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2019年  第34卷  第8期

科研开发
装配式钢结构方钢管柱与梁连接节点研究进展
张经纬, 王燕, 臧晓光
2019, 34(8): 1-9. doi: 10.13206/j.gjg.201908001
摘要:
对装配式钢结构方钢管柱与梁采用套筒式连接、模块化柱与梁连接、梁柱端板连接、柱与悬臂短梁连接、梁贯通式等连接节点类型的研究进展进行综述,并对上述装配式连接节点的构造特点、连接形式、传力机制、抗震性能和耗能能力等进行了总结。
热轧不锈钢圆管柱轴心受压构件整体稳定性能试验研究
杨璐, 孙亦男, 宁克洋, 柳子涵
2019, 34(8): 10-16. doi: 10.13206/j.gjg.201908002
摘要:
为研究不锈钢圆管柱轴心受压构件的整体稳定承载性能,对9根奥氏体型和10根双相型热轧不锈钢圆管柱进行了整体稳定轴心受压试验。根据试验前测量得到的试件的几何初弯曲和试验过程中得到的荷载初偏心,分析了不锈钢构件的失稳模态和整体稳定性能承载能力。将试件的试验结果与现行《欧洲不锈钢结构规范》和CECS410∶2015《不锈钢结构技术规程》的计算结果进行了对比,结果表明:两本规范对奥氏体型和双相型不锈钢稳定承载力计算结果较试验结果均偏于保守,且双相型不锈钢构件的保守度更加显著。
屋面钢梁在超强意外雪荷载作用下的失效概率
石飞宇, 王孟鸿
2019, 34(8): 17-20. doi: 10.13206/j.gjg.201908003
摘要:
对工业建筑屋面支撑吨位较大设备的钢梁,为避免造成支座梁产生较大扭矩,设备梁往往采用简支梁的设计方案,释放支座两端弯矩。按常规设计确定屋面设备钢梁截面,采用Monte Carlo方法计算此类型屋面简支钢梁在超强意外雪荷载作用下的失效概率。结果表明:Monte Carlo法计算结构的失效概率值不稳定,失效概率会随着随机数产生的不同而不一致,但数量级是一定的,只要样本值足够多,采用Monte Carlo法计算得到的失效概率精度就能满足设计要求,同时也可以作为其他计算失效概率方法的校核手段。重型设备承重梁对雪荷载的波动不敏感,采用常规设计法确定的简支钢梁截面在超强意外雪荷载作用下其可靠度可以满足相关规范要求,但对常年下雪区域,设计工业建筑屋面设备梁时,建议其应力比应依据设备重要性适当下调。
连续焊接不锈钢屋面系统抗风揭性能研究
李浩, 区彤, 辛志勇, 汪大洋, 张永山
2019, 34(8): 21-26. doi: 10.13206/j.gjg.201908004
摘要:
连续焊接不锈钢屋面系统具有良好的抗风性能,可以用作屋面金属围护系统。以连续焊接不锈钢屋面系统为研究对象,进行连续焊接不锈钢屋面系统抗风揭试验,基于ANSYS/Workbench有限元软件平台建立连续焊接不锈钢屋面模型,分析焊接不锈钢屋面系统的力学性能。结果表明:连续焊接不锈钢屋面系统在风荷载作用下屋面板拐角处和板中部的圆弧处应力较大。其中,屋面板拐角处在加载至4 500 N/m~2时达到屈服极限,焊缝在整个加载过程中并未屈服,板肋应力分布从上至下先增大后减小,屋面板最大变形14. 32 mm出现在板跨中圆弧附近,并朝两侧逐渐减小。
金属屋面系统抗风性能动态试验方法对比
任志宽, 胡金, 常好诵, 殷小珠
2019, 34(8): 27-31. doi: 10.13206/j.gjg.201908005
摘要:
围护系统动态风荷载试验检测的应用日趋广泛,针对金属屋面系统,研究了加拿大标准CAN/CSAA123. 21-14、欧盟标准ETAG006、澳大利亚标准AS4040. 3、日本标准SSR2007、美国标准UL580抗风性能试验方法,探讨不同标准试件制作要求、动态风荷载的加载制度、抗风性能评价标准等方面内容,对比总结不同标准的应用特点。研究表明:欧盟标准更加重视对于屋面连接性能的判定而缺乏对屋面整体性能的评估,澳大利亚和加拿大标准完整体现了风暴对于金属屋面系统的作用,美国标准应用动、静态和正、负压组合的试验方法,对试验仪器的要求最高,日本标准缺乏分级加载荷载大小、循环次数取值等具体规定。
灵敏度分析在空间钢结构抗连续倒塌控制中的应用
万成, 朱奕锋, 汪敏吉
2019, 34(8): 32-36. doi: 10.13206/j.gjg.201908006
摘要:
Pandey的灵敏度方法分析结构的冗余度是基于线弹性结构,通过结构中各杆件的应力变化程度来判断结构的冗余度。Pandey的灵敏度方法能一定程度上反映结构的冗余度和鲁棒性,但从抗连续倒塌的角度,该方法具有一定的不足。利用拉、压杆的应力、应变曲线,结合两个计算实例,模拟结构的抗倒塌过程,分析和比较Pandey的灵敏度方法分析空间结构的冗余度在抗连续倒塌方面的不足,说明压杆的屈曲和卸载对抗连续倒塌性能的影响。并在Pandey等提出的基于敏感性分析方法的基础上,根据大跨空间钢结构的结构特性和荷载特点,提出基于频率的敏感性分析方法来判断大跨空间钢结构的关键构件。该方法不仅概念清晰,而且简单易行。
中心环-套筒节点单层网壳结构稳定性研究
冷加冰, 冯若强, 吴琨营
2019, 34(8): 41-45. doi: 10.13206/j.gjg.201908008
摘要:
将装配式节点中心环-套筒节点引入到K8单层网壳结构中,建立装配式单层网壳结构数值模型。研究中心环-套筒节点单层网壳静力稳定性能,并与刚接单层网壳结构进行比较。讨论矢跨比和跨度对结构整体稳定性能的影响。研究结果表明:最大适用跨度下中心环-套筒节点单层K8球面网壳稳定承载力约为刚接结构的62%。随矢跨比的增大,装配式单层网壳结构稳定承载力增大,结构稳定承载力随着跨度的增大而减小。
某模块化钢结构大学生公寓结构设计
陈红磊, 王彦博, 陈琛, 张文韬
2019, 34(8): 46-49. doi: 10.13206/j.gjg.201908009
摘要:
从结构选型、单体划分、模块设计、结构建模分析等方面介绍了某模块化钢结构大学生公寓的结构设计。针对不同的建筑功能需求,在模块内布置了无屈曲波纹钢板剪力墙和普通支撑两种不同的抗侧力构件,经过结构分析比较了两者对结构设计的影响。模块间连接采用了便于施工的梁端盖板螺栓连接,并通过模型对比选用了合理的模拟方法。
工程设计
基于增量动力分析(IDA)方法的斜交网格结构抗震性能分析
刘成清, 杨鲸津, 赵必大
2019, 34(8): 37-40. doi: 10.13206/j.gjg.201908007
摘要:
斜交网格筒体结构和传统密柱深梁结构不同,其筒体由斜柱与水平梁围成,是近年来抗震研究中的新型结构,在国内外工程中也有着广泛的运用。现有关于斜交网格结构的研究存在静力和单一动力分析,为反映斜交网格结构的真实响应,并消除选取单一地震带来的偶然性,选取多条地震动参数,对两种结构进行增量动力分析(IDA),进一步对两种结构的动力研究提供了依据。结果表明:斜交网格外筒结构在每一次地震调幅计算下的最大层间位移角均小于密柱深梁外筒结构,并更晚进入屈服,且能表现出更好的抗震性能。
双拼梁与柱节点受力性能的有限元分析
许茜, 孙安波, 郁有升
2019, 34(8): 50-56. doi: 10.13206/j.gjg.201908010
摘要:
为研究双拼梁与柱节点的受力性能,采用有限元分析软件ABAQUS建立3组共10个试件模型,分析双拼梁螺栓端距、双拼梁加劲肋布置方式及双拼梁间隙大小等参数对节点破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、耗能能力的影响。分析结果表明:双拼梁螺栓端距变化对节点塑性铰位置影响较大,对滞回曲线、骨架曲线、耗能能力影响较小,建议设计时双拼梁螺栓端距取1. 0~1. 25倍的梁截面高度;在梁上距离柱1/4梁截面高度处设置一道加劲肋可以有效提高节点承载力、滞回性能和耗能能力,并能使梁高应力区段得到加强,迫使节点塑性铰外移;双拼梁之间存在间隙虽能提高节点承载力,但节点耗能能力会下降较多,且间隙过大时易出现双拼梁失稳,应避免双拼梁之间存在间隙。
地锚式供水管道钢结构悬索桥维修加固分析
张天平, 郑柯, 毛星明
2019, 34(8): 57-61. doi: 10.13206/j.gjg.201908011
摘要:
某供水管道悬索桥出现了主缆保护层脱落、鞍座移位、吊杆锚头与桥面钢梁锈蚀等一系列严重病害,需进行应急维修加固设计。重点采取了鞍座归位、更换吊杆及锚头、更换桥面钢梁等加固方案;针对悬索桥特殊性,将桥面改装为开孔桥面并加装抗风缆;采用MIDAS/Civil软件建立了有限元分析模型,分析了全桥的承载力、加装抗风缆后的作用效应以及主索鞍节点受力特征。
标准与规范
高层建筑顺风向响应规范计算及试验研究
苏益, 李明水
2019, 34(8): 62-66. doi: 10.13206/j.gjg.201908012
摘要:
作为对高层建筑起控制作用的风致振动,顺风向响应在抗风设计中尤为重要。多国风荷载规范均给出了典型的矩形断面形式的高层建筑顺风向响应计算方法,但不同的计算方法导致结果存在偏差。以某矩形高层建筑为例,基于风洞试验比较研究中国、美国及加拿大规范计算方法。研究表明:因平均风速定义的差异,中国风振系数取值要高于美国的阵风影响系数;相比频域法的计算结果,中国规范中采用的惯性风荷载法计算结果偏大;在相同风荷载作用下,中国和加拿大规范方法得到的顺风向最大位移响应值偏大,结构设计偏于保守。美国规范的计算结果相对偏小,相对偏于不安全;相比于加拿大阵风荷载因子法,中国惯性风荷载法风致响应偏小。
《建筑结构荷载规范》修订后的超高层建筑平均风荷载比较研究
祝志文, 王钦华
2019, 34(8): 67-73. doi: 10.13206/j.gjg.201908013
摘要:
基于刚性模型测压风洞试验,分别以B类和C类地貌上的两栋超高层建筑为例,对比研究了GB 50009—2001、2012《建筑结构荷载规范》中风荷载条文修改对超高层建筑整体风荷载和围护结构风压的影响。研究表明:对A、B、C和D四类地貌高度为250 m左右的超高层建筑,由《2012规范》给出的平均风荷载和极值风压,分别比《2001规范》减小了6. 9%、6. 3%、11. 7%和17. 6%。对A、C和D三类地貌,《2012规范》的调整是减小了风压高度变化系数;但对B类地貌,《2012规范》既减小了风压高度变化系数,也减小了体型系数,且它们减小程度均与离地高度有关。因此,《2012规范》在适当降低了标准场地类别的平均风荷载的同时,也适度降低了另外三类场地的平均风荷载。
施工技术
援塞内加尔摔跤馆钢结构施工技术
张明亮, 刘著群, 丁超, 雷智敏, 刘维, 张业豪
2019, 34(8): 74-77. doi: 10.13206/j.gjg.201908014
摘要:
通过对援塞内加尔摔跤馆钢结构屋面罩棚施工技术的分析,从临时支撑设置、桁架拼装、桁架吊装、落架等方面进行剖析,解决了施工过程中存在的重、难点问题。使用3D3S、SAP 2000等软件对吊装和拆撑过程进行了验算,结果均满足设计和施工要求,验证了施工方案的可行性。运用BIM技术对钢结构施工方案比选、桁架吊装进行了可视化交底,科学地指导了现场施工。
大跨度变截面钢梁高空施工技术
梅超, 金燕飞, 卢京, 张宁, 史玉鑫
2019, 34(8): 78-81. doi: 10.13206/j.gjg.201908015
摘要:
大跨度变截面钢梁的高空安装及安全质量控制是工程施工过程中的重点和难点。某综合楼工程共35根大跨度钢梁,最大跨度为38. 6 m,梁截面为箱形,最大截面规格为B2 598×600×40,安装高度超过17 m。根据工程实际情况,结合现场平面部署及整体施工进度要求,同时采用有限元分析软件MIDAS/Gen对其进行模拟分析,最终采取"汽车吊上楼板"的安装方式。通过对现场施工情况进行分析和论述,对大跨度变截面钢梁的安装技术进行了阐述,其中包括汽车吊选型、支撑布设方式及位置、现场安装方法等。
浅谈“逆作法”钢结构安装技术
宗立杨, 孙文科, 李真
2019, 34(8): 82-86. doi: 10.13206/j.gjg.201908016
摘要:
钢结构工程施工"逆作法"与普通施工相同的是先安装竖向通长结构钢柱,再由上至下逆向安装钢梁;不同点为:1)室内安装钢支撑回顶支护原结构梁板; 2)在新建钢柱部位将原结构梁板及混凝土柱上下贯通式拆除,形成上下通透式安装洞口; 3)新建外墙并安装钢梁预埋件; 4)安装新建地下一层顶钢梁,实现逆作法第一个节点目标;5)由上至下逐层进行原结构室内拆除,再由上至下逐层完成室内逆作法钢梁安装。安装钢柱过程中,上下贯通式安装洞口的尺寸将直接影响钢柱能否顺利安装,安装难度极大;由于室内无法满足大型起重机械的使用要求,因此钢梁的安装过程也十分复杂。采用"逆作法"施工,顺利完成了钢结构工程,取得了满意的效果。
大跨径双幅简支钢箱梁同步顶推施工技术研究与应用
邓德员, 戴维, 吴有明, 孙宁宁, 杨擎
2019, 34(8): 87-91. doi: 10.13206/j.gjg.201908017
摘要:
涉铁工程施工风险极大,为确保某跨高铁63 m大跨径双幅简支钢箱梁工程项目安全顺利施工,综合考虑现场施工条件,采用同步顶推施工方案进行钢箱梁安装,对顶推过程的重要节点步骤进行了研究,并结合施工阶段有限元数值模拟与实际监控数据进行对比分析,结果表明该施工方案在当前施工条件下切实可行且安全可靠。
钢结构桥梁超重柔性钢梁大跨顶推施工技术
董明明
2019, 34(8): 92-94. doi: 10.13206/j.gjg.201908018
摘要:
在桥梁工程顶推施工过程中,导梁施工是非常重要的辅助结构,应用顶推法施工原理及施工方法,以实际工程为例,对仿真模拟顶推过程进行分析,对钢结构桥梁大跨顶推施工技术进行讨论,有效降低主梁施工过程中产生的内力大小,进而保证施工质量和施工安全,节省施工成本。
复杂施工环境下跨线钢箱梁支架法施工技术
张伟, 刘俭, 白华, 林勃, 陈哲
2019, 34(8): 95-99. doi: 10.13206/j.gjg.201908019
摘要:
常青路高架第15联为3跨连续简支钢箱梁结构,跨径为(35. 45+55+42) m,横跨复兴立交二环线高架,施工区域为闹市区,周边交通和环境极为复杂。结合现场条件,采用了在既有高架上立支架进行分块吊装的方法,对临时支撑设计、既有高架承载力分析及钢箱梁吊装施工技术进行总结。在既有钢箱梁高桥上进行跨线施工,多采用顶推法,支架法施工经验较少,故本施工方法可供后续同类型城市跨线钢箱梁施工借鉴。
BIM技术与应用
BIM技术在某大跨度管桁架工程中的应用
崔邯龙, 肖超, 王松
2019, 34(8): 100-104. doi: 10.13206/j.gjg.201908020
摘要:
针对某大跨度管桁架工程施工场地狭小,施工场地地势高低不平以及既有建筑限制等特点,使用BIM技术对该大跨度管桁架结构进行了BIM模型创建、钢结构深化设计、复杂钢结构胎架三维设计以及基于BIM技术的钢结构施工模拟等工作,为工程的顺利实施提供了技术支撑。对BIM技术在大跨度管桁架工程中的应用进行了相关的理论研究。
设计论坛
GB 50017—2017《钢结构设计标准》疑难浅析(8)
王立军
2019, 34(8): 105-107. doi: 10.13206/j.gjg.201908021
摘要:
22销轴连接(第11章第6节)22. 1材料销轴采用建筑钢材时,如Q345、Q390、Q420、Q460等,强度设计值f_v~b 、f~b采用第4章给出的设计强度值;采用其他类型的机械钢材时,如45号钢、35C_rM_0、40C_r等,应按4. 1. 5条的要求确定设计强度指标,此时,抗力分项系数一般在1. 1~1. 2之间。22. 2计算22. 2. 1耳板按受力机理,耳板有四种破坏模式(图1)。