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2015年 第30卷 第11期
2015, 30(11): 1-5.
doi: 10.13206/j.gjg.201511001
摘要
摘要:
彭山体育馆作为大型公共活动场所,甚至生命线工程,一旦发生连续倒塌事件,将会造成大量的人员伤亡。目前,结构抗连续倒塌的研究集中于框架结构体系,为研究彭山体育馆抗连续倒塌的影响因素及其破坏机理,提出适宜的措施以避免连续倒塌的发生。阐述结构抗连续倒塌的分析方法,明确关键柱部位,模拟关键柱失效后结构的动力效应,提出适宜的抗连续倒塌措施。结果表明:提高材料的失效应变或增设支撑均可以明显提高结构的抗连续倒塌性能,由于材料失效应变与诸多因素相关,为安全起见,可采用增设支撑法以提高结构抗连续倒塌性能。
彭山体育馆作为大型公共活动场所,甚至生命线工程,一旦发生连续倒塌事件,将会造成大量的人员伤亡。目前,结构抗连续倒塌的研究集中于框架结构体系,为研究彭山体育馆抗连续倒塌的影响因素及其破坏机理,提出适宜的措施以避免连续倒塌的发生。阐述结构抗连续倒塌的分析方法,明确关键柱部位,模拟关键柱失效后结构的动力效应,提出适宜的抗连续倒塌措施。结果表明:提高材料的失效应变或增设支撑均可以明显提高结构的抗连续倒塌性能,由于材料失效应变与诸多因素相关,为安全起见,可采用增设支撑法以提高结构抗连续倒塌性能。
2015, 30(11): 6-9.
doi: 10.13206/j.gjg.201511002
摘要:
从实际工程出发,运用有限元模型,以单层球面网壳结构在不同荷载分布形式下的屈曲模态为基础,考虑初始缺陷、荷载分布形式和失跨比等影响下的非线性屈曲,分析结构的稳定承载力。结果表明:在竖向满跨均布荷载作用下,结构屈曲模态呈反对称分布,表现为整体竖向屈曲;当初始缺陷为结构跨度的1/300时,结构的稳定承载力最低,与无缺陷结构相比下降了30%左右;荷载的半跨分布和反对称分布使结构的稳定承载力下降了30%和44%左右;稳定极限承载力随着矢跨比的增大而相应的增大。
从实际工程出发,运用有限元模型,以单层球面网壳结构在不同荷载分布形式下的屈曲模态为基础,考虑初始缺陷、荷载分布形式和失跨比等影响下的非线性屈曲,分析结构的稳定承载力。结果表明:在竖向满跨均布荷载作用下,结构屈曲模态呈反对称分布,表现为整体竖向屈曲;当初始缺陷为结构跨度的1/300时,结构的稳定承载力最低,与无缺陷结构相比下降了30%左右;荷载的半跨分布和反对称分布使结构的稳定承载力下降了30%和44%左右;稳定极限承载力随着矢跨比的增大而相应的增大。
2015, 30(11): 10-13.
doi: 10.13206/j.gjg.201511003
摘要:
通过4根钢骨-钢管混凝土柱试件在高轴向压力和低周反复水平荷载作用下的试验,研究钢骨-钢管混凝土柱的抗震性能。设计时主要考虑轴压比、含骨率对试件抗震性能的影响。根据采集的荷载、位移等数据,绘制出试件的滞回曲线和骨架曲线。试验结果表明,该组合柱滞回曲线饱满,具有良好的耗能能力。随含骨率的增大,试件刚度衰减速度减缓,构件承载力和延性有明显的提高,耗能能力增加。随着轴压比的增加,试件刚度衰减速度加快,其骨架曲线下降段越陡,相应的构件延性越差,耗能能力减小。
通过4根钢骨-钢管混凝土柱试件在高轴向压力和低周反复水平荷载作用下的试验,研究钢骨-钢管混凝土柱的抗震性能。设计时主要考虑轴压比、含骨率对试件抗震性能的影响。根据采集的荷载、位移等数据,绘制出试件的滞回曲线和骨架曲线。试验结果表明,该组合柱滞回曲线饱满,具有良好的耗能能力。随含骨率的增大,试件刚度衰减速度减缓,构件承载力和延性有明显的提高,耗能能力增加。随着轴压比的增加,试件刚度衰减速度加快,其骨架曲线下降段越陡,相应的构件延性越差,耗能能力减小。
2015, 30(11): 14-19.
doi: 10.13206/j.gjg.201511004
摘要:
缺陷存在于任何建筑结构当中,在役结构由于初始缺陷的存在和服役过程中不可预知情况的影响,结构损伤也是不可预知的。在实际工程中大跨空间结构因承受荷载的随机性强,且材料特性及施工误差等原因会产生各种初始随机缺陷,因此结构的几何特性、损伤演变机制和承载能力往往会不符合设计的理想化模型,也会使结构偏于不安全,最终导致损伤出现。考虑弹性模量、泊松比、杆件截面面积等初始缺陷因素,采用基于随机有限元的蒙特卡罗概率设计方法产生结构的随机缺陷;假定结构随机缺陷的统计特征服从正态分布,采用ANSYS的PDS技术结合结构模态分析确定结构响应的敏感参数,生成符合正态分布的具有随机缺陷的网架结构模型;最后采用基于曲率模态差和小波变换相结合的损伤识别方法对给定的正放四角锥网架结构杆单元损伤进行识别,并将识别结果与理想结构的识别结果对比,得出随机缺陷对正放四角锥网架结构杆单元损伤识别的影响。
缺陷存在于任何建筑结构当中,在役结构由于初始缺陷的存在和服役过程中不可预知情况的影响,结构损伤也是不可预知的。在实际工程中大跨空间结构因承受荷载的随机性强,且材料特性及施工误差等原因会产生各种初始随机缺陷,因此结构的几何特性、损伤演变机制和承载能力往往会不符合设计的理想化模型,也会使结构偏于不安全,最终导致损伤出现。考虑弹性模量、泊松比、杆件截面面积等初始缺陷因素,采用基于随机有限元的蒙特卡罗概率设计方法产生结构的随机缺陷;假定结构随机缺陷的统计特征服从正态分布,采用ANSYS的PDS技术结合结构模态分析确定结构响应的敏感参数,生成符合正态分布的具有随机缺陷的网架结构模型;最后采用基于曲率模态差和小波变换相结合的损伤识别方法对给定的正放四角锥网架结构杆单元损伤进行识别,并将识别结果与理想结构的识别结果对比,得出随机缺陷对正放四角锥网架结构杆单元损伤识别的影响。
2015, 30(11): 20-23.
doi: 10.13206/j.gjg.201511005
摘要:
初始预应力的分布方式是影响弦支穹顶结构整体性能的关键。以预应力平衡态下,弦支穹顶结构竖向撑杆的内力能最大程度地抵消其上节点的等效节点荷载为优化目标来确定结构的初始预应力。采用APDL语言在通用有限元软件ANSYS中实现该优化过程,通过改变环向拉索的初始预张力来调整预应力平衡态下撑杆的内力,经过反复迭代实现优化目标。优化算例的结果表明,该优化方法迭代计算效率高、优化效果好、概念清晰、易于实现,具有良好的应用前景。
初始预应力的分布方式是影响弦支穹顶结构整体性能的关键。以预应力平衡态下,弦支穹顶结构竖向撑杆的内力能最大程度地抵消其上节点的等效节点荷载为优化目标来确定结构的初始预应力。采用APDL语言在通用有限元软件ANSYS中实现该优化过程,通过改变环向拉索的初始预张力来调整预应力平衡态下撑杆的内力,经过反复迭代实现优化目标。优化算例的结果表明,该优化方法迭代计算效率高、优化效果好、概念清晰、易于实现,具有良好的应用前景。
2015, 30(11): 24-27.
doi: 10.13206/j.gjg.201511006
摘要:
对亚厦股份总部大楼索网及其支撑结构进行设计,分析索网及其连接结构的设计和施工方法。对单索设计中应注意的要点进行介绍,按相关连接强于杆件的原则设计节点,同时对拉索索头提出新的要求。所设计相关节点满足受力要求,施工可行。
对亚厦股份总部大楼索网及其支撑结构进行设计,分析索网及其连接结构的设计和施工方法。对单索设计中应注意的要点进行介绍,按相关连接强于杆件的原则设计节点,同时对拉索索头提出新的要求。所设计相关节点满足受力要求,施工可行。
2015, 30(11): 28-32.
doi: 10.13206/j.gjg.201511007
摘要:
网壳结构是一种在国内外大跨结构中广泛采用的结构体系,具有受力性能合理、外型美观等优势,但由于某些构件承受较大的轴向压力,故对整体稳定的影响必须要考虑。基于实际工程背景,首先考虑开设洞口和雨篷对网壳结构稳定性的影响,建立三种模型进行线性稳定对比分析,进行了完善结构和带缺陷结构的几何非线性和几何及材料双重非线性整体稳定分析,通过计算分析,总结出弧形柱面网壳与球面网壳结合结构整体稳定性的特点,可为类似工程的稳定设计提供有益的借鉴。
网壳结构是一种在国内外大跨结构中广泛采用的结构体系,具有受力性能合理、外型美观等优势,但由于某些构件承受较大的轴向压力,故对整体稳定的影响必须要考虑。基于实际工程背景,首先考虑开设洞口和雨篷对网壳结构稳定性的影响,建立三种模型进行线性稳定对比分析,进行了完善结构和带缺陷结构的几何非线性和几何及材料双重非线性整体稳定分析,通过计算分析,总结出弧形柱面网壳与球面网壳结合结构整体稳定性的特点,可为类似工程的稳定设计提供有益的借鉴。
2015, 30(11): 33-37.
doi: 10.13206/j.gjg.201511008
摘要:
近年来我国出现了许多复杂的连体结构,表现形式主要分为空间屋盖连体结构和水平连廊连体结构两种。某已建工程为由三个混凝土单体及上部空间桁架组成的屋盖连体结构,针对此类连体结构,采用多个软件进行了总装与拆分模型的模拟,考虑各部分的相互影响,进行包络设计;同时对关键构件进行抗震性能设计,使结构能够实现预定的性能目标。总结空间屋盖连体结构设计方法,可为类似的空间屋盖连体结构提供技术参考。
近年来我国出现了许多复杂的连体结构,表现形式主要分为空间屋盖连体结构和水平连廊连体结构两种。某已建工程为由三个混凝土单体及上部空间桁架组成的屋盖连体结构,针对此类连体结构,采用多个软件进行了总装与拆分模型的模拟,考虑各部分的相互影响,进行包络设计;同时对关键构件进行抗震性能设计,使结构能够实现预定的性能目标。总结空间屋盖连体结构设计方法,可为类似的空间屋盖连体结构提供技术参考。
2015, 30(11): 38-42.
doi: 10.13206/j.gjg.201511009
摘要:
抽柱轻钢厂房在工程中较为常见,但在设计中也存在较多的问题。结合某有吊车抽柱轻钢厂房工程实例,对常规设计方法和展开刚架法进行分析,最后提出改进的设计方法。结果表明:常规设计方法按照面积进行荷载分配,对于标准榀刚架偏于不安全;展开刚架法能够较准确地反应侧移但因屋面刚度无法达到计算假定而存在一定的不足;改进的设计方法能够较准确地反应侧移和受力情况,因此建议按照改进的设计方法根据刚度进行水平荷载分配。最后着重阐述了水平支撑的布置原则、托梁的设计处理方法以及相应的构造措施,以及设计中容易忽略对端榀刚架柱的双向受弯验算等问题。
抽柱轻钢厂房在工程中较为常见,但在设计中也存在较多的问题。结合某有吊车抽柱轻钢厂房工程实例,对常规设计方法和展开刚架法进行分析,最后提出改进的设计方法。结果表明:常规设计方法按照面积进行荷载分配,对于标准榀刚架偏于不安全;展开刚架法能够较准确地反应侧移但因屋面刚度无法达到计算假定而存在一定的不足;改进的设计方法能够较准确地反应侧移和受力情况,因此建议按照改进的设计方法根据刚度进行水平荷载分配。最后着重阐述了水平支撑的布置原则、托梁的设计处理方法以及相应的构造措施,以及设计中容易忽略对端榀刚架柱的双向受弯验算等问题。
2015, 30(11): 43-46.
doi: 10.13206/j.gjg.201511010
摘要:
随着电压等级的升高和铁塔尺寸的加大,塔腿高度也越来越大,由此导致腿部辅助材节间数增加。以某工程设计实例为依托,通过对比不同的塔腿辅助材布置方案,从节约钢材和给主材提供有效支撑及优化布置的角度进行研究并确定推荐方案,进而得到选择合理的塔腿辅助材布置方案的原则,并提出优化建议。
随着电压等级的升高和铁塔尺寸的加大,塔腿高度也越来越大,由此导致腿部辅助材节间数增加。以某工程设计实例为依托,通过对比不同的塔腿辅助材布置方案,从节约钢材和给主材提供有效支撑及优化布置的角度进行研究并确定推荐方案,进而得到选择合理的塔腿辅助材布置方案的原则,并提出优化建议。
2015, 30(11): 47-50.
doi: 10.13206/j.gjg.201511011
摘要:
以某工程为背景,以通用有限元结构分析软件MIDAS/Gen为计算工具,建立大型煤气柜的仿真模型并进行分析和研究。结果表明:1)对于起围护作用的钢板而言,日照温差产生的应力起控制作用,而风荷载则传递到立柱及横向加劲肋上;2)计算围护结构受力时,日本规范的阵风系数比中国规范大7%~22%;3)日照温差产生的最大应力点位于加载区域同未加载区域交接的地方,风荷载的方向应与加载区域剖断线的方向相同;4)煤气柜内部气压对结构的自振频率有微弱影响,实际设计时可忽略。
以某工程为背景,以通用有限元结构分析软件MIDAS/Gen为计算工具,建立大型煤气柜的仿真模型并进行分析和研究。结果表明:1)对于起围护作用的钢板而言,日照温差产生的应力起控制作用,而风荷载则传递到立柱及横向加劲肋上;2)计算围护结构受力时,日本规范的阵风系数比中国规范大7%~22%;3)日照温差产生的最大应力点位于加载区域同未加载区域交接的地方,风荷载的方向应与加载区域剖断线的方向相同;4)煤气柜内部气压对结构的自振频率有微弱影响,实际设计时可忽略。
2015, 30(11): 57-60.
doi: 10.13206/j.gjg.201511013
摘要:
柱计算长度系数的计算在钢结构构件设计阶段是非常重要的内容。纯框架结构与框撑结构的柱子,在计算长度系数时差别很大。对于框撑结构,GB 50017—2003《钢结构设计规范》在5.3.3-1中提出了区分"强支撑"和"弱支撑"的判别式。通过一系列算例,证明了在常见建筑结构尺度下,凡是长细比小于150的钢斜撑,按照GB 50017—2003的条文5.3.3-1都是强支撑,弱支撑很难见到。尝试分析美国钢结构规范中并不区分"强支撑"和"弱支撑"的原因,并对即将发布的钢结构新规范提出几点期望。
柱计算长度系数的计算在钢结构构件设计阶段是非常重要的内容。纯框架结构与框撑结构的柱子,在计算长度系数时差别很大。对于框撑结构,GB 50017—2003《钢结构设计规范》在5.3.3-1中提出了区分"强支撑"和"弱支撑"的判别式。通过一系列算例,证明了在常见建筑结构尺度下,凡是长细比小于150的钢斜撑,按照GB 50017—2003的条文5.3.3-1都是强支撑,弱支撑很难见到。尝试分析美国钢结构规范中并不区分"强支撑"和"弱支撑"的原因,并对即将发布的钢结构新规范提出几点期望。
2015, 30(11): 61-63.
doi: 10.13206/j.gjg.201511014
摘要:
针对钢结构工程中所用的焊接H型钢的制作进行详细论述,由于钢结构的材料力学性能及其结构特点,在制作过程中必须选择合理的制作方法和焊接工艺,才能有效控制型钢在生产过程中的变形,减少二次校正的投入,提高制作精度和工程效率。结合车间施工经验及相关资料,简述焊接H型钢的制作方法,并分析、总结焊接H型钢变形的控制方法。
针对钢结构工程中所用的焊接H型钢的制作进行详细论述,由于钢结构的材料力学性能及其结构特点,在制作过程中必须选择合理的制作方法和焊接工艺,才能有效控制型钢在生产过程中的变形,减少二次校正的投入,提高制作精度和工程效率。结合车间施工经验及相关资料,简述焊接H型钢的制作方法,并分析、总结焊接H型钢变形的控制方法。
2015, 30(11): 64-68.
doi: 10.13206/j.gjg.201511015
摘要:
钢桁梁制作流程为:钢板预处理、数控切割下料、板片边缘机加工、板单元制作、杆件制作(含划线、钻孔)、平面及立体试拼装、涂装、栓合发运、桥位吊装连接。板单元、杆件、试拼装全部在工厂内制作完成,运输至桥位后,单个杆件或片体依次吊装组成钢桁梁节段。
钢桁梁制作流程为:钢板预处理、数控切割下料、板片边缘机加工、板单元制作、杆件制作(含划线、钻孔)、平面及立体试拼装、涂装、栓合发运、桥位吊装连接。板单元、杆件、试拼装全部在工厂内制作完成,运输至桥位后,单个杆件或片体依次吊装组成钢桁梁节段。
2015, 30(11): 69-74.
doi: 10.13206/j.gjg.201511016
摘要:
介绍中国西部国际博览城项目钢结构工程的主要施工技术,对工程涉及的大跨度倒三角梭形桁架、梅花钢柱、曲面网架等施工重点和难点,从制作加工、现场安装、施工方法及措施等方面进行了重点论述。同时,施工过程中加强质量控制,辅助以监测手段,确保施工质量。该施工技术对类似场馆施工有一定的借鉴意义。
介绍中国西部国际博览城项目钢结构工程的主要施工技术,对工程涉及的大跨度倒三角梭形桁架、梅花钢柱、曲面网架等施工重点和难点,从制作加工、现场安装、施工方法及措施等方面进行了重点论述。同时,施工过程中加强质量控制,辅助以监测手段,确保施工质量。该施工技术对类似场馆施工有一定的借鉴意义。
2015, 30(11): 75-77.
doi: 10.13206/j.gjg.201511017
摘要:
吉安体育中心体育场钢结构屋盖结构形式采用L形三角空间桁架钢结构,由26榀悬挑主桁架及5榀环向桁架组成,根据工程特点,主桁架在地面上拼装完成后,由2台吊车吊起并在空中完成翻转动作,然后由1台350t的履带吊将主桁架进行吊装就位,在保证安装精度的同时减少安装工程量,顺利完成桁架的吊装过程。
吉安体育中心体育场钢结构屋盖结构形式采用L形三角空间桁架钢结构,由26榀悬挑主桁架及5榀环向桁架组成,根据工程特点,主桁架在地面上拼装完成后,由2台吊车吊起并在空中完成翻转动作,然后由1台350t的履带吊将主桁架进行吊装就位,在保证安装精度的同时减少安装工程量,顺利完成桁架的吊装过程。
2015, 30(11): 78-82.
doi: 10.13206/j.gjg.201511018
摘要:
无支架悬挂施工方法是应用于花瓶式悬臂盖梁的一项施工技术。无支架悬挂体系采用钢管柱作为整个体系的支撑基础,主受力结构采用钢桁架悬臂结构,在钢桁架的主梁上悬挂整体吊架,吊架上直接安装模板。整个支撑体系作为盖梁的模板、钢筋和混凝土的受力支架。此技术无需在施工中搭设满堂支架,为在无条件搭设满堂支架的情况下悬臂盖梁的施工提供了行之有效的方法。
无支架悬挂施工方法是应用于花瓶式悬臂盖梁的一项施工技术。无支架悬挂体系采用钢管柱作为整个体系的支撑基础,主受力结构采用钢桁架悬臂结构,在钢桁架的主梁上悬挂整体吊架,吊架上直接安装模板。整个支撑体系作为盖梁的模板、钢筋和混凝土的受力支架。此技术无需在施工中搭设满堂支架,为在无条件搭设满堂支架的情况下悬臂盖梁的施工提供了行之有效的方法。
2015, 30(11): 83-87.
doi: 10.13206/j.gjg.201511019
摘要:
工程主楼为大跨度桁架悬挂结构,且存在斜拉索,结构体系比较特殊,现场的塔吊较小,不能满足主楼钢结构的吊装要求,且含大面积的地下室,不利于钢结构施工。在吊装机械小、施工场地条件限制、结构复杂性等众多因素影响下,可利用核心筒顶增设屋面吊并结合汽车吊进行吊装施工,再对汽车吊行走路线经过的地下室顶板进行加固处理以保证结构安全。针对工程特点的施工技术进行分析,可为其他类似项目提供参考。
工程主楼为大跨度桁架悬挂结构,且存在斜拉索,结构体系比较特殊,现场的塔吊较小,不能满足主楼钢结构的吊装要求,且含大面积的地下室,不利于钢结构施工。在吊装机械小、施工场地条件限制、结构复杂性等众多因素影响下,可利用核心筒顶增设屋面吊并结合汽车吊进行吊装施工,再对汽车吊行走路线经过的地下室顶板进行加固处理以保证结构安全。针对工程特点的施工技术进行分析,可为其他类似项目提供参考。
2015, 30(11): 88-93.
doi: 10.13206/j.gjg.201511020
摘要:
运用BIM技术创建了某工程的BIM施工模型,并对钢结构安装工程的"内环整体提升+外环分段吊装"综合施工法、分段分块吊装高空对接法两套施工方案进行了3D施工工况展示和4D施工进度模拟,然后结合两方案的技术可行性、安全、质量、工期和成本等方面进行了对比优选。
运用BIM技术创建了某工程的BIM施工模型,并对钢结构安装工程的"内环整体提升+外环分段吊装"综合施工法、分段分块吊装高空对接法两套施工方案进行了3D施工工况展示和4D施工进度模拟,然后结合两方案的技术可行性、安全、质量、工期和成本等方面进行了对比优选。
2015, 30(11): 94-97.
doi: 10.13206/j.gjg.201511021
摘要:
腐蚀环境下服役的钢结构经常承受腐蚀与疲劳的双重破坏,提出一种考虑循环荷载与腐蚀破坏耦合作用的新方法以评估钢结构腐蚀疲劳寿命。利用一种基于力学因素的钢结构腐蚀数学模型,确定钢结构在循环荷载作用下不同时间点的腐蚀深度,分别建立精确有限元模型计算结构损伤,最后结合Miner准则确定累计损伤,评估疲劳寿命。与传统方法相比较,该方法考虑了腐蚀与疲劳的耦合效应,计算所得的腐蚀速度更快、腐蚀疲劳寿命更低。腐蚀疲劳对结构损伤较传统认识更大,应予以足够重视。该方法操作简便,实用性强,可用于评估一般钢结构的腐蚀疲劳寿命。
腐蚀环境下服役的钢结构经常承受腐蚀与疲劳的双重破坏,提出一种考虑循环荷载与腐蚀破坏耦合作用的新方法以评估钢结构腐蚀疲劳寿命。利用一种基于力学因素的钢结构腐蚀数学模型,确定钢结构在循环荷载作用下不同时间点的腐蚀深度,分别建立精确有限元模型计算结构损伤,最后结合Miner准则确定累计损伤,评估疲劳寿命。与传统方法相比较,该方法考虑了腐蚀与疲劳的耦合效应,计算所得的腐蚀速度更快、腐蚀疲劳寿命更低。腐蚀疲劳对结构损伤较传统认识更大,应予以足够重视。该方法操作简便,实用性强,可用于评估一般钢结构的腐蚀疲劳寿命。
2015, 30(11): 98-100.
doi: 10.13206/j.gjg.201511022
摘要:
针对Tekla Structures软件的主要功能进行分析研究,以支撑化工设备的钢结构工程为应用对象,分析该软件在创建模型、碰撞检测、创建节点、生成图纸、现场安装等方面遇到的问题,并提出解决方案,以提高详图设计效率,降低人力成本。
针对Tekla Structures软件的主要功能进行分析研究,以支撑化工设备的钢结构工程为应用对象,分析该软件在创建模型、碰撞检测、创建节点、生成图纸、现场安装等方面遇到的问题,并提出解决方案,以提高详图设计效率,降低人力成本。
