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2012年 第27卷 第6期
2012, 27(6): 1-4.
doi: 10.13206/j.gjg201206001
摘要
摘要:
钢桁架整体节点以其制造安装简便、经济效益良好被广泛地应用于国内外的桥梁建造中,为了更加全面地了解整体节点的特点和性能,总结分析钢桁架整体节点的相关研究成果,针对整体节点的构造设计、制作工艺、焊接工艺等相关问题进行分析、归纳和整理,对钢桁架整体节点的承载能力、疲劳试验、强度刚度等方面进行研究,通过对比国内外相关研究成果,对国内未来钢桁架整体节点的研究方向得出相应结论,为以后整体节点的使用提供参考依据。
钢桁架整体节点以其制造安装简便、经济效益良好被广泛地应用于国内外的桥梁建造中,为了更加全面地了解整体节点的特点和性能,总结分析钢桁架整体节点的相关研究成果,针对整体节点的构造设计、制作工艺、焊接工艺等相关问题进行分析、归纳和整理,对钢桁架整体节点的承载能力、疲劳试验、强度刚度等方面进行研究,通过对比国内外相关研究成果,对国内未来钢桁架整体节点的研究方向得出相应结论,为以后整体节点的使用提供参考依据。
2012, 27(6): 5-8.
doi: 10.13206/j.gjg201206002
摘要:
北京南站是大型现代化客运火车站,首次实现了桥梁结构和建筑结构的统一,即为"房桥合一"的结构体系。结合建筑特点对屋面与楼面结构体系进行优选:屋盖平面呈椭圆形,受力体系采用由两边跨的钢管桁架与中间跨的实腹式箱梁相结合的形式,站厅层采用框架结构。应用通用有限元软件进行整体结构分析,并着重介绍该工程的体系特点、中央屋盖钢结构形式方案优选、列车移动荷载激振下的振动分析。
北京南站是大型现代化客运火车站,首次实现了桥梁结构和建筑结构的统一,即为"房桥合一"的结构体系。结合建筑特点对屋面与楼面结构体系进行优选:屋盖平面呈椭圆形,受力体系采用由两边跨的钢管桁架与中间跨的实腹式箱梁相结合的形式,站厅层采用框架结构。应用通用有限元软件进行整体结构分析,并着重介绍该工程的体系特点、中央屋盖钢结构形式方案优选、列车移动荷载激振下的振动分析。
2012, 27(6): 9-13.
doi: 10.13206/j.gjg201206003
摘要:
提出一种新型后张拉整体成型局部双层球面网壳的单弦杆平板网架模型,并通过有限元软件ANSYS建立有限元模型,采用BlockLanczos法对3组缝隙值对应成型后局部双层球面网壳进行模态分析,得到网壳的自振频率和振型,并与相应成型后在单层部分环向补杆网壳进行对比分析。结果表明:成型后网壳的各阶自振频率有随成型前预留缝隙值的增大而增大的趋势;在网壳的单层部分进行环向补杆能有效提高结构刚度,使补杆网壳的各阶自振频率与非补杆网壳相比有显著提高。此外,补杆网壳与非补杆网壳都表现出复杂的动力性能,在进行网壳的动力响应分析时应特别注意。
提出一种新型后张拉整体成型局部双层球面网壳的单弦杆平板网架模型,并通过有限元软件ANSYS建立有限元模型,采用BlockLanczos法对3组缝隙值对应成型后局部双层球面网壳进行模态分析,得到网壳的自振频率和振型,并与相应成型后在单层部分环向补杆网壳进行对比分析。结果表明:成型后网壳的各阶自振频率有随成型前预留缝隙值的增大而增大的趋势;在网壳的单层部分进行环向补杆能有效提高结构刚度,使补杆网壳的各阶自振频率与非补杆网壳相比有显著提高。此外,补杆网壳与非补杆网壳都表现出复杂的动力性能,在进行网壳的动力响应分析时应特别注意。
2012, 27(6): 14-18.
doi: 10.13206/j.gjg201206004
摘要:
采用ANSYS有限元软件对大高宽比钢板剪力墙进行了弹塑性分析。研究不同侧加劲刚度下钢板墙的性能,分析钢板墙承载力与侧加劲构件的关系以及横撑对侧加劲构件和钢板墙的影响。结果表明:两侧理想加劲可以使钢板墙承载力充分发挥,同时设置横向支撑可显著减小侧加劲构件的截面尺寸。通过研究给出了侧加劲构件的设计建议。
采用ANSYS有限元软件对大高宽比钢板剪力墙进行了弹塑性分析。研究不同侧加劲刚度下钢板墙的性能,分析钢板墙承载力与侧加劲构件的关系以及横撑对侧加劲构件和钢板墙的影响。结果表明:两侧理想加劲可以使钢板墙承载力充分发挥,同时设置横向支撑可显著减小侧加劲构件的截面尺寸。通过研究给出了侧加劲构件的设计建议。
2012, 27(6): 19-23.
doi: 10.13206/j.gjg201206005
摘要:
有限元分析与实体试验是解决铸钢节点处应力状态分析难题,对铸钢节点的安全性做出合理评价的重要方法。通过对复杂铸钢节点的有限元分析与实体试验,测量出节点处各管的应力值,与有限元分析值进行比较,判断节点处各管的工作状态。试验结果表明:在设计载荷作用下,铸钢节点的应力值远小于铸钢材料强度值,且均在弹性范围内,同时节点的弹性位移量很小,说明节点处各管满足正常使用极限状态要求。
有限元分析与实体试验是解决铸钢节点处应力状态分析难题,对铸钢节点的安全性做出合理评价的重要方法。通过对复杂铸钢节点的有限元分析与实体试验,测量出节点处各管的应力值,与有限元分析值进行比较,判断节点处各管的工作状态。试验结果表明:在设计载荷作用下,铸钢节点的应力值远小于铸钢材料强度值,且均在弹性范围内,同时节点的弹性位移量很小,说明节点处各管满足正常使用极限状态要求。
2012, 27(6): 24-27.
doi: 10.13206/j.gjg201206006
摘要:
基于脉动风的动力特性,采用谐波合成法以Davenport风谱模拟了多条风荷载时程曲线。在时间域内对输电塔做了风振响应时程分析。通过大量的数值模拟和统计分析得到脉动风功率谱和相干函数曲线以及悬索塔四线三塔的耦合模型的风振系数。
基于脉动风的动力特性,采用谐波合成法以Davenport风谱模拟了多条风荷载时程曲线。在时间域内对输电塔做了风振响应时程分析。通过大量的数值模拟和统计分析得到脉动风功率谱和相干函数曲线以及悬索塔四线三塔的耦合模型的风振系数。
2012, 27(6): 28-31.
doi: 10.13206/j.gjg201206007
摘要:
钢结构是工业化住宅体系中的一种主要结构体系,自承式外挂石材轻钢复合外墙板是应低(多)层钢结构工业化住宅高端市场需求,在原工业化集成围护结构体系基础上开发的升级产品。从构造设计、研究试验、工程应用等方面对该产品的特点、性能和适用范围进行介绍,探索该产品在低(多)层钢结构工业化住宅市场中推广应用的优势,并提出措施和建议。
钢结构是工业化住宅体系中的一种主要结构体系,自承式外挂石材轻钢复合外墙板是应低(多)层钢结构工业化住宅高端市场需求,在原工业化集成围护结构体系基础上开发的升级产品。从构造设计、研究试验、工程应用等方面对该产品的特点、性能和适用范围进行介绍,探索该产品在低(多)层钢结构工业化住宅市场中推广应用的优势,并提出措施和建议。
2012, 27(6): 32-36.
doi: 10.13206/j.gjg201206008
摘要:
某体育场钢结构罩棚采用大悬挑空间管桁架结构,共有48榀大悬挑桁架呈双轴对称分布。对罩棚进行刚性模型的风洞试验以确定风荷载计算参数;依据《场地安全性评估报告》确定地震计算参数。针对悬臂桁架稳定性差的特点,采取相邻桁架柱交叉布置、设置竖向支撑、设置大刚度环形桁架和圆钢管檩条等措施,保证罩棚结构的整体稳定性。悬挑桁架支撑支座采用销节点,以适应其变形特点。对该结构进行弹性分析、线性屈曲分析、几何和材料非线性屈曲分析和破坏性分析,可供同类工程参考。
某体育场钢结构罩棚采用大悬挑空间管桁架结构,共有48榀大悬挑桁架呈双轴对称分布。对罩棚进行刚性模型的风洞试验以确定风荷载计算参数;依据《场地安全性评估报告》确定地震计算参数。针对悬臂桁架稳定性差的特点,采取相邻桁架柱交叉布置、设置竖向支撑、设置大刚度环形桁架和圆钢管檩条等措施,保证罩棚结构的整体稳定性。悬挑桁架支撑支座采用销节点,以适应其变形特点。对该结构进行弹性分析、线性屈曲分析、几何和材料非线性屈曲分析和破坏性分析,可供同类工程参考。
2012, 27(6): 37-41.
doi: 10.13206/j.gjg201206009
摘要:
结合汽车工业厂房结构设计方面的经验,总结工业厂房中结构布置的若干特点及各类结构形式的优劣,以某汽车有限公司新建发动机车间工程设计为实例,详细阐述在此类大柱网、垂直划分功能区的车间厂房中,网架结构的选型分析与受力特性。实践表明:上、下弦节点支承的带柱帽正放四角锥网架结构在此类车间厂房中具有良好的适用性与经济性。
结合汽车工业厂房结构设计方面的经验,总结工业厂房中结构布置的若干特点及各类结构形式的优劣,以某汽车有限公司新建发动机车间工程设计为实例,详细阐述在此类大柱网、垂直划分功能区的车间厂房中,网架结构的选型分析与受力特性。实践表明:上、下弦节点支承的带柱帽正放四角锥网架结构在此类车间厂房中具有良好的适用性与经济性。
2012, 27(6): 42-44.
doi: 10.13206/j.gjg201206010
摘要:
针对该工程顶部异形单层钢网架结构的设计,介绍了单层网架结构静力计算、动力响应以及节点连接构造形式。单层网架结构的连接节点处采用易于定位的加劲肋圆管,支管与圆管采用焊接连接的构造形式。利用SAP2000结构分析软件对整体结构进行静力计算和动力响应分析,计算中考虑各种工况的组合。分析表明:异性单层网架结构杆件的最大应力比、整体屈曲安全因子和整体竖向挠度均满足相应规范的要求。
针对该工程顶部异形单层钢网架结构的设计,介绍了单层网架结构静力计算、动力响应以及节点连接构造形式。单层网架结构的连接节点处采用易于定位的加劲肋圆管,支管与圆管采用焊接连接的构造形式。利用SAP2000结构分析软件对整体结构进行静力计算和动力响应分析,计算中考虑各种工况的组合。分析表明:异性单层网架结构杆件的最大应力比、整体屈曲安全因子和整体竖向挠度均满足相应规范的要求。
2012, 27(6): 45-49.
doi: 10.13206/j.gjg201206011
摘要:
以双跨门式刚架轻型钢结构为例,从结构选型和支撑布置(屋面支撑和柱间支撑)对结构方案进行分析和比较;对梁柱平面外计算长度取值、柱脚设计以及防腐、防火设计等方面进行介绍;并提出采用PKPM结构设计软件设计时常见问题的解决措施,以及在设计过程中应注意的问题,可为工程设计人员提供参考。
以双跨门式刚架轻型钢结构为例,从结构选型和支撑布置(屋面支撑和柱间支撑)对结构方案进行分析和比较;对梁柱平面外计算长度取值、柱脚设计以及防腐、防火设计等方面进行介绍;并提出采用PKPM结构设计软件设计时常见问题的解决措施,以及在设计过程中应注意的问题,可为工程设计人员提供参考。
2012, 27(6): 50-53.
doi: 10.13206/j.gjg201206012
摘要:
高强螺栓连接设计是锅炉钢结构中非常重要的一项工作,关系到锅炉钢结构的整体安全性。对锅炉钢结构高强螺栓的连接设计进行阐述,对高强螺栓的加工、检验以及施工进行总结,并分析某电厂锅炉钢结构摩擦型连接高强螺栓断裂的原因,希望对锅炉钢结构的连接设计有所帮助。
高强螺栓连接设计是锅炉钢结构中非常重要的一项工作,关系到锅炉钢结构的整体安全性。对锅炉钢结构高强螺栓的连接设计进行阐述,对高强螺栓的加工、检验以及施工进行总结,并分析某电厂锅炉钢结构摩擦型连接高强螺栓断裂的原因,希望对锅炉钢结构的连接设计有所帮助。
2012, 27(6): 54-57.
doi: 10.13206/j.gjg201206013
摘要:
组立四川合江一桥扣塔所用的抱杆属于特种起重机械,抱杆立柱通过拉线与扣塔连接。采用ANSYS软件,对抱杆结构体系进行多种典型荷载工况下的静力特性分析,研究其承载规律。静力计算结果表明:摇臂抱杆顺风向位移随高度的增大而增加;摇臂根部与下套架连接处的应力最大;主体结构主材轴力一般较大;斜材轴力相对较小。各层腰环拉力从下至上逐渐增大,吊重对侧的内拉线和锚固绳的拉力都较大。
组立四川合江一桥扣塔所用的抱杆属于特种起重机械,抱杆立柱通过拉线与扣塔连接。采用ANSYS软件,对抱杆结构体系进行多种典型荷载工况下的静力特性分析,研究其承载规律。静力计算结果表明:摇臂抱杆顺风向位移随高度的增大而增加;摇臂根部与下套架连接处的应力最大;主体结构主材轴力一般较大;斜材轴力相对较小。各层腰环拉力从下至上逐渐增大,吊重对侧的内拉线和锚固绳的拉力都较大。
2012, 27(6): 58-60.
doi: 10.13206/j.gjg201206014
摘要:
东莞篮球中心钢结构屋盖采用车辐式结构,大屋盖直径约为160m,小屋盖为支撑于大屋盖直径30m内环上的圆形平屋盖,外沿直径为42m,呈马鞍形外环的异形空间曲面,施工技术复杂。屋面测量、屋面底板安装、屋面T型码支座安装、吊顶板安装等为关键施工工艺,屋面三维空间定位放线繁杂,屋面变形控制要求高。针对工程难点采取前期结构测量数据反馈到设计复核,施工过程中测量的跟进等措施。并提出氟碳涂层铝镁锰合金板金属屋面各构造层施工技术,对该类型屋面的施工解决方案,达到辐射状呈马鞍形外环的异形空间曲面建筑效果。
东莞篮球中心钢结构屋盖采用车辐式结构,大屋盖直径约为160m,小屋盖为支撑于大屋盖直径30m内环上的圆形平屋盖,外沿直径为42m,呈马鞍形外环的异形空间曲面,施工技术复杂。屋面测量、屋面底板安装、屋面T型码支座安装、吊顶板安装等为关键施工工艺,屋面三维空间定位放线繁杂,屋面变形控制要求高。针对工程难点采取前期结构测量数据反馈到设计复核,施工过程中测量的跟进等措施。并提出氟碳涂层铝镁锰合金板金属屋面各构造层施工技术,对该类型屋面的施工解决方案,达到辐射状呈马鞍形外环的异形空间曲面建筑效果。
2012, 27(6): 61-65.
doi: 10.13206/j.gjg201206015
摘要:
某造船厂重型钢结构车间露天部分运行起重量达750kN吊车,吊车梁跨度达21m。为改进吊车梁安装技术、减少高空焊接作业量、提高安装效率及施工质量,采用一种新的吊车梁安装技术进行施工。整体组合式吊车梁的最大质量为32t,采用整体提升、靠拢、插入、下移、就位的方法进行安装,并对吊装机械的选择、吊装节点承载力及钢丝绳的选用等进行了详细分析与准备,最终使工程得以顺利实施,提高了安装效率(新安装技术的工效为传统安装技术的5.2倍)和施工质量,取得了较好的经济和社会效益。
某造船厂重型钢结构车间露天部分运行起重量达750kN吊车,吊车梁跨度达21m。为改进吊车梁安装技术、减少高空焊接作业量、提高安装效率及施工质量,采用一种新的吊车梁安装技术进行施工。整体组合式吊车梁的最大质量为32t,采用整体提升、靠拢、插入、下移、就位的方法进行安装,并对吊装机械的选择、吊装节点承载力及钢丝绳的选用等进行了详细分析与准备,最终使工程得以顺利实施,提高了安装效率(新安装技术的工效为传统安装技术的5.2倍)和施工质量,取得了较好的经济和社会效益。
2012, 27(6): 66-68.
doi: 10.13206/j.gjg201206016
摘要:
从分析工程特点入手,介绍圆筒仓输煤栈桥加工与安装方法。由于钢桁架具有自身高度高,腹杆很长,上、下弦杆通过腹杆彼此约束能力降低和钢桁架起吊过程中容易发生扭曲等特点,通过采取增强节点刚性、设置上、下弦缆风绳和增设防扭钢丝绳等措施,保证施工的顺利进行,确保施工安全和质量,并取得较满意的效果,该技术对类似工程的施工具有一定的指导意义。
从分析工程特点入手,介绍圆筒仓输煤栈桥加工与安装方法。由于钢桁架具有自身高度高,腹杆很长,上、下弦杆通过腹杆彼此约束能力降低和钢桁架起吊过程中容易发生扭曲等特点,通过采取增强节点刚性、设置上、下弦缆风绳和增设防扭钢丝绳等措施,保证施工的顺利进行,确保施工安全和质量,并取得较满意的效果,该技术对类似工程的施工具有一定的指导意义。
2012, 27(6): 69-72.
doi: 10.13206/j.gjg201206017
摘要:
直接空冷凝汽器管道直径较大,一般为3000～6000mm,有的管道直径达到8000mm。从管道壳体自身受力状况看,更像是外压容器。从整体布局看,又具备管道的特点:凝汽器管道长度在40～50m,这种管道在施工过程中,目前国内外均没有相应的标准规范可循。参考国内外相关领域的规范和标准,对直接空冷凝汽器管道安装过程中的几个重要环节,给出安装质量验收的指导标准和规范,以便对于大管道的安装质量有据可依。
直接空冷凝汽器管道直径较大,一般为3000～6000mm,有的管道直径达到8000mm。从管道壳体自身受力状况看,更像是外压容器。从整体布局看,又具备管道的特点:凝汽器管道长度在40～50m,这种管道在施工过程中,目前国内外均没有相应的标准规范可循。参考国内外相关领域的规范和标准,对直接空冷凝汽器管道安装过程中的几个重要环节,给出安装质量验收的指导标准和规范,以便对于大管道的安装质量有据可依。
2012, 27(6): 73-77.
doi: 10.13206/j.gjg201206018
摘要:
基于高温下预应力拉索力学性能试验结果的分析,回归出可用于理论分析和数值计算的预应力拉索高温力学性能模型;基于实用大空间火灾空气升温模型和钢结构材料升温的真实时间历程,采用考虑时间积分效应的非线性有限元数值分析法,建立用于张弦梁结构抗火分析的数值模型。通过对大跨度张弦梁结构的抗火实例分析,研究结构的温度场分布、位移和应力特征。分析结果表明:在火灾作用下,张弦梁结构具有较好的空间协同工作性能;结构的抗火薄弱区域位于边榀附近,结构的变形呈现不对称特征;火灾下引起张弦梁结构产生较大变形的主要原因是钢材升温膨胀以及结构刚度和强度的降低;在文内设定的大空间火灾荷载作用下,该张弦梁结构是安全的。
基于高温下预应力拉索力学性能试验结果的分析,回归出可用于理论分析和数值计算的预应力拉索高温力学性能模型;基于实用大空间火灾空气升温模型和钢结构材料升温的真实时间历程,采用考虑时间积分效应的非线性有限元数值分析法,建立用于张弦梁结构抗火分析的数值模型。通过对大跨度张弦梁结构的抗火实例分析,研究结构的温度场分布、位移和应力特征。分析结果表明:在火灾作用下,张弦梁结构具有较好的空间协同工作性能;结构的抗火薄弱区域位于边榀附近,结构的变形呈现不对称特征;火灾下引起张弦梁结构产生较大变形的主要原因是钢材升温膨胀以及结构刚度和强度的降低;在文内设定的大空间火灾荷载作用下,该张弦梁结构是安全的。
