钢管混凝土柱施工阶段应力应变研究

近年来钢管混凝土柱形成的框架一核心筒混合结构应用越来越多，施工中钢管混凝土柱多采用混凝土一次浇筑完成的工艺施工，混凝土浇筑高度多达到10m以上，钢管柱外壁受力较大，对于钢管柱外壁钢板在浇筑混凝土过程中的实际受力情况分析不多，故采用有限元软件进行施工校核验算，以验证钢管柱在施工过程中的应力和变形值是否都能满足设计规范的要求。     

大直径钢管混凝土柱密实度检测及对接焊缝残余应力消减试验

以广州白云国际机场扩建工程为背景,对大直径钢管混凝土柱的浇筑质量及对接焊缝的残余应力进行检测,进行了1∶1的钢管混凝土柱施工模拟试验。试验在钢管混凝土柱内设置空洞、脱粘、不密实三种已知缺陷,采用超声波径向对测法进行密实度检测,验证该检测技术的准确性;同时采用豪克能方法对钢管柱对接焊缝残余应力进行消减及并采用盲孔法进行检测,证明该方法在实际工程中应用的可行性。试验研究结果将为实际工程提供理论依据和技术保障,对类似大直径钢管混凝土柱工程施工质量的检测具有重大的参考价值。     

新型榫卯钢结构梁柱边节点承载力试验及有限元分析

提出了一种方钢管混凝土柱与外包U形钢混凝土组合梁的梁柱边节点连接形式,即新型榫卯钢结构梁柱边节点。为研究该节点的承载能力以及破坏模式,开展了2个边节点的单调静力承载试验。试验使用几何可变框架进行柱端加载,并利用ABAQUS有限元软件对试件进行分析。结果表明:各个试件的破坏主要集中于贯穿槽钢与钢管柱的焊缝,该类组合节点具有较高的承载能力和延性;有限元理论分析与试验结果吻合良好,验证了理论分析的正确性。     

双侧贯通板式节点有限元研究

常见单板抗剪节点是将一块抗剪连接钢板直接焊接在钢管表面,这种节点连接方式常会造成焊缝周边区域的应力集中,焊缝开裂也是此类节点常见的失效模式.为了实现钢管混凝土柱与钢箱梁的装配式抗剪连接,研究了一种双侧贯通板式节点.节点中,使用两块抗剪连接板分别平行放置于钢管柱两个相对的管壁上的预留槽口中.两贯通板位于钢管内的部分采用钢...     

钢管柱-混凝土框架非下插转换节点抗震性能试验研究

钢-混凝土竖向混合结构由上部钢结构和下部钢筋混凝土结构组成，通过转换节点实现上下结构的连接和转换。传统节点钢管下插长度大，现场焊接量大，节点域施工困难且不利于施工质量控制。为解决上述问题，在已有研究基础上对钢管柱-混凝土框架转换节点构造进行改进优化，提出钢管柱-混凝土框架非下插转换节点。该节点钢管柱仅下插至节点域，梁底纵筋贯通，混凝土柱纵筋采用间接搭接方式与钢柱连接。制作4个缩尺比1∶2.5的钢管柱-混凝土框架非下插转换节点并进行往复加载试验，对其抗震性能进行研究。试验结果表明：钢管柱-混凝土框架非下插转换节点滞回曲线饱满，耗能能力及延性良好，具有很好的抗震性能；在轴压比为0.05～0.40范围内，增大轴压比可显著提升节点抗震性能，而节点域上部混凝土对抗震性能影响很小；对比分析了钢管柱-混凝土框架非下插转换节点与普通钢管柱-混凝土框架转换节点的承载力、刚度、耗能能力等性能，证明钢管柱-混凝土框架转换节点构造并未削弱其抗震性能，且间接搭接的连接方式传力可靠有效。     

钢箱梁和H梁翼缘三面围焊圆弧隔板贯通变截面箱形钢柱节点抗震性能试验

对钢箱梁和H梁翼缘三面围焊圆弧隔板贯通变截面箱形钢柱节点进行了循环加载试验,获得了该类节点的破坏模式、滞回曲线、承载力、塑性转角、耗能能力、节点域和关键部位的应变演化规律等抗震性能指标.试验结果显示:节点域柱壁板间焊缝、柱壁板与隔板焊缝开裂是该类节点的主要破坏模式;截面积较小的节点域上柱腹板剪应变远大于截面积较大的下柱腹板,节点域上柱壁板间焊缝先于下柱开裂,靠近箱梁侧柱壁板与隔板间焊缝先于H梁侧开裂;箱梁的滞回性能好于H梁,但承载力低于H梁;梁翼缘与贯通隔板采用三面围焊的连接方式,避免了以往的节点构造中狭窄的梁翼缘和宽大的隔板间对接焊缝过早开裂的问题.     

矩形钢管柱与H形梁端板对拉螺栓连接滞回性能研究

钢结构梁柱节点有多种形式,国内外学者研究多侧重在H形梁和H形柱的连接上,对于H形梁和矩形钢管柱(RHS柱)的连接研究则很少。由于矩形钢管柱是封闭截面,节点难以采用普通螺栓连接,采用对拉螺栓连接是这种节点的一种构造解决方案。基于理论模型、结合试验和有限元方法对矩形钢管柱与H形梁端板对拉螺栓连接的滞回性能进行研究,探讨该种连接形式的滞回特性。在试验滞回曲线的基础上,提出了节点的恢复力模型,该模型对钢框架的抗震设计具有较好的参考价值。     

装配式方钢管柱座节点水平受弯承载力简化设计方法

基于装配式建筑采用的方钢管钢柱与板块连接节点即柱座节点的重要性,针对现有钢柱与钢梁连接采用的法兰板连接方式,与原有梁柱端板连接和方钢管法兰连接的不同,研究方钢管柱座节点的水平受弯承载力,并得到其简化设计方法。利用ABAQUS软件建立该节点的数值模型,得到装配式方钢管柱座节点上柱法兰板屈服线形状分布,并根据塑性铰线法得到装配式方钢管柱座节点水平受弯承载力简化设计公式,该公式计算结果与有限元分析结果吻合较好,可应用于实际工程,为装配式柱座节点的工程应用提供参考。     

无加劲冷成型方钢管-H形钢梁翼缘板焊接节点受拉性能试验研究

为研究无加劲方钢管柱-H形钢梁节点的特性,对粱翼缘板与柱段焊接组成的节点进行试验研究,分析截面形成方式、钢管成型焊缝位置、与平面受力正交方向上的梁翼缘板约束作用、梁翼缘板端部构造形式以及钢管与梁翼缘板几何参数对连接的力学性能的影响.试验设了3组11个试件,得到单调拉伸荷载作用下各试件的开裂荷载、极限荷载与各部分变形等力...     

贵阳国际金融中心超高层钢管柱新型节点施工质量控制

以贵阳国际金融中心1~#楼为工程背景,介绍了其采用的核心筒加外框柱结构形式,通过钢筋环梁将钢管柱与梁、板等进行连接,使得钢结构与钢筋混凝土结构通过钢管柱节点得以完美结合。与此同时,对该项目的钢管柱安装、钢筋环梁连接、焊缝焊接等关键施工技术及过程中的监控要点进行了梳理,可为今后类似工程提供参考和借鉴。     

某火车站房超高外斜椭圆形变截面钢管柱整体和局部稳定性分析

薄壁椭圆形变截面钢管柱在复合荷载作用下的整体和局部稳定性计算尚无具体规范可查。结合实际工程，采用理论分析和有限元分析的方法对某火车站房超高外斜椭圆形变截面钢管柱稳定性进行研究。采用具有等效刚度的弹簧约束模拟柱顶的边界条件，同时结合有限元分析软件正向求解、经典欧拉公式和挠度公式逆向推导的方法来计算其等效轴压刚度EAeq，等效弯曲刚度EIeq和计算长度系数μeq等几何参数。计算结果表明，该超高外斜椭圆形变截面钢管柱受力最大的柱底是整个柱的最薄弱位置；在考虑柱的实际应力的情况下，环向和纵向加劲肋的配合设置，不仅能经济有效地解决局部稳定问题，而且能增大柱的整体刚度，减小柱顶位移。本文研究可为异形大直径薄壁构件的设计提供借鉴。     

钢筋混凝土框架柱的裂缝模拟分析

介绍了ANSYS软件建立钢筋混凝土框架柱有限元模型的基本原理。在对模拟试验框架柱的开裂荷载、屈服荷载、最大荷载及破坏裂缝图与相应的试验结果比较分析的基础上,用ANSYS软件模拟分析了单调荷载作用下钢筋混凝土框架柱的裂缝分布和开展规律。结果表明,ANSYS软件模拟的框架柱开裂荷载、屈服荷载及最大荷载与相应的试验结果相差可控制在20%以内;柱表面的裂缝分布、开展及破坏规律与试验情况吻合较好;混凝土核心受压区模拟的三个主拉应力方向均有裂缝产生,且无规律可循,说明核心区混凝土的受力状态复杂。     

天津津塔钢板剪力墙与钢管混凝土柱复杂节点深化设计研究

天津津塔为钢管混凝土柱框架+核心钢板剪力墙体系+外伸钢臂抗侧力结构体系,其独特的结构形式要求钢板剪力墙与钢管柱、钢管柱与外伸臂桁架等连接节点必须做到构造合理、安全可靠、易于焊接、降低制作安装难度.在节点深化设计阶段对各类因素进行了综合分析,在实际施工中取得了良好效果.     

矩形钢管柱框架-屈曲约束支撑结构分析与设计

为满足国家推进装配式建筑工作,同康医院项目是该地区首座须满足装配式要求的医疗建筑。通过对结构体系及各个结构体系装配率、经济性及实用性等比选,最终采用矩形钢管柱框架-屈曲约束支撑结构。介绍了屈曲约束支撑(BRB)设计模拟方法及在小震下如何判断支撑布置是否合理。采用佳构STRAT软件对大震下结构总体指标及结构出铰情况分析;屈曲约束支撑(BRB)首先进入屈服耗能,框架梁轻微损坏,框架柱基本完好,抗震性能明显提高。     

武汉中心塔楼结构设计

武汉中心塔楼为巨柱框架-核心筒-伸臂桁架体系的超高层结构,框架柱采用了大直径钢管混凝土柱,底部核心筒为内置钢板组合剪力墙。对该工程结构的特点进行了阐述,介绍了其抗震超限设计的主要措施;对大直径钢管柱及梁柱节点、伸臂桁架伸入核心筒节点等关键部位的做法进行了探索;最后对利用施工顺序优化主动控制结构内力分布的设计方法进行了尝试。     

“导向法固定架”在一桩一柱施工中的应用

在先进工艺“逆做法”关键工序“一桩一柱”的钢管柱安装工程中,其钢管柱调垂及钢管柱混凝土浇筑一直是难以解决的瓶颈.文章采用导向法固定架对一桩一柱进行固定,是一种新型的施工方法,与一般的逆作柱施工方法相比,该方法极大地提高了钢管柱混凝土的施工质量,尤其提高了钢管柱的垂直度精度,满足了一桩一柱的安装精度要求.同时,这种施工方法也为打破逆作施工的瓶颈,提供了一种简介、有效、新颖的思路.目前该导向法固定架在申报国家专利.     

强震下钢筋混凝土框架短柱发生粘结开裂破坏的可能性分析

在以往对钢筋混凝土框架短柱粘结开裂破坏行为研究的基础上,本文借用结构可靠度理论中的“JC”法,将混凝土强度和纵筋屈服强度作为随机变量,对强震下框架短柱发生粘结开裂破坏的可能性进行了分析计算。其结果对抗震设计中判断框架短柱是否可能发生粘结开裂破坏具有参考价值。本文是结构可靠度理论应用到混凝土结构构件的破坏形态判别的一次尝试。     

某超高层建筑计算分析结构选型和结构经济合理性研究

本文结合实际工程,通过某超高层建筑计算分析结构选型,对比了混凝土柱-混凝土梁-核心筒、钢管柱-混凝土梁-核心筒、型钢柱-混凝土梁-核心筒、带加强层钢管柱-钢梁-核心筒的各项整体计算指标,并分析不同结构形式下的单位面积用钢量,通过整体指标和混凝土与钢材用量进行对比,对结构选型提供重要参考依据,从而得出结论,对于该工程优先选用钢筋混凝土框架-核心筒(局部设型钢混凝土柱)的方案。     

矩形钢管柱与矩形钢管桁架螺栓连接节点力学性能分析

为了研究未在柱上设置加劲肋的矩形钢管柱与矩形钢管桁架螺栓连接节点的静力性能以及影响因素,采用通用有限元分析软件ANSYS,针对3种柱截面高度及两种连接板厚度组合出的6组节点进行非线性分析。结果表明,此类节点通过在柱上局部外包加厚钢板,能有效得桁架上荷载传递到矩形钢管柱上,桁架下弦与矩形钢管柱连接处未出现明显局部失稳的现象,在充分加载后出现的两种主要破坏模式为下弦连接板平面外失稳及矩形钢管柱形成塑性铰,当下弦连接板厚度较薄而矩形钢管柱截面高度较大时,出现的破坏模式为下弦连接板平面外失稳,而当下弦连接板较厚而矩形钢管柱高度较小时,出现的破坏模式为矩管柱出现塑性铰。     

南昌西站树状钢管柱安装施工技术

本文以南昌西站为例重点对大跨度、大型树状钢管柱吊装、构件精确定位、焊接工艺、焊缝检测和质量控制、卸载监测等关键内容进行了研究,积累了大跨度空间结构支撑形式采用树状柱的施工经验,为今后大空间树状柱的应用提供借鉴和参照。