考虑弯矩作用梭形钢格构柱的稳定性能

通过弹性屈曲分析和考虑大变形的弹塑性非线性分析首次考察轴力和弯矩共同作用下梭形钢格构柱的稳定性能。首先提出梭形格构柱截面刚度变化率的概念并分析其弹性屈曲性能,进而考察弯矩作用对梭形格构柱稳定性能的影响,重点分析轴向应力、弯曲应力和剪应力的发展历程,文中还考察了分肢钢管间距及隔板厚度对稳定承载力的影响。结果表明,截面刚度变化率决定桅杆的弹性屈曲模态;屈曲模态为"C"形的桅杆,弯矩作用导致稳定承载力的降低程度小于屈曲模态为"S"形的桅杆;可通过调整分肢钢管间距获得梭形格构柱的最大稳定承载力,相应的分肢间距与"C"形、"S"形屈曲模态转换的临界分肢间距基本一致;增加隔板厚度对提高"S"形屈曲模态桅杆的稳定承载力更为有效。     

考虑弯矩作用梭形格构柱稳定承载力实用算法研究

以大型通用软件ANSYS为平台,研究以轴力为主、同时考虑弯矩作用的梭形格构柱的稳定承载能力。通过对不同高度和长细比的梭形格构柱进行非线性稳定计算和参数分析,提出了梭形格构柱稳定承载力的实用计算方法:以弹性特征值为基础计算梭形格构柱的等效长细比,并利用弯矩系数对等效长细比进行修正,得到修正长细比后即可通过查表的方式得到梭形格构柱稳定承载力。     

三管梭形钢格构柱稳定极限承载力研究

本文应用大挠度弹塑性有限元法对三管梭形钢格构柱进行了极限承载力分析。研究的重点放在梭形柱初始缺陷的分布形式和幅值大小对柱破坏模式的影响,同时分析了柱长度、柱长细比、分肢长细比、隔板数量和厚度对极限承载力的贡献以及对破坏机理的影响。分析结果表明,初始缺陷的分布形式和幅值大小对柱破坏形式起到决定性的作用;当梭形柱的初始缺陷分布形式与一阶弹性屈曲模态一致时,柱极限承载力最低。随着柱整体长细比的增加或隔板厚度的增加其破坏形式从“S”形向单波形转化,不过,随着柱单肢长细比的增加其破坏形式从单波形向“S”形转化,二阶效应是梭形柱破坏的主要原因。本文对广州新机场四根梭形柱进行了极限承载力有限元分析,初始缺陷分布取与一阶弹性屈曲模态相同,缺陷幅值大小取为L/500,其计算结果与足尺寸试验结果吻合良好。     

梭形柱的稳定性能及设计方法研究

梭形柱由于其优美的建筑造型,近年来作为竖向受力构件广泛应用于各类空间结构体系。首先介绍梭形柱的工程应用及受力特点,研究梭形实腹柱和梭形格构柱的稳定承载力和破坏机理,提出整体稳定承载力的计算和设计方法。研究成果表明,由于梭形柱的截面形态各异,惯性矩沿轴线的函数关系复杂,其屈曲模态及稳定承载力的设计理论与等截面柱有很大区别。梭形实腹柱可以等效成等截面柱验算其稳定承载力,其计算长度及等效长细比与楔率和截面的最大、最小惯性矩有关,其屈曲波形始终表现为单波形;格构式梭形柱由于剪切刚度和弯曲刚度沿柱轴线是变化的,导致了梭形格构柱的屈曲波形出现了反对称的“S”形波形的可能性。     

梭形钢管格构柱弹性屈曲性能

本文利用有限元方法研究和探讨了单管、双管及三管梭形钢格构柱在两端铰接约束,竖向轴压情况下的弹性屈曲性能和对应的屈曲模态,对影响梭形柱弹性屈曲荷载与屈曲模态的因素进行了系统的参数分析,如柱高、柱长细比、隔板厚度、隔板数量等。根据分析结果阐述了梭形钢格构柱的两种屈曲模态及其转变特性,提出了提高弹性屈曲荷载的有效措施,总结了梭形钢格构柱与等截面柱明显不同的弹性屈曲性能。最后介绍了关于梭形钢格构柱弹性屈曲的理论研究成果在广州新白云国际机场航站楼实际工程中的应用意义。     

楔形变截面钢管格构柱极限承载力研究

楔形变截面钢管格构柱在技术和经济上具有明显的优势,在实际工程中应用广泛.理论分析表明,考虑楔率、约束和剪切变形影响后,可将楔形变截面钢管格构柱极限承载力的计算转化为等效的等截面钢管格构柱极限承载力的计算.采用有限元计算分析楔形变截面钢管格构柱楔率影响系数、稳定系数和轴力-弯矩相关曲线,提出楔形变截面钢管格构柱极限承载力...     

三管梭形钢格构柱足尺寸破坏性稳定试验研究

本文对广州新白云国际机场航站主楼三管梭形钢格构柱中的3种高度柱通过卧位试验法进行了足尺寸破坏性稳定试验,研究了三管梭形钢格构柱在两端铰接约束,轴向受压情况下的稳定极限承载力,并揭示和验证了这种梭形钢格构柱的特有破坏机理以及变形过程。3种三管梭形格构柱的长度分别为19m、23m和29m,所有钢管规格为Φ273×16。在稳定极限承载力、破坏形状与位置、荷载-位移曲线等几个方面,通过比较试验结果与有限元数值计算结果,验证了有限元方法对梭形柱计算结果的正确性及通用性,为机场梭形柱的安全和可靠设计提供了理论和试验依据。     

初始几何缺陷对单层球面网壳结构地震承载力的影响研究

为研究不同初始几何缺陷对单层球面网壳结构地震承载力的不利影响,根据"拟壳法"的内力状态,提出了弯曲应力为主杆件数量占有效杆件总数的百分比最大,作为网壳最不利缺陷的判别准则.基于该准则,以跨度80m的K8型单层球面网壳为例,开展了考虑最不利高阶模态缺陷的网壳结构地震承载力影响分析.结果表明,网壳结构最不利缺陷一般出现在高阶屈曲模态;相比最低阶屈曲模态缺陷,最不利高阶模态缺陷计算所得的网壳结构地震动力响应显著增大,结构地震承载力明显降低;最不利缺陷的判别准则只需考虑前20阶屈曲模态范围,即可保证网壳结构地震承载力的计算精度和计算效率.     

河北北方学院体育馆弦支穹顶屋盖稳定性能分析

以河北北方学院体育馆弦支穹顶屋盖为研究对象,考虑几何和材料非线性、活载布置方式及初始几何缺陷分布模式和大小等因素,对结构进行特征值屈曲和非线性屈曲的荷载-位移平衡路径全过程分析。研究表明:半跨活载布置对稳定承载力无不利影响,恒载及活载全跨布置、初始几何缺陷按第2阶屈曲模态分布时,结构稳定承载力最小。活载布置方式影响结构屈曲位移形态,活载全跨布置时局部凹陷区域为沿短轴跨度方向呈不对称形式分布,活载半跨布置时局部凹陷均位于活载最不利布置一侧呈带状分布。弦支穹顶结构对初始几何缺陷的变化比较敏感,结构由无缺陷到缺陷增加至跨度的1/100过程中,荷载-位移曲线平衡路径出现两种不同的模式。     

某单层肋环型球面网壳结构的稳定分析

从实际工程出发,运用有限元模型,以单层球面网壳结构在不同荷载分布形式下的屈曲模态为基础,考虑初始缺陷、荷载分布形式和失跨比等影响下的非线性屈曲,分析结构的稳定承载力。结果表明:在竖向满跨均布荷载作用下,结构屈曲模态呈反对称分布,表现为整体竖向屈曲;当初始缺陷为结构跨度的1/300时,结构的稳定承载力最低,与无缺陷结构相比下降了30%左右;荷载的半跨分布和反对称分布使结构的稳定承载力下降了30%和44%左右;稳定极限承载力随着矢跨比的增大而相应的增大。     

受火后加固钢筋混凝土偏压格构柱受力性能试验研究

为研究受火后加固钢筋混凝土格构柱的受力性能,通过5根钢筋混凝土格构柱的偏心受压试验,分析了受火时间和填实加固对钢筋混凝土格构柱的破坏形态和承载力的影响。基于条带法提出了受火后未加固及受火后加固修复格构柱的受压承载力计算方法。结果表明：未受火对比格构柱和受火后未加固格构柱均发生柱肢混凝土压溃破坏,受火后填实加固格构柱发生小偏心受压破坏。ISO 834等效受火60min和90min格构柱受压承载力分别较对比未受火格构柱降低41.2%和63.8%;ISO 834等效受火60min和90min后采用混凝土填实加固格构柱的受压承载力较未受火对比格构柱分别提高73.8%和66.6%。与未受火格构柱相比,受火后未加固格构柱的初始刚度明显下降,而受火后填实加固格构柱的初始刚度显著提高。未受火格构柱和受火后未加固格构柱柱中横梁的横截面应变不符合平截面假定,而单个柱肢横截面应变基本相同,可近似认为单个柱肢轴心受力。基于条带法计算受火后未加固及受火后加固修复格构柱的受压承载力与试验结果的相对误差为-14.8%~12.7%,符合工程计算的精度要求。     

世博轴阳光谷钢结构稳定性分析

世博轴阳光谷单层空间网格结构曲面形状复杂、几何尺度大、悬挑跨度大,其整体稳定性是结构分析与设计中的关键问题之一。分析以特征值屈曲模态作为初始几何缺陷分布形式的合理性,通过非线性有限元分析系统考察了阳光谷单层网格结构的整体稳定性能,并研究了单根杆件失稳对结构整体极限承载力的影响。分析结果表明：几何非线性以及几何、材料双重非线性临界屈曲承载力均满足相关规范要求,阳光谷钢结构具有良好的整体稳定性;阳光谷钢结构对几何初始缺陷不敏感,阳光谷上由索膜结构传来的索拉力可进一步降低其缺陷敏感性;局部杆件的失稳退出工作并不会导致结构整体承载力的突然丧失,整体结构具有良好的承载能力。图7表6参7     

钢筋缀件轻钢耗能格构柱抗震性能研究

新型轻钢耗能格构柱具有自重轻、产业化生产、施工周期短、抗震性能好等优点。主要是通过对两种轻钢耗能格构柱在低周往复荷载作用下的数值模拟分析,研究轻钢耗能格构柱的延性性能、刚度退化、滞回性能等。结果表明:轻钢耗能格构柱的滞回曲线饱满,具有较好的抗侧力能力,可以作为一种新型的轻钢耗能格构柱用于多层钢结构住宅。     

中国浦东干部学院钢结构设计及研究

中国浦东干部学院是国家干部培训基地之一,钢结构屋盖的最大跨度近63m,采用了双向正交钢桁架体系。钢屋盖主要支承在钢柱-支撑上,并运用了多种滑动支座、摇摆柱、梭形钢结构桁架柱,以减少屋盖的跨度并丰富建筑的表现手段。主要介绍了大跨度钢结构的结构布置、其动力特性及各工况下的内力分布、基础拉梁、摇摆柱、梭形钢结构桁架柱、滑动支座的设计等内容。     

世博会国家电网企业馆周边具有正交斜放支承柱的网格结构设计

世博会国家电网企业馆采用周边具有正交斜放支承柱的网格结构,外墙角不设角柱,楼屋盖采用正交正放的平面桁架系.它们共同组成三个盒型空间抗侧力体系.主体结构中部开口为空间六面体魔盒,每个面均采用双层双向正交空腹平面桁架,在魔盒的每个棱边布置支撑对角部进行加强.建筑效果和结构设计达到和谐统一.本文对该结构的体系构成、计算分析内容和结果进行简要介绍.结构计算分析内容包括荷载分析、地震作用分析、温度作用分析、稳定性分析、节点分析、楼盖舒适度分析和施工模拟加载分析.针对魔盒内人行天桥水平张弦梁的设计,本文推导了确定竖杆下节点坐标的手算方法.     

梭形超高层筒中筒结构的受力特性分析

拟建于上海的某超高层建筑,立面造型为梭形,结构体系采用了筒中筒结构,根据其特殊的建筑造型,外筒采取了斜柱方案。分析表明,翼框柱的倾斜可以改变结构的侧向刚度和楼层内力的分布,内筒和外筒的腹板框架承担了更大的层内力;结构上部的刚度增加,下部的刚度减小。建议在结构底部适当提高核心筒混凝土墙中钢骨的含骨率,并且把外筒钢柱改成型钢混凝土柱,以提高结构的刚度、承载力和延性。     

双排脚手架整体稳定极限承载力通用计算方法

将双排脚手架简化为格构式轴心受压柱,并在剪切变形中考虑了连接件半刚性连接特点的影响,得到一个通用的双排脚手架整体稳定极限承载力计算方法,最后通过与试验对比验证了方法的可行性。     

法兰连接L形钢管混凝土柱-H型钢梁全螺栓节点抗震性能研究

为降低多高层钢结构的梁柱间的装配难度,提出了法兰连接L形钢管混凝土柱-H型钢梁全螺栓装配节点,包括梁与柱连接和柱与柱连接,梁与柱现场全螺栓连接,柱与柱现场法兰连接。为研究连接件形式及加劲肋对该种节点抗震性能的影响,以改变连接件形式、加劲构造为主要变化参数,设计了4个该类型节点,通过低周反复加载试验和有限元分析获得了节点的破坏模式、滞回曲线、耗能能力和性能指标。研究结果表明：4个节点的滞回曲线均呈梭形,具有良好的耗能能力;节点正负方向的塑性转角超过0.05 rad,满足抗震规范要求;L形连接件与T形连接件均有足够的刚度传递荷载,4个节点的破坏模式、耗能能力与滞回曲线形状较为接近;连接件与梁翼缘之间的滑移提高了节点的延性、耗能能力与转动能力。