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2019年  第34卷  第4期

科研开发
集装箱装配建筑减震结构及连接节点抗震性能分析研究
吴从晓, 杨渊, 吴从永, 杨涛, 徐昕
2019, 34(4): 1-8. doi: 10.13206/j.gjg.201904001
摘要:
模块化集装箱装配式建筑近年来得到了快速的发展,箱体之间的连接方式是保证集装箱建筑整体性及承载能力的关键问题。基于现有的集装箱建筑连接节点形式及减、隔震技术特点,提出了一种集装箱装配式建筑减震连接节点。采用ABAQUS有限元分析软件,共建立4个6 m(20 ft)和12 m(40 ft)类型箱体的单箱两层的集装箱建筑模型,节点采用常规连接件和减震连接件两种连接形式。对建立的模型进行单调水平加载和低周往复加载下的数值仿真分析,对不同连接形式整体结构及连接节点的受力性能进行了分析。分析结果表明:减震节点可以使结构的滞回曲线更加饱满,结构构件的应力下降,屈服面积减小;结构屈服后强度退化降低,保证结构在地震下具有较好的水平抗侧承载力及滞回耗能能力,提高结构抗震性能;避免连接节点出现应力集中现象,确保连接件和角件不发生破坏,保证连接节点的可靠性。
传统风格建筑钢框架抗震性能试验研究
车顺利, 吴琨, 薛建阳, 贾俊明
2019, 34(4): 9-12. doi: 10.13206/j.gjg.201904002
摘要:
为研究传统风格建筑钢框架抗震性能,按1∶2缩尺比例设计制作了试验模型,并对其进行了拟动力和拟静力试验。介绍了试验模型的设计过程和加载装置及加载制度,给出并对比了不同加载工况下传统风格建筑钢框架的试验现象、位移反应及滞回耗能特性。结果表明:在不同峰值加速度工况作用下传统风格建筑钢框架的位移反应不同,结构滞回曲线饱满,结构具有良好的抗震性能。同时建议类似工程设计中应加强斗拱节点设计,以便延迟框架梁端过早开裂、屈曲,从而提高结构整体抗震性能。
长圆孔腹板连梁连柱钢框架结构抗震性能研究
赵冬冬, 赵宝成, 沈晓明
2019, 34(4): 13-20. doi: 10.13206/j.gjg.201904003
摘要:
耗能连梁是连柱钢框架结构的重要构件,传统耗能连梁在往复荷载下常常出现加劲肋与腹板间焊缝的首先破坏,从而降低了塑性转动能力。为了提高耗能连梁转动能力,并使其尽早进入塑性耗能,可采用长圆孔腹板耗能连梁代替传统的耗能连梁。通过ABAQUS有限元软件分析了配置长圆孔腹板耗能连梁连柱框架结构的滞回性能。分析结果表明:耗能连梁腹板厚度t_w的增加可以提升结构的刚度、承载力以及耗能能力。孔间柱长宽比β越小,结构性能越好,考虑应力集中与钢材初始缺陷,建议设计时β可取1~1. 2。长圆孔腹板耗能连梁长度L的增加可以提升结构耗能性能,但L过长时,塑性发展不充分,不能充分发挥材料性能,宜取主结构跨度的16%~22%。提升框架钢材等级可以显著提升结构的承载力,并降低刚度退化幅度。
全装配式桁架檩条力学性能试验研究
李慧, 樊轶江
2019, 34(4): 21-25. doi: 10.13206/j.gjg.201904004
摘要:
针对螺栓连接装配式桁架檩条的力学性能,进行了7组不同工况的足尺静力加载试验,研究压力及风吸力作用下结构的荷载-位移、荷载-应变等变化规律,分析各部件的工作机理及破坏形式。结果表明:装配式桁架檩条的试验破坏模式与理论破坏模式基本一致,但其试验承载能力明显高于理论值,且构件挠度试验值也远大于理论值;压力荷载作用下弦杆和腹杆螺栓连接节点强度不足是导致试件破坏的主要原因,而风吸力作用下试件的主要破坏原因是下弦杆的局部受压承载力不足。建议实际设计中,对螺栓连接节点进行改进以增加其刚度或对檩条整体刚度进行适当折减,并适当增大端腹杆截面,提高其承载能力。
双钢板内填混凝土T形短肢剪力墙框架结构抗震性能研究
芦华, 赵宝成
2019, 34(4): 26-34. doi: 10.13206/j.gjg.201904005
摘要:
为了研究双钢板内填混凝土T形短肢剪力墙框架结构在水平往复荷载作用下的抗震性能,设计了19个短肢剪力墙框架试件,应用ABAQUS有限元分析软件建立了分析模型,对试件施加竖向荷载和水平往复荷载。分析了钢板厚度、墙肢肢厚比和墙肢连梁刚度比等参数对试件抗震性能的影响。结果表明:提高钢板的厚度可有效提高试件的抗震性能和延性;控制肢厚比为6~7时可有效提高试件的承载能力和抗震性能,继续增大之后影响不大;控制结构墙肢连梁刚度比为10~15时可以有效提高试件极限荷载和延性,继续增大刚度比之后,试件的极限荷载和延性均下降。
几种钢管混凝土柱-钢梁节点性能对比研究
付学宝, 王昌兴, 陈春材
2019, 34(4): 35-39. doi: 10.13206/j.gjg.201904006
摘要:
提出4种新型钢管混凝土柱-钢梁连接节点。通过对节点刚度、开裂程度、受力性能、经济性、施工质量等方面的对比分析,给出不同情况下适宜采用的节点形式。分析了钢管混凝土柱初始受力状态、混凝土浇筑质量及收缩对节点刚度的影响,结果表明:这些因素对节点刚度的影响可达到20%,在节点设计中必须考虑。
方形不锈钢管海砂混凝土柱轴压性能试验研究
张伟杰, 廖飞宇, 尧国皇
2019, 34(4): 40-45. doi: 10.13206/j.gjg.201904007
摘要:
对12根方形不锈钢管海砂混凝土柱在轴心受压作用下的力学性能进行试验,主要参数为:含钢率和细骨料类型。研究了方形不锈钢管混凝土柱在轴压荷载下的破坏模态、荷载-轴向位移曲线、荷载-应变曲线,并将海砂和河砂对试件承载力的影响进行了对比。试验结果表明:与浇灌河砂混凝土的组合柱试件相比,不锈钢管海砂混凝土柱的破坏模态和轴向荷载-位移关系曲线并无显著区别,不锈钢管能对海砂混凝土产生有效的约束作用,证明了不锈钢管海砂混凝土在实际工程中应用的可能性。最后,采用中国、欧洲和美国的普通钢管混凝土规范对试验实测的极限承载力进行计算比较。
基于混凝土弹塑性模型的栓钉连接件承载力分析方法
谢宏伟, 蒲黔辉, 王克思, 张晓飞
2019, 34(4): 46-52. doi: 10.13206/j.gjg.201904008
摘要:
目前采用ABAQUS软件对栓钉连接件承载力进行分析时,混凝土一般采用损伤塑性模型来模拟,但该材料模型需要确定损伤因子等一系列参数,在实际应用中较为繁琐且收敛性较差。为了扩大有限元方法的应用,提出以弹塑性模型作为混凝土的材料模型。在验证有限元模型的正确性后,分析混凝土强度等级和栓钉直径对承载力的影响,并与国内外规范进行对比。研究结果表明:采用混凝土弹塑性模型对栓钉连接件承载力进行分析在多数情况下是可行的;混凝土弹塑性模型中的弹性模量的取值不同于实际的弹性模量,需根据峰值应力和应变来确定;英国BS 8110规范中对混凝土极限强度的定义偏于保守;依据GB 50017—2017《钢结构设计标准》计算的栓钉连接件承载力基本处于AASHTO LRFD规范和Eurocode 4规范计算结果之间;规范中规定的当连接件发生栓钉剪断破坏时的承载力与混凝土材料性能无关是偏于不合理的。
薄钢板折边凹形焊接试验研究
段坤朋, 徐晗, 李渴, 钟晴娴
2019, 34(4): 53-56. doi: 10.13206/j.gjg.201904009
摘要:
钢板剪力墙广泛应用于装配式钢结构建筑,受建筑尺寸及国内钢材市场常用钢板规格的限制,钢板剪力墙的制作通常需要拼接。当板厚较小,即小于8 mm时,采用平板焊接工艺的拼接容易出现钢板残余应变大、观感质量差的缺陷,难以满足相关规范要求。为此提出一种薄钢板折边凹形焊接工艺,并设计了60个试件进行轴向拉伸试验。试验结果表明:3~6 mm厚度的钢板,薄钢板折边凹形焊接工艺可行;该工艺的3种焊缝形式,即内凹焊缝、外凸焊缝、平齐焊缝的焊缝性能与平板对接焊接工艺的焊缝性能基本一致,内凹焊缝施焊1道即可满足焊缝性能要求,可优化工序,提升经济性;药芯焊丝可适用于该工艺,对于施工工期要求较高的装配式建筑,其综合效益较高。
工程设计
钢排架结构抽柱改造整体性能分析研究
辛雷, 幸坤涛, 杨建平, 周楠
2019, 34(4): 57-59. doi: 10.13206/j.gjg.201904010
摘要:
结合某钢排架结构厂房抽柱改造的实例,介绍了格构式排架柱抽柱厂房三维空间分析的计算原则和内容,并分析了抽柱对排架柱柱列受力影响的特点。抽柱结构的三维整体空间分析更接近于结构实际受力情况,分析结果较传统的选取平面计算单元的方法更加精确。
黏滞阻尼器在网架结构抗倒塌中的应用研究
王孟鸿, 曹笑楠, 黄亚澜
2019, 34(4): 60-64. doi: 10.13206/j.gjg.201904011
摘要:
大跨空间结构造型多变、规模庞大,可以实现设计师对于建筑物外观形式的构想,近年来得到了快速地推广。该类建筑具有重要性高、人员密集和影响力大的特点,在地震灾害来临时,还兼有临时避难场所的功能。这就要求其不但要满足相关规范要求的安全设防,同时还应该保证在遭遇超强意外荷载作用时满足抗连续倒塌的要求。对某实际网架结构进行了数值模拟,采用增量动力分析(IDA)方法找到了结构的薄弱环节,并且将黏滞阻尼器应用到网架结构中,研究在地震波作用下黏滞阻尼器对大跨网架结构的减震效果,并提出阻尼器在网架中的合理布置方式,为网架结构抗倒塌设计提供了参考。
江西某钢框架结构办公楼基础隔震研究
饶力, 罗洵, 游庆
2019, 34(4): 65-68. doi: 10.13206/j.gjg.201904012
摘要:
基于江西某钢框架结构办公楼,通过SAP 2000有限元软件建立基础隔震和非基础隔震两个钢框架有限元计算模型,选用El Centro地震波对钢框架结构的动力反应进行详细分析。研究结果表明:基础隔震技术可以有效减小地震对钢框架结构的影响,可有效延长结构的自振周期,减小层间剪力、楼层加速度和层间相对位移,并可以增强结构的一体性,使钢框架的上部结构整体平动。
陡峻山区输电塔风振响应分析
高一然, 黄勇, 邓洪洲, 赵庆斌
2019, 34(4): 69-73. doi: 10.13206/j.gjg.201904013
摘要:
为有效解决陡峻山区立塔困难的问题,提出采用塔腿含过渡段的输电塔结构形式以解决塔腿高差过大的问题。通过自立式铁塔内力分析软件TTA和有限元分析软件ANSYS对一塔腿含过渡段的220 kV输电塔动力特性和风振系数进行计算,分析了塔腿含过渡段输电塔振型和风振响应的特点。结果表明:增加过渡段后,输电塔第1、2阶振型方向和平腿模型相反,风振系数与平腿模型相比变化不大,设计时应加强横隔面等构件,以增加输电塔竖向及整体刚度。
模块化栈桥结构设计
万瑜, 邱国志, 李利军
2019, 34(4): 74-79. doi: 10.13206/j.gjg.201904014
摘要:
主要介绍一种从澳大利亚引进的新型模块化栈桥结构的设计方法,通过有限元分析软件SAP 2000建立结构分析模型,深入研究并分析其力学性能。结果表明:模块化栈桥结构受力复杂,整体表现为简支梁的受弯状态,竖向荷载起控制作用;薄壁波纹板可作为结构的承力构件,是新型模块化栈桥的创新点之一,相比传统钢结构栈桥可节省材料,使结构形式更加经济、合理;有限元分析结果为同类栈桥快速初选断面构件尺寸提供一种简化模型的方法,并可推广至其他型号栈桥,从而形成定型产品。
新型钢结构作业棚抗冲击性能有限元分析
杨志坚, 苏志华, 李帼昌, 刘一迪
2019, 34(4): 80-86. doi: 10.13206/j.gjg.201904015
摘要:
开发了一种新型钢结构作业棚,并应用ABAQUS软件中的ABAQUS/Explicit显示分析模块建立了22个有限元模型,对其抗冲击性能进行有限元分析,分别考察了高空坠物的高度、作用面积、木材厚度对钢结构作业棚结构体系的影响。分析结果表明:结构体系受到冲击后,主要以防护层木材的变形损伤与剪切破坏为主,钢结构构件的变形相对较小并且不会达到屈服状态;当坠落物体作用面积较大、木材较厚时,木材吸收的冲击能量越多,可承受冲击能力越强,结构越安全;当坠落物体高度较大时,冲击能量越大,可承受冲击能力越小,结构越危险。
加工制作
大跨径装配式钢-混组合箱梁制作工艺研究
张璇
2019, 34(4): 87-90. doi: 10.13206/j.gjg.201904016
摘要:
石门特大桥上部结构采用跨径50 m装配式先简支后连续钢-混组合箱梁,混凝土桥面板和钢梁顶板通过剪力钉连接,钢梁通过箱间横梁连为整体。由于钢梁跨径大、杆件长、连接部位多,从而造成钢梁几何尺寸不易控制,且钢梁腹板与底板、顶板等主要焊缝均要求熔透,进而导致焊接变形大,进一步加大了尺寸精度控制的难度。通过分析钢梁结构特点,制定合理的制作工艺方案,对钢箱梁进行整体试拼装和匹配出孔,有效解决了大跨径装配式钢-混组合梁的制作难题。
施工技术
宁波奥体中心游泳馆钢结构屋盖施工技术
蒋永扬, 袁国平, 何海, 倪挺
2019, 34(4): 91-95. doi: 10.13206/j.gjg.201904017
摘要:
以宁波奥体中心游泳馆钢结构屋盖施工为背景,阐述一种大跨度圆管桁架空间钢结构的施工技术,并对该技术所涉及的施工验算做详细介绍。该施工技术能够解决在地下室上采用大型起重设备进行起重作业对地下室结构产生不利影响的问题;同时,针对在软土地基上难以采用大型起重设备进行起重作业的问题,提出一种可行的解决方案。
狭道整体提升平移千吨超60m跨钢连廊技术
张轶东, 孙韩盛
2019, 34(4): 96-100. doi: 10.13206/j.gjg.201904018
摘要:
主要阐述多列多层支座支撑体系钢连廊,在狭小通道内,安装、整体提升和高空平移施工技术。针对钢连廊安装关键工序和精确测量的控制,针对提升平移机构定位安装精度的控制,简要介绍就位后的监测,保证多列多层支座受力调试满足设计和施工质量验收的要求。
钢结构间接空冷塔主体施工关键技术
段常智, 高磊
2019, 34(4): 101-106. doi: 10.13206/j.gjg.201904019
摘要:
随着国家环境保护要求的不断提高,绿色建筑、装配式钢结构、循环经济的发展理念不断深入,钢结构间接空冷塔的建设对电力行业、建筑行业具有深远的影响。目前国内火电厂广泛采用混凝土塔,钢结构间接空冷塔的建造开创了国内先河,通过项目实际工程验证,其与混凝土塔相比较具有抗震性能好、建造成本低,施工周期短,高空作业人员少、更有利于环境保护等诸多优势。以具体工程为例,针对钢结构间冷塔主体制作与施工过程中的重点及难点问题,较系统、全面地总结了钢结构间接空冷塔主体制作与安装的关键技术。
大体积复杂桁架结构施工技术
周元
2019, 34(4): 107-110. doi: 10.13206/j.gjg.201904020
摘要:
成都万达城展示中心外造型钢结构为三层三片花瓣状弧形桁架,位于钢框架结构与玻璃幕墙结构之间,且大部分构件为带相贯口的弧形杆件。采用分块吊装的施工方法,其分块单元为大体积复杂桁架结构,现场拼装及吊装难度大。通过分析论证,采用分阶段拼装、双机抬吊翻身、分块吊装、套管调节等施工措施,确保分块桁架的拼装精度满足要求,实现分块桁架的精准吊装对位,顺利完成施工。
钢木女儿墙模板体系施工技术
刘泽伟, 裴汉江, 张康, 戴力, 黄俊, 唐志超
2019, 34(4): 111-115. doi: 10.13206/j.gjg.201904021
摘要:
长沙滨江金融大厦位于潇湘大道与茶子山路交汇处的西北角,其中T3塔楼结构标高158. 350 m,结构形式为外钢框架-内核心筒组合体系,楼板采用的是自承式钢筋桁架楼承板。屋顶临边处女儿墙模板由于无法使用传统木模以及同楼承板模板材料(镀锌钢板)导致女儿墙无法施工。因此施工单位设计钢木女儿墙模板体系解决了传统木模和镀锌钢板无法作为模板施工的问题,同时消除了安全隐患并提高了施工质量。
基于MIDAS/Civil有限元软件对钢拱桥整体推移过程的仿真研究
付光辉, 张生东
2019, 34(4): 116-119. doi: 10.13206/j.gjg.201904022
摘要:
立保大桥为3跨钢管下承式拱桥,为保证施工过程不影响京杭运河的水运交通,拟采用整体推移的方法施工。鉴于目前国内外类似项目较少,为了研究整体推移过程中桥梁关键构件的应力-应变状态,基于MIDAS/Civil有限元软件,建立了仿真模型,分3个阶段对整个推移过程进行研究,找出了最大应力值和最大位移值出现的时间、位置和大小,总结了应力和位移的发展规律,结果表明在利用整体推移法施工的过程中,最大应力和最大位移均在可控范围内,满足设计要求并可保证施工安全。
设计论坛
GB 50017—2017《钢结构设计标准》疑难浅析(4)
王立军
2019, 34(4): 120-122. doi: 10.13206/j.gjg.201904023
摘要:
10桁架杆件的次弯矩(第5. 1. 5条,第8. 5. 1条)第5. 1. 5条规定,桁架杆件的轴力计算可采用节点铰接;采用节点板连接,杆件截面为单角钢、双角钢或T形钢时,可不考虑节点刚性引起的弯矩效应;钢管相贯节点,主管节间长度与截面高度或直径之比不小于12、支管杆间长度与截面高度或直径之比不小于24时,可视为铰接节点; H形或箱形截面