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2019年  第34卷  第7期

科研开发
考虑竖向荷载的波形钢板剪力墙力学性能研究
王伟, 李志安, 高博青, 肖志斌
2019, 34(7): 1-6. doi: 10.13206/j.gjg.201907001
摘要:
为了探明波形钢板剪力墙在竖向和水平荷载共同作用下的力学性能,采用ABAQUS软件建立了24个波形钢板剪力墙模型,进行非线性推覆分析和滞回分析,研究竖向荷载对波形钢板剪力墙抗侧性能和滞回性能的影响机理,分析边柱-内嵌板刚度比对波形钢板剪力墙力学性能的影响。研究结果表明:边柱在竖向荷载和水平荷载共同作用下会发生底部变形和失稳破坏,竖向荷载对波形钢板剪力墙的力学性能有不利影响;波形钢板剪力墙的边柱-内嵌板刚度比增大,剪力墙延性性能和滞回性能提升,反之则降低;边柱-内嵌板刚度比提升到1 000 m3后,刚度比的增加对波形钢板剪力墙力学性能的影响不再明显,剪力墙柱板刚度比合理的取值范围约为500~1 200 m3。
钢框架-聚苯颗粒混凝土灌注墙抗侧力试验研究
尚仁杰, 寅志强
2019, 34(7): 7-11. doi: 10.13206/j.gjg.201907002
摘要:
保温装饰一体化聚苯颗粒混凝土灌注墙是适用于钢框架结构的一种外围护墙体。对填充了保温装饰一体化聚苯颗粒混凝土灌注墙体的钢框架结构和无填充墙体的框架结构进行了低周反复荷载下的试验研究和对比分析。试验结果表明:钢框架-聚苯颗粒混凝土灌注墙有良好的抗水平地震能力和耗能能力,其承载能力和侧向刚度显著提高,在相同变形时,能量耗散系数比无填充墙框架结构提高约75%。对2个试件进行了有限元分析,并与试验结果进行对比,两者吻合较好。
新型装配式轻钢混合结构振动台试验研究
赵一敏, 白羽, 柏文峰
2019, 34(7): 12-14. doi: 10.13206/j.gjg.201907003
摘要:
对新型装配式轻钢混合结构在振动台上进行了地震模拟试验。试验模型底层为钢框架、第2层为冷弯薄壁混合结构的1∶1足尺模型。输入两条天然地震波、一条人工波对模型分别进行了X、Y单向地震波加载测试,加载后结构整体完好、能够较好地复位,构件未出现局部屈曲、破坏等不良现象。试验得到结构在地震作用下的加速度、位移及应变响应,分析了结构动力特性、层间位移角。结果表明:该结构有良好的抗震性能,能够满足高烈度地区抗震设防要求。
方钢管柱-H形钢梁隔板贯通节点核心区弹性刚度计算方法研究
孙轶良, 张戊晨, 杨子恒, 冯昌喜, 荣彬
2019, 34(7): 15-19. doi: 10.13206/j.gjg.201907004
摘要:
对方钢管柱-H形钢梁隔板贯通节点梁端承受弯矩时的核心区弹性刚度进行研究,分析核心区的变形机制,在合理假定的基础上,进行理论推导,提出以剪切变形为核心区主要变形机制的隔板贯通节点核心区弹性刚度计算式。基于经试验验证的有限元模型,对隔板贯通节点进行参数化分析,将计算所得理论值与有限元结果进行对比,两者吻合良好,表明所提出的计算式能够准确地计算隔板贯通节点核心区弹性刚度。
500 kV变电站联合构架风振响应特性研究
谢东, 唐学军, 张赵阳, 熊一, 董弘川, 李录平, 晋风华, 封江, 陈向民
2019, 34(7): 20-24. doi: 10.13206/j.gjg.201907005
摘要:
以华中地区某500 kV变电站联合构架为工程背景,探索全联合构架风致振动响应的计算方法,借助有限元分析软件ANSYS,以随机振动理论为依据,在频域内对500 kV联合变电构架进行风致振动响应计算和分析,获得了该联合构架在0°、45°和90°风向角的不同风速的风荷载作用下,具有不同阻尼比的构架在基准高度处的位移均值响应分布和脉动响应分布规律,计算并分析了不同风向的风荷载作用下不同阻尼比的构架的风振系数与基准高度平均风速的定量关系。
钢管混凝土构件承载力分析的纤维模型法关键参数研究
杨绿峰, 戎艳, 解威威
2019, 34(7): 25-29. doi: 10.13206/j.gjg.201907006
摘要:
以圆形截面为例,采用纤维模型法对钢管混凝土构件承载力进行分析。为确定纤维模型法关键参数及其合理取值,首先建立了圆钢管混凝土轴压和纯弯构件承载力分析的纤维模型法计算式;然后分析离散单元数量、收敛容差、应变增量、挠度增量和初始偏心距等参数对计算结果的影响规律,并以此确定影响纤维模型法计算结果的关键参数及其合理取值;最后,通过与钢管混凝土构件承载力试验数据进行比较,验证所确定的纤维模型法关键参数取值的合理性。结果表明:钢管混凝土构件受力状态不同,纤维模型法的关键参数取值也有所不同,所确定的关键参数取值能够保证纤维模型法计算结果稳定收敛,且具有较高的计算精度和广泛的适用性。
长期荷载作用下内配工字型钢方钢管混凝土偏压柱力学性能分析
史艳莉, 赵萌萌, 王景玄
2019, 34(7): 30-38. doi: 10.13206/j.gjg.201907007
摘要:
利用ABAQUS软件建立了考虑长期荷载作用下的内配工字型钢方钢管混凝土偏压柱的数值分析模型。通过与已有试验数据对比,验证了数值模型的合理性。在此基础上,对该类新型组合柱的荷载-挠度曲线、材料应力发展和分布、材料接触应力等进行全过程分析,同时与不考虑长期荷载作用的结果进行对比,并对长期荷载作用下组合柱承载力的影响因素进行参数分析。结果表明:长期荷载作用下组合柱产生了内力重分布,加速了混凝土受拉区和钢材的塑性发展,降低了钢管和型钢对混凝土的约束作用;考虑长期荷载作用的组合柱极限承载力较一次加载的情况有所减小,对应的跨中挠度增大;在计算参数范围内,长期荷载使内配型钢方钢管混凝土偏压柱承载力降低幅度在15%以内。
钢管混凝土拱桥K形节点破坏模式及极限承载力研究
谢开仲, 王红伟, 庞锦浩
2019, 34(7): 39-44. doi: 10.13206/j.gjg.201907008
摘要:
建立了钢管混凝土K形节点的精细化有限元模型,基于模型试验数据对有限元模型进行校核,试验值与有限元计算值最大相对偏差为7. 26%,平均相对偏差为3. 72%,说明有限元模型具有较高的精度。采用理论分析和数值模拟方法对钢管混凝土K形节点破坏模式和极限承载力影响因素进行研究,结果表明:钢管混凝土K形节点荷载-位移曲线可分为弹性、弹塑性和破坏三个阶段,破坏模式为受压支管接头局部屈曲破坏和受拉支管接头处主管扯裂破坏;节点极限承载力随着主管径厚比、支管径厚比和支管间隙的减小而变大,随着支管与主管外径比、支管与主管壁厚比、核心混凝土等级的增加而变大,随着支管与主管轴线夹角的增大而先变小再变大,随着主管轴压力水平先变大后变小;节点极限承载力增长系数与节点尺寸缩放系数之间呈正相关,基本呈线性增长,节点极限承载力增长系数变化速度大于尺寸缩放系数,最后提出了钢管混凝土K形节点不同破坏模式的极限承载力建议公式。
传力构件在矩形钢管混凝土结构中的作用
徐娜, 靳旭, 卢成江, 傅学怡
2019, 34(7): 45-48. doi: 10.13206/j.gjg.201907009
摘要:
在矩形钢管混凝土柱内部设置传力构件,解决了现有的钢管混凝土柱中钢管与混凝土难以共同受力的问题。在保证矩形钢管混凝土柱实现共同工作的前提下,实际应用中是否每层柱子均需要设传力构件有待进一步研究。利用有限元软件ABAQUS建立一个简化的30层框架模型,从弹塑性控制设计角度考虑,研究分析如何合理经济地布置传力构件,使其达到较好的传力效果,充分发挥传力构件的连接分配作用。分析塑性阶段混凝土分担系数的变化原因,进一步说明在弹塑性阶段控制设计时采用设传力构件的矩形钢管混凝土结构,如过多或过少设分配梁均不能达到理想的分配效果;合适的数量、合理的位置能够得到较好的工作性能。分析表明:每4~8层设传力构件数量可达到既经济又合理的效果。
工程设计
环肋型悬挑桁架在某体育场钢结构罩棚中的应用
王剑文, 孙文波, 郑霖强
2019, 34(7): 49-53. doi: 10.13206/j.gjg.201907010
摘要:
某体育场结合建筑屋盖的连续造型,采用"环肋型悬挑桁架+外圈立体桁架约束环+端部钢拉杆+局部柱间V形支撑"的结构体系。该结构体系充分利用屋盖曲面的整体面内刚度,并在外圈设置一道立体桁架的约束环,以形成良好的整体刚度。其中,屋盖曲面的面内刚度由其各榀悬挑桁架上弦连续的交叉斜撑提供。屋盖钢结构体系仅通过铰接钢柱脚支承在2层混凝土楼盖上,与下部混凝土结构为相对独立受力体系,避免两者之间的不利影响。重点介绍这种结构体系的静力性能、非线性极限荷载分析及抗连续倒塌性能分析设计。
钢-混凝土混合框架抗撞击设计研究
王宇, 姜孝林, 赵会强, 王伟
2019, 34(7): 54-60. doi: 10.13206/j.gjg.201907011
摘要:
利用有限元分析软件LS-DYNA模拟汽车撞击钢管混凝土柱-钢梁混合框架的过程。研究不同撞击高度和角度、不同撞击能量以及不同强度等级钢材和混凝土对于钢-混凝土混合框架在撞击荷载作用下动力响应的影响。采用直接加载撞击荷载分析、评价钢-混凝土混合框架结构抗撞击性能,提出了加强混合框架结构抗撞击设计的措施。根据有限元分析结果,总结出在实际工程中提高钢-混凝土混合框架抗撞击性能的设计建议。
可移动式消能减震设计方法及其应用
何灿, 陈云, 胡大柱
2019, 34(7): 61-64. doi: 10.13206/j.gjg.201907012
摘要:
为适应消能减震结构建筑功能的可变性,提出了一套可移动式消能减震设计方法。根据后期建筑功能的变化情况,选取多个位置逐一进行消能减震试设计,确定阻尼器最不利的布置位置,进行多遇地震包络设计,其他可能位置预留节点,便于后续阻尼器的移动。以某物流仓库项目为案例,分别进行多遇地震反应谱设计以及罕遇地震弹塑性分析。经分析可知该方法可以保证结构的安全,并实现建筑功能的可变性。
低层模块化房屋结构性能分析
孙超, 王立伟, 王月栋
2019, 34(7): 65-69. doi: 10.13206/j.gjg.201907013
摘要:
近几年,模块化箱式房屋在我国得到了较快的发展,其具有安装迅速、舒适性好、造型美观、方便周转等优点,在建筑工地临时性建筑、商业服务、度假别墅等领域广泛的应用。在没有可靠侧向支撑的情况下,模块化箱式房屋一般用于3层以内。为检验其力学性能,利用有限元计算软件,分析了其在静力和地震作用下的内力和位移,满足相关设计标准的要求。
TMD减振技术在国家乒乓球训练基地训练馆中的应用
崔学宇, 孙晓彦, 史荣祥
2019, 34(7): 70-74. doi: 10.13206/j.gjg.201907014
摘要:
为了满足国家级乒乓球训练基地项目对楼板振动的较高要求,对大跨度钢框架-支撑结构体系中的压型钢板组合楼盖进行了运动员训练状态下的振动性能研究。采用SAP 2000对典型楼层进行模态分析和各种不利工况(行走、跑步等激励力)作用下楼板的动力时程响应分析,并把得出的竖向振动加速度与国内外的研究成果和业主要求的标准进行对比。对于不满足要求的区域设置了不同型号的调谐质量阻尼器进行减振处理,通过现场的安装调试和仪器检测,表明达到了预期的减振效果。
三跨预应力连续钢箱梁自振频率影响因素分析
赵赟, 贾艳敏, 王瑞, 王佳伟
2019, 34(7): 75-79. doi: 10.13206/j.gjg.201907015
摘要:
自振频率的研究对连续钢箱梁尤为重要,为了研究影响三跨预应力连续钢箱梁自振频率的因素,以模型试验结果为基础进行模态分析,得到了前两阶自振频率及振型;并应用有限元分析软件ANSYS建立了三跨预应力连续钢箱梁的有限元分析模型,有限元模型的分析结果和模型试验的模态分析结果具有良好的一致性,故用该有限元模型分析预应力钢束张力大小、附加质量的大小和边跨与中跨的跨径比对三跨预应力连续钢箱梁前5阶自振频率的影响规律,并对其造成影响的原因进行分析。
风缆系统对管线悬索桥地震反应的影响分析
王孝兵
2019, 34(7): 80-84. doi: 10.13206/j.gjg.201907016
摘要:
基于有限元软件建立了大跨度管线悬索桥仿真模型,采用控制变量法分析风缆布置平面与水平面夹角、风缆张拉力等因素对管线悬索桥地震反应的影响。研究结果表明:风缆布置平面与水平面夹角的大小对管线悬索桥主梁竖向位移及横向位移影响均较大,但对于主塔的各项地震反应指标影响较小,风缆布置角度θ取0°~45°比较适宜;风缆张拉力水平对管线悬索桥地震反应行为的影响并没有较强的规律性,宜采用最大静风压力的1. 5倍进行设计;风缆系统设计参数对管线悬索桥地震反应影响较大,将风缆系统各项设计参数控制在合理范围内可以显著提高结构的抗震性能。
某水上乐园开合屋盖的一体化设计施工
江涛, 冯晓东, 刘中华, 仝书敬, 俞奇效, 王柳
2019, 34(7): 85-89. doi: 10.13206/j.gjg.201907017
摘要:
带有开合屋盖的新型建筑因具有适应环境变化的特点在实际项目中得到了的广泛的应用。通过屋盖开合台车不同边界条件的模拟对比,得出活动屋盖的简化计算边界。分析比较了开合屋盖开启状态对结果的影响,提炼了一种设计的简化设计方法和一系列防腐的配套做法以适应水上乐园湿度较大的情况。最后简要阐述了固定屋盖和活动屋盖的相应的施工措施。
750 kV超长钢管混凝土人字柱变电构架温度效应分析
石巍
2019, 34(7): 90-94. doi: 10.13206/j.gjg.201907018
摘要:
为了研究温度效应对750 kV钢管混凝土人字柱构架变电站结构内力和变形的影响,以及在此类结构中不设置温度伸缩缝的可行性,以国内首例750 kV钢管混凝土构架——甘肃桥湾750 kV变电站为工程背景,利用SAP2000有限元软件对工程拟采用的两种钢管混凝土构架方案(中间支承结构和两端支承结构)的温度效应进行分析。结果表明:在不设置温度缝条件下,温度工况为两端支承结构构架的控制工况,而非中间支承结构构架控制工况,且两种构架方案在不设置温度缝的情况下均满足设计要求;通过对比夏季安装和冬季安装两种工况,认为构架在冬季安装比较合理。
施工技术
建筑钢箱梁节段接口环缝焊接变形研究
叶日贵
2019, 34(7): 95-99. doi: 10.13206/j.gjg.201907019
摘要:
南淝河大桥钢箱梁为全焊接结构,箱梁断面宽度较大,采用钢材厚度较薄。另外,桥位箱梁的环缝焊接为野外作业环境,给环形焊接收缩、变形和质量控制带来难度。环缝焊接的质量决定桥梁的安全性,为了保证桥梁的整体安全,控制焊接变形,对钢箱梁焊接和焊接变形控制进行分析,制定合理的焊接工艺流程,采取有效控制变形的措施。建立钢箱梁有限元模型,对环缝焊接变形进行预测,研究焊接顺序对环缝焊接变形的影响,利用MATLAB软件对不同焊接顺序下的钢箱梁顶板的平面度进行分析和评价。
超长大体量单体多层厂房扩建施工关键技术
刘芷维, 刘明路, 刘康康, 何月峰, 高永强
2019, 34(7): 100-103. doi: 10.13206/j.gjg.201907020
摘要:
乐金化学(南京)信息电子材料技术有限公司电池五工厂(锂离子电池工程二期)扩建钢结构工程中,建筑采用静压预制管桩承台基础、钢框架结构。厂房长287 m,钢结构总质量为8 400 t,采用"分区、分段、逐层单件安装"的施工方案。着重对钢结构轴线测控、吊装机械的选择、构件吊装顺序等施工工艺进行介绍,采用合理可行的施工方案保证了钢结构的施工工期及工程质量。
自爬升式组合电动抱杆吊装试验及其施工荷载分析
范杰, 谢韬, 高歌, 陈前, 张大长
2019, 34(7): 104-109. doi: 10.13206/j.gjg.201907021
摘要:
针对悬浮式抱杆吊装组塔过程中的缺陷,开展了自爬升式组合电动抱杆吊装试验。结果表明:吊装过程中抱杆主材应力水平较低,且受压侧应力略高于受拉侧应力;吊重在上升过程中出现的晃动会引起抱杆结构较大的应力突变,因此吊装时须在吊重下端设置溜绳,避免吊重出现较大晃动。同时对抱杆吊装施工过程中的两种施工工况进行力学模型分析,结果表明:吊装组塔过程中抱杆本体受力较小,在满足强度、刚度和稳定性的条件下,抱杆主材和斜材的利用率均较低,因此采用挠度作为设计控制条件,可以有效地提高抱杆主材的利用率,降低抱杆自身质量,降低施工安全风险。
产业论坛
GB 50017—2017《钢结构设计标准》疑难浅析(7)
王立军
2019, 34(7): 110-112. doi: 10.13206/j.gjg.201907022
摘要:
19等效弯矩系数β_(mx) 17钢标压弯构件平面内稳定计算公式(8. 2. 1-1),引入了等效弯矩系数β_(mx):N/φ_xAf+β_(mx)M_x/(πγ_xW_(1x)(1-0. 8N/N'_(Ex)))≤1. 0 (1)其中:N'_(Ex)=π~2EA/1.1λ_x~2式中:M_x为最大弯矩;λ_x为构件对x轴的长细比。引入等效弯矩系数的目的,是把非均匀弯矩转化成均匀弯矩。等效的含义为杆件发生平面内失稳时荷载等效。为简化,通常按弹性二阶弯矩的最大值相同处理。