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2015年  第30卷  第8期

科研开发
钢框架对称腋板加强节点塑性铰外移设计方法研究
李会蕊, 王燕
2015, 30(8): 1-5. doi: 10.13206/j.gjg.201508001
摘要:
根据美国AISC设计指南中提出的非对称腋板加强型节点的计算模型和方法,由对称腋板加强型节点双链杆简化计算模型,推导求得对称腋板加强节点的塑性铰外移计算式。并利用有限元软件ANSYS对对称腋板加强型节点和普通节点进行分析,验证算式的有效性。分析表明:对称腋板的设置降低了梁端上下翼缘焊缝处的应力,有效地将塑性铰移出。但梁端对接焊缝中间仍存在一定程度的应力集中,梁翼缘轴线处应力值有所增加,但总体应力水平较普通节点显著降低。
屈曲约束支撑与混凝土框架梁连接节点的开发和有限元分析
李帼昌, 管德鹏, 李文明
2015, 30(8): 6-11. doi: 10.13206/j.gjg.201508002
摘要:
屈曲约束支撑在建筑抗震中表现出优秀的耗能能力,在世界上得到广泛的开发和应用。国内大部分建筑为混凝土框架结构,屈曲约束支撑应用于混凝土框架结构时,由于连接节点较为复杂,需要对节点形式的可靠性进行研究和认证。考虑到H型钢自身刚度大、端部面积大等特性,设计出一种新型H型钢锚固连接节点,同时列举出另外两种衍生和改进的形式,分别为H型钢竖放、H型钢横放、H型钢横放锚板加长。利用ABAQUS有限元分析软件对其受力性能进行分析,在加载点进行单调位移加载,分别得到3种节点形式在受力情况下的位移-荷载曲线,证明3种新型节点的可靠性,以及彼此的性能差异。通过比较,发现3种节点形式的承载能力和受力性能依次提高,原因是H型钢在腹板方向刚度大,横放会增大加载面刚度;另外,加长锚板可以有效避免受压区混凝土过早出现应力集中。最后通过比较节点延性,总结出最实用的节点形式。
基于风压系数简化模型的圆柱形充气膜结构有限元分析
方圆, 申跃奎, 赵明, 曹现雷
2015, 30(8): 12-16. doi: 10.13206/j.gjg.201508003
摘要:
为分析风荷载作用下圆柱形充气膜结构的受力性能,对风入射角、膜内外压之比、矢跨比等主要影响因素进行有限元分析。基于水平、竖向合力等效的原则,对该类充气膜结构风压系数试验资料进行分析,提出了几种常见情形下风压系数分布简化模型;利用该分布模型,通过模拟试验分析了上述因素对某工程结构控制位置处的位移和应力的影响。结果表明:借助风压系数简化模型的有限元分析结果与试验结果吻合较好;极限入射方向角为60°时,对气膜结构产生的位移、应力最大;内外压之比越小,风压作用越明显;充气膜结构越柔,对其产生的位移、应力越大;矢跨比越大,气膜结构上的最大位移和最大应力越大,同时最小应力也越小,导致结构越容易因局部膜材出现皱褶而发生失稳破坏。
初始缺陷对悬臂式吊车梁振动响应的影响
赵雷, 余志祥, 魏驰, 王浩男
2015, 30(8): 17-21. doi: 10.13206/j.gjg.201508004
摘要:
为了研究初始缺陷对悬臂式吊车梁振动响应的影响,以对某厂房按实际施工工序进行施工过程模拟的最终形态作为初始模型来考虑变形累积的影响,对其进行悬臂吊车运行时整体模型的动力时程分析,研究吊车运行对厂房的影响范围。同时,建立了吊车梁的精细化模型,通过模拟悬臂式吊车在单跨及双跨吊车梁之间的运行过程,分别考虑了吊车梁无初始缺陷、相邻跨有竖向偏差及水平偏差3种不同工况下吊车梁的受力状态,对吊车梁的安全性进行评估。研究结果表明:悬臂式吊车的运行仅显著影响与其相邻的两个牛腿之间的吊车梁;相邻吊车梁的竖向偏差低于6mm、水平偏差低于1mm时,悬臂吊车的运行对吊车梁力学性能无明显影响;初始缺陷的存在会使得高频振动的影响更加显著。
考虑多种损伤因素的钢框架结构分析模型
宋怀金
2015, 30(8): 22-26. doi: 10.13206/j.gjg.201508005
摘要:
钢框架结构在强震作用下产生损伤,结构的刚度和强度等力学性能随之降低,从而影响到结构以后的抗震性能,为避免灾难性事故的发生,准确评估有损伤结构的承载力尤为重要。在梁-柱理论的基础上,推导节点有损伤梁的弯矩计算公式,并通过修正梁的转角位移方程建立了半刚性连接钢框架结构的梁单元刚度方程。通过数值算例分析节点损伤、材料损伤和已有变形等因素对钢框架结构受力性能的影响,结果表明不同因素对结构变形和构件内力影响的程度不同,对有损伤钢框架结构进行承载力评估时必须综合考虑各种因素的影响。
国外单边螺栓研究现状
徐婷, 王伟, 陈以一
2015, 30(8): 27-33. doi: 10.13206/j.gjg.201508006
摘要:
单边螺栓可以实现单侧安装、单侧拧紧功能,非常适用于钢管结构的连接,具有现场施工简单方便、焊接量极小的特点。详细介绍若干种国外单边螺栓的组成部件、安装方法和紧固原理。其中包括美国的BOM、HSBB和Ultra-Twist螺栓,荷兰的Flowdrill技术,英国的Hollo-bolt、RMH、EHB、Molabolt和Blind Bolt螺栓以及澳大利亚的Ajax ONESIDE螺栓。
裂纹尖端张开位移(CTOD)允许值研究
孙洋洋, 孔维拯
2015, 30(8): 34-37. doi: 10.13206/j.gjg.201508007
摘要:
现有规范对裂纹尖端张开位移(CTOD)允许值的描述,偏重于材料本身力学性能,一定程度上忽略了服役环境因素,致使CTOD允许值偏于保守。通过对某项目EQ70(38mm)系列用钢进行缺陷评估,发现如果考虑环境因素,其保守度会有所降低,由此提出环境CTOD允许值概念。并基于欧盟"结构完整性评定方法"(SINTAP标准),对CTOD允许值进一步分析,得出关于CTOD允许值的求解方法,并导出其定量计算式,为材料的验收和拒收提供了依据,具有一定的工程实践意义。
采动区地表变形对输电塔线体系的影响规律研究
陈卫明, 陈卫国, 王鑫
2015, 30(8): 38-42. doi: 10.13206/j.gjg.201508008
摘要:
利用ANSYS有限元分析软件建立输电塔线体系有限元模型,研究了采动区地表变形下输电塔线体系抗地表变形内力特性、输电塔线体系的极限抗变形能力和破坏机理以及塔线耦联作用对输电塔抵抗各种单一地表变形的影响,分析了输电塔线体系在各种地表变形组合下的薄弱杆件以及塔线耦联作用的贡献,得到输电塔线体系在不同单一地表变形下能够承受的地表变形值及其破坏形态。通过比较塔线体系中3个输电塔在单一地表变形下的内力变化,得到塔线体系耦联作用对输电塔抗地表变形的影响规律。
工程设计
节点刚度对单层网壳稳定性能的影响分析
王凡, 王星, 张薇
2015, 30(8): 43-45. doi: 10.13206/j.gjg.201508009
摘要:
节点刚度对大跨度空间网格结构的稳定极限承载力性能具有重要的影响。以具有端部弹簧的非线性梁柱单元作为空间网格结构的分析模型,采用ANSYS软件对单层球面网壳进行非线性稳定全过程分析,研究节点刚度对网壳稳定性能的影响,为考虑节点刚度的大跨度空间网格结构稳定极限承载力分析提供依据,得出了可应用于工程实践的重要结论。
渭南体育场大跨钢结构屋盖拱脚支座节点有限元分析
陈杰, 郦宏伟, 刘云飞, 马云美
2015, 30(8): 46-49. doi: 10.13206/j.gjg.201508010
摘要:
采用ABAQUS软件对渭南体育场大跨钢结构屋盖拱脚支座节点进行有限元分析。通过采用不同网格尺寸和不同单元类型的分析模型进行对比,其计算结果相差均在5%以内,分析模型精度满足要求。根据拱脚支座节点在最不利荷载组合下所得的von Mises力和极限承载力分析所得节点极限承载力,支座节点受力满足要求,并具备足够的安全储备。
Z型钢焊接双钢板剪力墙及其应用研究
李本道
2015, 30(8): 50-52. doi: 10.13206/j.gjg.201508011
摘要:
重点介绍Z型钢焊接双钢板剪力墙及其组装方法,该双钢板剪力墙包括Z型钢,其截面中间为腹板,在腹板两端分别反向垂直延伸出两个翼板,采用冷弯或热轧生产一次成型。将其与普通双钢板剪力墙和H型双钢板剪力墙的性能进行比较,其优势明显。此外,介绍了Z型双钢板剪力墙的安装方法,可供同类工程参考。
上柱铰接排架结构在工业厂房中的设计应用
于大永
2015, 30(8): 53-54. doi: 10.13206/j.gjg.201508012
摘要:
根据工程实例,针对横向温度区段较大的厂房,由于超过GB 50017—2003《钢结构设计规范》的规定,需要设置纵向伸缩缝,而设置伸缩缝会造成部分厂房(尤其是有屋面横向天窗的车间)屋面漏水或者防水困难等建筑难以解决的问题,提出在不设立横向伸缩缝的情况下,采用设置上柱铰接排架柱这种全新的结构形式,较好地解决厂房防水和横向变形及温度应力的问题,可供同类工程参考。
基于ANSYS的钢结构发酵塔设计方法研究
李成, 王新敏, 李玉学
2015, 30(8): 55-57. doi: 10.13206/j.gjg.201508013
摘要:
以用作垃圾处理站的发酵塔结构为例,介绍发酵塔结构设计计算的主要思路及具体步骤,利用ANSYS软件对发酵塔结构进行结构设计和计算,通过结构的应力、变形以及稳定性分析,对结构的安全性进行评估。最后,总结了在设计的过程中应该注意的相关问题,可供类似结构的设计参考。
750kV变电构架刚、柔性法兰设计优化
常伟, 雷晓标, 张玉明
2015, 30(8): 58-61. doi: 10.13206/j.gjg.201508014
摘要:
以某750kV变电构架的刚、柔性法兰连接节点设计条件为依据,应用有限元软件ABAQUS,对压弯荷载作用下750kV变电构架中刚、柔性法兰进行非线性数值分析,比较不同法兰盘厚度的节点在相同荷载作用下的应力分布和受力特点,为法兰盘的设计和优化提供了理论依据。
青海坎布拉大佛工程关键节点有限元分析
曹延波, 黄杰, 毛军棚, 高治辉, 刘子龙, 齐煜, 郭会强, 万叶青
2015, 30(8): 62-67. doi: 10.13206/j.gjg.201508015
摘要:
青海坎布拉大佛工程总高99.9m,分为下部基座和上部佛像两部分。其中上部72m高佛像采用钢框架支撑体系。对位于佛像颈部的关键节点进行了有限元分析,了解节点应力状况,找出影响节点受力的关键因素,然后改进节点构造并进行验证,从而确保关键节点满足"多遇地震弹性、设防烈度地震弹性"的性能设计目标,可为类似钢结构节点设计提供参考。
钢管混凝土冻裂柱加固处理技术分析及探讨
王清
2015, 30(8): 68-71. doi: 10.13206/j.gjg.201508016
摘要:
简要介绍大连某重型加氢反应器加工制造车间主厂房钢管混凝土冻裂柱加固处理实施过程,从设计及施工角度对冻裂成因、加固方案及钢管混凝土柱成型质量、保障措施等进行了技术分析,并对冻裂后钢管混凝土柱结构性能进行了分析探讨。
标准与规范
中欧钢结构设计规范格构柱承载力比较
杨永华
2015, 30(8): 72-74. doi: 10.13206/j.gjg.201508017
摘要:
根据EN 1993-1-1∶2005《欧洲钢结构设计规范》和GB 50017-2003《钢结构设计规范》,对格构式轴心受压柱的计算方法进行了比较,包括格构柱的抗剪刚度,稳定验算和剪力计算。比较分析可知:GB 50017—2003中格构柱绕实轴的稳定验算偏于不安全,剪力计算值偏大。
加工制作
港珠澳大桥九洲航道桥钢塔制作难点分析及对策
刘志刚, 马增岗
2015, 30(8): 75-77. doi: 10.13206/j.gjg.201508018
摘要:
通过分析港珠澳大桥九洲航道桥钢塔结构特点及制作难点,针对钢塔厚板焊接、曲臂曲线线形控制以及整体大节段制作中的难点和关键点采取了相应的技术措施及对策,攻克了制作难关,取得了良好的效果,在保证产品质量的同时提高了生产效率,对今后类似钢塔制作具有参考价值。
热卷厚壁钢管代替铸钢件在工程中的应用
李标, 黄忠俊, 侯恩权, 王洪福, 马亮
2015, 30(8): 78-80. doi: 10.13206/j.gjg.201508019
摘要:
近年来铸钢件在工程领域使用范围较广,许多车站、场馆、机场等项目都使用到铸钢件产品,对工程技术发展做出了一定的贡献。但铸钢件在其生产过程中,对大气、水体等污染,以及煤炭、电力等能源的高消耗,也越来越引起关注。除此之外,铸钢件在生产过程中会出现砂眼、气孔、裂纹、缩松、缩孔和夹杂物等缺陷,由于晶粒粗大等因素造成焊接难度较大,对焊接工艺条件要求较高。通过热卷厚壁钢管技术,最后进行节点焊接,从而实现代替铸钢件的目的。结合南京青奥城(会议中心)项目对斜柱、首节柱等钢管的加工工序要点进行阐述。
施工技术
高空橄榄式截面超长阴面斜立焊焊接工艺
孟祥冲, 张吉锐, 李玉强, 张海波, 胡世凯
2015, 30(8): 81-84. doi: 10.13206/j.gjg.201508020
摘要:
通过青岛北客站高空橄榄式截面超长阴面斜立焊的焊接施工,对焊接难点进行分析,介绍焊接残余应力及变形控制、阴面斜立焊工艺选择、高空操作及防护3个方面所采取的措施,探讨非常规焊接作业及过程控制分析的一般性方法。工程施工时,针对异型薄壁结构的特点,采用通过调整电压电流参数、控制焊接速度及优化焊道顺序的方法控制焊接残余应力及变形,有效地保证了这一难点部位的焊接质量。同时针对此高空异型焊缝,设计了一种安防一体化挂架,解决了其操作困难的问题。
悬挑大跨度弧形“水滴”状钢结构施工技术
韩锋
2015, 30(8): 85-89. doi: 10.13206/j.gjg.201508021
摘要:
宁波高铁站工程南北侧外立面整体造型为"水滴"状,结构形式为悬挑大跨度的弧形钢结构,通过三维仿真施工模拟,设计履带吊行车吊装线路、分段吊装流程、钢结构临时支撑体系数量及规格、拆除临时支撑程序、楼面保护措施等,在安装异型钢结构过程中做到精确、有序,施工完成后钢结构体系各项指标满足设计和规范要求,其科学性、合理性在工程实际效果中得到了验证。
跨地铁站变截面钢箱梁顶推滑移施工技术与研究
谢志龙, 汪雪风, 刘玉贵, 徐书华, 陈韬
2015, 30(8): 90-95. doi: 10.13206/j.gjg.201508022
摘要:
在跨地铁站复杂施工条件下,采用常规吊装方法无法满足现场施工要求,为此提出了钢箱梁顶推滑移施工方法。以武汉龙阳大道高架桥LYL5-LYL7联与下部地铁3号线一期工程王家湾地铁站站桥同期同位施工为依托,重点针对变截面钢箱梁顶推滑移施工技术、滑移支撑胎架有限元分析、滑移工装布置及滑移精度控制、钢箱梁转换落梁等重难点问题进行分析。通过不断优化,为工程的成功建设提供了技术指导。该工程成功的施工经验可为其他类似工程提供借鉴和参考。