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2018年 第33卷 第11期
2018, 33(11): 1-6.
doi: 10.13206/j.gjg.201811001
摘要
摘要:
加劲相贯焊K型节点在传统相贯焊K型节点的基础上添加了加劲板,可以有效提高承载力。为得到加劲相贯焊K型节点的设计计算方法,开展了试验和理论研究。设计了具有不同节点尺寸参数的9个试件进行试验研究,同时进行相应的有限元计算分析。研究表明:加劲相贯焊节点承载力增加的部分随加劲板宽度与直径之比的提高而提高。加劲相贯焊节点的破坏模式除表现出传统相贯焊节点破坏特征外,还出现加劲板焊缝开裂和支管拉裂等破坏模式。结合69个试件的有限元计算分析结果和试验结果,回归得到了承载力简化计算方法,该方法兼具经济性和安全性。
加劲相贯焊K型节点在传统相贯焊K型节点的基础上添加了加劲板,可以有效提高承载力。为得到加劲相贯焊K型节点的设计计算方法,开展了试验和理论研究。设计了具有不同节点尺寸参数的9个试件进行试验研究,同时进行相应的有限元计算分析。研究表明:加劲相贯焊节点承载力增加的部分随加劲板宽度与直径之比的提高而提高。加劲相贯焊节点的破坏模式除表现出传统相贯焊节点破坏特征外,还出现加劲板焊缝开裂和支管拉裂等破坏模式。结合69个试件的有限元计算分析结果和试验结果,回归得到了承载力简化计算方法,该方法兼具经济性和安全性。
2018, 33(11): 7-15.
doi: 10.13206/j.gjg.201811002
摘要:
为了探讨腹板开圆孔处设置加劲肋对梁柱节点及钢框架的抗震性能的影响,运用有限元软件ABAQUS对该类型节点进行关键参数的影响分析,并对不同节点形式的钢框架进行抗震性能对比研究。考虑的参数包括腹板开圆孔的直径D、圆孔中心距离柱翼缘表面的距离l、圆孔处加劲肋的厚度t及加劲肋的宽度b,共设计了4个系列16个节点模型,并进行循环荷载作用下的受力性能对比分析。结果表明,腹板开孔处设置加劲肋可以显著减小梁柱节点的塑性应变,并减小梁截面的屈曲变形,增大腹板开圆孔型节点的承载力;梁柱节点的承载力随着参数D的增大有所下降,随参数b或t的增大逐渐增大,参数l的影响很小;梁翼缘焊缝处的Mises等效应力水平随参数D的增大有所下降,随参数l或b或t的增大而有所增大;建议参数取值D=0. 80hbw,l=(0. 80～1. 00) hbw,b=0. 50bf,t=0. 50tw,其中hbw、bf、和tw分别为梁腹板高度、梁翼缘宽度及梁腹板厚度;改变节点形式对钢框架整体的滞回性能影响很小,相对传统节点及腹板开圆孔型节点而言,腹板开孔处设置加劲肋可以明显降低钢框架的Mises应力水平,且可以更好地保护梁柱节点域。
为了探讨腹板开圆孔处设置加劲肋对梁柱节点及钢框架的抗震性能的影响,运用有限元软件ABAQUS对该类型节点进行关键参数的影响分析,并对不同节点形式的钢框架进行抗震性能对比研究。考虑的参数包括腹板开圆孔的直径D、圆孔中心距离柱翼缘表面的距离l、圆孔处加劲肋的厚度t及加劲肋的宽度b,共设计了4个系列16个节点模型,并进行循环荷载作用下的受力性能对比分析。结果表明,腹板开孔处设置加劲肋可以显著减小梁柱节点的塑性应变,并减小梁截面的屈曲变形,增大腹板开圆孔型节点的承载力;梁柱节点的承载力随着参数D的增大有所下降,随参数b或t的增大逐渐增大,参数l的影响很小;梁翼缘焊缝处的Mises等效应力水平随参数D的增大有所下降,随参数l或b或t的增大而有所增大;建议参数取值D=0. 80hbw,l=(0. 80～1. 00) hbw,b=0. 50bf,t=0. 50tw,其中hbw、bf、和tw分别为梁腹板高度、梁翼缘宽度及梁腹板厚度;改变节点形式对钢框架整体的滞回性能影响很小,相对传统节点及腹板开圆孔型节点而言,腹板开孔处设置加劲肋可以明显降低钢框架的Mises应力水平,且可以更好地保护梁柱节点域。
2018, 33(11): 16-20.
doi: 10.13206/j.gjg.201811003
摘要:
高强螺栓承压型连接是钢结构中常用的节点连接方式,采用经验证可靠的Marc有限元计算模型对Q550高强度钢材高强螺栓承压型连接的承压性能进行数值模拟。分别对影响极限承载力的端距、边距、螺栓预紧力以及连接板件间的抗滑移系数等因素进行研究。研究结果表明:端距和边距二者共同影响Q550高强螺栓承压型连接的破坏模式和极限承载力,当端距和边距值分别取2. 0d0(d0为螺栓孔径)和1. 5d0时连接发生承压破坏并可以得到较高的承载力;对螺栓施加预紧力可以适当提高接头的极限承载力;抗滑移系数对极限承载力的影响不大。
高强螺栓承压型连接是钢结构中常用的节点连接方式,采用经验证可靠的Marc有限元计算模型对Q550高强度钢材高强螺栓承压型连接的承压性能进行数值模拟。分别对影响极限承载力的端距、边距、螺栓预紧力以及连接板件间的抗滑移系数等因素进行研究。研究结果表明:端距和边距二者共同影响Q550高强螺栓承压型连接的破坏模式和极限承载力,当端距和边距值分别取2. 0d0(d0为螺栓孔径)和1. 5d0时连接发生承压破坏并可以得到较高的承载力;对螺栓施加预紧力可以适当提高接头的极限承载力;抗滑移系数对极限承载力的影响不大。
2018, 33(11): 21-25.
doi: 10.13206/j.gjg.201811004
摘要:
钢管外圈螺栓连接的常规刚性法兰连接形式难以满足高度高、荷载大的大跨越钢管塔连接承载力要求,提出一种新型内外双圈法兰节点形式来解决传统刚性法兰的承载力不足。以某大跨越塔为背景,设计内外法兰的缩尺模型试验,开展了纯弯荷载下内外法兰的承载性能试验,考察其承载力特点、传力机理及计算理论。分析荷载增大过程中主管、连接螺栓应变的变化情况,得到法兰连接界面上的中和轴、旋转轴位置及内外螺栓内力分布规律。同时,建立内外法兰的非线性有限元模型分析内外法兰承载力特性,重点考察了连接螺栓的传力特点。基于试验及有限元分析结果可知:随着荷载的增大,法兰板间发生张开,螺栓发生颈缩破坏;内外法兰的抗弯承载力设计时,连接螺栓旋转轴位置可取距离管中心0. 6R处(R为主管半径)。
钢管外圈螺栓连接的常规刚性法兰连接形式难以满足高度高、荷载大的大跨越钢管塔连接承载力要求,提出一种新型内外双圈法兰节点形式来解决传统刚性法兰的承载力不足。以某大跨越塔为背景,设计内外法兰的缩尺模型试验,开展了纯弯荷载下内外法兰的承载性能试验,考察其承载力特点、传力机理及计算理论。分析荷载增大过程中主管、连接螺栓应变的变化情况,得到法兰连接界面上的中和轴、旋转轴位置及内外螺栓内力分布规律。同时,建立内外法兰的非线性有限元模型分析内外法兰承载力特性,重点考察了连接螺栓的传力特点。基于试验及有限元分析结果可知:随着荷载的增大,法兰板间发生张开,螺栓发生颈缩破坏;内外法兰的抗弯承载力设计时,连接螺栓旋转轴位置可取距离管中心0. 6R处(R为主管半径)。
2018, 33(11): 26-31.
doi: 10.13206/j.gjg.201811005
摘要:
针对轮扣式脚手架节点使用中存在的问题,提出了一种新型的轮扣式脚手架节点。并对轮盘名义厚度分别为8,10 mm的两批次共25个节点进行了转动刚度试验。试验结果表明:轮扣式钢管脚手架节点具有典型的半刚性连接特性,轮盘厚度为10 mm的节点其转动刚度可达32. 52 k N·m/rad,高于相关规范的24 k N·m/rad限值,也明显高于8 mm厚轮盘的节点转动刚度。基于有限元分析软件ABAQUS建立了数值分析模型并与节点试验进行了对比。发现数值分析得到的转动刚度要略高于试验值,但除了直插头插入大口时的误差相对较大外,直插头插入标准口和小口时数值分析得到的转动刚度和试验结果吻合程度较好。
针对轮扣式脚手架节点使用中存在的问题,提出了一种新型的轮扣式脚手架节点。并对轮盘名义厚度分别为8,10 mm的两批次共25个节点进行了转动刚度试验。试验结果表明:轮扣式钢管脚手架节点具有典型的半刚性连接特性,轮盘厚度为10 mm的节点其转动刚度可达32. 52 k N·m/rad,高于相关规范的24 k N·m/rad限值,也明显高于8 mm厚轮盘的节点转动刚度。基于有限元分析软件ABAQUS建立了数值分析模型并与节点试验进行了对比。发现数值分析得到的转动刚度要略高于试验值,但除了直插头插入大口时的误差相对较大外,直插头插入标准口和小口时数值分析得到的转动刚度和试验结果吻合程度较好。
2018, 33(11): 32-37.
doi: 10.13206/j.gjg.201811006
摘要:
对平面外弯矩作用下Y型主方支圆钢管节点进行了数值分析。基于不同几何参数,采用有限元方法建立Y型主方支圆钢管节点模型。依据有限元分析结果,计算节点热点应力及热点应力集中系数,并与已有试验结果进行对比验证。通过分析主、支管间焊缝的热点应力集中系数分布,得出热点应力集中系数的分布形式受节点几何构型的影响较小,且热点应力集中系数一般在鞍点处达到最大值。基于几何参数对鞍点处热点应力集中系数影响的分析结果,由回归分析建立计算Y型主方支圆钢管节点鞍点处热点应力集中系数的经验公式,并通过与有限元分析结果的对比,验证了经验公式计算结果的正确性。
对平面外弯矩作用下Y型主方支圆钢管节点进行了数值分析。基于不同几何参数,采用有限元方法建立Y型主方支圆钢管节点模型。依据有限元分析结果,计算节点热点应力及热点应力集中系数,并与已有试验结果进行对比验证。通过分析主、支管间焊缝的热点应力集中系数分布,得出热点应力集中系数的分布形式受节点几何构型的影响较小,且热点应力集中系数一般在鞍点处达到最大值。基于几何参数对鞍点处热点应力集中系数影响的分析结果,由回归分析建立计算Y型主方支圆钢管节点鞍点处热点应力集中系数的经验公式,并通过与有限元分析结果的对比,验证了经验公式计算结果的正确性。
2018, 33(11): 38-44.
doi: 10.13206/j.gjg.201811007
摘要:
为获得轻钢-纤维水泥板-泡沫混凝土组合墙体抗侧刚度实用计算式,采用等代拉杆法,将组合墙体简化为杆件模型。其中,墙体纤维水泥覆面板等效为受拉斜杆,墙体内部泡沫混凝土以及部分覆面板等效为受压斜杆。在弹性分析的基础上,给出组合墙体抗侧刚度的理论计算式,组合墙体的抗侧刚度主要与墙体高宽比,泡沫混凝土和覆面板的抗剪强度和厚度以及螺钉间距有关。在此基础上提供了两个轻钢-纤维水泥板-泡沫混泥土组合墙体抗侧刚度计算式应用算例,以供在实际工程中设计参考。
为获得轻钢-纤维水泥板-泡沫混凝土组合墙体抗侧刚度实用计算式,采用等代拉杆法,将组合墙体简化为杆件模型。其中,墙体纤维水泥覆面板等效为受拉斜杆,墙体内部泡沫混凝土以及部分覆面板等效为受压斜杆。在弹性分析的基础上,给出组合墙体抗侧刚度的理论计算式,组合墙体的抗侧刚度主要与墙体高宽比,泡沫混凝土和覆面板的抗剪强度和厚度以及螺钉间距有关。在此基础上提供了两个轻钢-纤维水泥板-泡沫混泥土组合墙体抗侧刚度计算式应用算例,以供在实际工程中设计参考。
2018, 33(11): 45-49.
doi: 10.13206/j.gjg.201811008
摘要:
为研究预制桥道板安装缺陷对钢桁-混凝土组合连续刚构桥结构应力分布的影响,采用有限元软件ABAQUS建立了实体有限元模型,分析预制桥道板预留槽孔、预制桥道板与钢桁间安装偏差缺陷对结构应力分布的影响。结果表明:槽孔缺陷导致桥道板预压应力损失,引起墩顶负弯矩区段预制桥道板开裂;槽孔缺陷深度越小,应力集中越明显,深度越大,桥道板整体预压应力损失越多;预制桥道板与钢桁梁间的安装偏差缺陷会引起钢桁杆件的应力增加,相比墩顶区段,跨中区段偏差缺陷对钢桁杆件应力增量影响更显著,因此采用对拉螺栓控制跨中区段的安装偏差缺陷是必要的。
为研究预制桥道板安装缺陷对钢桁-混凝土组合连续刚构桥结构应力分布的影响,采用有限元软件ABAQUS建立了实体有限元模型,分析预制桥道板预留槽孔、预制桥道板与钢桁间安装偏差缺陷对结构应力分布的影响。结果表明:槽孔缺陷导致桥道板预压应力损失,引起墩顶负弯矩区段预制桥道板开裂;槽孔缺陷深度越小,应力集中越明显,深度越大,桥道板整体预压应力损失越多;预制桥道板与钢桁梁间的安装偏差缺陷会引起钢桁杆件的应力增加,相比墩顶区段,跨中区段偏差缺陷对钢桁杆件应力增量影响更显著,因此采用对拉螺栓控制跨中区段的安装偏差缺陷是必要的。
2018, 33(11): 50-57.
doi: 10.13206/j.gjg.201811009
摘要:
不同的组合梁构造形式对钢管混凝土框架的抗连续倒塌性能有着显著的影响。参考某实际工程选取一典型2层2跨平面框架,选取钢筋混凝土组合梁、预制空心带肋叠合组合梁以及压型钢板组合梁三种组合梁形式,通过采用Pushdown分析法研究不同类型组合梁对钢管混凝土框架结构抗连续倒塌性能的影响。基于有限元软件ABAQUS,采用精细单元法建立钢管混凝土平面框架进行数值分析,研究其倒塌全过程工作机理,计算荷载-位移曲线、钢梁截面内力。结果表明:三种组合梁框架结构的倒塌破坏都经历弹性阶段、弹塑性阶段、压拱阶段、塑性阶段、混合阶段及悬链线阶段;三种类型的组合梁对组合框架的初始刚度都有明显提高;三种类型组合梁都能延缓塑性铰发生破坏并且对框架结构倒塌过程中各阶段极限承载力都有大幅提升。
不同的组合梁构造形式对钢管混凝土框架的抗连续倒塌性能有着显著的影响。参考某实际工程选取一典型2层2跨平面框架,选取钢筋混凝土组合梁、预制空心带肋叠合组合梁以及压型钢板组合梁三种组合梁形式,通过采用Pushdown分析法研究不同类型组合梁对钢管混凝土框架结构抗连续倒塌性能的影响。基于有限元软件ABAQUS,采用精细单元法建立钢管混凝土平面框架进行数值分析,研究其倒塌全过程工作机理,计算荷载-位移曲线、钢梁截面内力。结果表明:三种组合梁框架结构的倒塌破坏都经历弹性阶段、弹塑性阶段、压拱阶段、塑性阶段、混合阶段及悬链线阶段;三种类型的组合梁对组合框架的初始刚度都有明显提高;三种类型组合梁都能延缓塑性铰发生破坏并且对框架结构倒塌过程中各阶段极限承载力都有大幅提升。
2018, 33(11): 58-64.
doi: 10.13206/j.gjg.201811010
摘要:
随着国内外管道工程的规划建设及石油天然气日益加大的需求,钢管作为油气输送及管桩结构的重要构件,大口径化已成为主要的发展方向。针对大直径、大径厚比的螺旋焊缝钢管(SAWH)受弯性能研究较少的现状,对大径厚比大口径的13根SAWH和2根直焊缝管(SAWL)的受弯性能进行对比研究,径厚比从65. 7变化到118. 7,直径介于1 065～1 070 mm。通过参数分析研究初始缺陷、残余应力、径厚比及屈服强度对受弯性能的影响。结果表明:径厚比较大时,受压区较早出现局部屈曲,并显著降低构件的承载力与延性。变形能力得益于残余应力,得到一定程度的强化,抗弯极限承载力未出现明显变化。屈服强度越高,抗弯极限承载力越大,临界曲率反而越小。随着初始缺陷的增加,承载力急剧下降,在实际工程中要严格控制钢管的初始几何缺陷。
随着国内外管道工程的规划建设及石油天然气日益加大的需求,钢管作为油气输送及管桩结构的重要构件,大口径化已成为主要的发展方向。针对大直径、大径厚比的螺旋焊缝钢管(SAWH)受弯性能研究较少的现状,对大径厚比大口径的13根SAWH和2根直焊缝管(SAWL)的受弯性能进行对比研究,径厚比从65. 7变化到118. 7,直径介于1 065～1 070 mm。通过参数分析研究初始缺陷、残余应力、径厚比及屈服强度对受弯性能的影响。结果表明:径厚比较大时,受压区较早出现局部屈曲,并显著降低构件的承载力与延性。变形能力得益于残余应力,得到一定程度的强化,抗弯极限承载力未出现明显变化。屈服强度越高,抗弯极限承载力越大,临界曲率反而越小。随着初始缺陷的增加,承载力急剧下降,在实际工程中要严格控制钢管的初始几何缺陷。
2018, 33(11): 65-72.
doi: 10.13206/j.gjg.201811011
摘要:
钢板混凝土组合结构(SCS组合结构)是核电用屏蔽厂房的壳体结构的主要形式,具有良好的力学性能和快速施工的特点。对承受平面内双向荷载作用的钢板混凝土组合结构的单元等效刚度进行研究,根据钢板和混凝土的本构关系,将钢板与混凝土组成的复合材料等效为各向同性线弹性材料,利用SCS单元的平面内双向试验标定材料的刚度系数,建立钢板混凝土单元的等效刚度模型。该模型以单元在单轴受拉、面内纯剪和单轴受压的等效弹性参数为基准,对单元主内力空间的不同区域分别赋予不同的等效刚度,以体现加载路径和内力状态对单元刚度的影响。通过与2片钢板混凝土组合墙的试验结果进行计算对比,提出的等效刚度模型能够比较准确地计算钢板混凝土组合墙的荷载-位移响应。
钢板混凝土组合结构(SCS组合结构)是核电用屏蔽厂房的壳体结构的主要形式,具有良好的力学性能和快速施工的特点。对承受平面内双向荷载作用的钢板混凝土组合结构的单元等效刚度进行研究,根据钢板和混凝土的本构关系,将钢板与混凝土组成的复合材料等效为各向同性线弹性材料,利用SCS单元的平面内双向试验标定材料的刚度系数,建立钢板混凝土单元的等效刚度模型。该模型以单元在单轴受拉、面内纯剪和单轴受压的等效弹性参数为基准,对单元主内力空间的不同区域分别赋予不同的等效刚度,以体现加载路径和内力状态对单元刚度的影响。通过与2片钢板混凝土组合墙的试验结果进行计算对比,提出的等效刚度模型能够比较准确地计算钢板混凝土组合墙的荷载-位移响应。
2018, 33(11): 73-76.
doi: 10.13206/j.gjg.201811012
摘要:
基于等效斜撑理论和填充墙角区压碎应力限值,推导填充墙与框架梁柱之间接触长度的计算式,并以此建立了填充墙约束作用与梁翼缘削弱深度之间的关系式。结合单层单跨钢框架实例,计算了考虑填充墙约束作用的翼缘削弱深度,并借助ABAQUS软件建立不同削弱深度的4种钢框架模型并进行对比分析,结果表明:理论计算所得到的削弱深度符合美国钢结构抗震规范要求,在4种有限元模型中有良好的承载能力和预期的破坏形式。
基于等效斜撑理论和填充墙角区压碎应力限值,推导填充墙与框架梁柱之间接触长度的计算式,并以此建立了填充墙约束作用与梁翼缘削弱深度之间的关系式。结合单层单跨钢框架实例,计算了考虑填充墙约束作用的翼缘削弱深度,并借助ABAQUS软件建立不同削弱深度的4种钢框架模型并进行对比分析,结果表明:理论计算所得到的削弱深度符合美国钢结构抗震规范要求,在4种有限元模型中有良好的承载能力和预期的破坏形式。
2018, 33(11): 77-81.
doi: 10.13206/j.gjg.201811013
摘要:
蜂窝型钢空腹夹层板剪力键节点是典型的三向受力节点。为科学地对该节点进行设计,基于大型通用有限元软件ANSYS,建立3种计算模型,对盖板和加劲板对节点模型的屈曲模态、屈曲承载力系数以及von Mises应力影响进行分析和对比。分析结果表明:盖板和加劲板对节点的屈曲形态影响较大;无盖板和加劲板时剪力键圆形钢管容易发生屈曲;增设盖板和加劲板可以增大剪力键节点的屈曲荷载系数,增大节点的承载力,节点达到屈曲时所能承受的von Mises应力最大,最大值不超过材料的屈服强度,满足相关要求。
蜂窝型钢空腹夹层板剪力键节点是典型的三向受力节点。为科学地对该节点进行设计,基于大型通用有限元软件ANSYS,建立3种计算模型,对盖板和加劲板对节点模型的屈曲模态、屈曲承载力系数以及von Mises应力影响进行分析和对比。分析结果表明:盖板和加劲板对节点的屈曲形态影响较大;无盖板和加劲板时剪力键圆形钢管容易发生屈曲;增设盖板和加劲板可以增大剪力键节点的屈曲荷载系数,增大节点的承载力,节点达到屈曲时所能承受的von Mises应力最大,最大值不超过材料的屈服强度,满足相关要求。
2018, 33(11): 82-86.
doi: 10.13206/j.gjg.201811014
摘要:
通过ANSYS软件研究折线形腹板H型钢梁受压翼缘的局部稳定性能。将有限元模型的波幅设为0,折线形腹板H型钢梁的翼缘局部稳定问题即变成平腹板梁翼缘的局部稳定问题。将有限元模型中令波幅为0得出的计算结果与已有研究结果进行对比分析,验证了模型的正确性。最后,根据有限元分析得出的一系列结果,得到翼缘的两种屈曲模态,并推导出翼缘宽厚比限值的计算式。
通过ANSYS软件研究折线形腹板H型钢梁受压翼缘的局部稳定性能。将有限元模型的波幅设为0,折线形腹板H型钢梁的翼缘局部稳定问题即变成平腹板梁翼缘的局部稳定问题。将有限元模型中令波幅为0得出的计算结果与已有研究结果进行对比分析,验证了模型的正确性。最后,根据有限元分析得出的一系列结果,得到翼缘的两种屈曲模态,并推导出翼缘宽厚比限值的计算式。
2018, 33(11): 87-91.
doi: 10.13206/j.gjg.201811015
摘要:
新型钢板组合剪力墙是装配式构件中的一种新型抗侧力构件,为了研究该新型结构构件的设计参数对承载力的影响,采用大型有限元软件ABAQUS建立钢板组合剪力墙的有限元模型进行模拟分析,模型中混凝土和钢板均采用实体模型模拟,考虑了材料非线性。研究了钢板组合剪力墙的轴压受力机理,模拟了组合剪力墙的轴压性能,分析不同设计参数包括隔板横向间距、钢板厚度、墙体宽度、混凝土强度等级对试件承载力的影响。分析结果表明:所建立的有限元模型能较好地模拟组合墙的轴压性能,钢板厚度、墙体宽度和混凝土等级对承载力影响较为明显,均与试件的承载力呈线性关系,适中的隔板横向间距能保证该新型组合剪力墙具有最大的承载能力。
新型钢板组合剪力墙是装配式构件中的一种新型抗侧力构件,为了研究该新型结构构件的设计参数对承载力的影响,采用大型有限元软件ABAQUS建立钢板组合剪力墙的有限元模型进行模拟分析,模型中混凝土和钢板均采用实体模型模拟,考虑了材料非线性。研究了钢板组合剪力墙的轴压受力机理,模拟了组合剪力墙的轴压性能,分析不同设计参数包括隔板横向间距、钢板厚度、墙体宽度、混凝土强度等级对试件承载力的影响。分析结果表明:所建立的有限元模型能较好地模拟组合墙的轴压性能,钢板厚度、墙体宽度和混凝土等级对承载力影响较为明显,均与试件的承载力呈线性关系,适中的隔板横向间距能保证该新型组合剪力墙具有最大的承载能力。
2018, 33(11): 92-96.
doi: 10.13206/j.gjg.201811016
摘要:
防屈曲支撑作为结构中的一种耗能构件,改善了普通支撑受压屈曲的性能,可代替普通支撑。通过ABAQUS有限元软件对一字形全钢装配式防屈曲支撑进行有限元分析,通过改变防屈曲支撑内芯单元与外围约束之间间隙的大小,研究了防屈曲支撑在单周荷载作用下滞回性能。结果表明:一字形全钢装配式防屈曲支撑具有很好的耗能能力;为了提高其耗能能力,内芯单元与外围约束之间合理的间隙尺寸应取0. 5～2 mm。
防屈曲支撑作为结构中的一种耗能构件,改善了普通支撑受压屈曲的性能,可代替普通支撑。通过ABAQUS有限元软件对一字形全钢装配式防屈曲支撑进行有限元分析,通过改变防屈曲支撑内芯单元与外围约束之间间隙的大小,研究了防屈曲支撑在单周荷载作用下滞回性能。结果表明:一字形全钢装配式防屈曲支撑具有很好的耗能能力;为了提高其耗能能力,内芯单元与外围约束之间合理的间隙尺寸应取0. 5～2 mm。
2018, 33(11): 97-101.
doi: 10.13206/j.gjg.201811017
摘要:
对不同参数下的简支圆孔蜂窝梁进行变形分析。基于ANSYS有限元软件建立合理的数值模型,对不同开孔参数和跨高比的蜂窝梁进行数值计算,得出不同参数下蜂窝梁的挠度修正系数并比较分析。结果表明:跨高比相同时,蜂窝梁的挠度修正系数随孔高比的增大而增大;随距高比的增大而减小,但减小幅度不大;孔况相同时,蜂窝梁的挠度修正系数随跨高比的增大而减小,且当跨高比大于20以后,变化趋于平缓。因此,建议将蜂窝梁应用在跨度较大的建筑结构中;结合实用挠度估算法推导了考虑开孔参数的挠度简化计算式,此计算方法考虑因素全面、计算方法简便,可以为蜂窝梁的设计提供参考。
对不同参数下的简支圆孔蜂窝梁进行变形分析。基于ANSYS有限元软件建立合理的数值模型,对不同开孔参数和跨高比的蜂窝梁进行数值计算,得出不同参数下蜂窝梁的挠度修正系数并比较分析。结果表明:跨高比相同时,蜂窝梁的挠度修正系数随孔高比的增大而增大;随距高比的增大而减小,但减小幅度不大;孔况相同时,蜂窝梁的挠度修正系数随跨高比的增大而减小,且当跨高比大于20以后,变化趋于平缓。因此,建议将蜂窝梁应用在跨度较大的建筑结构中;结合实用挠度估算法推导了考虑开孔参数的挠度简化计算式,此计算方法考虑因素全面、计算方法简便,可以为蜂窝梁的设计提供参考。
2018, 33(11): 102-106.
doi: 10.13206/j.gjg.201811018
摘要:
树状形三分叉铸钢节点在许多重要公共建筑中有大量应用。为研究树状形三分叉铸钢节点在偏心荷载下的力学性能,采用有限元方法对该节点进行参数分析,考虑节点材料非线性和几何非线性的影响,研究各几何参数对节点极限承载力的影响规律以及节点的破坏模式。结果表明:在偏心荷载作用下,节点的破坏形式主要为主、分管相交处局部屈曲、分管端部变形过大以及主管鼓曲变形过大。管径比、主管厚径比、厚度比以及分管间相贯处外倒角半径对节点承载力影响显著,主、分管夹角对节点极限承载力有一定影响,主、分管间相贯处倒角半径和分管间相贯处内倒角半径对节点极限承载力基本无影响。得出了节点最优几何参数。
树状形三分叉铸钢节点在许多重要公共建筑中有大量应用。为研究树状形三分叉铸钢节点在偏心荷载下的力学性能,采用有限元方法对该节点进行参数分析,考虑节点材料非线性和几何非线性的影响,研究各几何参数对节点极限承载力的影响规律以及节点的破坏模式。结果表明:在偏心荷载作用下,节点的破坏形式主要为主、分管相交处局部屈曲、分管端部变形过大以及主管鼓曲变形过大。管径比、主管厚径比、厚度比以及分管间相贯处外倒角半径对节点承载力影响显著,主、分管夹角对节点极限承载力有一定影响,主、分管间相贯处倒角半径和分管间相贯处内倒角半径对节点极限承载力基本无影响。得出了节点最优几何参数。
2018, 33(11): 107-112.
doi: 10.13206/j.gjg.201811019
摘要:
钢吊车梁上部区域的疲劳性能和疲劳加固对工业厂房的生产及安全起着重要作用。基于疲劳裂纹驱动能理论和线性累积损伤理论,探讨了偏心轮压以及水平力和偏心轮压共同作用对实腹式钢吊车梁上部区域抗疲劳性能、疲劳损伤与寿命的影响;并对比分析了短加劲肋加固、竖板加固以及纵横向加劲肋加固的疲劳加固效果。分析结果表明:随着轨道偏心值的增加,钢吊车梁上部区域的附加弯曲应力、疲劳损伤逐渐增加,疲劳寿命逐步降低,且考虑水平力作用较不考虑水平力作用影响更突出;在一个加劲肋区间内,偏心对钢吊车梁腹板附加弯曲应力的影响沿竖向由下往上逐步增强,沿水平向由加劲肋区间中部向两侧加劲肋逐步减弱;吊车梁上部区域疲劳裂纹始发点位于梁跨中部距离最近加劲肋约0. 38a处(a为加劲肋的间距);从经济性和疲劳加固效果考虑,短加劲肋的加固效果最好。
钢吊车梁上部区域的疲劳性能和疲劳加固对工业厂房的生产及安全起着重要作用。基于疲劳裂纹驱动能理论和线性累积损伤理论,探讨了偏心轮压以及水平力和偏心轮压共同作用对实腹式钢吊车梁上部区域抗疲劳性能、疲劳损伤与寿命的影响;并对比分析了短加劲肋加固、竖板加固以及纵横向加劲肋加固的疲劳加固效果。分析结果表明:随着轨道偏心值的增加,钢吊车梁上部区域的附加弯曲应力、疲劳损伤逐渐增加,疲劳寿命逐步降低,且考虑水平力作用较不考虑水平力作用影响更突出;在一个加劲肋区间内,偏心对钢吊车梁腹板附加弯曲应力的影响沿竖向由下往上逐步增强,沿水平向由加劲肋区间中部向两侧加劲肋逐步减弱;吊车梁上部区域疲劳裂纹始发点位于梁跨中部距离最近加劲肋约0. 38a处(a为加劲肋的间距);从经济性和疲劳加固效果考虑,短加劲肋的加固效果最好。
2018, 33(11): 113-116.
doi: 10.13206/j.gjg.201811020
摘要:
现有的输电铁塔中,存在大量采用单角钢作为主材的铁塔,由于当时设计时采用的标准较低,承载力不足导致铁塔破坏的现象时有发生,所以有必要对单角钢形式的铁塔主材采取切实有效的加固补强措施。现有角钢加固方式需要在电塔主材打孔,非常麻烦且存在不安全的因素。提出了一种新的加固方式,用于加固的副材与主材之间通过两块特殊形状的角钢节点板用螺栓把主副材夹住,其中一块节点板通过横隔板与副材相连接,这种加固方式施工方便,不需要在主材和副材上打孔,且可以避开原来的节点板。通过试验研究了该加固方法的传力机理和破坏模式,并与按照相关规范要求的加固方式进行对比,验证了新型加固方式的加固效果和有效性。
现有的输电铁塔中,存在大量采用单角钢作为主材的铁塔,由于当时设计时采用的标准较低,承载力不足导致铁塔破坏的现象时有发生,所以有必要对单角钢形式的铁塔主材采取切实有效的加固补强措施。现有角钢加固方式需要在电塔主材打孔,非常麻烦且存在不安全的因素。提出了一种新的加固方式,用于加固的副材与主材之间通过两块特殊形状的角钢节点板用螺栓把主副材夹住,其中一块节点板通过横隔板与副材相连接,这种加固方式施工方便,不需要在主材和副材上打孔,且可以避开原来的节点板。通过试验研究了该加固方法的传力机理和破坏模式,并与按照相关规范要求的加固方式进行对比,验证了新型加固方式的加固效果和有效性。
2018, 33(11): 117-121.
doi: 10.13206/j.gjg.201811021
摘要:
钢箱梁因其自重较轻,制作架设速度快,适应地质条件强等特点,常应用于城市桥梁主线或匝道中。为了更加全面地了解曲线形钢箱梁、优化曲线形钢箱梁的制作工艺,对大连市南部滨海大道西延伸线工程曲线形钢箱梁分段分块制作工艺进行了系统分析,指出了曲线形钢箱梁的工程制作难点,提出了制作工艺中的控制要点和具体控制措施。
钢箱梁因其自重较轻,制作架设速度快,适应地质条件强等特点,常应用于城市桥梁主线或匝道中。为了更加全面地了解曲线形钢箱梁、优化曲线形钢箱梁的制作工艺,对大连市南部滨海大道西延伸线工程曲线形钢箱梁分段分块制作工艺进行了系统分析,指出了曲线形钢箱梁的工程制作难点,提出了制作工艺中的控制要点和具体控制措施。
2018, 33(11): 122-126.
doi: 10.13206/j.gjg.201811022
摘要:
现代大跨度空间结构建筑以其结构造型优美、线条流畅、结构独特的特点,大量应用于机场、场馆类建筑中。对廊坊大剧院项目的工程概况、屋面钢结构体系及组成进行了介绍;对屋盖钢结构分区、临时支承架的布置、钢结构安装顺序及安装方案、屋面钢结构的落架顺序进行了描述;利用MIDAS软件对整个施工过程进行了仿真模拟计算,并对计算结果的应力、变形进行分析,以验证施工方案的可行性并保证钢结构安装过程的安全与质量;对施工过程中温度变化对临时支架底部反力的影响进行了分析;最后对临时支架的设计,特别是临时支架的整体稳定分析进行了介绍。
现代大跨度空间结构建筑以其结构造型优美、线条流畅、结构独特的特点,大量应用于机场、场馆类建筑中。对廊坊大剧院项目的工程概况、屋面钢结构体系及组成进行了介绍;对屋盖钢结构分区、临时支承架的布置、钢结构安装顺序及安装方案、屋面钢结构的落架顺序进行了描述;利用MIDAS软件对整个施工过程进行了仿真模拟计算,并对计算结果的应力、变形进行分析,以验证施工方案的可行性并保证钢结构安装过程的安全与质量;对施工过程中温度变化对临时支架底部反力的影响进行了分析;最后对临时支架的设计,特别是临时支架的整体稳定分析进行了介绍。
2018, 33(11): 127-131.
doi: 10.13206/j.gjg.201811023
摘要:
郑州奥林匹克体育中心位于郑州市常西湖新区,主要包括"一场两馆"。体育场钢结构屋盖平面近似为圆形,南北向跨度约为291. 5 m,东西向跨度约为311. 6 m,看台罩棚东西向悬挑长度为54. 1 m,南北向悬挑长度为30. 8 m。通过对该体育场钢结构罩棚安装和预应力施工方案的研究,以及对施工过程进行的有限元模拟分析表明,该项目施工方案科学合理,安全可行。
郑州奥林匹克体育中心位于郑州市常西湖新区,主要包括"一场两馆"。体育场钢结构屋盖平面近似为圆形,南北向跨度约为291. 5 m,东西向跨度约为311. 6 m,看台罩棚东西向悬挑长度为54. 1 m,南北向悬挑长度为30. 8 m。通过对该体育场钢结构罩棚安装和预应力施工方案的研究,以及对施工过程进行的有限元模拟分析表明,该项目施工方案科学合理,安全可行。
2018, 33(11): 132-135.
doi: 10.13206/j.gjg.201811024
摘要:
公安长江大桥主桥为带斜副桁钢桁梁斜拉桥,钢桁梁从主塔开始向两侧散拼架设,至跨中合龙。根据施工期间主墩处水深等条件,结合钢梁特点和设备起吊能力,通过对横梁顶起始4个节间钢梁架设方案比选,确定的方案设计、施工方法介绍,得出针对本桥的施工方案:采用先在支架上拼架梁吊机,利用架梁吊机进行起始段4个节间钢梁架设,实践证明此方案是比较经济、合理的方案。
公安长江大桥主桥为带斜副桁钢桁梁斜拉桥,钢桁梁从主塔开始向两侧散拼架设,至跨中合龙。根据施工期间主墩处水深等条件,结合钢梁特点和设备起吊能力,通过对横梁顶起始4个节间钢梁架设方案比选,确定的方案设计、施工方法介绍,得出针对本桥的施工方案:采用先在支架上拼架梁吊机,利用架梁吊机进行起始段4个节间钢梁架设,实践证明此方案是比较经济、合理的方案。
2018, 33(11): 136-142.
doi: 10.13206/j.gjg.201811025
摘要:
针对某大型跨湖钢结构桥梁,比较了塔吊和龙门吊施工两种方案的技术难度、辅材用量、工期及经济实用性。比较和分析结果表明:采用龙门吊方案能满足工程工期计划要求,大幅度降低辅材用钢量及综合措施费用,且满足现行相关规范要求。龙门吊的分层安装对跨度大、高度高的龙门吊整体稳定性影响较大。对龙门吊分层安装进行受力分析,结果表明:龙门吊进行分层安装对设备的整体稳定性、施工的安全风险影响较大。
针对某大型跨湖钢结构桥梁,比较了塔吊和龙门吊施工两种方案的技术难度、辅材用量、工期及经济实用性。比较和分析结果表明:采用龙门吊方案能满足工程工期计划要求,大幅度降低辅材用钢量及综合措施费用,且满足现行相关规范要求。龙门吊的分层安装对跨度大、高度高的龙门吊整体稳定性影响较大。对龙门吊分层安装进行受力分析,结果表明:龙门吊进行分层安装对设备的整体稳定性、施工的安全风险影响较大。
2018, 33(11): 143-148.
doi: 10.13206/j.gjg.201811026
摘要:
某钢结构吸收塔塔内发生火灾,灾后钢塔筒发生较大的局部凹陷变形,严重影响了结构的安全和使用。基于三维重建技术,采用有限元方法对带缺陷结构的吸收塔承载能力进行了研究。介绍了吸收塔安全性鉴定过程和结果,提出了进一步的研究方向。
某钢结构吸收塔塔内发生火灾,灾后钢塔筒发生较大的局部凹陷变形,严重影响了结构的安全和使用。基于三维重建技术,采用有限元方法对带缺陷结构的吸收塔承载能力进行了研究。介绍了吸收塔安全性鉴定过程和结果,提出了进一步的研究方向。
2018, 33(11): 149-153.
doi: 10.13206/j.gjg.201811027
摘要:
为了解决兰州某商业中心钢结构连接桥施工存在钢桥重量大、提升高度高等施工难题,基于BIM的虚拟施工技术,利用AECOsim Building Designer软件,建立了参数化模型,对钢连桥的组装、提升等关键施工过程进行了动态模拟。发现并解决了项目施工存在的问题,提高了安全性和施工效率,有效避免了返工情况的发生,体现了基于BIM的虚拟施工技术在钢结构施工过程中应用的巨大优势。
为了解决兰州某商业中心钢结构连接桥施工存在钢桥重量大、提升高度高等施工难题,基于BIM的虚拟施工技术,利用AECOsim Building Designer软件,建立了参数化模型,对钢连桥的组装、提升等关键施工过程进行了动态模拟。发现并解决了项目施工存在的问题,提高了安全性和施工效率,有效避免了返工情况的发生,体现了基于BIM的虚拟施工技术在钢结构施工过程中应用的巨大优势。
