《钢结构与钢-混凝土组合结构设计方法》的理解与应用——钢板剪力墙(二)

钢板剪力墙具有构件形式简单、连接节点容易实现、受力性能优良等优点,在多高层钢结构建筑中的应用日益广泛。根据《钢结构与钢-混凝土组合结构设计方法》,介绍了考虑竖向加劲肋共同受力时钢板剪力墙的受压稳定计算方法和竖向加劲肋门槛刚度的计算方法,给出了与现行规范计算方法的结果对比,同时还介绍了钢板剪力墙上开设门洞的设计方法。希望可为实际工程项目中钢板剪力墙的设计提供参考。

《钢结构与钢-混凝土组合结构设计方法》的理解与应用——矩形钢管混凝土柱

截面高宽比h/b大于2.0的矩形钢管混凝土柱具有较好的外观优势,能避免室内出现凸柱现象,随着实际应用日渐增多,对其的研究也越发深入。根据《隐式钢管混凝土结构技术规程》(T/CECS 951—2021)和《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CECS 159:2004)两本规范给出的条文对构件的计算结果及构造要求进行了对比。计算对比包括截面塑性发展能力、单向压弯荷载作用下的截面强度及单向压弯荷载作用下的平面内稳定承载力等三个方面。计算结果将再与多组实际试验结果进行对比,根据两者计算偏差判断规范公式的合理性。构造方面主要对比截面尺寸、长细比、宽厚比、轴压比及强柱弱梁验算公式和免除强柱弱梁验算的条件。结果表明,相比于CECS 159:2004,T/CECS 951—2021更接近实际试验结果,计算公式更合理,构造要求规定更全面。

西部某大型会堂结构设计

西部某大型会堂项目集展览、会议、办公、图书馆诸多功能一体,其主楼长320m,宽279m,建筑总高度54m。会堂主楼采用钢结构体系,其结构具有超长、大跨、大悬挑、扭转不规则、楼板不连续、竖向尺寸突变、错层、局部转换等超限项。从本工程建筑主体功能、结构主体组成、结构重要设计条件取值进行了介绍,对大型复杂公共建筑结构设计,具有一定的借鉴意义。

《钢结构与钢-混凝土组合结构设计方法》的理解与应用——钢结构抗震性能化设计

结构抗震设计的目标是小震不坏、中震可修、大震不倒,中震下结构进入弹塑性阶段,弹塑性阶段结构的地震力如何求得,是亟需解决的问题。根据《钢结构与钢-混凝土组合结构设计方法》,详细介绍了精细化延性抗震设计理论,影响结构性能系数R取值的各种因素,结构延性系数与构件宽厚比的关系。介绍了采用《钢结构设计标准》(GB 50017-2017)进行抗震性能化设计的流程,及性能系数最小值的确定依据。最后对我国《钢结构设计标准》(GB 50017-2017)在抗震性能化设计流程、性能系数的取值、构件宽厚比限值等方面提出了建议。

罕遇地震作用下某超限钢结构建筑转换桁架复杂节点有限元分析

为了研究某超限钢结构建筑转换桁架复杂节点在罕遇地震作用下的性能,采用ABAQUS软件对转换桁架关键节点进行拟动力作用下的应力分析和节点极限承载力分析。结果表明:除各构件局部接触角部位置达到屈服强度,进入塑性外,节点其他区域Mises应力明显低于材料屈服强度,节点整体基本保持弹性状态,未出现明显的塑性开展,满足罕遇地震作用下的性能目标;极限破坏时,构件区域先于节点区域破坏,且各节点设计均满足安全储备要求。可见,本工程的节点设计将节点隔板和加劲钢骨作为主要传力构件,采用等效面积原则来保证节点承载力大于进入节点的各构件承载力之和,保证了“强节点、弱构件”的结构设计要求。

基于中美欧抗震规范的强震区高层钢结构住宅设计对比

对位于9度区的某高层钢结构住宅,分别采用中美欧三种抗震设计规范来进行设计,比较不同规范下的基底剪力、层间位移角、用钢量等指标。结果表明:三种规范在相同地震动参数下,美标与欧标对应的基底剪力要低于中国规范模型对应结果,同时美欧对层间位移角的控制较松,最终在美标设计下用钢量最省,欧标设计下其次,中国规范模型用钢量最大。根据动力弹塑性分析结果,中国规范模型的弹塑性层间位移角最小,美欧模型的弹塑性层间位移角偏大,三个模型的最大弹塑性层间角均能满足1/50限值要求。

采用改进等价极值法的钢网架动力可靠性分析

为比较动力作用下航站楼钢网架结构可靠性的空间分布差异,基于等价极值原理中的极值(P),推导并改进了以逼近极值(ΔPi)为特征变量的结构失效概率计算方程。结合某机场航站楼钢网架优化案例,数值模拟分析了指廊钢屋盖在不同有效峰值加速度(effective peak acceleration,简称EPA)作用下的结构可靠性变化规律,总结了改进等价极值法在预测结构失效时的优越性。结果表明:利用改进等价极值法得到的结构失效概率上下界曲线能准确表征不同EPA作用下结构失效的“三阶段”变化趋势,且计算阈值区间随EPA增加而收敛,并在EPA大于0.22 g时趋于0;在结构设计优化指标满足规范要求时,改进等价极值法既能有效预测其可靠性变化趋势又具有较高预测精度;指廊结构区段内的支座节点失效概率与整体失效概率接近,EPA小于0.295 g时误差不超过4%,可通过监测代表节点实现结构整体可靠度监测。

某售楼处旋转楼梯加固及有限元分析

采用通用有限元分析软件MIDAS Gen,对某售楼处内已出现支座破坏和整体下挠的旋转楼梯进行有限元分析计算,根据分析结果及现场施工进度情况,给出实际可行的加固方案措施,能同时兼顾结构安全性及建筑美观性要求。本案例中旋转楼梯主受力构件为两侧扶手处的薄钢板,结构整体为壳元结构,结果表明,经过加固后的旋转楼梯钢板Mises应力、整体挠度变形大幅度减小,能满足设计要求。对旋转楼梯两侧钢板及踏步钢板进行了弹性屈曲分析,其特征值结果表明,加固后的楼梯不会发生整体屈曲破坏。根据建筑楼盖振动舒适度技术标准,参考规范中连廊和室内天桥的人行荷载激励方式,对旋转楼梯进行了竖向及水平向的加速度峰值计算,舒适度计算结果可以满足规范限值要求。

某高层住宅钢框架-钢板组合剪力墙结构设计

30#住宅楼为钢框架-钢板组合剪力墙结构体系结构,介绍了该工程的结构整体计算和构件设计,对设计过程组合钢板剪力墙的设置、缀板焊接、剪力墙端柱设置、现场混凝土施工等关键问题进行了探讨。

三心圆柱面双层网壳结构整体稳定性分析

以某电厂干煤棚三心圆柱面双层网壳结构为例,建立结构稳定有限元分析模型,考虑、久荷载+全跨可变荷载""永久荷载+半跨可变荷载" 2种分析工况,取各工况作用下的一阶屈曲模态作为结构的初始几何缺陷分布模态,采用仅考虑几何非线性和考虑几何、材料双重非线性的全过程分析方法,计算得到各模型的荷载-位移曲线和稳定承载力系数,结果表明"永久荷载+全跨可变荷载"工况对结构稳定更为不利;随着缺陷幅值增加,结构稳定系数下降不多,说明初始几何缺陷对结构稳定性的影响较小。结构失稳主要由部分杆件进入塑性引起,采用弹性全过程分析方法会过高估计结构稳定承载力,建议在计算三心圆柱面双层网壳结构的稳定性时采用弹塑性全过程分析方法。

浅议有限合伙制在股权架构中的运用

股权架构是企业管理的热门话题。科学合理的股权架构是企业持续稳定发展的基石,对外便于引进战略投资者,在连横合纵、并购整合的资本运作中迅速扩大企业规模;对内有利于稳定企业管理结构,以股权为工具建立有效的绩效机制,激发员工的创造力。股权关系到企业战略的实施,通常牵一发而动全身。围绕控制权,股权架构影响企业管理架构、法务、税务等各个方面。

基于全生命周期的高层钢结构住宅振动监测应用研究

高层钢结构住宅是新形势下建筑结构可持续发展的热点和趋势,研究其振动响应特性具有重要的意义。在国内首个采用隐式钢框架结构体系的住宅建筑上安装了基于全生命周期的实时监测系统,通过平均周期图法和随机减量法识别了试验住宅在不同工况下的模态频率和模态阻尼比等结构动力特性参数,并与考虑填充墙刚度和质量的精细化有限元模型和仅考虑填充墙质量的设计模型进行了对比研究。结果表明:填充墙能够较大程度地提高结构的刚度,而精细化模型的计算结果与实测住宅监测结果吻合较好,能更准确地反映结构的实际振动情况,可为高层钢结构住宅的设计和研究提供重要的参考价值。

通高开洞加劲薄钢板剪力墙抗震性能研究

对2个矩形钢管混凝土框架-通高开洞加劲薄钢板剪力墙足尺试件和1个非开洞墙试件进行了低周往复水平荷载试验。试件设计考虑了边框柱承受轴压力、有无开洞及洞口位置的影响。研究得到了各试件的水平荷载-顶点位移滞回曲线和骨架曲线,在此基础上对试件的破坏模式、承载力、延性、耗能能力、刚度退化、强度退化等性能指标进行了分析。结果表明,在边框柱承受竖向压力的情况下,试件极限位移角达到1/51~1/29,试件具有良好的延性变形能力。与非开洞墙的斜拉带破坏方式有所不同,开洞墙的破坏始于洞口边缘加劲肋的破坏,边侧开洞试件保有一定的抗剪破坏特征,破坏形态属于弯剪破坏模式,中间开洞试件的破坏形态属于弯曲破坏模式。当洞口尺寸相同时,边侧开洞试件的性能要优于中间开洞试件。推覆分析结果表明,当边框柱的设计轴压比不大于0.7时,试件的塑性变形能力较好。最后建议洞口边缘加劲肋除了满足现行规范给出的刚度要求外,应按竖向受力构件进行承载力验算。对通高开洞钢板剪力墙按壳元建模,此时可仅验算墙体抗剪承载力,同时应对墙体周边竖向构件的轴力乘以1.10~1.15的放大系数。

某高层钢管混凝土柱计算长度系数分析

随着钢结构的快速发展,钢管混凝土结构在高层中的设计中越来越常见。而建筑为了获取更大的使用空间,通常要求结构柱做得宽扁。为此结构需要采用合理的计算长度系数,才能保证钢管混凝土柱设计的经济性及安全性。以某高层为例,分析其钢管混凝土柱的计算长度系数,可为类似工程提供设计参考。

矩形钢管混凝土柱-H形钢梁外顶板式节点抗震性能试验研究

针对钢结构住宅建筑中柱子宽度日趋减小的趋势,提出了柱内无隔板的矩形钢管混凝土柱-H形钢梁外顶板式节点。对7个新型节点试件进行拟静力试验,变化参数有钢梁截面、顶板厚度和顶板长边高度。试验主要研究了节点的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、承载力、刚度退化、强度退化、延性和耗能能力等抗震性能。试验结果表明:外顶板式节点共有梁翼缘受拉破坏、梁翼缘与顶板连接焊缝破坏、顶板与柱连接处的柱壁破坏三种破坏模式。节点延性系数为2.17~3.67,等效粘滞阻尼系数在0.2~0.3之间,极限位移角平均值为1/49,节点抗震性能满足"强节点弱构件"要求。增大外顶板的厚度或长边高度可提高节点承载力,钢梁翼缘、翼缘和顶板连接焊缝或柱壁的过早开裂会降低节点延性和耗能能力。最后提出在验算柱壁和连接焊缝极限承载力时,节点连接系数应取1.4;另外可采取梁端翼缘加强或削弱措施,以保证外顶板式节点具有足够的塑性变形能力。

矩形钢管混凝土柱单向压弯承载力计算方法对比研究

现行设计规范针对矩形钢管混凝土柱承载力提供了3种不同的计算方法,在实践中发现各种计算方法之间存在一定程度的偏差。分别使用3本规范提供的承载力计算方法并结合试验数据,对不同高宽比截面和套箍系数的矩形钢管混凝土柱的轴压强度承载力、轴压稳定承载力、强弱轴抗弯承载力以及强弱轴单向压弯承载力进行对比分析。对比结果表明:当截面高宽比大于2.0时,《钢管混凝土结构技术规范》(GB 50936—2014)得到的弱轴面内压弯承载力与试验值偏差较大;《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CECS 159:2004)在构件长细比大于50时,弱轴面内压弯承载力计算值与试验值相比偏不安全;《组合结构设计规范》(JGJ 138—2016)在计算强轴压弯承载力时偏于保守。采用结构稳定理论重新推导出了新的矩形钢管混凝土柱单向压弯承载力计算公式。最后对3本规范公式的适用范围给出了建议,可为设计人员在实际工程中选择合适的规范提供参考。

截面温度非均匀的防火装饰一体化钢梁的抗火性能分析

基于ANSYS软件建立了细石混凝土半填充、细石混凝土全填充和加气混凝土砌块填充三种防火构造的分析模型,探究了截面温度非均匀分布对防火装饰一体化钢梁的温度场和剩余承载力的影响,分析了钢梁上下翼缘及腹板参数对构件抗火性能的影响。结果表明,翼缘宽度的增大会明显降低钢梁的剩余承载力,翼缘厚度的增加会导致钢梁承载力略有下降,钢梁高度的变化对剩余承载力影响不大。给出了防火装饰一体化钢梁剩余承载力的简化计算公式,公式计算结果与有限元结果吻合情况较好。

考虑整体和构件几何缺陷的隐式框架-支撑结构动力弹塑性二阶效应分析

通过对ETABS软件进行二次开发,给出《钢结构设计标准》(GB 50017-2017)直接分析设计法在ETABS软件中的实现方式。在此基础上,以山东某高层住宅项目采用的隐式框架-支撑结构体系为例,采用考虑结构整体初始几何缺陷和构件初始缺陷的动力弹塑性分析方法,分析该结构在大震作用下的动力响应和两种缺陷对结构抗震性能的影响。分析结果表明:罕遇地震作用下,有无考虑缺陷和二阶效应时得到的结构最大层间位移角均未超过1/50限值,支撑起到了第一道抗震防线的作用,框架柱保持弹性,满足"强框架,弱支撑"的设计要求。考虑缺陷和二阶效应会使结构最大层间位移角有所增加,根据结构二阶效应系数和延性系数可近似估算二阶效应对最大层间位移角的放大系数;对于高延性结构,在进行动力弹塑性分析时,应考虑缺陷和二阶效应对结构抗震性能的影响。

考虑竖向荷载的外包装饰层钢板剪力墙抗震性能试验研究

为研究实际钢结构住宅项目中钢板剪力墙最真实的抗震性能和外包装饰层的变形能力,设计了4榀足尺钢管混凝土框架-竖向加劲钢板剪力墙试验构件,对受竖向荷载作用下的钢板剪力墙试件进行了拟静力试验,对比研究了外包装饰层、竖向加劲肋布置方式对钢板剪力墙结构抗震性能的影响。研究结果表明:在竖向荷载和水平往复荷载共同作用下,钢板剪力墙试件仍具有较高的承载力,优良的耗能性能和延性。钢板剪力墙外包的砌体装饰层可提高钢板剪力墙在地震作用下的初始刚度与耗能能力,但会加快试件达到峰值荷载后承载力的退化,而对钢板剪力墙构件的峰值荷载、延性系数以及刚度退化并无显著影响。竖向加劲肋等距布置的钢板剪力墙峰值承载力略高于不等距布置的试件,而两种加劲肋布置方式对试件其他方面的性能影响较小。在试验和已有文献的基础上,提出了应用于该类贴砌式外包装饰层钢板剪力墙在地震作用下的有害位移角分级方法。