装配式轻钢框架-轻钢骨架轻混凝土墙板结构抗震性能

为研究装配式轻钢框架-轻钢骨架轻混凝土墙板结构抗震性能,对1个足尺轻钢框架结构试件和3个足尺轻钢框架-轻钢骨架轻混凝土墙板结构试件进行了低周反复荷载下的抗震性能试验及理论分析,试件变量包括:2种装配构造,即内嵌式装配墙板、外贴式装配墙板;2种轻钢骨架轻混凝土墙板,即框架式轻钢骨架轻混凝土墙板、桁架式轻钢骨架轻混凝土墙板。研究了各试件的破坏特征和损伤演化过程,分析了结构滞回特性、承载力、变形能力、刚度退化、耗能性能和应变。结果表明:装配式轻钢框架-轻钢骨架轻混凝土墙板结构共同工作性能良好,其水平承载力相比轻钢框架提高了204.7%~210.4%,抗侧刚度提高了257.3%~512.5%,结构变形及耗能能力有显著提高;内嵌墙板的自攻钉连接构造以及外贴墙板的螺栓连接构造传力性能可靠,结构具备2道抗震防线的受力特征;基于简化塑性分析模型以及拉压杆软化桁架模型,对试件承载力进行了计算,计算结果与试验符合较好。

赣州西站站房钢结构分析与设计

赣州西站是京港高速铁路在赣州市内最大的高铁站,建筑造型新颖。为契合建筑造型,上部钢结构具有大跨、异形、节点复杂、超高穿层柱等特点,通过结构整体分析、钢结构极限承载力分析、正面钢结构屈曲分析、复杂节点有限元分析和穿层柱分析等方法,采用在空腹桁架的平面外设置钢拉索,超高穿层柱设计空间钢网格结构关键节点等措施确保结构设计的可靠性。结果表明钢拉索可有效保证空腹桁架的平面外稳定性;弹性、弹塑性全过程屈曲分析表明,屋盖安全系数均大于2.0,屋盖钢结构极限和稳定承载力满足设计要求;铸钢节点在罕遇地震作用下仍处于弹性状态,满足性能设计要求;铸钢球关键节点有效解决穿层柱超高问题,进一步提高了穿层柱的稳定和极限承载能力。

新建组合减隔震简支梁桥地震失效机理

为明确组合减隔震简支梁桥易损位置、损伤模式与失效机理,提升减隔震设计桥梁安全性与可恢复性,以采用回型钢阻尼器+双曲面球型减隔震支座的新建某大桥为工程背景,建立了考虑支座剪断、阻尼器失效、支座落座三级损伤工作状态的桥梁多尺度仿真模型。选取15组原桥址区地震波,并调幅为150组强度分布在0.1g~1.0g的地震波,开展桥梁地震响应分析。结果表明:强震作用下,减隔震桥梁的最易损位置为支座,其次为桥墩、主梁。在罕遇及以下地震作用下,支座未超过地震工作状态设计位移,桥墩基本保持弹性,但有可能发生梁间碰撞,基本符合设防要求。在峰值地面加速度超过0.9g时,主梁发生落座,桥墩进入中等损伤状态。支座横桥向峰值位移略大于纵桥向,桥墩纵桥向损伤显著高于横桥向,并且高墩损伤更为严重。减隔震桥梁支座剪断后有一定残余位移,而且会导致峰值位移放大,不利于桥梁抗震安全和震后恢复。

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。

钢管混凝土哑铃形短柱轴压试验研究

进行了10根钢管混凝土哑铃形轴压短柱的试验。试验参数为两管间距、腹板间距以及腹板有无拉杆加劲。分析了构件的破坏机理、荷载-位移曲线、圆管与钢腹板的荷载-应变曲线和荷载-组合材料泊松比曲线。分析结果表明,在哑铃形轴压构件中的圆钢管混凝土与单圆管钢管混凝土的受力性能基本相同,腹腔内的混凝土有受到约束作用,钢腹板与圆钢管交接处的焊缝开裂是构件最后破坏的主要特征。在试验分析的基础上,提出了钢管混凝土哑铃形轴压短柱承载力的简化计算方法。

垫板加强圆主管和支管T形相贯节点抗拉性能研究

为了研究垫板对圆主管和支管T形相贯节点的加强效果及垫板宽度对相贯节点抗拉性能的影响,对两个垫板宽度不同的T形相贯节点和一个未加垫板T形相贯节点进行了试验研究和有限元分析。试验中,主管两端固定,在支管端部施加竖向位移,研究比较了3个T形节点试件极限抗拉承载力、变形和破坏模态及垫板加强效果。并利用有限元分析软件Abaqus对试件进行了有限元模拟,承载力、变形等分析结果与试验吻合较好。通过研究表明:①在主管和支管之间设置垫板改善了普通相贯节点的应力集中现象,提高了节点的抗拉承载力和结构延性;②合理选择垫板几何尺寸能够使主、支管和垫板共同发挥作用承担外荷载,但垫板宽度参数对节点的受力性能影响较小;③通过试验和有限元应力应变分布分析,探明了节点破坏的机理。

钢管混凝土平面相贯节点轴压承载力理论研究

针对两种新型节点构造形式,通过分析带不同厚度钢板的钢管混凝土短柱的轴压承载力,提出了相贯节点轴压承载力的计算公式.同时,采用有限元方法对节点静载试验进行了模拟,并分析了斜交角度、椭圆拉板厚度、衬板厚度、环向加强板和法兰板厚度等参数对节点承载力的影响,有限元分析与试验结果吻合较好.结果表明:节点中椭圆拉板、衬板和环向加强板可提高对核心混凝土的约束效应;随着斜交角度、椭圆拉板厚度、衬板厚度的增加,节点承载力有所提高,而环向加强板或法兰板的厚度对节点承载力影响不大;计算公式能较准确地估计节点的承载力,可用于工程实践.

复杂受力大直径焊接空心球节点的有限元分析与足尺试验研究

针对某体育馆拱形屋盖的超大直径焊接空心球节点设计的需要,对该球节点进行了有限元非线性分析和足尺模型试验研究。首先采用ANSYS软件的shell143弹塑性壳单元,同时考虑几何和材料双重非线性,通过有限元分析得到了该节点的应力分布规律,且在1.5倍设计荷载作用下,四号锥管根部首先屈服。然后,对该节点进行了足尺模型试验,试验结果表明:在1.4倍设计荷载作用下,四号锥管根部首先进入屈服,试验结果和有限元结果基本一致。基于研究结果,为工程节点设计提供了重要建议。

钢管混凝土拱桥极限承载力的参数效应

以某钢管混凝土拱桥为基本分析对象,建立了三维仿真数值模型,分析了钢管混凝土拱桥在多种因素耦合作用下的极限承载力,详细探讨了初始几何缺陷、活载比例、荷载分布形式、含钢率等对钢管混凝土拱桥极限承载力的影响效应。得出了一些有益的结论。

方钢管混凝土轴压短柱的力学性能研究

为研究方钢管混凝土轴压短柱力学性能,采用试验和ABAQUS有限元模拟分析相结合的方法,得到方钢管混凝土短柱实用承载力计算公式.对3根方钢管混凝土轴压短柱试件进行试验研究,并应用ABAQUS软件对其进行三维实体有限元分析,模拟结果与试验结果吻合较好.首先,在有限元模型得到验证的基础上,基于有限元法进行大量参数分析,确定方钢管混凝土轴压短柱极限状态时方钢管平均纵向应力与屈服强度的比值;其次,根据有限元模型得出核心混凝土处于极限状态时的应力云图,并将其简化为不受方钢管约束的非加强区核心混凝土和受方钢管均匀约束的加强区核心混凝土,确定两者的面积比;最后,在前两者的基础上根据极限平衡理论,提出一种新的方钢管混凝土轴压短柱承载力实用计算公式,并将该公式和现有公式计算结果以及已有的98组方钢管混凝土轴压短柱有效试验结果进行对比.结果表明,该公式计算结果与试验结果吻合最好.

钢衬和钢筋混凝土联合承载蜗壳结构分析

对某巨型钢衬钢筋混凝土联合承载蜗壳，采用三维非线性有限元法计算结果表明：当弹性垫层６ｃｍ和垫层材料弹模为２ＭＰａ时，原设计的钢衬为６ｃｍ偏厚，钢衬与座环连接部位应力集中较大；给出了随内水压力增加，埚壳外包混凝土塑性变形和开裂区的发展过程。对上述问题提出了改进措施建议。

鞍形垫板加强T形相贯节点极限承载力分析

利用有限元分析方法对鞍形垫板加强T形相贯节点在支管轴向拉力和压力作用下的极限承载力进行了研究,并在现行钢结构设计规范中关于直接焊接相贯节点的极限承载力设计公式的基础上引入极限承载力提高系数φ建立垫板加强T形相贯节点极限承载力设计公式.分析结果表明,支管轴向拉力作用下,影响φ的主要参数为垫板厚度λ;支管轴向压力作用下,影响φ的主要参数为主支管直径比β和垫板厚度λ.

钢管混凝土短柱极限承载力可靠度分析

基于《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068-2001),利用一次二阶矩法(JC法)对圆钢管混凝土轴压短柱的极限承载力进行了可靠度校准。结果表明,钢管混凝土构件的可靠指标随着混凝土强度等级的提高而提高,随着钢材强度、含钢率及套箍指标的提高而降低;此外钢材种类、荷载组合以及荷载效应比等也对钢管混凝土构件可靠指标有一定程度的影响。按照建议的分项系数值,能较好的满足《建筑结构可靠度设计统一标准》可靠指标的要求。

翼缘削弱型节点钢结构的力学性能研究

对翼缘削弱型节点框架进行变形、平面内稳定承载力以及梁平面外屈曲等方面的综合分析。利用MATLAB数值语言编制有限元程序对框架进行变形分析;利用ANSYS有限元软件对框架结构进行特征值屈曲分析和非线性屈曲分析;在梁临界弯矩计算式基础上,采用梁单元对梁进行了平面外屈曲分析;将以上几方面的分析结果和普通节点框架的计算结果进行对比,详细阐述梁端削弱对翼缘削弱型节点钢框架的力学性能影响。研究结果表明:梁翼缘削弱会增大钢框架的侧向变形、降低钢框架的稳定承载力,导致梁更易发生平面外屈曲,在工程应用中要充分考虑梁翼缘削弱的影响。

装配式冷弯型钢结构楼盖承载性能的有限元分析

目的研究销轴法兰节点及应用此种特殊形式节点的装配式冷弯型钢结构楼盖的承载性能,为其推广应用及有关规范标准的编制提供技术支持.方法以我国南方某工程示范楼的楼盖为算例,利用有限元软件ANSYS对装配式斜支撑冷弯型钢结构楼盖在竖向荷载作用下的承载性能及自振频率进行分析,并对结构中销轴法兰节点、组合楼板与钢梁连接方式对楼盖承载性能的影响进行研究.结果算例中销轴法兰节点刚度较大,应用此种节点的楼盖承载力及变形性能在楼面荷载小于10 kN/m2时接近于节点刚接模型;梁柱节点刚度对楼盖整体结构承载性能的影响明显;楼板与梁铰接模型的整体承载力及竖向刚度均低于楼板与梁刚接模型.结论算例中应用销轴法兰节点的装配式冷弯型钢结构楼盖具有足够的承载力并能满足正常使用的要求;在装配式冷弯型钢结构的设计中,应对梁柱节点刚度及组合楼板与钢梁的连接方式予以重视,保证连接可靠.

福州长乐国际机场T2航站楼钢结构设计中的关键问题剖析

福州长乐国际机场T2航站楼主体采用钢筋混凝土框架结构,屋盖结构及支承系统采用钢结构,航站楼屋盖钢结构分为5个分区,中心区部分屋盖支承结构由锥形分叉柱和锥形钢管柱组成,指廊由钢管柱和幕墙柱支承。屋面为自由曲面,屋盖结构为桁架结构体系,由三角形立体桁架和平面桁架组成,屋面围护系统采用铝合金直立锁边金属屋面,外墙围护系统为玻璃幕墙。介绍了福州长乐国际机场T2航站楼屋盖钢结构的结构体系,对屋盖结构和支承结构在抗震性能目标下的承载能力进行研究,并对中心区屋盖钢结构的非线性稳定承载力和抗连续倒塌能力做了细致的研究,以确保航站楼结构在各种工况作用下是安全可靠的。

考虑支座性能弦支穹顶空间结构静动力性能分析

以沁阳体育馆为工程背景,建立考虑支座实际工作性能的弦支穹顶屋盖结构单体模型、考虑支座实际工作性能的整体模型。与理想支座连接的简化单体模型进行静动力响应对比分析。对简化单体模型计算结果进行误差分析,为这一类弦支穹顶结构的设计提供参考。

钢管桁架屋盖结构静动力性能的有限元分析

武汉市某体育馆上部采用圆钢管拱桁架屋盖结构,由两榀方钢管立体桁架支承.通过考虑10种不同的荷载工况组合,得出拱桁架上、下弦杆的轴力随跨度的变化情况.为探讨边界条件对拱桁架结构极限承载力的影响,选取四种不同的模型进行弹塑性双重非线性分析,并得到荷载-位移全过程曲线.拱桁架与立体桁架之间的连接分别按铰接和刚接处理,分析比较了屋盖整体结构的自振频率及振型,并借助ANSYS,采用振型分解反应谱法研究其抗震性能.结果表明,支承刚度对拱桁架的极限承载力影响显著,屋盖整体结构在水平地震作用下的反应不明显.该屋盖的承载力及变形均能满足要求,且具有一定的安全储备.

薄壁钢管自密实混凝土支架在隧道中的应用

针对隧道支护结构承载力发挥不充分、耐久性差等问题,文章以理论计算为基础,提出了以薄壁钢管混凝土支架为主的支护方法。首先较为准确地计算出隧道所需支护力、支架在原岩应力作用下的结构内力,并且支架始终满足支护力大于结构内力;然后设计了薄壁钢管混凝土支架支护方案;最后对薄壁钢管混凝土支架的压力和位移进行监测分析。监测结果表明:支架所受最大压力不超过1.50 MPa,所受最大位移不超过60 mm,满足隧道支护要求。

钢筋混凝土柱-钢梁盒式节点抗剪机理及抗剪承载力计算

为研究钢筋混凝土柱-钢梁(reinforced concrete column and steel beam,RCS)盒式节点的抗剪承载力,基于低周反复荷载试验结果,采用理论和有限元方法分析了该类节点的内部钢腹板、外部钢侧板和节点区混凝土的抗剪机理及其对节点抗剪承载力的贡献,推导了该类节点的抗剪承载力计算公式。盒式节点的剪力由内部钢腹板、外部钢侧板和节点区内、外侧混凝土所形成的斜压杆机构共同承担,其中内部钢腹板和内侧混凝土为主要承力组件,对节点抗剪承载力的贡献分别占比为50%,30%左右;基于盒式节点中外部钢侧板承担剪力较小且与内部钢腹板抗剪承载力之比相对稳定的特点,引入放大系数β反映外部钢侧板对节点抗剪承载力的贡献,推导了盒式节点中钢组件的抗剪承载力计算表达式;基于混凝土斜压杆原理和内、外侧混凝土对节点抗剪承载力的贡献,推导了盒式节点中混凝土组件的抗剪承载力计算表达式;最后将处于承载力极限状态的钢组件、内侧混凝土与尚未屈服的外侧混凝土进行叠加建立了RCS盒式节点的抗剪承载力计算公式,计算结果与相应试验结果及有限元分析结果均吻合良好。