式腹杆代替混凝土箱梁桥的腹板受力,顶底板则采用预应力混凝土板,其中桁式腹杆是结构传力的关键构件。对桁腹式组合梁的节点形式进行了介绍,针对对拼式节点采用理论计算、有限元模拟及缩尺比模型试验等方法研究了节点的受力性能。研究结果表明,对拼式节点可以很好地适用于桁腹式组合连续梁,传力路径明确,在设计荷载作用下,节点各部件均处于弹性受力状态,节点初始屈服时的荷载为设计荷载的2.96倍,对拼式节点具有较强的承载能力,可用于桁腹式组合连续梁的设计。