多层组合框架子结构抗倒塌性能研究及提升策略

为研究多层组合框架的抗连续倒塌性能,以顶底角钢腹板双角钢连接的三层组合框架子结构为研究对象,通过拟静力试验研究了其在移除中柱工况下的承载能力、破坏模式和变形能力。试验结果表明：子结构在加载过程中呈现多次间断性破坏特征,具体表现为受拉角钢断裂,进而腹板螺栓孔发生承压破坏;通过对子结构内力发展和抗力机制的转换过程进行分析,定量得到了各层不同机制对总抗力的贡献,发现整个加载过程中各层抗力表现出一定差异。基于ABAQUS软件采用多尺度建模方法对多层框架子结构进行抗连续倒塌数值模拟,通过与试验结果对比验证了该简化建模方法的正确性。在此基础上,进一步分析了组合楼板对结构抗倒塌性能的影响,结果表明,组合楼板的存在使得结构在梁机制阶段和悬链线机制阶段的峰值荷载分别提高了54%和117%;通过3种形式加劲肋对顶底角钢节点进行加强,使得多层组合框架子结构首次断裂时荷载分别提高了53%,69%和74%。     

弱轴栓焊连接梁柱子结构抗倒塌性能试验研究

栓焊连接是钢结构建筑中常用的节点形式之一,该节点的受力性能和破坏方式与钢框架结构的抗倒塌性能密切相关。针对栓焊连接节点,采用备用荷载路径法,选择两跨三柱型梁柱子结构作为研究对象,对三个不同跨度比（1:0.6, 1:1.0, 1:1.4）的弱轴栓焊连接梁柱子结构试件进行单调静力加载试验,对比分析了连续倒塌条件下三个试件的破坏模式、力学性能和抗力机制。试验结果表明：三个试件的破坏过程均为梁端受拉翼缘先后发生断裂,进而断裂截面部分内力转由腹板螺栓传递,且梁端受压翼缘屈曲,最终由于梁柱节点处梁腹板螺栓孔发生剪切破坏或梁腹板、节点板断裂使试件丧失承载力。通过分析试件的失效机理可知,三个试件的抗力机制发展过程经历了梁机制阶段、梁机制向悬链线机制转变的过渡阶段、悬链线机制阶段。弱轴栓焊连接节点具有较高的冗余度,当受拉翼缘断裂后节点仍具有一定的转动能力,剩余结构通过梁柱之间可靠的拉结力及梁端产生的较大转角保证悬链线效应能够充分发挥,且在之后的大变形中起主导作用,而梁柱节点变形的快速增大有利于梁柱子结构通过梁柱构件间的协同工作继续承担荷载。对不等跨弱轴栓焊连接梁柱子结构试件,其初始断裂部位往往位于跨高比较小的短梁,且短梁相比长梁的悬链线效应更为显著。     

提前卸载临时支撑对大跨度空间结构施工过程的影响分析

设置临时支撑几乎是所有大跨度空间钢结构施工过程中必然要遇到的问题。由于临时支撑的存在,改善了结构的受力性能,使结构更加安全,但是辅助用钢量也会增加较多。在符合受力的前提下,如何实现建造过程中安全和经济的平衡是施工研究的关键。以世界大学生运动会主体育场实际工程为例,对结构进行临时支撑提前卸载分析,并将计算结果同未提前卸载的分析结果进行比较,给出了结构内力和变形的变化趋势,提出了有针对性的改进意见。分析计算结果表明:直接循环卸载方案不安全因素较大,而考虑关键位置修正的循环卸载方案可以运用于大跨度空间结构的施工中,为大跨度空间结构合理施工提供参考。     

不对称跨度下钢框架梁柱子结构抗倒塌性能分析

将子结构引入结构抗倒塌分析是评估结构抗倒塌性能的一种快速有效方法。采用备用荷载路径法,选择钢框架梁柱子结构作为研究对象,建立了分析梁柱子结构抗倒塌能力的理论计算模型,研究了梁柱子结构由梁抗倒塌机制向悬链线抗倒塌机制转换的过程及机理。根据梁柱子结构内力变化将整个抗倒塌过程划分为4个阶段,推导了不对称跨度情形下梁柱子结构在不同阶段的承载力及挠度变形计算公式,分析了梁柱子结构由抗弯向拉弯转化并最终主要依靠拉力抵抗外载的全过程,并通过数值算例验证了理论计算公式,满足工程计算的精度要求。     

压型钢板翼缘卷曲分析及设计建议北大核心CSCD

受弯构件翼缘常会出现向截面中性轴弯曲的变形趋势,即所谓的翼缘卷曲现象,此现象与通常采用的截面刚周边假定矛盾。我国现行规范对受弯构件截面承载力的计算均未考虑翼缘卷曲的影响,在某些情况下可能偏不安全,尤其是对翼缘宽厚比较大的压型钢板更甚。以压型钢板为研究对象,基于Winter翼缘卷曲分析模型,并在充分借鉴当前国外相关标准的设计方法和准则的基础上,得出无需考虑翼缘卷曲对压型钢板承载能力影响的控制条件,并结合数值模拟分析和算例验证,提出满足工程设计使用的压型钢板构造要求,为《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB 50018—2002)的修订提供依据。     

非线性弹性矩形板的自由振动精确解研究

板作为工程结构中的基本单元得到了人们的广泛研究,板在承受动力荷载作用下的动力响应问题受到了普遍关注.对非线性弹性矩形板的自由振动进行了研究,考虑了材料非线性和面内静载对板动力特性的影响,并根据半序空间的不动点理论求得该矩形板在自由振动时各阶模态的精确解,描绘了其自由振动的全过程.通过算例指出材料非线性和面内静载都对板的自由振动产生一定影响,在不同模态间可能出现"跳阶"现象.     

拱构型门式钢管脚手架整体稳定承载力研究

通过对"拱构型门式钢管脚手架"整体稳定承载力试验,研究其破坏模式,为建立"拱构型门式钢管脚手架"稳定承载力计算理论提供依据.重点考察了连墙件、脚手板、水平加固杆的设置及架体底部约束对整体稳定承载力的影响.并利用ANSYS软件对拱构型门式钢管脚手架整体稳定承载力进行了分析,其结果和试验吻合较好.     

黄河某大桥剩余疲劳寿命与加固实施方案

以黄河某大桥的实测应力为基准，建立其横梁、下弦杆的疲劳应力谱，并运用既有钢桥疲劳寿命的数学模型确定其剩余疲劳寿命．三个加固方案分析结果表明：黄河某大桥剩余疲劳寿命的控制构件，加固前是横梁，加固后则变为下弦杆，加固实施方案Ⅱ满足桥梁行业寿命要求．经一年多实际运行情况说明其加固效果良好．     

不同跨度比下腹板双角钢连接抗倒塌性能研究

以腹板双角钢连接的3个不同跨度比（1:0.6, 1:1.0, 1:1.4）两跨三柱型钢框架梁柱子结构为研究对象,通过单调静力加载试验和数值分析探究了其在连续倒塌条件下的破坏模式、力学形态、抗力机制和节点失效机理。结果表明,试件破坏均为失效柱与梁相连的两侧角钢因受拉发生断裂,且梁轴力、梁端节点转角以及角钢尺寸等是影响角钢肢断裂破坏的主要因素。3个试件具有相似的变形形态和破坏模式,其荷载峰值接近,但峰值荷载对应的失效柱水平位移随跨度比的增大而依次减小。对不等跨试件,变形较大时梁柱子结构因短梁梁端转角远大于长梁,使得内力重分布时线刚度较大的短梁将承担较多的水平荷载而先发生破坏。3个试件的抗力机制发展过程均可划分为梁机制与悬链线机制的混合阶段和悬链线机制阶段,且悬链线机制的充分发挥需要梁柱间具有可靠的拉结力。     

考虑应力波的轴心压杆冲击分岔屈曲研究

应力波传播对轴心压杆的冲击屈曲有显著影响,目前的相关研究大多未考虑应力波在杆件远端的反射,且认为轴向应力波在波阵面处为固定约束(波前固定)。该做法忽略了杆件无应力段及远端边界条件对杆件冲击屈曲的影响,从理论上看并不严密。对阶跃荷载作用下不同边界条件轴心压杆的动力分岔屈曲进行了分析,以更为合理的波前连续条件代替波前固定对问题进行了求解,得出了杆件弹性及弹塑性冲击分岔屈曲计算结果,获得了一些有价值的结论。