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2016年  第31卷  第10期

科研开发
钢结构装配式梁柱连接节点研究进展
鲁秀秀, 王燕, 刘秀丽
2016, 31(10): 1-7. doi: 10.13206/j.gjg.201610001
摘要:
装配式钢结构符合建筑工业化发展趋势,是一种绿色建筑。装配式钢结构建筑将呈现设计多样化、构件标准化、制作工厂化、施工机械化、功能现代化的建筑工业化发展趋势。结合目前钢结构装配式梁柱连接节点的研究进展,介绍装配式H形截面梁与柱连接节点以及矩形钢管柱和工字形(H形)截面柱与梁连接节点的研究现状,针对装配式矩形钢管柱与梁连接节点提出了尚待研究和解决的问题。
双层曲面球形网壳结构支座沉降有限元分析
刘莉, 于萌, 王琢, 王聚超
2016, 31(10): 8-11. doi: 10.13206/j.gjg.201610002
摘要:
应用有限元软件模拟双层曲面球形网壳结构在下部支承框架发生不同沉降时杆件受力及整体变形情况。研究结果表明,双层球面网壳结构在单个支座发生沉降的情况下,随着沉降量的增加,杆件的最大轴力不断增加,单个支座沉降量应控制在25 mm以内较为安全。多个支座同时沉降比单个支座沉降对结构整体刚度影响要大;网壳结构支座从两侧向中间发生有梯度的沉降,比从一侧向另一侧发生有梯度的沉降对网架影响要大。
超大风压作用下金属屋面受力性能试验研究
陶照堂, 惠存, 陈国超, 闫忠云, 赵卫国, 徐国超, 陆浩宇
2016, 31(10): 12-14. doi: 10.13206/j.gjg.201610003
摘要:
以澳门某工程为背景,针对直立锁边金属屋面系统,提出了一种机械连接加固方案:采用螺栓将金属面板、T型支托与铝板固定,并对其进行了10.59 k Pa超大负风压作用下的受力性能试验研究,分析了金属屋面系统在超大风压作用下的变形特征及残余变形。试验结果表明:该加固方案可以满足超大风压作用下的结构安全性要求。
Q345轴压钢管整体稳定和局部稳定分析
曹世山, 张大长, 丁阳
2016, 31(10): 15-19. doi: 10.13206/j.gjg.201610004
摘要:
轴压钢管的失稳模式主要包括整体柱型失稳和局部壳型失稳。当钢管构件的长细比和径厚比都比较大时,可能会发生上述两种失稳模式的耦合,其中钢管局部屈曲先于整体屈曲发生的变形模式会显著降低其极限承载力。将经典板壳力学中的圆柱壳理论应用于轴压钢管的稳定分析,推导得出以长细比和径厚比为控制参数的临界算式以判断轴压钢管整体屈曲和局部屈曲的先后顺序,并结合AISI(2007)的局部屈曲设计准则以计算大径厚比钢管构件的稳定承载力。同时开展了Q345钢管轴压承载力的试验和相应的有限元分析,结果表明:上述临界算式能有效地判断轴压钢管的失稳模式,且AISI(2007)能正确计算大径厚比钢管稳定承载力。
装配式梁柱铰接钢框架-屈曲约束钢板剪力墙体系抗震性能有限元分析
周学军, 王振, 张慧武, 杨融谦, 徐源, 张哲
2016, 31(10): 20-24. doi: 10.13206/j.gjg.201610005
摘要:
将梁柱铰接钢框架与屈曲约束钢板剪力墙相结合是一种新型的抗震结构体系。铰接框架体系承担竖向荷载,屈曲约束钢板剪力墙体系承担水平荷载,受力明确,构造简单,更适合装配化施工及建筑工业化要求。为研究该体系的动力特性和抗震性能,采用有限元软件进行弹性分析和动力时程分析,并与刚接框架-屈曲约束钢板剪力墙体系、刚接框架-普通钢板剪力墙体系进行比较。分析时屈曲约束钢板剪力墙采用混合"4-6"杆系模型进行模拟。分析结果表明,该体系在8度(0.2g)抗震设防烈度下具有良好的抗震性能,能够满足"三水准"的抗震设防要求,但在8度(0.3g)抗震设防烈度时,底层柱端出现塑性铰。当梁柱截面相同时,刚接框架的基底剪力较大且底层柱过早出现塑性铰。因此,铰接框架-屈曲约束钢板剪力墙体系表现出更优良的动力性能。
V形偏心支撑钢框架耗能梁段长度研究
张光伟, 杨超
2016, 31(10): 25-29. doi: 10.13206/j.gjg.201610006
摘要:
为了研究耗能梁段长度对V形偏心支撑钢框架滞回性能的影响,应用ABAQUS V11.0建立了8个不同长度耗能梁段的有限元模型并进行非线性分析,研究了耗能梁段长度变化对V形偏心支撑钢框架承载力、刚度、延性和耗能能力的影响。研究结果表明:V形偏心支撑钢框架具有良好的耗能能力,耗能梁段的长度对V形偏心支撑钢框架的承载力、刚度、延性及耗能性能均有较大影响。随着耗能梁段长度的增加,V形偏心支撑钢框架的刚度及承载力呈降低趋势,延性系数和功比系数先增大后降低。根据有限元分析结果,给出了V形偏心支撑钢框架耗能梁段长度的合理取值范围。
某大跨桁架加固及节点分析研究
赵轩, 陈夕飞
2016, 31(10): 30-33. doi: 10.13206/j.gjg.201610007
摘要:
焊缝连接在钢结构工程中应用广泛。传统设计假定焊缝应力在有效截面上分布均匀,但实际上焊缝存在严重的应力集中及应力分布不均匀的现象。如果设计中不考虑焊缝单元的节点分析,与实际情况会存在一定程度的误差。以某大跨42 m桁架加固实例为分析对象,详细介绍了桁架的加固设计,并采用有限元软件ABAQUS对节点进行分析。
带装饰翼立柱受力性能试验研究与分析
王斌, 赵丹, 惠存, 韩维池, 王元清
2016, 31(10): 34-37. doi: 10.13206/j.gjg.201610008
摘要:
装饰翼在幕墙结构中的应用较多,针对带竖向装饰翼立柱的受力性能进行试验研究和数值模拟。传统计算方法所得带竖向装饰翼立柱的应力远大于其设计强度,与实际工程应用情况不符。通过试验研究和数值模拟可知,不考虑玻璃面板的支撑作用,立柱在侧向荷载作用下的变形结果较大,考虑玻璃面板的支撑作用后,其变形显著减小;试验结果与有限元分析结果均符合较好。实际工程中,横梁、立柱和玻璃面板形成了整体刚度较好的框架,装饰翼在侧向荷载作用下,将力传递到整体结构上而非仅传递到立柱上,进行受力分析时应采用整体模型。
架空输电线路摇臂抱杆应力状态分析及试验研究
池沛, 董军, 夏志远, 冯飞, 徐忠人
2016, 31(10): 38-41. doi: 10.13206/j.gjg.201610009
摘要:
内悬浮外拉线法是我国高电压杆塔组立的普遍方法,施工抱杆在工程应用中大多依据经验,存在一定的安全隐患。选取皖电东送1 000 k V输变电工程中采用的摇臂抱杆为研究对象,采用有限元软件SAP 2000建立梁-杆混合桁架模型,对抱杆进行整体应力状态分析,并在此基础上制定试验方案。共进行7种典型工况下的荷载试验,并将试验结果与有限元结果进行分析和比较。结果表明,抱杆在平臂起吊工况下具有良好的力学性能,验证了抱杆设计的可靠性;低速旋转、同步调幅对构件内力影响较小;不对称力矩是威胁抱杆安全的重要因素,必须加以严控。
工程设计
浙江科技学院学生活动中心大跨度复杂折面形屋盖结构设计
郑晓清, 董石麟, 苗峰, 张杰, 丁超
2016, 31(10): 42-46. doi: 10.13206/j.gjg.201610010
摘要:
浙江科技学院学生活动中心建筑造型复杂,其屋盖和幕墙共同组成的外围护体系为复杂的空间折面结构,采用了双层网架和局部单层网壳组成的空间网格结构体系。对该结构的结构构型及其支承条件进行介绍,并对结构的静力特性、动力特性和稳定性能进行了详细分析计算。分析结果表明,该结构体系是一种能充分体现结构的力学形态和优势、合理的经济指标,且满足建筑的空间视觉效果和美观要求的结构形式。
抗风索双层弦张弦梁结构的稳定性能分析
徐巧云, 徐鹏, 王春雨
2016, 31(10): 47-50. doi: 10.13206/j.gjg.201610011
摘要:
综合现有张弦梁结构工程实例,张弦梁结构存在一些不足,如跨中处撑杆低垂,室内空间减小,易使人产生压抑感;从结构受力角度来讲,撑杆是受压构件,长细比过大会影响其稳定性,因此考虑在张弦梁结构下弦布设两道索即形成双层弦张弦梁结构形式;在较大风荷载作用下,大跨度张弦梁结构的抗风性能较差。在双层弦张弦梁结构的基础上布设抗风索(即抗风索双层弦张弦梁结构)来提高结构的抗风性能,采用ANSYS有限元软件详细分析对比了抗风索双层弦张弦梁结构与未布设抗风索的双层弦张弦梁结构的稳定性能。通过对比发现,布设抗风索的结构稳定性能有一定的提高。
某工程金属围护结构关键节点的设计与施工分析
刘重阳, 李庆刚, 陈芳, 何观庆
2016, 31(10): 51-54. doi: 10.13206/j.gjg.201610012
摘要:
通过对钢结构厂房类项目围护系统容易漏水部位进行剖析,结合某在建项目,对柱中横竖板交接、山墙与屋面板收边、窗边泛水节点、通风气楼等关键节点的设计进行改进,有效地解决了厂房节点的构造设计和安装缺陷问题,避免了常规漏点,满足了建筑物的使用功能。结果表明:采取导、堵、防措施,有效进行设计和施工的改进,成功避免了围护结构渗漏的发生。此外,对围护结构相关的次构件关键节点施工进行了简要介绍。
树状结构四分叉铸钢节点受力性能分析
王振喜
2016, 31(10): 55-60. doi: 10.13206/j.gjg.201610013
摘要:
结合某实际结构工程,对四分叉铸钢节点进行有限元分析。首先建立考虑管径、壁厚、倒角半径、分叉角度等因素影响的计算模型,然后应用ABAQUS计算节点在轴力、弯矩、剪力复合作用下的复杂应力、变形分布以及应力集中现象,分析节点应力分布特征及最大应力出现的位置,计算节点的承载能力以及安全储备,并对不同工况下节点受力性能进行对比分析,确定影响节点失效的主要因素。研究结果表明:工程中使用的节点在应力、变形、承载力等方面基本一致,极限荷载约为设计荷载的32倍,具有较大的安全储备;弯矩对节点最大应力值的影响显著,并且影响节点最大应力出现的位置。在实际应用中,尽量使节点受力以轴力为主,以提高结构可靠性。
高层钢结构框架-设备动力响应分析
严峰
2016, 31(10): 61-67. doi: 10.13206/j.gjg.201610014
摘要:
以某工业高层钢结构框架为研究对象,考虑不同的设备与框架连接形式,对其耦合动力响应进行了细致的研究。将简化Hertz-damp碰撞模型应用于结构-设备带限位导向连接的分析中,动力响应采用考虑残余应力和初始弯曲缺陷基于刚度法纤维单元模型进行弹塑性有限元时程模拟,取得较好的结果。分析表明,不同的设备与框架连接形式,对框架楼层剪力、反应谱,设备倾覆弯矩、位移和设备与框架连接部位的内力等均产生显著的影响,常规的简化分析存在一定的安全隐患。设备对框架的动力反馈在一定条件下会提高结构的动力响应。参与分析的设备数量对楼层剪力和限位碰撞力等有一定影响,平衡精度和效率后,工程设计中参与耦合分析的设备宜取1~2台。对框架-设备耦合抗震设计提出若干建议。
吊车梁支座端板连接螺栓受力分析及改进方法
甘东华
2016, 31(10): 68-70. doi: 10.13206/j.gjg.201610015
摘要:
工业厂房结构体系中,吊车梁构件通常按简支梁设计,在支座处可以自由转动。已有研究提供了吊车梁支座加劲板连接螺栓的构造要求及受力计算方法,然而据此设计的若干项目,使用中出现支座加劲板连接螺栓时有断裂掉落的情况。通过推导给出简支梁支座转角及连接螺栓拉伸应变,得出螺栓实际受力远远超出螺栓承载力,实际工程设计中需引起重视。最后提出改进的连接构造及施工要求,以期改善此类连接的受力性能。
标准与规范
钢管混凝土拱肋面内稳定的计算方法
郑皓文, 云迪
2016, 31(10): 71-75. doi: 10.13206/j.gjg.201610016
摘要:
采用ANSYS分别对不同矢跨比的圆弧、抛物线、悬链线形钢管混凝土单圆管拱肋进行双重非线性有限元分析,得到其面内稳定承载力。将有限元结果与现行的4本钢管混凝土设计规范的计算结果进行了对比。研究表明,在计算轴力水平较大的荷载工况和弯矩水平较大的荷载工况时,宜采用不同的规范计算,以确保结构在对材料充分利用的基础上,有一定的强度储备。
加工制作
江苏大剧院斜柱头制作重点及难点分析
李善文, 李学栋
2016, 31(10): 76-79. doi: 10.13206/j.gjg.201610017
摘要:
对江苏大剧院音乐厅、戏剧厅、歌剧厅、综艺厅斜柱部分的加工制作重点、难点进行分析,采用关键工序质量控制以及全站仪控制定位轴线的方法,对斜柱头加工制作流程进行研究。结果表明:通过过程控制可确保加工精度、节省成本。
施工技术
大跨度弯扭薄壁异型网格结构安装技术研究
田翀, 李悦光, 杨啸磊
2016, 31(10): 80-83. doi: 10.13206/j.gjg.201610018
摘要:
某场馆类工程为大跨度空间曲面钢网格结构,网格结构构件多为弯扭薄壁异型构件。该工程结构复杂、施工面大,现场作业条件差,在大量数值模拟分析及方案比选论证后,采用"地面拼装、分片单元原位吊装、高空散件嵌补"的施工工艺进行外网格钢结构安装。通过科学合理的施工部署,在工期异常紧张的情况下,按时保质地完成该工程外网格钢结构安装任务,同时节省措施费用,取得了良好的社会及经济效益。
某超高层核心筒大行程顶升模架设计与施工
曾凡奎, 穆召龙, 张建华
2016, 31(10): 84-87. doi: 10.13206/j.gjg.201610019
摘要:
根据某超高层工程的结构特点及施工难点,对其核心筒竖向墙体施工采用大行程顶升模架技术。该系统具有操作方便、稳定性高、爬升速度快、无步距限制等优点,尤其适用于超高、复杂的结构施工。应用结果表明,模架系统成功解决了核心筒墙体截面变化、结构平面内收等施工难题。
斜向大跨度钢桁架递进式滑移施工技术
刘力, 潘剑峰, 刘晓斌, 张伟, 杜吉培
2016, 31(10): 88-92. doi: 10.13206/j.gjg.201610020
摘要:
北京龙湖时代天街项目钢桁架跨度为38 m,跨度方向高低差为5.35 m,单榀桁架长41.8 m,现场塔吊起重能力有限,无法使用大型吊装设备。分析了在有限施工条件下的钢桁架滑移施工技术,从而解决塔吊起重能力有限和现场无法使用大型吊装设备的问题,并有效地控制了钢桁架安装过程中的安全、质量、进度和成本。
超高层建筑单元式幕墙安装技术及受力分析
李永生
2016, 31(10): 93-96. doi: 10.13206/j.gjg.201610021
摘要:
某超高层建筑高度239 m,幕墙主要形式为单元式幕墙,由玻璃、外伸竖向装饰条和凸出墙面的铝板构成,采用横滑型单元幕墙结构,单元板块高为一个楼层高度。单元板块采用索道式电控提升机吊装,有效地提高了输送效率;经有限元软件分析:卷扬机支座水平、自重及水平侧向的支点反力均大于0,吊装系统支座无倾覆风险;吊装系统支架抗倾覆系数满足抗倾覆要求。主钢丝绳安全系数满足强度要求;辅助钢丝绳轴向力满足受力要求。
超高层建筑地脚锚栓快速预埋技术
李卫华, 杨斐, 王超, 汪峰, 管鹏鹏
2016, 31(10): 97-99. doi: 10.13206/j.gjg.201610022
摘要:
目前钢结构建筑中钢柱与混凝土连接节点多采用地脚螺栓连接,柱脚部位的轴拉力由预埋螺栓承受,弯矩由上部混凝土和锚栓共同承受。为实现地脚螺栓锚栓精确定位,采用套架整体预埋办法,同时改良套架结构,对螺栓进行防坠落设置,同时改变以往套架整理预埋时的连接方法,将套架与垫层处的桩头相连,避免浇筑混凝土时钢筋位移给预埋件精度造成影响。结合新合作大厦项目预埋地脚螺栓实践经验,简述地脚螺栓快速预埋技术。
防火与防腐
基于正交试验的超薄型钢结构防火涂料耐火性能研究
张宏涛, 刘超, 闫兴辰
2016, 31(10): 100-103. doi: 10.13206/j.gjg.201610023
摘要:
通过试验研究具有代表性的方钢管、槽钢和H型钢三种不同截面形式对超薄型防火涂料的耐火性能的影响情况,并通过正交对比分析,得出在其他影响因素共同作用下截面形式在超薄型防火涂料耐火试验中的影响情况。试验结果表明:截面形式对于超薄型钢结构防火涂料的发泡性能影响最大,对其耐火极限影响仅次于涂层厚度。