嵌入式H型钢梁柱节点受力性能研究

为解决传统标准梁柱节点施工复杂、节点强度低等一系列问题,提出一种嵌入式H型钢梁柱节点结构形式,并设计4个梁柱节点试件(1个标准现浇梁柱节点试件,3个嵌入式H型钢梁柱节点试件)进行试验研究,设置型钢翼缘宽度、剪跨比为主要参数,对4个试件的破坏形态、承载力、变形能力进行对比分析。结果表明:嵌入式H型钢梁柱节点试件的节点核心区柱端混凝土裂缝较少,裂缝分布和破坏位置基本上发生于梁端,充分满足了“强柱弱梁”的设计要求;相较于标准现浇梁柱节点试件,嵌入式H型钢梁柱节点试件峰值承载力、极限承载力、变形能力均显著提高,当型钢翼缘加宽时,试件峰值承载力和极限承载力提升较为有限,当剪跨比大于2.7时,承载力将会明显降低。

非纯弯作用下I形波板组合梁的弹性屈曲应力

纯弯条件下,带钢翼缘板的波形钢腹板I形组合梁(简称I形波板梁)的屈曲应力已有明确的计算公式,但该公式不适用于非纯弯的条件。笔者对自由端受集中荷载的悬臂式I形波板梁进行了数值模拟研究,结果表明:该种梁有3种屈曲模态,分别是翼缘板屈曲、波板屈曲和耦合屈曲;当梁的屈曲由翼缘板屈曲主导时,悬臂式非纯弯梁的屈曲应力大于纯弯梁的屈曲应力,此时翼缘板的宽长比为影响翼缘板屈曲应力的主要因子;结合大量的数值模拟结果,笔者对翼缘板屈曲系数进行了修正,提出了涵盖全部屈曲模式的I形波板梁屈曲应力计算公式。

阀门密封法兰螺栓预紧力的分析计算

为了获得可靠的阀门密封法兰螺栓预紧力的指导数值,对影响预紧力的多种因素进行综合分析。主要从法兰密封性要求、螺栓材料性能、高温工况对预紧力影响三个方面进行应用实例的综合分析计算。经分析阐述了密封面材料的选择、密封面平整度及粗糙度实现要点和重要性;必需密封比压实现的重要性,材料许用密封比压的限制作用;保证密封比压螺栓性能及温度对螺栓性能的影响。本文通过计算和对比分析,验证了阀门常温和400℃工作温度的密封性能均符合设计要求。考虑了热膨胀及高温材料应力性能变化的因素,并评估了温度引起的总预紧力变化对密封面的影响。结果显示,温度变化产生影响但仍可满足设计要求。建议针对预期升温工况,在常温密封达标基础上,根据螺栓材料性能上调预紧力计算值约10%,以确保高温下密封比压与预紧力的稳定维持。

翼缘框架柱框架结构的动力特性

对具有不同截面长度翼缘构件的翼缘框架柱框架结构进行了弹性动力特性分析，给出了该类构件按框架柱设计和按剪力墙设计的区分原则，并以工程实例及其结构振动台试验对翼缘框架柱框架结构体系的安全性能进行了验证。结果表明：等效截面长宽比为3～6的异形截面竖向构件在以梁、柱等杆件单元为主体的框架结构中按框架柱设计是可行的，翼缘框架柱框架结构体系具有足够的安全性能，可以在抗震设防区的多、高层建筑中应用。

短剪切型消能梁段的力学性能及其影响因素研究

已有研究表明,长度比小于1.0的短剪切型消能梁段与普通剪切型消能梁段的超强系数和塑性转角存在较大差异。该文基于Q235和Q345钢材,设计108个考虑加劲肋间距、翼缘与腹板面积比、翼缘强度和跨高比等因素的模型,并采用与已有试验结果对比验证的有限元分析方法,详细研究短剪切型消能梁段的力学性能及各因素的影响规律。结果表明,短剪切型消能梁段的超强系数和塑性转角分别能达到1.90和0.13,加劲肋间距系数和翼缘宽厚比可分别放宽至40和10(235/f_y)^(1/2)。另外,增大翼腹比可有效提高短剪切型消能梁段腹板受剪屈服后的承载力,但改变翼缘强度和跨高比对其性能无明显影响。

单周及低周反复荷载作用下T形截面框架柱受剪性能的试验研究

根据单调加载６根Ｔ形柱、４根矩形柱以及正向和斜向水平反复加载的５根Ｔ形柱的受剪试验，分析了翼缘、低周反复荷载、斜向水平荷载对Ｔ形截面柱受剪性能的影响，提出了受剪承载力计算公式。

双肢短肢剪力墙结构抗震性能试验研究

根据六片双肢短肢剪力墙结构试件低周反复荷载试验,量测了试件在荷载作用下的变形和钢筋的应变。根据截面内钢筋应变值采用直线和曲线两种方法拟合了截面内的应变变化情况。据此计算出各试件墙肢截面内钢筋和混凝土的应力和截面内力大小,以及各试件墙肢内的局部弯矩和整体弯矩大小。分析了内力的变化规律,并对不同肢厚比大小的短肢墙结构进行了定量评价。

带翼缘短肢墙结构低周反复荷载试验研究

根据三片短肢剪力墙试件在低周反复荷载作用下的试验研究 ,研究了肢厚比大小、连梁刚度等因素对构件破坏形态和极限荷载的影响。分析了以上因素对短肢墙结构耗能能力和延性的不同影响 ,并给出了一些工程设计建议。

波折腹板工形构件翼缘稳定性能研究

提出了研究波折腹板工形构件翼缘稳定性能的合理简化模型,探讨了翼缘弹性屈曲应力与翼缘名义宽厚比、腹板波形的关系;基于翼缘屈曲时可能出现的2种屈曲模态,分别解释了其发生机理并给出了相应的临界荷载计算公式;提出了2种屈曲模态的判断依据,通过一系列弹塑性分析考察了不同屈曲模态下构件承载力随宽厚比的变化特点。结果表明,屈曲模态Ⅰ对构件的翼缘稳定十分不利,应尽量避免。基于屈曲模态Ⅱ的屈曲应力,提出可用于工程设计的合理宽厚比限值。

翼缘对预应力混凝土梁斜截面抗裂强度的影响

本文较深入地讨论了截面形式对梁的斜截面抗裂强度Q_∫的影响,在试验研究的基础上提出了一个新的截面形状系数计算式,弥补了彭天明"集中荷载预应力混凝土梁斜截面抗袭强度计算"(河海大学学报1987年第4期)一文的不足.与试验结果的比较表明:本文提出的公式能更好地反映出Q_∫随截面形状变化的规律性.

无翼缘短肢墙结构低周反复荷载试验研究

通过三片无翼缘短肢剪力墙结构试件低周反复荷载试验,研究了肢厚比大小、连梁刚度等因素对无翼缘构件破坏形态和极限荷载的影响。分析了以上因素对无翼缘短肢墙结构耗能能力和延性的不同影响,并给出了一些工程设计建议。

关于H型钢后滑的研究

利用显式动力学有限元方法模拟了不同轧制参数条件下H型钢的变形过程,得出了一些主要参数对H型钢后滑的影响规律,并对这些规律产生的原因进行了分析·研究结果表明:压下率对H型钢后滑的影响非常明显,随压下率的增加,后滑急剧地增加·此外,轧件的腿宽、腿腰延伸比、内宽以及轧件的初始厚度对H型钢的后滑也有较明显的影响·

对称短肢剪力墙抗震性能试验研究

通过对有翼墙和无翼墙的两组共6个对称短肢墙试体的低周反复荷载试验,研究了不同肢厚比、连梁刚度等因素对试体破坏形态、骨架曲线、滞回特性及构件延性的影响,并对两组试体试验结果进行了对比分析,结果表明:肢厚比为6.5左右的短肢墙结构受力性能较好,同时具有一定的能量储备,材料性能发挥较为充分,可以在实际工程中推广使用。

翼缘宽度对预期损伤部位采用FRC增强的梁柱组合件破坏机制影响的试验研究及数值模拟

为研究现浇板翼缘宽度和纤维增强混凝土(FRC)材料对框架结构破坏机制的影响,设计制作一组纵梁腹板两侧各6倍和8倍板厚翼缘宽度,且带有横交梁的梁柱组合件,试件的预期损伤部位采用FRC材料,柱梁抗弯承载力比分别取1.2和1.4;对试件进行拟静力试验,考察试件的破坏过程和破坏形态,分析其破坏机制和翼缘板内钢筋的应变分布,研究试件的变形和耗能能力、强度和刚度退化等抗震性能。在试验研究基础上,对试件原型破坏过程进行数值模拟,并进行了参数分析。结果表明,预期损伤部位范围内的梁、柱和板采用FRC材料,在一定程度上可以减小板对梁抗弯承载力影响的范围,易于实现"强柱弱梁"的破坏机制;考虑8倍板厚翼缘宽度的梁柱组合件更易于实现"强柱弱梁"的破坏机制,并且能显著降低其强度退化系数,提高其耗能能力。

中空制件凸缘高度对挤出吹塑和挤出吹塑-局部抽真空两种成型工艺的影响

以带凸缘的中空制件为研究对象,研究和分析了凸缘的高径比对挤出吹塑和挤出吹塑-局部抽真空两种成型工艺的影响,找到了合理的凸缘高径比值,为中空制件的设计提供了可靠的参数,对挤出吹塑和挤出吹塑-局部抽真空两种成型工艺进行比较,得出挤出吹塑-局部抽真空成型工艺能增大中空制件凸缘顶部壁厚,降低制件壁厚均方差,提高制件壁厚的均匀性,是一种优化中空制件壁厚分布的有效措施。

ST12材质焊接工字形钢支撑低周疲劳性能模拟及分析

前期的滞回性能模拟证实有限元可较精确地模拟ST12材质焊接工字形钢支撑试件表面的应力应变分布。采用基于应力应变的3种临界面损伤模型预测了支撑的低周疲劳损伤及寿命,结果表明临界面法可较精确预测裂纹开裂位置,预测结果均低于试验结果。基于临界面法的预测结果回归了寿命估算公式,并与基于试验结果的估算公式进行了比较分析,证实了影响支撑低周疲劳性能的主要因素是长细比和翼缘宽厚比。建议设计支撑时在满足"小震"不失稳的前提下,在规范允许的范围内,尽量采用具有较大长细比和较小翼缘宽厚比的支撑,以延长支撑的低周疲劳寿命。

内置箍筋砌块砌体轴压力学性能试验

为了增强砌块剪力墙结构的抗震能力,进行了7个内置箍筋的砌块砌体剪力墙约束边缘试件和1个无约束试件的轴压试验,约束箍筋设置在砌块壁内,试件的设计考虑了试件的体积配箍率、箍筋的形式和箍筋的间距影响.结果表明:砌块壁内设置了箍筋约束后,试件的承载力和变形能力都有较大程度的提高,破坏状态有了很大程度上的改善.参考箍筋约束混凝土的强度计算方法,提出了砌块砌体约束边缘试件的强度计算公式.

独角兽岛启动区展厅钢结构设计及BIM应用

独角兽岛启动区展厅建筑造型突破常规,多重曲面的流线造型构建成复杂的空间异形造型。平面近似椭圆形,立面及屋盖采用独特的空间自由曲面。整个外罩形成以中庭漏斗网格筒、外围立柱、外环曲线立体桁架及单层网格组成的多重复杂空间结构;屋盖和采光中庭网格筒室内空间结构构件外露,采用大高宽比特窄翼缘焊接矩管单层网格结构实现建筑、结构、幕墙完美结合。介绍了本工程的结构体系,屋盖方案演变及杆件截面优选,对结构进行了单体模型及总装模型分析,论述了结构的变形、内力和应力分布特点、整体稳定性分析,对单层网格结构中各类节点的适用性进行比较,选取关键节点进行有限元应力和刚度分析,确保节点的受力可靠。同时鉴于结构平面、空间关系复杂,对该项目进行了BIM设计,并介绍了本工程BIM正向设计流程及其创新应用。

部分包覆钢-混凝土组合构件中主钢件翼缘的局部稳定性能研究

部分包覆钢-混凝土组合构件因两种组成材料的相互约束,能大幅增强H型钢翼缘的局部稳定性,因而设计时可以采用较大宽厚比的板件。增大冀缘宽厚比能提高钢材利用效率,但也存在降低构件承载能力和塑性变形能力的风险。对这类构件中钢翼缘板受压条件下的局部稳定性能进行了研究,推导了弹性与弹塑性失稳条件下的临界应力与冀缘宽厚比;根据试验研究结果,分析了翼缘宽厚比和连杆间距对构件延性的影响;讨论了现行规范有关规定的合理性。结果表明:混凝土单侧约束能大幅提高钢板的局部稳定临界应力,并可由此推导出PEC构件中主钢件翼缘板的宽厚比限值;当设置连杆约束时,在一定范围内采用较密的连杆间距,可以满足较大宽厚比截面的塑性承载的要求。

大悬臂波形钢腹板组合挑梁翼缘稳定性研究

对大悬臂波形钢腹板组合挑梁受压翼缘板的稳定性进行了研究,探讨了研究翼缘板受压屈曲的理简化模型,分析了翼缘板长宽比、宽厚比和波形参数对其弹性屈曲应力的影响,引入表征波形腹板约束作用的系数ηf,建议了翼缘板的宽厚比限值。研究结果表明,波形腹板对翼缘板提供了一个介于简支和固支之间的约束,该约束并不总是增强翼缘板的稳定性能,波形约束系数ηf可反映腹板对翼缘的约束程度,文中修正的翼缘板屈曲应力公式可为相关实验和计算提供参考。