中间门架对钢结构通廊的受力特性分析

钢结构通廊在工业设计领域有着广泛的应用,工程设计中常将其简化为平面桁架进行计算。采用SAP 2000对一64 m跨下承式通廊进行空间计算,探讨了中间门架对通廊结构性能的影响。分析结果表明:设置中间门架有助于增加通廊的抗扭刚度,协调结构均匀受力,并能传递上弦平面的部分水平荷载,但会给相关联构件带来附加力,设计上应予注意。所得结论可供工程设计参考。     

Warren型平面钢管桁架受压弦杆的面外稳定承载力

受压弦杆面外失稳是Warren型平面钢管桁架面外失稳的主要形式,其受力状态可以简化为支撑弹簧压杆。确定腹杆提供的支撑弹簧刚度是计算压杆面外稳定承载力的必要条件。考虑节点面外转动刚度的影响,推导了腹杆对弦杆支撑弹簧刚度计算公式。对4~15跨的支撑弹簧压杆建立了相应的标准化屈曲计算模型,进行有限元屈曲分析,得到不同跨数压杆的弹簧刚度与面外稳定承载力的数值关系表,通过计算支撑弹簧刚度可以方便地查表得到不同跨数Warren型平面钢管桁架受压弦杆的面外稳定承载力。通过数值算例比较,查表法简便可行,可以在实际工程设计中参考应用。     

轴向压力无腹筋混凝土梁受剪性能分析

根据钢筋混凝土构件在工程实际应用中的受力状态,可以将两端受轴向压力的梁式杆件简化为两端受轴向压力的简支梁。为考察轴向压力无腹筋梁的受剪性能,取极限平衡状态的隔离体为计算模型来建立平衡方程,并引入平面应力状态下的强度准则及变形协调条件,对此类构件受剪表达式进行了推导,得出了具有物理意义的计算公式并进行了合理简化。将推导的公式和规范公式分别与试验值进行对比后可以看出,所推导的公式比规范所采用的公式更接近试验值,变异系数较小,计算值与试验值具有良好的一致性。     

工业化装配式高层钢结构桁架梁腹杆计算长度分析

新型工业化装配式高层钢结构桁架梁不同于传统形式的桁架梁,需将其简化成单根腹杆和弦杆进行稳定验算,并用计算长度来体现结构其他部分的约束作用,但GB 50017—2003《钢结构设计规范》对桁架梁腹杆计算长度的规定比较保守。基于刚架弹性稳定理论以及相关研究成果建立的四弯矩方程,综合考虑桁架梁的上、下弦杆刚度和节点刚度对腹杆计算长度的影响,推导出杆件群的稳定方程以及腹杆计算长度系数的计算方程。通过MATLAB编程解超越方程,列出了可供工程设计使用的桁架梁腹杆计算长度系数用表。针对节点实际刚度与计算刚度不一致的现象,推导了腹杆-弦杆半刚性节点刚度与节点弯矩关系的解析公式,求出节点刚度,便于设计人员查表得到相应计算长度系数。     

板桁组合结构纵向力分配的研究

根据下弦杆和桥面系的变形协调条件，推导了钢桁结合梁第一系统纵梁轴力与下弦杆轴力比值的公式。并取算例进行了计算，结果与试验结果和有限元结果都基本吻合，证明了公式的可靠性。     

弦杆轴力作用下不等宽K型间隙方管节点性能研究

利用非线性有限元法对不等宽K型方管间隙节点进行了数值计算 ,揭示了此类节点在弦杆轴力作用下的极限承载力、变形、刚度等随各几何参数的变化规律 ,得出了轴向拉力和压力及相关几何参数对节点承载性能的影响的相关结论 ,可供工程设计参考     

梁在框架结构中的约束刚度研究

假设框架结构中的梁轴向约束刚度仅来自于本层与上层柱的抗侧刚度,考虑提供抗侧刚度的柱远端转动约束刚度,推导了梁轴向约束刚度的计算公式。假设框架结构的梁转动约束刚度仅来自于与其相连的梁与柱,推导了梁转动约束刚度的计算公式。采用一个4层6跨的平面框架结构进行有限元分析,得到不同部位的梁约束刚度,将有限元结果与公式计算结果进行对比,证明了简化模型与计算公式的有效性。     

关于剪切变形对等截面梁临界载荷影响的讨论

采用平面问题的剪应变与位移分量的几何方程以及材料力学给出的等截面梁剪应力公式,得到了严格满足表面切应力边界条件的轴向位移表达式,推导了等截面梁屈曲时的微分方程,得到了计算等截面梁屈曲时的临界载荷特征方程.研究结果表明剪切变形对等截面梁临界载荷有一定影响.考虑剪切变形的影响时,等截面梁的临界载荷将变小.对于弹性支承圆形空心压杆,当扭簧刚度不十分大时,可以把圆形空心压杆作为简支梁来计算.     

胶带机通廊支架设计中几个纵向力的问题

当胶带机通廊二端不和建筑物或转运站相连时 ,胶带机通廊支架的设计 ,应考虑平面外的力 ,这些纵向力是由于限制通廊温度变形造成的 ,以及由于胶带机运行引起的和地震造成的     

半盖挖顺作法地铁车站盖板体系设计

某城市地铁车站为地下二层车站,为满足交通疏解要求,沿车站纵向全长设置现浇混凝土半铺盖体系,采用半盖挖顺作法施工。文中以此地铁车站为背景,对混凝土盖板体系(立柱、支撑、梁、面板)的设计进行论述,并对工程中出现的简化计算进行验证,力求在满足工程设计精度的前提下,简化盖板体系的设计。     

平面X形圆钢管混凝土节点平面外受弯性能试验研究

为了解平面X形圆钢管混凝土节点的平面外受弯性能,分别对4个主管填混凝土和4个支管填混凝土的平面X形圆钢管节点进行支管平面外弯矩作用下的试验研究。考察了支管、主管分别填混凝土2种情况下节点的破坏模式和应力分布,并分析了钢管内混凝土对节点平面外抗弯刚度及承载力的影响。试验中支管填混凝土节点出现了主管塑性、支管局部屈曲和支管受拉侧焊缝或热影响区管壁开裂的破坏模式,主管填混凝土节点则发生了支管局部屈曲及支管受拉侧焊缝开裂破坏。主管填混凝土节点与支管填混凝土节点相比,由于主管内填混凝土对于主管管壁的局部变形起到明显的约束作用,明显提高了主管的径向刚度,增大了节点的平面外抗弯刚度。实测节点承载力与欧洲规范计算的空钢管节点理论承载力比较表明,主管内填混凝土能极大提高节点平面外受弯承载力,最大可提高132%;支管内填混凝土可使节点平面外受弯承载力最大提高60%。     

支管灌混凝土平面X形圆钢管节点轴压性能试验研究

为研究支管灌混凝土X形圆钢管节点的轴压性能,对6个不同截面几何参数的支管灌混凝土X形圆钢管节点进行了单调加载试验。介绍了节点试验方案,揭示了节点破坏模式,给出了加载点荷载 端位移曲线、支管轴力-主管壁变形曲线以及节点区域折算应变分布曲线,并将支主管外径比β、主管径厚比γ和支主管壁厚比τ对节点轴压承载力和弹性轴压刚度的影响进行了分析。试验研究结果表明：节点试件均表现出较好延性;所有试件的主管壁最大竖向变形位移都大于0.03倍主管直径,在判定该类圆钢管节点轴压承载力时应该采用极限变形准则;节点轴压承载力与弹性轴压刚度都随着β和τ的增加以及γ的减小而提高;所有试件的支管根部测点都未进入塑性且主管都是鞍点和冠点之间的中间测点首先进入塑性;在试验参数条件下,支管灌混凝土对X形圆钢管节点轴压承载力提高不明显,甚至会降低其轴压承载力。目前GB 50017-2003《钢结构设计规范》公式不能较好地计算支管灌混凝土X形圆钢管节点轴压承载力。     

加强T形方管节点的极限承载力研究

国家游泳中心的方管相贯焊接节点,除承受轴力外,还同时承受不可忽视的双向弯矩。通过有限元软件ANSYS对加强T形方管节点在复合受力作用下的极限承载力进行了数值模拟分析,采用的加强方式为在主管内部设置横向和纵向加劲肋。研究结果表明,3种加强方式对于T形节点的极限承载力都有不同程度的提高,且提高幅度与几何参数有关。     

连于人字形防屈曲支撑的横梁抗震设计探讨

通过3个算例,对采用人字形无粘结内藏钢板支撑剪力墙(即人字形防屈曲支撑)的防屈曲支撑框架结构的抗震性能进行对比分析,以探讨支撑屈服后超强和被撑梁跨中竖向支点作用的有无对支撑跨横梁抗震性能的影响。结果表明,3个算例的框架梁在多遇地震下均能保持弹性,且被撑梁的最大竖向挠度均出现在撑点两侧。罕遇地震下,3个结构中支撑屈服后被撑梁的最大竖向挠度均出现在撑点位置。考虑超强但不考虑支点作用设计的结构中框架梁塑性发展程度较小,而不计超强但考虑支点作用设计的被撑梁塑性发展严重,且横梁的挠度较大,导致层间的两根支撑因承受较大的竖向力而使拉、压支撑的轴向应力-应变曲线明显不对称,不利于支撑受力。     

长沙贺龙体育场钢屋盖圆管相贯节点足尺试验研究

本文对长沙贺龙体育场钢屋盖结构中的6个圆钢管相贯节点进行了足尺试验研究,观察到试件节点的破坏主要分三种:受拉支管与主管的连接焊缝断裂破坏;受压支管靠近主管的端部的局部屈曲破坏;受压支管端部局部屈曲与受拉支管焊缝断裂的联合破坏。主管壁上的等效应力分布和发展很不均匀,而且复杂。由于本次节点试件存在主管强、支管弱的特点,节点破坏不属于规范规定的主管过度塑性变形的破坏形式,不能按现行规范公式计算。运用有限元求解相贯节点的极限承载力是一种有效的方法。试验证明,长沙贺龙体育场的钢屋盖设计是安全、经济、可靠的。     

震后火灾下内置单环加强T形圆管节点受火性能分析

为了分析火灾作用下考虑震损的内置单环加强T形相贯节点的抗火性能,开展了基于试验验证内置单环加强T形相贯节点计算模型的有限元分析。根据实际工程应用情况,考察参数支管与主管壁厚比、支管与主管的直径比、主管直径与两倍壁厚比及加强环厚度与主管壁厚比对节点抗火性能的影响,合理确定参数取值范围,利用Pushover分析法考虑地震引起的损伤,引入损伤变量,然后采用ANSYS中重启动分析方法,将地震引起的残余应力和残余变形全部传递到节点的抗火性能分析中,对不同损伤变量及不同参数下单环加强T形相贯节点的临界温度、耐火性能和失效机理进行分析。结果表明：损伤变量对内置单环加强T形圆管节点的抗火性能影响较大,节点临界温度随损伤变量的增大而大幅减小;支管与主管壁厚比对内置单环加强T形圆管节点的抗火性能影响效果不明显;随着支管与主管的直径比和加强环厚度与主管壁厚比的增大,内置单环加强T形圆管节点的临界温度呈下降趋势;随着主管直径与两倍壁厚比的增大,内置单环加强T形圆管节点的临界温度有较明显的上升趋势。     

徐州火车站无柱风雨棚悬索结构施工技术

徐州火车站站台无柱雨棚为单向受力的张弦桁架钢结构体系,该体系由钢管桁架梁、撑杆和拉索组成。通过在下弦拉索中施加预应力,使上弦压弯构件产生反挠度,结构在荷载作用下产生的最终挠度减小,成为一种新型的自平衡体系。在该结构的施工中,预应力悬索是关键部位,预应力的施加和控制是重点。因此,有必要对悬索的施工技术进行探讨,为同类预应力钢结构工程提供借鉴。     

装配式斜支撑钢框架承载力性能试验研究

新型工业化装配式斜支撑钢框架由钢桁架梁、钢立柱、钢斜支撑等构件所组成,该框架的桁架梁和斜支撑不同于传统框架,其传力路径、受力性能、破坏机理未经考证。通过对单榀单跨斜支撑钢框架进行静力试验及有限元模拟分析,旨在研究分析其水平荷载极限承载能力、变形特性、破坏机理及延性性能。试验及分析结果表明:装配式斜支撑钢框架承受水平荷载能力较强,斜支撑将水平荷载传递到桁架梁中部的耗能梁段,传力路径明确合理,破坏位置发生在桁架梁中部腹杆,且破坏时框架柱处于弹性工作状态,满足"强节点,弱构件"及"强柱弱梁"的建筑结构设计要求。     

基于微观断裂机制的XK型相贯节点极限承载力分析

采用基于微观断裂机制的空穴扩张模型（VGM）和应力修正应变模型（SMCS）对XK型相贯节点进行断裂预测,分析了有限元模型中考虑焊缝构型与否对断裂预测结果的影响。通过与试验结果的对比,证明了合理考虑焊缝构型在相贯节点断裂预测中的重要性,验证了VGM模型用于预测相贯节点在单调荷载作用下延性断裂的适用性。分析了XK型相贯节点在腹杆轴力作用下的破坏模式和极限承载力。结果表明,XK型相贯节点可能在受拉腹杆与弦杆之间的焊缝处发生断裂,这种破坏模式属于强度破坏,节点极限承载力应取该断裂荷载|XK型相贯节点也可能在受压腹杆与弦杆相交处因过大的塑性变形而破坏,此时,节点极限承载力应取荷载-弦杆变形曲线的峰值荷载。XK型相贯节点的破坏模式与节点几何构造和腹杆受力状态有关。     

体内张拉成形空间网格结构试验模型成形过程分析

体内张拉成形空间网格结构是通过几何大变形成形的预应力钢结构,施工时张拉下弦索使上弦梁拱起成形,结构成形后下弦完全水平。针对一个典型的体内张拉成形空间网格结构试验模型,分次分批施加预应力使结构成形,详细研究成形过程中结构上弦单元的变形及受力特点,分析不同批次张拉单元之间的相互影响,探索体内张拉成形空间网格结构的成形机理。研究结果表明,上弦是结构的主要受力构件,成形过程中结构不同位置上弦弯矩和轴力的变化规律不同。