登录
注册
2025年 第40卷 第1期
2025, 40(1): 1-17.
doi: 10.13206/j.gjgS24080629
摘要
PDF (56882KB)
摘要:
空间结构是一种广泛应用于大跨度、大空间和大面积建筑的结构形式,在国家基础设施和城市建设中占据重要地位。我国现已成为空间结构领域的大国,正逐步形成自己的技术特色,并向空间结构强国稳步迈进。总结了我国空间结构40年来在结构体系、理论方法及工程技术等方面的发展历程与创新成果。在结构体系方面,讨论了现代空间结构的分类方法,阐述了刚性、刚柔性和柔性三大类空间结构的力学特点及其工程实践,表明我国空间结构体系不断拓展,呈现多样化与现代化的发展趋势。在理论方法方面,回顾了空间结构计算、分析、设计等理论与方法的演进历程,并深入探讨了多阶段全过程模拟分析方法、群索优化控制分析方法、结构复杂行为分析的有限质点法、空间结构形态学等若干关键问题。在工程技术方面,总结了设计、建造与运维三个环节的技术进步;设计环节完善了标准规范体系,研发了一系列专用设计软件,建立了模型试验与节点试验技术;施工环节创新了多种高效施工工艺,推进了数字化智能化建造,提升了构件精密制造与智能加工水平;运维环节,结构感知、数据分析与状态评估等技术均取得了一定进展,并实现工程应用。最后展望了我国空间结构的未来发展重点,包括新型结构体系研发、空间结构智能化、绿色低碳空间结构以及既有空间结构评估与加固等。
空间结构是一种广泛应用于大跨度、大空间和大面积建筑的结构形式,在国家基础设施和城市建设中占据重要地位。我国现已成为空间结构领域的大国,正逐步形成自己的技术特色,并向空间结构强国稳步迈进。总结了我国空间结构40年来在结构体系、理论方法及工程技术等方面的发展历程与创新成果。在结构体系方面,讨论了现代空间结构的分类方法,阐述了刚性、刚柔性和柔性三大类空间结构的力学特点及其工程实践,表明我国空间结构体系不断拓展,呈现多样化与现代化的发展趋势。在理论方法方面,回顾了空间结构计算、分析、设计等理论与方法的演进历程,并深入探讨了多阶段全过程模拟分析方法、群索优化控制分析方法、结构复杂行为分析的有限质点法、空间结构形态学等若干关键问题。在工程技术方面,总结了设计、建造与运维三个环节的技术进步;设计环节完善了标准规范体系,研发了一系列专用设计软件,建立了模型试验与节点试验技术;施工环节创新了多种高效施工工艺,推进了数字化智能化建造,提升了构件精密制造与智能加工水平;运维环节,结构感知、数据分析与状态评估等技术均取得了一定进展,并实现工程应用。最后展望了我国空间结构的未来发展重点,包括新型结构体系研发、空间结构智能化、绿色低碳空间结构以及既有空间结构评估与加固等。
2025, 40(1): 18-25.
doi: 10.13206/j.gjgS23091402
摘要:
大跨度空间钢结构在人类生产生活的相关领域扮演着重要角色,大型双层网壳结构也在实际工程中得到了广泛的应用。由于结构实际服役期间所遭受的意外事件充满偶然性,因某些关键杆件局部失效引起整个网壳发生连续倒塌的案例也不乏存在。例如在某些因素下,结构的重要杆件发生弯曲或是连接处的高强螺栓断裂等使得网壳结构在重要构件失效后并不能形成有效的荷载传递路径而发生延展破坏,最后发生连续性的倒塌,因此需要深入研究关键杆件加固对双层网壳结构抗倒塌性能的影响。在该背景下,以某个实际双层网壳结构为研究对象,采用SAP 2000有限元软件进行建模与分析处理,在考虑结构的双重非线性以及初始缺陷的前提下,对网壳进行位移控制作用下的全过程非线性分析,结合塑性铰的发展情况,识别失效杆件位置并根据失效杆件的杆件重要性系数确定网壳的关键杆件。选取3种不同的加固方法对结构中关键杆件进行加固处理,对比分析结构加固前后静力荷载作用下的抗倒塌极限承载能力。对双层网壳结构进行地震作用下的动力时程分析,并引入结构地震作用下的应变能原理对结构进行罕遇地震作用下的抗倒塌分析,对比分析关键杆件加固前后的动力响应。结果表明:对关键杆件进行加固能够有效提高双层网壳结构的抗倒塌性能;采用瞬时荷载法对双层网壳结构进行动力非线性时程分析,通过移除失效构件,分析剩余结构的响应,验证了关键杆件识别方法的正确性;对比发现仅通过增强关键杆件的材料强度或增大其截面面积均能提高整体结构的承载能力,但提升程度有限,采取适当地同时提升双层网壳结构关键杆件材料强度与截面面积的加固方法,可以有效提升整体结构在静力荷载作用下的抗倒塌承载性能;对结构进行罕遇地震作用下的抗倒塌分析发现,关键杆件加固后的双层网壳结构应变能的变化幅度小于加固前的原结构,进一步验证了对双层网壳结构的关键杆件采取有效的加固措施,能够有效提高其在地震作用下的抗倒塌能力。
大跨度空间钢结构在人类生产生活的相关领域扮演着重要角色,大型双层网壳结构也在实际工程中得到了广泛的应用。由于结构实际服役期间所遭受的意外事件充满偶然性,因某些关键杆件局部失效引起整个网壳发生连续倒塌的案例也不乏存在。例如在某些因素下,结构的重要杆件发生弯曲或是连接处的高强螺栓断裂等使得网壳结构在重要构件失效后并不能形成有效的荷载传递路径而发生延展破坏,最后发生连续性的倒塌,因此需要深入研究关键杆件加固对双层网壳结构抗倒塌性能的影响。在该背景下,以某个实际双层网壳结构为研究对象,采用SAP 2000有限元软件进行建模与分析处理,在考虑结构的双重非线性以及初始缺陷的前提下,对网壳进行位移控制作用下的全过程非线性分析,结合塑性铰的发展情况,识别失效杆件位置并根据失效杆件的杆件重要性系数确定网壳的关键杆件。选取3种不同的加固方法对结构中关键杆件进行加固处理,对比分析结构加固前后静力荷载作用下的抗倒塌极限承载能力。对双层网壳结构进行地震作用下的动力时程分析,并引入结构地震作用下的应变能原理对结构进行罕遇地震作用下的抗倒塌分析,对比分析关键杆件加固前后的动力响应。结果表明:对关键杆件进行加固能够有效提高双层网壳结构的抗倒塌性能;采用瞬时荷载法对双层网壳结构进行动力非线性时程分析,通过移除失效构件,分析剩余结构的响应,验证了关键杆件识别方法的正确性;对比发现仅通过增强关键杆件的材料强度或增大其截面面积均能提高整体结构的承载能力,但提升程度有限,采取适当地同时提升双层网壳结构关键杆件材料强度与截面面积的加固方法,可以有效提升整体结构在静力荷载作用下的抗倒塌承载性能;对结构进行罕遇地震作用下的抗倒塌分析发现,关键杆件加固后的双层网壳结构应变能的变化幅度小于加固前的原结构,进一步验证了对双层网壳结构的关键杆件采取有效的加固措施,能够有效提高其在地震作用下的抗倒塌能力。
2025, 40(1): 26-33.
doi: 10.13206/j.gjgS23092103
摘要:
为研究预应力双层索柔性光伏支架在脉动风荷载作用下的结构响应,基于能量变分法得到均布荷载作用下不考虑温度影响的索水平张力解析解,建立了跨度为30.48 m的有限元模型,并验证了模型的正确性。基于Davenport谱,考虑脉动风荷载的空间相关性,采用AR线性滤波法模拟脉动风速时程。在跨度方向上的0、L/6、2L/6、3L/6、4L/6,5L/6,L共7个节点处施加0°和180°脉动风载,考虑P-Δ效应和大变形的影响,对结构进行非线性动力时程分析。结果表明:结构振型以Z向平动为主,1阶振型频率为2.844 Hz;X方向脉动风载对结构三个方向的位移响应均有影响,其中X方向与Z方向影响最大;结构跨中的横向刚度和竖向刚度较弱,支座处纵向刚度较弱;180°风工况下,结构X向的位移响应极差和承重索的张力响应极差比0°工况增加了20%,180°脉动风对结构的影响更大;结构水平张力响应与施加的预应力相比变化不明显,脉动风对预应力双层索柔性光伏支架的内力影响较小。
为研究预应力双层索柔性光伏支架在脉动风荷载作用下的结构响应,基于能量变分法得到均布荷载作用下不考虑温度影响的索水平张力解析解,建立了跨度为30.48 m的有限元模型,并验证了模型的正确性。基于Davenport谱,考虑脉动风荷载的空间相关性,采用AR线性滤波法模拟脉动风速时程。在跨度方向上的0、L/6、2L/6、3L/6、4L/6,5L/6,L共7个节点处施加0°和180°脉动风载,考虑P-Δ效应和大变形的影响,对结构进行非线性动力时程分析。结果表明:结构振型以Z向平动为主,1阶振型频率为2.844 Hz;X方向脉动风载对结构三个方向的位移响应均有影响,其中X方向与Z方向影响最大;结构跨中的横向刚度和竖向刚度较弱,支座处纵向刚度较弱;180°风工况下,结构X向的位移响应极差和承重索的张力响应极差比0°工况增加了20%,180°脉动风对结构的影响更大;结构水平张力响应与施加的预应力相比变化不明显,脉动风对预应力双层索柔性光伏支架的内力影响较小。
2025, 40(1): 34-41.
doi: 10.13206/j.gjgS23112101
摘要:
随着消能减震技术的日益发展,减震产品在建筑结构中的应用越来越多。工程中常用的减震产品主要有位移型消能器和速度型消能器,二者原理及性能不同。当前实际工程中多采用单一减震产品,有时难以满足"设防地震正常使用"的设计要求。鉴于此,将两类减震产品进行有机组合,发挥协同互补优势,形成组合减震技术,确保结构满足"设防地震正常使用"要求。以8度区某钢结构医院病房楼为工程实例,采用ETABS有限元计算软件进行消能减震分析,通过对组合减震方案、单一减震方案和无控结构方案在设防地震和罕遇地震下的层间位移角、楼面水平加速度和构件损伤等设计指标进行对比分析。结果表明:组合减震方案通过屈曲约束支撑和黏滞阻尼器两种减震产品的有效组合,结构层间位移角的控制优于单一减震方案;楼面水平加速度除顶层屋面板外,其他楼层在设防地震下不超过0.25g,在罕遇地震下不超过0.45g;结构损伤分析中,组合减震方案在设防地震下未出现塑性铰,罕遇地震下仅少量构件出现塑性铰,其深度未超过"IO状态"。各指标对比结果说明组合减震方案有效改善并控制了结构的响应,其效果优于单一减震方案,实现了设防地震正常使用的目标。
随着消能减震技术的日益发展,减震产品在建筑结构中的应用越来越多。工程中常用的减震产品主要有位移型消能器和速度型消能器,二者原理及性能不同。当前实际工程中多采用单一减震产品,有时难以满足"设防地震正常使用"的设计要求。鉴于此,将两类减震产品进行有机组合,发挥协同互补优势,形成组合减震技术,确保结构满足"设防地震正常使用"要求。以8度区某钢结构医院病房楼为工程实例,采用ETABS有限元计算软件进行消能减震分析,通过对组合减震方案、单一减震方案和无控结构方案在设防地震和罕遇地震下的层间位移角、楼面水平加速度和构件损伤等设计指标进行对比分析。结果表明:组合减震方案通过屈曲约束支撑和黏滞阻尼器两种减震产品的有效组合,结构层间位移角的控制优于单一减震方案;楼面水平加速度除顶层屋面板外,其他楼层在设防地震下不超过0.25g,在罕遇地震下不超过0.45g;结构损伤分析中,组合减震方案在设防地震下未出现塑性铰,罕遇地震下仅少量构件出现塑性铰,其深度未超过"IO状态"。各指标对比结果说明组合减震方案有效改善并控制了结构的响应,其效果优于单一减震方案,实现了设防地震正常使用的目标。
2025, 40(1): 42-51.
doi: 10.13206/j.gjgS24070801
摘要:
近年来越来越多的超高层结构为了满足美学、标志性等设计方面的需要,采用更复杂的断面形式(如变截面、倒角断面、断面扭转等)。扭曲外立面体型超高层异形建筑虽具有更高的观赏价值和体验价值,但与此同时给结构分析和建筑施工带来的困难也远远高于传统形式的建筑。玻璃幕墙是一种常用的超高层结构外立面围护结构,在主体构件及连接件设计阶段,设计荷载最为关键,其中尤以设计用风荷载最为复杂。玻璃幕墙风荷载取值主要基于GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》中对于围护结构风荷载取值的规定,但GB 50009—2012对于体型系数、阵风系数的取值,仅考虑正多边形情况,且未考虑扭转立面情况。考虑扭转体型及非正多边形相结合的情况,风荷载体型系数的合理取值直接关系到此类结构玻璃幕墙的结构安全及使用性能。依托金华EPC项目工程,针对扭曲体型高层结构外立面异形双层玻璃幕墙,采用计算流体力学CFD(Computational Fluid Dynamics)方法,对扭曲体型高层结构进行流场重构,获取建筑周边流场流动结构的特征,基于数值模拟结果,分析玻璃幕墙风荷载体型系数,并与现行规范取值进行对比。初步研究表明,对于非正八边形典型断面,迎风侧的上、下侧面形成两个明显的能量涡,并且随着时间的推移,这对能量涡沿侧面的长边移动至背风侧,然后又重新在迎风侧形成。相比较,迎风面未发现明显的能量涡,仅在断面长边、短边交界处,发现较小的分离涡。无论是迎风区还是背风区,风荷载最大体型系数、最小体型系数,均与规范中的取值较接近;但侧风区的最大及最小体型系数,均略高于规范取值。
近年来越来越多的超高层结构为了满足美学、标志性等设计方面的需要,采用更复杂的断面形式(如变截面、倒角断面、断面扭转等)。扭曲外立面体型超高层异形建筑虽具有更高的观赏价值和体验价值,但与此同时给结构分析和建筑施工带来的困难也远远高于传统形式的建筑。玻璃幕墙是一种常用的超高层结构外立面围护结构,在主体构件及连接件设计阶段,设计荷载最为关键,其中尤以设计用风荷载最为复杂。玻璃幕墙风荷载取值主要基于GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》中对于围护结构风荷载取值的规定,但GB 50009—2012对于体型系数、阵风系数的取值,仅考虑正多边形情况,且未考虑扭转立面情况。考虑扭转体型及非正多边形相结合的情况,风荷载体型系数的合理取值直接关系到此类结构玻璃幕墙的结构安全及使用性能。依托金华EPC项目工程,针对扭曲体型高层结构外立面异形双层玻璃幕墙,采用计算流体力学CFD(Computational Fluid Dynamics)方法,对扭曲体型高层结构进行流场重构,获取建筑周边流场流动结构的特征,基于数值模拟结果,分析玻璃幕墙风荷载体型系数,并与现行规范取值进行对比。初步研究表明,对于非正八边形典型断面,迎风侧的上、下侧面形成两个明显的能量涡,并且随着时间的推移,这对能量涡沿侧面的长边移动至背风侧,然后又重新在迎风侧形成。相比较,迎风面未发现明显的能量涡,仅在断面长边、短边交界处,发现较小的分离涡。无论是迎风区还是背风区,风荷载最大体型系数、最小体型系数,均与规范中的取值较接近;但侧风区的最大及最小体型系数,均略高于规范取值。
2025, 40(1): 52-57.
doi: 10.13206/j.gjgS23090801
摘要:
大跨轻钢工业建筑是典型的风致敏感结构,容易出现风致灾害问题。风荷载和建筑物外形密切相关,由于使用工艺的要求,工业建筑中通常需设置长悬挑雨篷,然而在现行规范GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》和GB 51022—2015《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》中并无两侧带悬挑雨篷结构所对应的风荷载体型系数,因此选择合理的风荷载体型系数成为抗风设计的关键。以两侧带通长雨篷的工业建筑为研究对象,基于Fluent有限元软件,分别研究了雨篷悬挑长度和倾角对建筑典型位置风荷载体型系数的影响,并与GB 50009—2012和GB 51022—2015进行比较,最后给出了带悬挑雨篷结构的抗风设计建议。研究结果表明:雨篷悬挑长度对建筑迎风面雨篷上部墙面及雨篷的体型系数影响显著;迎风面雨篷上部墙面的风荷载体型系数在正倾角下随着雨篷长度的增加由正变负,在负倾角下均为正值;全屋面及背风面体型系数均为负值,受雨篷悬挑长度的影响不大;雨篷倾角除对雨篷及迎风面雨篷上部墙面体型系数影响较大外,对其余各个位置的影响不大;雨篷倾角为正时,迎风面雨篷上部墙面体型系数为负值且随着雨篷倾角的增大而减小,雨篷受到的风吸力随着倾角增大而增大;雨篷倾角为负时,迎风面雨篷上部墙面的体型系数为正值,且随着倾角的增大而增大,雨篷受到的风吸力随着倾角的增大而减小。通过与现行规范GB 50009—2012和GB 51022—2015《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》进行对比,除雨篷长度在8 m且倾角为0°时,迎风面雨篷体型系数为-1.37,与GB 50009—2012中表8.3.1第16项封闭式带雨篷结构中迎风面雨篷体型系数-1.4较为接近外,其他位置的风荷载体型系数相差较大;对于其他雨篷悬挑长度及倾角,所对应的结构各处风荷载体型系数与现行规范相比均有较大差异,在设计中应特别注意。
大跨轻钢工业建筑是典型的风致敏感结构,容易出现风致灾害问题。风荷载和建筑物外形密切相关,由于使用工艺的要求,工业建筑中通常需设置长悬挑雨篷,然而在现行规范GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》和GB 51022—2015《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》中并无两侧带悬挑雨篷结构所对应的风荷载体型系数,因此选择合理的风荷载体型系数成为抗风设计的关键。以两侧带通长雨篷的工业建筑为研究对象,基于Fluent有限元软件,分别研究了雨篷悬挑长度和倾角对建筑典型位置风荷载体型系数的影响,并与GB 50009—2012和GB 51022—2015进行比较,最后给出了带悬挑雨篷结构的抗风设计建议。研究结果表明:雨篷悬挑长度对建筑迎风面雨篷上部墙面及雨篷的体型系数影响显著;迎风面雨篷上部墙面的风荷载体型系数在正倾角下随着雨篷长度的增加由正变负,在负倾角下均为正值;全屋面及背风面体型系数均为负值,受雨篷悬挑长度的影响不大;雨篷倾角除对雨篷及迎风面雨篷上部墙面体型系数影响较大外,对其余各个位置的影响不大;雨篷倾角为正时,迎风面雨篷上部墙面体型系数为负值且随着雨篷倾角的增大而减小,雨篷受到的风吸力随着倾角增大而增大;雨篷倾角为负时,迎风面雨篷上部墙面的体型系数为正值,且随着倾角的增大而增大,雨篷受到的风吸力随着倾角的增大而减小。通过与现行规范GB 50009—2012和GB 51022—2015《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》进行对比,除雨篷长度在8 m且倾角为0°时,迎风面雨篷体型系数为-1.37,与GB 50009—2012中表8.3.1第16项封闭式带雨篷结构中迎风面雨篷体型系数-1.4较为接近外,其他位置的风荷载体型系数相差较大;对于其他雨篷悬挑长度及倾角,所对应的结构各处风荷载体型系数与现行规范相比均有较大差异,在设计中应特别注意。
2025, 40(1): 58-67.
doi: 10.13206/j.gjgS23122602
摘要:
延迟裂纹具有极强的隐蔽性和危害性,其产生位置难以预测,若未被及时发现,可能会在桥梁运营期间扩展,引起结构脆断,严重威胁焊接结构安全。目前,对延迟裂纹的研究集中在其产生和扩展机理方面,对于延迟裂纹的产生位置以及初始形态研究较少,而不同裂纹位置、不同裂纹形态对结构性能产生的影响大不相同。因此,在考虑残余应力的条件下针对延迟裂纹的开裂位置进行预测研究,首先设计了斜Y坡口焊接试验预制延迟裂纹,焊接过程中采用数字图像相关法(Digital Image Correlation,DIC)测试系统测量焊接过程产生的残余应力,利用有限元软件ABAQUS计算焊接残余应力结果并与测试结果进行对比,验证并完善有限元分析方法;然后基于焊后残余应力结果进一步模拟焊后扩散氢的分布,基于应力场分布以及扩散氢富集情况预测裂纹萌生位置。同时观察试验中延迟裂纹产生位置和初始形态,与有限元预测结果对比验证该预测方法的可行性。
结果表明:1)平板对接焊接结构中试板端部与中部的残余应力分布不一致,中部应力相对较为均匀,纵向应力和横向应力是主要的残余应力,其呈现拉-压分布的趋势,纵向残余应力在焊缝中心表现为较大的拉应力,最大值为320 MPa,随着与焊缝中心距离增大逐渐减小,转化为压应力;而横向残余应力呈现"M"形分布,最大值为336 MPa,在焊缝中线处为压应力。横向与纵向残余应力均未超过材料的初始屈服强度,符合焊接残余应力在焊接结构内部存在自平衡状态的情况。总体上看,数值模型的模拟值与残余应变DIC实测值吻合较好。2)由于焊缝区的残余应力要高于热影响区及母材区,并且在焊缝向热影响区过渡的区域存在残余应力的突变,因此焊缝以及热影响区的扩散氢浓度显著高于周边的母材,其中焊缝根部热影响区呈现明显的氢富集现象,在该区域内氢的浓度最大,焊缝区浓度次之,母材最低。3)试验焊缝裂纹都启裂于焊缝根部热影响区,启裂后在焊缝金属中向上扩展,止裂于焊缝中,故有限元模拟中氢富集以及应力集中位置符合试验焊缝裂纹开裂位置。可以看出,氢的聚集区域决定启裂部位,富氢区部位的变化导致裂纹走向的变化。
延迟裂纹具有极强的隐蔽性和危害性,其产生位置难以预测,若未被及时发现,可能会在桥梁运营期间扩展,引起结构脆断,严重威胁焊接结构安全。目前,对延迟裂纹的研究集中在其产生和扩展机理方面,对于延迟裂纹的产生位置以及初始形态研究较少,而不同裂纹位置、不同裂纹形态对结构性能产生的影响大不相同。因此,在考虑残余应力的条件下针对延迟裂纹的开裂位置进行预测研究,首先设计了斜Y坡口焊接试验预制延迟裂纹,焊接过程中采用数字图像相关法(Digital Image Correlation,DIC)测试系统测量焊接过程产生的残余应力,利用有限元软件ABAQUS计算焊接残余应力结果并与测试结果进行对比,验证并完善有限元分析方法;然后基于焊后残余应力结果进一步模拟焊后扩散氢的分布,基于应力场分布以及扩散氢富集情况预测裂纹萌生位置。同时观察试验中延迟裂纹产生位置和初始形态,与有限元预测结果对比验证该预测方法的可行性。
结果表明:1)平板对接焊接结构中试板端部与中部的残余应力分布不一致,中部应力相对较为均匀,纵向应力和横向应力是主要的残余应力,其呈现拉-压分布的趋势,纵向残余应力在焊缝中心表现为较大的拉应力,最大值为320 MPa,随着与焊缝中心距离增大逐渐减小,转化为压应力;而横向残余应力呈现"M"形分布,最大值为336 MPa,在焊缝中线处为压应力。横向与纵向残余应力均未超过材料的初始屈服强度,符合焊接残余应力在焊接结构内部存在自平衡状态的情况。总体上看,数值模型的模拟值与残余应变DIC实测值吻合较好。2)由于焊缝区的残余应力要高于热影响区及母材区,并且在焊缝向热影响区过渡的区域存在残余应力的突变,因此焊缝以及热影响区的扩散氢浓度显著高于周边的母材,其中焊缝根部热影响区呈现明显的氢富集现象,在该区域内氢的浓度最大,焊缝区浓度次之,母材最低。3)试验焊缝裂纹都启裂于焊缝根部热影响区,启裂后在焊缝金属中向上扩展,止裂于焊缝中,故有限元模拟中氢富集以及应力集中位置符合试验焊缝裂纹开裂位置。可以看出,氢的聚集区域决定启裂部位,富氢区部位的变化导致裂纹走向的变化。
2025, 40(1): 68-73.
doi: 10.13206/j.gjgS23110302
摘要:
研究建筑施工扣件式钢管满堂支撑架立杆长度的计算方法。现行规范中的计算长度系数线性插入方法为:按照T/CECS 699—2020《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术标准》中附录D,满堂支撑架的步距h或立杆伸出顶层水平杆中心线至支撑点的长度a以固定的步距递增,以立杆段初始计算长度LC为自变量,先通过线性插入方法计算出相应的满堂支撑架立杆计算长度系数(μ1或μ2),进而再计算出相应的立杆段力学计算长度LL。新提出的计算长度直接线性插入方法为:按照T/CECS 699—2020附录D中给出的特定参数(步距h、立杆间距、立杆伸出顶层水平杆中心线至支撑点的长度a)下的立杆计算长度系数(基于理论和试验结果得到的μ1或μ2),先计算出特定参数下的LL,h或a(或h+2a),再以固定的步距递增,以LC(h+2a或h)为自变量,通过线性插入方法再计算出相应的LL。通过对以上两种插入方法的LL和LC(a或h+2a、h)的散点图和拟合函数的分析,发现现行规范中的计算长度系数线性插入方法的计算结果违背了线性插入的基本原则(插入的因变量超出了被插入因变量的范围)。进一步的分析表明:T/CECS 699—2020附录D中的LC、LL按线性函数拟合具有足够的精度,完全可以将二者视为线性关系;满堂支撑架立杆的计算长度L0、长细比λ、稳定系数φ、稳定承载力均呈线性关系;现行规范中,将实际上为下凹的LC-μ二次项或幂的函数错误地视为线性函数,是导致产生LL(或承载力)违背线性插入基本原则的原因。结合有关文献中针对稳定承载力的实测和有限元分析的结果,参考现行的英国标准BS 5975∶2019中的计算方法,提出了以LC(h+2a或h)为自变量,直接线性插入扣件式钢管满堂支撑架立杆计算长度的方法。
研究建筑施工扣件式钢管满堂支撑架立杆长度的计算方法。现行规范中的计算长度系数线性插入方法为:按照T/CECS 699—2020《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术标准》中附录D,满堂支撑架的步距h或立杆伸出顶层水平杆中心线至支撑点的长度a以固定的步距递增,以立杆段初始计算长度LC为自变量,先通过线性插入方法计算出相应的满堂支撑架立杆计算长度系数(μ1或μ2),进而再计算出相应的立杆段力学计算长度LL。新提出的计算长度直接线性插入方法为:按照T/CECS 699—2020附录D中给出的特定参数(步距h、立杆间距、立杆伸出顶层水平杆中心线至支撑点的长度a)下的立杆计算长度系数(基于理论和试验结果得到的μ1或μ2),先计算出特定参数下的LL,h或a(或h+2a),再以固定的步距递增,以LC(h+2a或h)为自变量,通过线性插入方法再计算出相应的LL。通过对以上两种插入方法的LL和LC(a或h+2a、h)的散点图和拟合函数的分析,发现现行规范中的计算长度系数线性插入方法的计算结果违背了线性插入的基本原则(插入的因变量超出了被插入因变量的范围)。进一步的分析表明:T/CECS 699—2020附录D中的LC、LL按线性函数拟合具有足够的精度,完全可以将二者视为线性关系;满堂支撑架立杆的计算长度L0、长细比λ、稳定系数φ、稳定承载力均呈线性关系;现行规范中,将实际上为下凹的LC-μ二次项或幂的函数错误地视为线性函数,是导致产生LL(或承载力)违背线性插入基本原则的原因。结合有关文献中针对稳定承载力的实测和有限元分析的结果,参考现行的英国标准BS 5975∶2019中的计算方法,提出了以LC(h+2a或h)为自变量,直接线性插入扣件式钢管满堂支撑架立杆计算长度的方法。
2025, 40(1): 74-78.
doi: 10.13206/j.gjgS24120420
摘要:
介绍了欧洲、日本、美国和我国结构性能系数取值和截面宽厚比之间的对应关系。考察发现,美国的宽厚比等级划分比较没有规律;欧洲的宽厚比等级是从塑性、弹性分析和截面强度设计准则来划分的,但被用于抗震设计;日本和我国的宽厚比等级与结构性能系数有一一对应的关系。最后基于已有的研究成果提出了面向抗震设计的截面分类建议。
介绍了欧洲、日本、美国和我国结构性能系数取值和截面宽厚比之间的对应关系。考察发现,美国的宽厚比等级划分比较没有规律;欧洲的宽厚比等级是从塑性、弹性分析和截面强度设计准则来划分的,但被用于抗震设计;日本和我国的宽厚比等级与结构性能系数有一一对应的关系。最后基于已有的研究成果提出了面向抗震设计的截面分类建议。
