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2013年 第28卷 第7期
2013, 28(7): 1-4.
doi: 10.13206/j.gjg201307001
摘要
摘要:
北京将台冬季花园采用较为复杂的杂交结构,主要组成构件有网壳杆件、主钢梁、主钢柱、拉索、玻璃幕墙,其中幕墙悬挂于竖向拉索之上。拉索为结构主要的竖向承重构件,因此拉索的预应力对结构的承载性能有十分重要的影响。选取具有代表性的单榀拱结构,研究随着拉索预应力的变化结构变形及内力的变化情况。此外还选定网壳的初始破坏状态,运用改变传力路径法对结构进行防连续倒塌分析。结果表明,主索对结构承载性能的影响更大,结构在设定的局部破坏状态下不会发生连续倒塌,整体性能良好。
北京将台冬季花园采用较为复杂的杂交结构,主要组成构件有网壳杆件、主钢梁、主钢柱、拉索、玻璃幕墙,其中幕墙悬挂于竖向拉索之上。拉索为结构主要的竖向承重构件,因此拉索的预应力对结构的承载性能有十分重要的影响。选取具有代表性的单榀拱结构,研究随着拉索预应力的变化结构变形及内力的变化情况。此外还选定网壳的初始破坏状态,运用改变传力路径法对结构进行防连续倒塌分析。结果表明,主索对结构承载性能的影响更大,结构在设定的局部破坏状态下不会发生连续倒塌,整体性能良好。
2013, 28(7): 5-10.
doi: 10.13206/j.gjg201307002
摘要:
为考察支撑长细比对中心支撑钢框架结构影响系数的影响,设计支撑长细比不同的4个人字形中心支撑钢框架并通过增量动力分析计算其结构影响系数。结果表明,对于按照我国规范设计的普通中心支撑钢框架,随着支撑长细比的增加,结构影响系数R逐渐减小;而对于欧美规范中的特殊中心支撑钢框架则并非如此。
为考察支撑长细比对中心支撑钢框架结构影响系数的影响,设计支撑长细比不同的4个人字形中心支撑钢框架并通过增量动力分析计算其结构影响系数。结果表明,对于按照我国规范设计的普通中心支撑钢框架,随着支撑长细比的增加,结构影响系数R逐渐减小;而对于欧美规范中的特殊中心支撑钢框架则并非如此。
2013, 28(7): 11-15.
doi: 10.13206/j.gjg201307003
摘要:
十字加劲钢板剪力墙已被试验证明是优秀的抗侧力耗能构件,但加劲构件与内嵌钢板无粘结时,其对内嵌钢板的作用尚需进一步研究。利用有限元分析软件ABAQUS,对单层单跨无粘结十字加劲钢板剪力墙结构的抗剪性能进行数值模拟,分析在水平荷载作用下,构件的受力破坏特征及抗剪性能。研究表明,无粘结十字加劲钢板剪力墙结构具有良好的延性及抗剪性能,内嵌钢板能承担更多的剪力,对周边框架不利作用的降低幅度与传统十字加劲钢板剪力墙基本相同。参数分析结果表明:框架柱轴压比、墙体高厚比和肋板刚度比是影响钢板剪力墙抗剪性能的主要因素。
十字加劲钢板剪力墙已被试验证明是优秀的抗侧力耗能构件,但加劲构件与内嵌钢板无粘结时,其对内嵌钢板的作用尚需进一步研究。利用有限元分析软件ABAQUS,对单层单跨无粘结十字加劲钢板剪力墙结构的抗剪性能进行数值模拟,分析在水平荷载作用下,构件的受力破坏特征及抗剪性能。研究表明,无粘结十字加劲钢板剪力墙结构具有良好的延性及抗剪性能,内嵌钢板能承担更多的剪力,对周边框架不利作用的降低幅度与传统十字加劲钢板剪力墙基本相同。参数分析结果表明:框架柱轴压比、墙体高厚比和肋板刚度比是影响钢板剪力墙抗剪性能的主要因素。
2013, 28(7): 16-19.
doi: 10.13206/j.gjg201307004
摘要:
钢框架梁柱弱轴双腹板底角钢连接是一种典型的半刚性连接,为研究此种半刚性连接的受力性能,引用欧洲规范Eurocode3采用的组件法来计算各纯钢连接的初始刚度,再计算出各组件的极限承载能力,并选取最小值作为连接的极限承载力。以Lima的试验为基础,建立有限元分析模型,模型的几何尺寸、材料特性、摩擦系数等几何参数均与试验相同。结果表明,理论计算结果、模拟结果与试验结果较吻合。弱轴双腹板底角钢连接具有良好的变形能力和一定的抗弯能力。
钢框架梁柱弱轴双腹板底角钢连接是一种典型的半刚性连接,为研究此种半刚性连接的受力性能,引用欧洲规范Eurocode3采用的组件法来计算各纯钢连接的初始刚度,再计算出各组件的极限承载能力,并选取最小值作为连接的极限承载力。以Lima的试验为基础,建立有限元分析模型,模型的几何尺寸、材料特性、摩擦系数等几何参数均与试验相同。结果表明,理论计算结果、模拟结果与试验结果较吻合。弱轴双腹板底角钢连接具有良好的变形能力和一定的抗弯能力。
2013, 28(7): 20-23.
doi: 10.13206/j.gjg201307005
摘要:
拓扑优化能够在给定边界条件下,给出结构合理的材料分布。基于SIMP的拓扑优化方法,提出一种连续结构的拓扑优化方法。在不同边界条件和多约束条件下,应用提出的方法对一拱桥和一桥的基座进行形态拓扑优化。优化结果表明该方法具有实用性、简洁性和有效性。
拓扑优化能够在给定边界条件下,给出结构合理的材料分布。基于SIMP的拓扑优化方法,提出一种连续结构的拓扑优化方法。在不同边界条件和多约束条件下,应用提出的方法对一拱桥和一桥的基座进行形态拓扑优化。优化结果表明该方法具有实用性、简洁性和有效性。
2013, 28(7): 24-28.
doi: 10.13206/j.gjg201307006
摘要:
为了研究低温下裂纹尖端张开位移(δ)与J积分的关系,提出一种较新的试验方法:低温双引伸计法。并且对厚度为40mm,强度为730～770MPa的低合金高强度锚链钢在温度为-20℃的低温环境下进行了低温双引伸计法试验。试验结果表明:低温双引伸计法在高强度钢韧性试验上的应用是成功的,而且具有准确性和经济性的优点;通过试验,对BS7448的公式进行了修正;得到了δ与J的线性拟合曲线,从而建立了在此种强度、温度和厚度条件下该钢的J积分和δ关系的定量公式。同时还讨论了转动因子为0.4和0.45两种情况下,δ值以及δ与J积分关系公式的变化情况。
为了研究低温下裂纹尖端张开位移(δ)与J积分的关系,提出一种较新的试验方法:低温双引伸计法。并且对厚度为40mm,强度为730～770MPa的低合金高强度锚链钢在温度为-20℃的低温环境下进行了低温双引伸计法试验。试验结果表明:低温双引伸计法在高强度钢韧性试验上的应用是成功的,而且具有准确性和经济性的优点;通过试验,对BS7448的公式进行了修正;得到了δ与J的线性拟合曲线,从而建立了在此种强度、温度和厚度条件下该钢的J积分和δ关系的定量公式。同时还讨论了转动因子为0.4和0.45两种情况下,δ值以及δ与J积分关系公式的变化情况。
2013, 28(7): 29-32.
doi: 10.13206/j.gjg201307007
摘要:
针对钢材处于韧脆转变温度区内断裂韧度离散性较大,导致试验所需试样数量较多的问题,按照规范BS7448-Part1及GB/T13239-2006《金属材料低温拉伸试验方法》的要求,对EH36-Z35与E-Z35船板海洋用钢分别进行了低温三点弯曲裂缝尖端张开位移(Crack Tip Opening Displacement,CTOD)试验及低温单轴拉伸试验。基于单轴拉伸试验得到强度对温度的敏感系数qs和温度对CTOD的影响公式,可由某试验温度的CTOD断裂韧度实测值推算出不同温度时的断裂韧度理论值。分析对比发现,此法能较好地解决处于韧脆转变温度区内材料断裂韧性离散性大的问题,减少试验所需试样数量,提高材料性能测试的效率。
针对钢材处于韧脆转变温度区内断裂韧度离散性较大,导致试验所需试样数量较多的问题,按照规范BS7448-Part1及GB/T13239-2006《金属材料低温拉伸试验方法》的要求,对EH36-Z35与E-Z35船板海洋用钢分别进行了低温三点弯曲裂缝尖端张开位移(Crack Tip Opening Displacement,CTOD)试验及低温单轴拉伸试验。基于单轴拉伸试验得到强度对温度的敏感系数qs和温度对CTOD的影响公式,可由某试验温度的CTOD断裂韧度实测值推算出不同温度时的断裂韧度理论值。分析对比发现,此法能较好地解决处于韧脆转变温度区内材料断裂韧性离散性大的问题,减少试验所需试样数量,提高材料性能测试的效率。
2013, 28(7): 33-36.
doi: 10.13206/j.gjg201307008
摘要:
利用MIDAS/Building程序对某双塔连体超限高层建筑结构进行动力弹塑性分析,结合该结构特点从不同角度分别研究结构在实际地震作用下将出现的破坏模式、塑性发展特点等。结果表明,罕遇地震作用下结构最大层间位移角为1/250,满足有关规范规定的限值要求,结构框架柱及连接体未出现破坏,筒体剪力墙底部加强区出现剪切型损伤。整个结构构件塑性铰出现顺序和分布较为合理,满足"大震不倒"的设防要求。
利用MIDAS/Building程序对某双塔连体超限高层建筑结构进行动力弹塑性分析,结合该结构特点从不同角度分别研究结构在实际地震作用下将出现的破坏模式、塑性发展特点等。结果表明,罕遇地震作用下结构最大层间位移角为1/250,满足有关规范规定的限值要求,结构框架柱及连接体未出现破坏,筒体剪力墙底部加强区出现剪切型损伤。整个结构构件塑性铰出现顺序和分布较为合理,满足"大震不倒"的设防要求。
2013, 28(7): 37-38.
doi: 10.13206/j.gjg201307009
摘要:
结合实例,采用SAP2000软件分析三维空间桁架结构在竖向地震作用下的受力性能和塑性铰的分布及发展情况,给出空间三维桁架结构的屈服机制,以期为三维空间桁架结构概念设计提供参考。
结合实例,采用SAP2000软件分析三维空间桁架结构在竖向地震作用下的受力性能和塑性铰的分布及发展情况,给出空间三维桁架结构的屈服机制,以期为三维空间桁架结构概念设计提供参考。
2013, 28(7): 39-42.
doi: 10.13206/j.gjg201307010
摘要:
以三心圆柱面网壳结构为例,采用通用有限元分析软件ANSYS的二次开发语言APDL为开发工具,将网壳结构的杆件截面积和厚度作为离散型设计变量,以网壳结构的总质量作为目标函数,并考虑网壳的强度、稳定、挠度以及截面规格等约束条件,采用改进的一维搜索算法和满应力准则法对网壳结构进行优化。工程实例表明,该优化设计原理简单,收敛速度快。
以三心圆柱面网壳结构为例,采用通用有限元分析软件ANSYS的二次开发语言APDL为开发工具,将网壳结构的杆件截面积和厚度作为离散型设计变量,以网壳结构的总质量作为目标函数,并考虑网壳的强度、稳定、挠度以及截面规格等约束条件,采用改进的一维搜索算法和满应力准则法对网壳结构进行优化。工程实例表明,该优化设计原理简单,收敛速度快。
2013, 28(7): 43-45.
doi: 10.13206/j.gjg201307011
摘要:
根据某除尘设备本体及刚性钢支架的特点,利用MIDASGEN建立有限元模型,对结构进行静力分析、结构设计、屈曲分析和非线性分析。计算结构的变形、内力、稳定应力比以及结构的屈曲模态和特征值屈曲荷载,给出有缺陷结构的荷载-位移曲线及极限承载力。结果表明:利用MIDASGEN软件能够快速地进行钢结构的设计和分析,比较准确地把握结构真实受力性能,表明刚性钢支架是一种可靠、稳定的结构承载体系。
根据某除尘设备本体及刚性钢支架的特点,利用MIDASGEN建立有限元模型,对结构进行静力分析、结构设计、屈曲分析和非线性分析。计算结构的变形、内力、稳定应力比以及结构的屈曲模态和特征值屈曲荷载,给出有缺陷结构的荷载-位移曲线及极限承载力。结果表明:利用MIDASGEN软件能够快速地进行钢结构的设计和分析,比较准确地把握结构真实受力性能,表明刚性钢支架是一种可靠、稳定的结构承载体系。
2013, 28(7): 46-49.
doi: 10.13206/j.gjg201307012
摘要:
分析不同初始弯曲的存在对T型钢轴心受压杆件翼缘和腹板的受力影响,以及初始弯曲作用情况下构件在x、y、z三轴方向的受力状况。研究结果表明:初使弯曲主要对构件的腹板产生影响,变形主要绕x轴方向,该结果对计算理论运用软件模拟具有重要意义;补充和完善T型钢轴压构件整体稳定承载力方面所进行的研究,为在国内推广T型钢进行杆件设计奠定理论基础。
分析不同初始弯曲的存在对T型钢轴心受压杆件翼缘和腹板的受力影响,以及初始弯曲作用情况下构件在x、y、z三轴方向的受力状况。研究结果表明:初使弯曲主要对构件的腹板产生影响,变形主要绕x轴方向,该结果对计算理论运用软件模拟具有重要意义;补充和完善T型钢轴压构件整体稳定承载力方面所进行的研究,为在国内推广T型钢进行杆件设计奠定理论基础。
2013, 28(7): 50-53.
doi: 10.13206/j.gjg201307013
摘要:
Q420-D高强钢具备强度高、刚度大、综合性能好等特点,故在大跨度和超高、超重型的建筑物结构中得到普遍应用;但该钢种在焊接过程中较易产生淬硬、冷裂等缺陷而造成构件破坏。以某遗址博物馆工程为例,介绍Q420-D高强钢在桁架支撑转换结构中的应用技术,结合实际工程着重阐明该钢种中厚板的焊接工艺试验,进一步表明Q420-D高强钢在桁架支撑转换结构工程中应用效果良好。
Q420-D高强钢具备强度高、刚度大、综合性能好等特点,故在大跨度和超高、超重型的建筑物结构中得到普遍应用;但该钢种在焊接过程中较易产生淬硬、冷裂等缺陷而造成构件破坏。以某遗址博物馆工程为例,介绍Q420-D高强钢在桁架支撑转换结构中的应用技术,结合实际工程着重阐明该钢种中厚板的焊接工艺试验,进一步表明Q420-D高强钢在桁架支撑转换结构工程中应用效果良好。
2013, 28(7): 54-59.
doi: 10.13206/j.gjg201307014
摘要:
天津国贸中心为天津小白楼地区标志性建筑之一,A塔楼高250m,共60层,为烂尾楼加固改造工程,是我国首次采用套索形式连接阻尼器的高层钢结构建筑之一。阐述了目前结构耗能减振的研究及发展现状,给出天津国贸中心A塔楼的结构特点,介绍A塔楼阻尼器的楼层布置及所采用的支撑类型。计算表明,设置少量按套索安装的非线性黏滞阻尼器后,天津国贸中心A塔楼的风振加速度降低,A塔楼的抗震性能得到了改善。采用近似方法得到了本工程设置黏滞阻尼器后的附加阻尼比。
天津国贸中心为天津小白楼地区标志性建筑之一,A塔楼高250m,共60层,为烂尾楼加固改造工程,是我国首次采用套索形式连接阻尼器的高层钢结构建筑之一。阐述了目前结构耗能减振的研究及发展现状,给出天津国贸中心A塔楼的结构特点,介绍A塔楼阻尼器的楼层布置及所采用的支撑类型。计算表明,设置少量按套索安装的非线性黏滞阻尼器后,天津国贸中心A塔楼的风振加速度降低,A塔楼的抗震性能得到了改善。采用近似方法得到了本工程设置黏滞阻尼器后的附加阻尼比。
2013, 28(7): 60-62.
doi: 10.13206/j.gjg201307015
摘要:
对中国GB50017-2003《钢结构设计规范》和美国ANSI/AISCN690-1994《核设施安全相关钢结构设计、制造及安装规范》中有关钢结构受弯构件的设计进行对比,并对两者差异性进行分析,得出包络设计方法,以便为工程设计及研究人员提供参考。
对中国GB50017-2003《钢结构设计规范》和美国ANSI/AISCN690-1994《核设施安全相关钢结构设计、制造及安装规范》中有关钢结构受弯构件的设计进行对比,并对两者差异性进行分析,得出包络设计方法,以便为工程设计及研究人员提供参考。
2013, 28(7): 63-66.
doi: 10.13206/j.gjg201307016
摘要:
考虑到巨型箱型柱截面净尺寸大、壁厚、组装隔板多等特点,施工时需控制局部变形及整体变形,以保证构件几何尺寸精度。运用有限元软件,结合117大厦地下室核心巨柱焊接实例,对箱型柱80mm超厚板的焊接温度场及应力场进行动态模拟。计算结果表明:焊接热源的影响区域仅限于焊缝附近区域,而远离焊缝的区域基本维持在室温状态;随着焊接热源的移动,焊缝区域逐步达到屈服状态而发生塑性变形,但钢材仅发生弹性变形;简化模型的周边最大位移在毫米的数量级上,一定程度上可以认为焊接对与模型相连的构件的影响很小。
考虑到巨型箱型柱截面净尺寸大、壁厚、组装隔板多等特点,施工时需控制局部变形及整体变形,以保证构件几何尺寸精度。运用有限元软件,结合117大厦地下室核心巨柱焊接实例,对箱型柱80mm超厚板的焊接温度场及应力场进行动态模拟。计算结果表明:焊接热源的影响区域仅限于焊缝附近区域,而远离焊缝的区域基本维持在室温状态;随着焊接热源的移动,焊缝区域逐步达到屈服状态而发生塑性变形,但钢材仅发生弹性变形;简化模型的周边最大位移在毫米的数量级上,一定程度上可以认为焊接对与模型相连的构件的影响很小。
2013, 28(7): 67-69.
doi: 10.13206/j.gjg201307017
摘要:
桥梁主体结构采用等截面或变截面钢结构连续型钢箱梁,根据桥面宽度不同,其横截面采用一箱四室或一箱多室箱梁结构。由于在单元件面、底板U型肋焊接过程中,焊接变形较为严重,为此,采用反变形焊接胎架,利用CO2气体保护自动小车进行焊接,从而降低面、底板U肋焊接的变形率,提高焊接质量,有效地控制焊接过程中产生的焊接变形量,降低火焰校正时间,提高生产效率。
桥梁主体结构采用等截面或变截面钢结构连续型钢箱梁,根据桥面宽度不同,其横截面采用一箱四室或一箱多室箱梁结构。由于在单元件面、底板U型肋焊接过程中,焊接变形较为严重,为此,采用反变形焊接胎架,利用CO2气体保护自动小车进行焊接,从而降低面、底板U肋焊接的变形率,提高焊接质量,有效地控制焊接过程中产生的焊接变形量,降低火焰校正时间,提高生产效率。
2013, 28(7): 70-74.
doi: 10.13206/j.gjg201307018
摘要:
凤凰国际传媒中心以其非线性数字化设计理念,独具匠心的外形和多曲弯扭、舒展流畅的韵律,富有艺术张力的钢结构设计轰动了业内;但也给钢结构安装和测量带来了极大的挑战。依据在凤凰国际传媒中心工程的测量监理工作实践,探讨数字化钢结构测量监理的控制方法。
凤凰国际传媒中心以其非线性数字化设计理念,独具匠心的外形和多曲弯扭、舒展流畅的韵律,富有艺术张力的钢结构设计轰动了业内;但也给钢结构安装和测量带来了极大的挑战。依据在凤凰国际传媒中心工程的测量监理工作实践,探讨数字化钢结构测量监理的控制方法。
2013, 28(7): 75-77.
doi: 10.13206/j.gjg201307019
摘要:
钢桁梁的桥面系主要由正交异性桥面板单元、纵梁和横梁等部分组成。传统的做法是将以上部分在桥位现场组装成一整体,然后整体吊装上桥与下弦杆连接。将军渡黄河桥桥面系部分由于运输、起重设备、预留场地等诸多因素的制约,无法将桥面系各个部分组焊为一个整体,各部件需单件吊装,在桥位焊接成整体。针对该桥的特点,设置合理的桥面吊装单元分块、嵌补段位置、吊装次序和焊接顺序成为控制整个桥面系质量和结构尺寸精度的关键。
钢桁梁的桥面系主要由正交异性桥面板单元、纵梁和横梁等部分组成。传统的做法是将以上部分在桥位现场组装成一整体,然后整体吊装上桥与下弦杆连接。将军渡黄河桥桥面系部分由于运输、起重设备、预留场地等诸多因素的制约,无法将桥面系各个部分组焊为一个整体,各部件需单件吊装,在桥位焊接成整体。针对该桥的特点,设置合理的桥面吊装单元分块、嵌补段位置、吊装次序和焊接顺序成为控制整个桥面系质量和结构尺寸精度的关键。
2013, 28(7): 78-81.
doi: 10.13206/j.gjg201307020
摘要:
随着我国超声波衍射时差法(简称TOFD)检测标准的出台,应用TOFD检测技术对1000m3氧气球罐进行TOFD检测,并对壁厚58mm的安装焊缝对接接头进行分层检测。通过合理设置工艺参数,得到了良好的检测效果。TOFD检测技术具有安全环保、扫查记录数字化存储、可以长久保存等优点。通过采用TOFD检测技术,不仅降低了检测成本、提高了检测效率,而且避免了球罐因采用传统γ射线检测需多次拆装脚手架,节约了施工成本,保证了施工进度,同时也提高了检测的可靠性。
随着我国超声波衍射时差法(简称TOFD)检测标准的出台,应用TOFD检测技术对1000m3氧气球罐进行TOFD检测,并对壁厚58mm的安装焊缝对接接头进行分层检测。通过合理设置工艺参数,得到了良好的检测效果。TOFD检测技术具有安全环保、扫查记录数字化存储、可以长久保存等优点。通过采用TOFD检测技术,不仅降低了检测成本、提高了检测效率,而且避免了球罐因采用传统γ射线检测需多次拆装脚手架,节约了施工成本,保证了施工进度,同时也提高了检测的可靠性。
