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2016年  第31卷  第3期

新型钢结构住宅技术
新型全钢加劲屈曲约束支撑性能分析及试验研究
董洁, 吴鹏, 丁婷, 黄镇, 刘毅, 侯兆新
2016, 31(3): 1-5. doi: 10.13206/j.gjg.201603001
摘要:
针对传统屈曲约束支撑的不足,提出一种新型全钢加劲屈曲约束支撑。根据该新型支撑约束单元的构造及受力特点,提出简化的力学分析模型,对该型支撑的整体稳定及局部稳定问题进行分析,并对核心单元与约束单元间隙及摩擦作用进行了讨论。对该型支撑进行的数值模拟分析和性能试验研究结果表明:简化的理论分析模型可用于工程实践中屈曲约束支撑的设计;新型全钢加劲屈曲约束支撑滞回曲线饱满,耗能性能稳定。
考虑节点域加强的Q690GJ高强钢梁柱节点抗震性能试验研究
徐明, 陆建锋, 李红兵, 舒赣平, 侯兆新, 邱林波
2016, 31(3): 6-13. doi: 10.13206/j.gjg.201603002
摘要:
对4个梁端盖板加强-翼缘削弱型梁柱中节点试件进行低周反复荷载试验,主要研究节点域设置补强板和斜向加劲肋对高强钢节点的破坏模式、承载能力、转动能力、延性及耗能能力等的影响,并与ANSI/AISC 341-05推荐方法的计算结果进行对比,试验中,普通试件的破坏形式为节点域出现剪切塑性铰,节点域加强试件在翼缘削弱处发生明显塑性变形;经分析节点域贴焊的等厚补强板参与工作的程度为54%,斜加劲肋则为38%,从节点承载力来看,两者的加强效果相当;由于加载条件所限,各试件的延性和耗能能力并未达到预期的指标,但试件贴焊斜加劲肋后,转角延性系数降低约67%,节点域等效阻尼系数降低约38%,表明节点域加强后其转动能力及耗能能力急剧下降;对于高强度钢材,ANSI/AISC 341-05有关节点域抗剪承载力的计算规定偏于保守。
两边连接低屈服强度钢板剪力墙低周反复加载试验研究
刘美景, 丁智霞, 范圣刚, 刘毅, 刘承亮, 舒赣平
2016, 31(3): 14-20. doi: 10.13206/j.gjg.201603003
摘要:
通过对仅与上、下框架梁连接的两边连接非加劲、十字加劲和对角交叉加劲低屈服点钢板剪力墙与非加劲Q235钢板剪力墙的低周反复荷载试验研究,揭示了各试验试件的破坏模式、力学性能和耗能机理,给出了各试验试件的滞回曲线、骨架曲线、等效黏滞阻尼比等滞回性能指标。试验结果表明:低屈服点钢板剪力墙拥有良好的塑性性能和耗能能力,设置加劲肋后其滞回性能得到进一步的提升。
不等高开缝钢板剪力墙屈曲分析
谯旭东, 侯兆新, 陆金钰, 陈水荣, 唐屹, 舒赣平
2016, 31(3): 21-25. doi: 10.13206/j.gjg.201603004
摘要:
开缝钢板剪力墙具有延性好、耗能性能稳定以及能削弱拉力带效应等优点。剪力墙中开设的竖缝将整个内嵌钢板分割成若干条竖向墙肢,使开缝钢板剪力墙主要通过墙肢的面内弯曲,在墙肢两端形成塑性铰耗能。针对两种不等高类型开缝钢板剪力墙进行屈曲分析,考察开缝斜率对钢板剪力墙屈曲性能的影响。分析结果表明,相对于缝高斜率为零的等高开缝钢板剪力墙,不等高开缝钢板剪力墙的抗侧刚度和极限承载力得到显著提高。"梭型"开缝试件边缘墙肢应力较为集中。"蝶型"开缝试件应力分布较为均匀,特别是缝高斜率为0.39的试件,墙肢几乎同时屈服,能较好发挥中间墙肢耗能性能。
金属屋面系统抗风揭性能的试验研究
秦国鹏, 刘美思, 刘毅, 侯兆新, 孙超
2016, 31(3): 26-28. doi: 10.13206/j.gjg.201603005
摘要:
由于金属屋面系统的设计方法尚不成熟,近年来金属屋面被狂风掀起的现象时有发生。因此,如何有针对性地开展此类屋面系统的抗风揭性能研究,具有重要的意义。通过试验手段,对工程常见的金属屋面系统进行相关的抗风揭试验研究,获得了相关的荷载-变形、荷载-应变曲线,并对相关试验结果进行分析。试验结果表明:该金属屋面抗风揭能力最薄弱的地方位于支座与屋面板的锁边处,通过在支座和屋面板的锁边位置增加抗风加强夹,能够显著提高屋面的抗风揭能力,且加强夹间距越密,屋面系统的抗风揭能力越强。
耐火钢-混凝土组合梁抗火性能非线性有限元分析
蒋翔, 童根树, 张磊
2016, 31(3): 29-34. doi: 10.13206/j.gjg.201603006
摘要:
目前国内外学者对钢-混凝土组合梁抗火性能的研究均基于普通钢材。选用合理的材料热工性能参数、高温力学性能参数和热-力耦合本构关系,运用有限元软件ABAQUS建立计算模型,分别与耐火钢梁、钢筋混凝土梁以及钢-混凝土组合梁的抗火性能试验结果进行对比,验证所选参数和分析方法的合理性和有效性。在此基础上,比较同等条件下耐火钢与普通钢-混凝土组合梁的抗火性能,发现耐火钢-混凝土组合梁的抗火性能和耐火极限提高显著,因此可以减小防火涂料厚度,降低防火涂料用量。
耐火钢-钢管混凝土柱的抗火性能分析
刘逸祥, 童根树, 张磊
2016, 31(3): 35-39. doi: 10.13206/j.gjg.201603007
摘要:
迄今为止,国内学者研究较多的是普通钢管混凝土柱的耐火性能,而对耐火钢-钢管混凝土柱的抗火性能研究报道较少。通过利用ANYSY有限元软件对普通圆钢管混凝土柱在火灾升温曲线下温度场的模拟,采用数值计算方法求解普通圆钢管混凝土柱耐火极限,与试验结果吻合很好。将普通钢管替换为耐火钢,研究耐火圆钢管混凝土柱耐火极限,并与普通圆钢管混凝土柱对比,发现在一定受火时间内耐火圆钢管混凝土柱耐火极限明显提高。
460MPa级高强度低屈强比钢的研制
张开广, 童明伟, 范巍
2016, 31(3): 40-43. doi: 10.13206/j.gjg.201603008
摘要:
结合钢板力学性能指标,利用Nb、V、Ti等元素微合金化,配合合理的控轧控冷工艺,开发了高强度、低屈强比Q460GJC钢。对其工业性试制钢板开展了拉伸、冲击、组织结构检验及焊接性能试验。结果表明:研制的钢种强度高、屈强比低、冲击性能优异,具有优良的综合性能,满足高层建筑用钢技术要求。
高强度低屈强比钢回火试验研究
范巍, 童明伟, 张开广
2016, 31(3): 44-46. doi: 10.13206/j.gjg.201603009
摘要:
通过对高强度低屈强比试验钢Q690GJ进行系列温度回火试验,分析钢材回火前后的力学性能及组织结构。结果表明:试验钢未经回火时,钢板屈服强度略低于技术指标要求;回火后,钢板强度提高,但屈强比上升,冲击性能下降,延伸率几乎不变,最佳回火温度为400℃;试验钢回火前组织均为"贝氏体+少量铁素体",回火后为贝氏体。
喷射纤维增强砂浆-EPS夹芯板受弯承载力试验研究
沈玲华, 徐世烺, 王激扬
2016, 31(3): 47-50. doi: 10.13206/j.gjg.201603010
摘要:
为研制具有多层次防火、隔热、保温功能的薄壁轻质复合构件,对新型纤维增强砂浆-EPS夹芯板的受弯承载力进行试验研究,得到该种新型夹芯板在均布荷载作用下的荷载-应变和荷载-挠度曲线。结果表明:在夹芯板达到极限承载力时,该种板发生脆性破坏,但其极限挠度符合相应技术标准要求。
科研开发
薄壁结构在大跨空间结构中的应用
张高明, 马明, 颜锋, 张强, 赵鹏飞
2016, 31(3): 51-54. doi: 10.13206/j.gjg.201603011
摘要:
利用考虑初始缺陷的双非线性极限承载力分析,对薄壁单板和薄壁箱型柱的局部稳定问题进行计算分析,结果表明:通过设置加劲肋,可有效提高薄壁构件的抗屈曲性能。通过有限元分析,对薄壁单板肋的数量、肋的高度、肋的厚度对屈曲承载力的影响进行了分析,对薄壁构件的加肋方式有一定的指导意义。通过对薄壁箱型柱的有限元计算,验证了这种加肋方式的有效性。实际工程中薄壁构件经过加肋处理后,局部稳定性大大提高,承载力也有明显改善。
高强新型冷弯箱型构件受弯力学性能试验研究
武胜, 王蕊
2016, 31(3): 55-58. doi: 10.13206/j.gjg.201603012
摘要:
高强新型冷弯箱型组合截面构件由于双轴对称的截面特征,而有形心、弯心重合以及抗弯、抗扭刚度大等优点。为了研究其力学性能,选取17根高强新型冷弯箱型组合截面构件进行受弯试验,试件的壁厚均为1.1 mm。试验结果表明:截面宽度对DS1截面构件的力学性能影响不大,但对DS2截面构件的影响较为明显;截面宽度对构件的延性影响也较为明显,截面宽度越小构件延性越好;试件的高宽比对试件受弯极限承载力贡献较小,试件合理高宽比为2~4;构件的长度对试件受弯极限承载力有明显影响;构件以整体侧倾和局部压屈变形为主,少数构件出现畸变变形;DS1型截面构件受弯极限承载力比DS2型截面构件受弯极限承载力可提高20%左右。
双平臂抱杆与特高压输电线路塔耦合结构力学性能分析
吴凡, 史跃, 黄成云, 周焕林
2016, 31(3): 59-61. doi: 10.13206/j.gjg.201603013
摘要:
特高压灵绍线长江大跨越输电线路铁塔具有高、大、重等特点,采用了落地双平臂抱杆对其进行施工。运用有限元方法对工程所用的双平臂抱杆及双平臂抱杆与铁塔的耦合结构进行了力学性能分析,分别得出多种工况下这两种结构的抱杆整体最大位移、最大应力和腰环拉线最大拉力。结果表明:当风向为45°方向时,抱杆处于最不利状态;与单抱杆结构相比,耦合结构中抱杆的最大位移增大,腰环拉线拉力减小。
哈芬槽预埋件在金属幕墙夹芯板系统中的研究及应用
彭志丰
2016, 31(3): 62-65. doi: 10.13206/j.gjg.201603014
摘要:
金属幕墙夹芯板系统凭借其优异的保温、美观、防火、节能等性能,在工业和民用建筑中得到了广泛的应用。但金属幕墙夹芯板系统对主体结构和墙面骨架安装的精度要求很高,因此要实现金属幕墙夹芯板的优异性能,其与主体结构连接成为关键所在。鉴于哈芬槽预埋件能够克服传统预埋件安装不方便、人工成本高、误差大等缺点,将哈芬槽预埋件应用到金属幕墙夹芯板系统中。结合西安三星工程对哈芬槽预埋件的构成、埋置方式、破坏方式进行详细介绍,指出忽视哈芬槽预埋件中槽钢卷边破坏模式可能导致工程不安全,并给出防止槽钢卷边破坏的实用计算方法。
工程设计
某大跨度空间管桁架结构设计及分析
齐煜, 刘伟, 曹延波, 黄杰, 万叶青, 陈会强
2016, 31(3): 66-68. doi: 10.13206/j.gjg.201603015
摘要:
结合某跨度为54 m的体育馆屋盖,经多种结构方案比选,确定采用空间管桁架结构体系,并用SPASCAD和MIDAS两种软件对该结构体系进行整体分析及比较,并采用MIDAS软件对典型节点进行了有限元分析。结果表明:该空间管桁架结构体系受力合理,满足相关技术标准要求。此外,根据分析结果采取了必要的构造措施。
济南某商场“樽”形门厅钢结构设计及分析
耿庆和, 董磊磊, 陈景山, 张波, 张劲, 王涛, 单洪翥
2016, 31(3): 69-72. doi: 10.13206/j.gjg.201603016
摘要:
济南某商场"樽"形钢结构门厅,设计独特新颖,形似"酒樽"状。介绍了工程概况、结构体系及计算分析结果等,重点突出了内部花瓣状支撑形式及"酒樽"状的整体造型。该结构受力合理,经3D3S V10.0结构设计软件计算分析,结构性能满足要求。
中国南极泰山站装配化构件及节点设计
沈佳星
2016, 31(3): 73-76. doi: 10.13206/j.gjg.201603017
摘要:
南极内陆常年的极端低温和大风天气,给泰山站的建站工作带来了很大的挑战,为了顺利完成在气候恶劣的南极内陆建立科考站的艰巨任务,在泰山站的结构设计中采用了装配化的设计理念,在构件的连接节点中全部采用螺栓连接,避免了现场焊接工作,为泰山站的顺利建成创造了前提条件。
某钢桁架连桥节点设计及拓展分析
周伟星, 孙文波, 王剑文, 周伟坚
2016, 31(3): 77-80. doi: 10.13206/j.gjg.201603018
摘要:
钢桁架结构是工程应用非常广泛的一种结构体系。以实际工程的钢桁架结构为背景,该钢桁架结构主要受力构件采用箱形截面,对其关键节点进行设计、分析及优化,并在此基础上拓展到H型钢构件的"K+T"形节点设计,提出了"K+T"形节点设计中存在的问题和优化方案。
工业厂房屋面管道托架加固分析
刘君, 戴斐
2016, 31(3): 81-84. doi: 10.13206/j.gjg.201603019
摘要:
结合某工程实例介绍钢结构厂房屋面管道托架加固设计的基本原理及根据各种实际情况可采取的不同加固方式。在原荷载和加大荷载两种工况下,利用PKPM软件进行内力分析和构件截面及节点补强验算。采用增大构件截面的方法可以在满足"不停产"的条件下加固补强管道托架。
钢烟囱设计中橫风向风振效应的控防
戴斐, 刘君
2016, 31(3): 85-87. doi: 10.13206/j.gjg.201603020
摘要:
通过理论分析和计算,对自立式钢烟囱的橫风向风振问题进行探讨,研究钢烟囱橫风向风振的区域和振动规律,并提出解决烟囱晃动的方法。
加工制作
大型复杂构件钢结构加工制作综合技术
赵俊, 左松
2016, 31(3): 88-90. doi: 10.13206/j.gjg.201603021
摘要:
大连中心·裕景工程构件截面大,结构复杂,钢板多为厚板和超厚板,焊接变形较难控制,焊接难度大。针对构件加工制作中的具体问题,对复杂构件的加工工艺,包括装配顺序、焊接前后的热处理工艺等予以介绍。
泰州长江大桥钢箱梁弹性索锚腹板单元制作技术
王岁利, 常彦虎, 祁宝金
2016, 31(3): 91-94. doi: 10.13206/j.gjg.201603022
摘要:
泰州长江大桥是国内也是世界上首次建造千米级跨度的三塔悬索桥,其中中塔和主梁采用全钢结构,主梁在中塔处设纵向弹性索约束是该桥的亮点之一,弹性索锚腹板单元结构复杂,制作难度大。通过对制作难点的分析,对焊接接头形式进行了优化,并对制作工艺及效果等给予阐述。
施工技术
天津某厂“托梁拔柱”的改造设计及施工监测
汤庆轩, 张溯, 田亚军, 陈志华, 梁绍强, 林毅
2016, 31(3): 95-98. doi: 10.13206/j.gjg.201603023
摘要:
"托梁拔柱"是一种扩大柱距的有效方法。通过某工程实例,详细介绍"托梁拔柱"的设计及施工监测的过程。根据原有厂房的情况,选择可行的托换方式、屋面支撑布置、钢柱加固、节点改造等形式,对施工监测的顶升高度、支顶反力以及抽柱榀柱顶应力等指标进行计算分析,可为类似工程提供参考。