薄壁截面杆件的自由扭转变形能力比较

近些年建筑行业对薄壁杆件的应用在迅猛增加,冷弯形成的各种杆件以及焊接、热轧薄壁杆件在钢结构中比比皆是。本文进行对比研究相同材料用量下工字形、T形开口薄壁截面杆和圆形、箱型、三角形闭口薄壁截面杆在自由扭转时的变形能力,分析了相同材料用量下工字形、箱形和三角形薄壁截面杆高宽比对截面扭转变形能力的影响。     

国家游泳中心“水立方”结构设计优化

国家游泳中心“水立方”的墙体和屋盖结构创造性地采用了新型多面体空间刚架结构体系,该结构的弦杆选用矩形钢管、腹杆选用圆钢管,节点为焊接球节点。虽然结构的构成类似网架结构,但结构构件的受力状况完全不同于网架结构的二力杆,而表现为类似空腹网架的刚接梁。杆件内力包含弯矩、轴力、剪力、扭矩,弯曲应力大于轴向应力,所以结构的优化较为复杂。本文结合具体的结构设计,全面介绍了结构设计计算中的优化内容,包括:“强墙弱盖”优化,墙体杆件和屋盖杆件选用不同应力水平控制;截面类型优化,放弃加劲肋截面而改用紧凑型截面,充分发挥截面塑性,提高结构延性;几何构成“杂交”优化,将屋盖下弦贯通内墙,为减小屋盖与墙体交界处杆件过大的弯曲应力而附加少数腹杆,形成局部汇交力系;“铰接”优化,采用铰接计算处理策略,将少数弯曲应力较大无法满足规范要求的杆件两端处理为铰接,加强其周围相关杆件,再刚接迭代计算,较好满足承载力要求;“强节点弱杆件”优化,提高结构延     

基于刚度修正法的杆系结构非线性破坏分析

大跨度空间杆系结构非线性稳定性直接影响着结构承载能力。空间杆系结构非线性稳定问题包括材料非线性和几何非线性两方面,利用力转换矩阵和位移转换矩阵建立了考虑双重非线性的杆系结构刚度修正法,并推导了双线性破坏准则下杆系结构刚度修正法的理论计算公式。利用MATLAB软件编程开发了基于刚度修正法的杆系结构数值计算软件,通过铰接桁架和六角星型穹顶两个算例讨论了杆系结构刚度修正法对结构非线性稳定承载力计算的影响,并同有限元软件ANSYS分析结果进行了比较。结果表明:刚度修正法通过引入力转换矩阵和位移转换矩阵充分体现了材料双重非线性影响,考虑了弹塑性阶段材料应力强化作用,能更准确地计算结构非线性稳定极限承载力。     

楔形杆件结构的弹性稳定分析

本文推导出了任意截面形状的楔形杆的单元刚度矩阵和单元几何刚度矩阵。文中截面面积和惯性矩沿杆轴的变化性质由杆件的截面尺寸精确表达,屈曲位移模式近似地用已知杆端位移产生的弹性变位曲线描述,单元刚度矩阵和单元几何刚度矩阵采用结构力学和能量原理相结合的方法推导,形式简单,精度良好,可以方便地用于实际工程。文中附有计算实例。     

钢筋混凝土预应力空腹网架应力应变模拟试验与理论分析

混凝土空腹网架结构是一种新型的平板型网架结构，为高次超静定结构，且超静定次数较高，与空间铰接桁架系空间杆单元集成不同，空腹网架由梁柱单元集成，一般由两向布置的空腹桁架通过正交形式构成，对异形平面的空腹网架，如圆形、六边形，可采用三向斜交（彼此夹角为60°）空腹桁架集成，钢筋混凝土空腹桁架由上、下弦杆及竖腹杆通过刚性连接而成，空腹桁架杆件截面，一般采用矩形。     

单层柱面网壳失稳区域预测及稳定承载力优化

网壳结构的极限承载力往往由其稳定性能所决定.从杆系结构在失稳前的受力状态分析出发，构建了以杆件的拉压刚度和杆件与节点切平面夹角乘积之和的网壳杆件构形刚度参数.通过对两个不同矢跨比柱面网壳的分析表明，考虑初始几何缺陷后，柱面网壳结构的失稳点发生在杆件构形刚度参数最小的区域；加强杆件构形刚度参数最小区域的杆件截面可以快速提高网壳的稳定承载力，且用钢量较为经济.所构建的柱面网壳杆件构形刚度参数以及衡量稳定加强效果的指标可以较好地预测失稳区域以及指导柱面网壳结构稳定承载力的优化设计.     

钢筋混凝土屋架在极限荷载下的实用计算方法——杆件变刚度法

一、前言 钢筋混凝土和予应力钢筋混凝土屋架,通常是当作铰接静定体系进行内力分析和强度计算的,但实际上屋架杆件相互连接并非理想铰接,而是刚接的。因此,屋架在外荷作用下产生变位时,节点不能自由转动,从而产生附加弯矩,通常称为次弯矩,(附加纵向力甚微,可忽略不计),次弯矩的大小随结构的变位和杆件的线刚度而变化。与此同时,随着外荷的增     

基于局部构形刚度的球面网壳失稳点预测及稳定性能优化

失稳破坏是网壳结构的主要破坏形式之一，从杆系结构失稳前的受力特性出发提出了网壳结构局部构形刚度参数的概念并构建了计算公式.通过对两个不同矢跨比K6型单层球面网壳的分析发现，在考虑网壳的初始几何缺陷后，结构的失稳点及失稳区域出现在局部构形刚度最小的节点及区域；加强局部构形刚度最小区域的杆件截面，在用钢量较少的情况下，可以有效提高网壳的稳定极限承载力.     

恒定压力作用下工字型和箱型截面压杆的局部屈曲效应、材料轴向刚度屈服和失效

局部屈曲显著影响薄壁受压构件的性能。局部屈曲将会引起薄壁构件失去轴向受压刚度,并导致受压承载力显著降低。用有限元模拟薄壁工字型和箱型截面压杆的屈曲后效应,并考虑了构件几何初始缺陷和材料非线性影响,给出了局部屈曲后应力发展和应力重分布、荷载作用下开始屈服和屈服发展的详细计算。详细介绍了构件截面平面内板件交点的平面内位移边界条件的影响和基于屈曲后刚度的屈服和破坏。结果显示,几何初始缺陷在屈曲和屈服几乎同时发生的杆件和设计最终破坏和卸载的杆件中的影响非常突出。一般地,几何初始缺陷影响与截面板件交点沿压杆长度的屈服发展和沿截面板件的中部发展有同等重要的地位。     

关于冷库温度伸缩缝设计的探讨

<正> 众所周知,建筑结构体系在温度发生变化的情况下将产生热胀冷缩的现象,若这种自由变形受到约束而限制其自由伸缩(例如在超静定结构体系),结构的杆件将要产生温度应力。如果结构杆件由温度引起的变形值过大,而杆件的材料抗变形能力很弱,温度应力将使杆件产生裂缝。为了防止杆件出现由于温度变化而引起的裂缝,设计规范规定了各种建筑结构体系的最大伸缩缝间距,以此来控制结构体系的温度变形值。很显然,从结构体系温度变形的计算公式     

基于抗侧刚度的三面广告牌格构式立柱设计优化及缩尺模型试验

高耸广告牌格构式立柱的风荷载和抗侧刚度是设计时要考虑的主要问题。分析了格构式立柱截面宽度与柱高的比值对柔度系数的影响、腹杆截面面积与格构式弦杆截面面积比值对柔度系数的影响、立柱截面形状对柔度系数的影响等。根据优化结果,选择了适合的格构式立柱,使结构在材料用量相同的情况下,空间抗侧刚度达到最大。最后制作了缩尺模型在一定风速下进行了荷载试验,试验结果表明,提出的方法是合理可行的,能够为同类型结构的设计提供参考。     

薄壁箱形梁桥约束扭转下翘曲、畸变和剪滞效应的空间分析

本文用一般杆系结构刚度法原理,通过对普通杆件增加四个节点位移未知量,推导出了约束扭转下翘曲、畸变和剪力滞效应的箱形梁空间单元刚度矩阵和均布荷载作用下的等效节点力向量计算式,使箱形梁桥结构分析可按一般杆系结构刚度法进行,减少了计算自由度和简化了许多数据准备,数据分析工作.     

预应力混凝土屋架全过程分析——屋架有限元非线性全过程分析(Ⅱ)

一、概述 预应力混凝土屋架(包括钢筋混凝土屋架),是一种高次超静定的杆系结构。由于混凝土材料的非弹性非线性性能及受拉杆件在受荷过程中裂缝出现与开展,在屋架内力分析中应考虑不同荷载阶段中杆件刚度的变化。在[1]中,从钢筋和混凝土材料的理想     

SAP2000在钢结构设计中的若干问题探讨

1关于桁架杆端铰接的处理 yangjunr/2002-03-17: 模拟桁架杆件之间的铰接,说明书中指出可以通过修改抗弯刚度为0来实现.请问各位:大家是通过杆端约束释放(release)还是通过修改抗弯刚度来处理铰接的?     

温度变化时抗拉刚度对结构位移和内力的影响

用结构力学求解器计算杆系结构在荷载作用下的内力和位移时,一般不考虑杆件的轴向变形,即把抗拉刚度EA设为无穷大。论文用结构力学求解器,求解二次超静定结构在温度变化时不同数量级的抗拉刚度产生的内力和位移的大小,进而对其大小进行比较和研究,得出温度变化时需要考虑杆件的轴向变形的结论。     

128 m跨度系杆拱桥的分析研究

针对128 m跨度系杆拱桥方案,进行了整体受力情况、动力性能分析,同时对给出的6种拱脚构造细节进行了比较研究,得出以下结论:该桥式方案为刚性拱刚性系杆体系,它的第一阶振型为横弯,用钢量很小的撑杆和下平联斜撑对它的横向刚度影响很大;通过对提供的6种拱脚构造细节的应力分布情况分析可以看出,应力集中主要分布在系梁和拱肋交汇处截面变化的部位,应力集中影响最为严重的是系梁和拱肋交汇处的内角,该处分布着很大的拉应力,最易发生疲劳破坏;从应力分布情况、构造形式以及材料用量看,在运输条件允许的情况下,最优的拱脚构造细节方案是方案二.     

截面优化对网壳结构应力、位移和整体稳定性影响分析

单层网壳结构杆件截面尺寸和杆件分组方式直接影响结构的强度、刚度、局部稳定性以及整体稳定性,应存在一种合理的截面取值和杆件分组方式,使网壳结构受力合理、节约耗钢量.本文对跨度60m、矢高6m的单层凯威特网壳结构模型进行了线性静力分析、几何非线性整体稳定性分析和三种杆件分组方式下的截面优化设计,并详细分析了杆件分组和截面变化对结构整体稳定性的影响,给出了杆件分组、截面取值方式的建议,使结构用钢量少、受力较合理,同时杆件种类少、便于施工.     

附着式升降脚手架定型水平承力框架结构方案分析与优化

附着式升降脚手架使用的扣件式水平框架存在重量大、节点强度差、浪费杆件材料等缺点；采用定型水平承力框架后可避免上述问题，对水平承力框架的各种结构形式进行内力分析比较可知，在杆件用材相同的情况下，采用同向对称反斜结构可减小斜腹杆的最大轴压力，增大腹杆、节点及水平承力框架的承载能力。     

高温环境下超静定结构的受力分析

文章根据弹性稳定理论研究了超静定结构构件在火灾情况下的静力特性问题,导出了高温下杆件的静力稳定临界力计算式,并讨论了温度、长细比、构件截面形式、材料特性等因素对杆件静力稳定临界力的影响,探讨了在实际工程中如何减小结构失稳的问题,可为超静定结构抗火设计提供参考。     

点式幕墙索桁架支撑体系结构判定分析

索桁架是指由张力索和压杆组成的、具有预应力自平衡的新颖结构体系,是点式支承玻璃幕墙采用的主要结构形式之一.结构体系的完整描述必须借助矩阵平衡理论.本文利用矩阵平衡理论把铰接杆系分成了4种体系,指出索桁架必须是超静定结构(体系Ⅲ)或静不定且动不定结构(体系Ⅳ).索桁架是柔性结构,只有施加预应力时才能抵抗荷载.索桁架结构的刚度依靠预应力予以保证,本文对此进行了阐述.