箱形截面柱剪力键式全螺栓连接受力性能研究

为了解决传统箱形截面柱法兰连接节点对结构空间占用的问题，提出了一种箱形截面柱剪力键式全螺栓连接节点，并对2个全螺栓连接箱形截面柱和1个整体式箱形截面柱进行拟静力试验研究。观察了全螺栓连接箱形截面柱的破坏现象，分析了全螺栓连接箱形柱的滞回性能、承载力、刚度退化、延性以及耗能能力等受力特性。结果表明：整体式箱形截面柱和剪力键式全螺栓连接箱形截面柱均发生塑性铰破坏；滞回曲线饱满，具有良好耗能能力；剪力键和水平单向螺栓的设置可使全螺栓连接箱形截面柱承载力提高24.64%,竖向高强螺栓拉力降低29.44%;节点处钢连接件的设置约束了箱形截面柱的屈曲变形，与整体式箱形截面柱相比，全螺栓连接箱形截面柱的位移延性系数提高了26.47%;钢连接件间无滑移，剪力键式全螺栓连接节点连接可靠。通过剪力键式全螺栓连接节点与刚接节点有限元分析结果对比，表明在工程应用中箱形截面柱剪力键式全螺栓连接节点可等效刚接。采用GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》对箱形截面柱剪力键式全螺栓连接节点进行承载力验算，计算结果与试验结果吻合。     

典型金属结构太阳辐射非均匀温度作用计算方法

大跨度金属结构的太阳辐射非均匀温度作用常常成为结构的控制荷载之一,但GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》中并没有给出系统详细的计算方法。针对典型金属结构,基于稳态传导平衡理论,提出了太阳短波辐射体型系数和环境长波辐射体型系数概念及其计算式,建立金属结构太阳辐射非均匀温度作用的简化计算方法,通过算例分析与数值模拟结果对比,验证了所提计算方法的合理性和可靠性。     

胶结砂土强度特性的真三轴试验离散元分析

采用三维离散元法从宏微观尺度研究胶结砂土在真三轴试验条件下的强度特性。首先,将一个已有的三维胶结接触模型引入到离散元程序中,对胶结砂土数值试样进行真三轴试验离散元模拟(平均应力p保持不变,包括结构屈服前p=100 kPa和屈服后p=800 kPa);然后,对比分析离散元模拟结果和室内试验结果,并验证已有的胶结材料破坏准则;最后,从微观尺度对强度特征给予机制性分析。结果表明:当p小于结构屈服应力py时,应力–应变关系表现为显著的应变软化,当ppy时,应力–应变关系则呈现为应变硬化现象,且均受中主应力系数b的影响。归一化的峰值强度q_(peak)随b增加而逐渐减小,该变化规律与已有室内试验结果符合较好。Modified Lade-Duncan准则可以较好地预测p=100,800 kPa时的峰值强度,Extended SMP准则能较好地预测p=100 kPa时的峰值强度,但高估了p=800 kPa时的峰值强度。在微观尺度上,胶结试样的宏观力学特性主要受强接触点控制;随b增加,颗粒间法向接触力分布逐渐不均匀,导致胶结材料强度降低。     

基坑围护结构深层水平位移量曲线分析研究

通过绘制基坑围护结构的深层水平位移量曲线并进行分析研究,可知基坑在开挖阶段,基坑地下连续墙向基坑内会产生较大较快的位移,且最大位移量产生的位置往往会随着基坑开挖深度的增大而不断向下移动;直到支撑拆除时的施工过程中,基坑仍会有小量的向基坑内位移趋势,但变化趋势明显放缓;在后续的地下结构施工过程中,地下连续墙会产生了一定量的收敛或变化不明显。     

滨海文化中心图书馆大跨连体结构温度效应研究

温度作用对大跨度空间结构影响显著,常为其控制因素。天津滨海文化中心图书馆为超大跨连体结构,主体为框架-支撑结构。采用MIDAS/Gen有限元软件对该大跨连体结构进行温度响应分析,包括结构应力分析、结构变形分析、支座反力分析以及楼板应力分析等,并且由温度单独作用递进至温度参与荷载组合进行整体结构分析。分析结果表明:温度对该大跨连体结构各项指标影响较大,在结构设计时需要考虑温度作用,在施工中需采取相应的措施对温度效应予以控制。     

软黏土中上覆荷载对注浆抬升长期效果影响的模型试验研究

利用注浆模型试验装置进行了一系列室内注浆试验,研究在不同上覆荷载条件下,软黏土中注浆抬升长期效果的变化规律,以及注浆间隔时间、土体超固结比和软黏土中加固措施对注浆抬升长期效果的影响。结果表明:正常固结土的最终补偿注浆率随上覆荷载的增大而减小,注浆峰值压力随上覆荷载的增大而增大,且与上覆荷载呈线性关系;总注浆量相同时,采用重复注浆方式时,上覆荷载较小时最终补偿注浆率小于连续注浆时最终补偿注浆率,上覆荷载较大时则大于连续注浆时最终补偿注浆率;相同上覆荷载条件下,重复注浆间隔时间越长,最终补偿注浆率越小;对超固结土,注浆抬升效果较好,最终补偿注浆率随超固结比的增大而增大,当上覆荷载大于75 k Pa或者超固结比增大到2.0后,最终补偿注浆率几乎不随上覆荷载的变化而变化;对软黏土进行预先加固后再进行抬升注浆,可显著提高其最终补偿注浆率,注浆抬升效果明显。     

天津某采光顶双向张弦梁设计及分析

结合双向张弦梁结构的特点,详细介绍了于家堡某建筑中庭尺寸为33.45m×31.35m的采光顶结构选型和设计过程。采用MIDAS/Gen 2013软件计算得到预应力对张弦梁结构在荷载作用下位移的影响,较为准确地确定了张弦梁中所要施加的预应力值,并验证了该方法的可行性。对设计软件中将计算结果线性叠加的方法进行了验算,得出了其对于预应力结构的不适用性,给出了正确的计算方法并加以验证。同时,给出了6根梁相交的特殊预制节点,避免了梁与梁之间的相贯和小角度的焊接作业。     

多层石膏墙体钢网格式框架结构影响系数研究

GB 50011-2010《建筑抗震设计规范》并未给出多层石膏墙体钢网格式框架结构的结构影响系数,因此其抗震设计荷载取值还不明确。基于此,依据GB 50011-2010规范设计了6个典型的多层钢网格式框架结构模型,通过推覆分析得出结构的能力谱曲线,基于改进能力谱法得出罕遇地震和抗震设防烈度地震作用下的需求谱曲线。将结构的能力谱曲线和延性需求谱曲线族置于统一坐标系中,确定结构的目标位移以及性能关键点坐标。进一步考虑层数及标准层布置对结构延性和超强系数的影响,评估结构的抗震性能并给出结构影响系数取值。研究表明：多层钢网格式框架结构在抗震设防烈度地震和罕遇地震作用下的变形均满足抗震规范要求;其结构影响系数取3.0,位移放大系数取4.0;该结构可采用现行抗震规范进行设计,但设计结果偏于保守。     

向心关节轴承撑杆上节点试验研究及有限元分析

将向心关节轴承引入弦支穹顶结构的索杆体系,作为撑杆上节点的刚性转动核心,形成了向心关节轴承撑杆上节点。对该节点进行轴向加载试验,得到其承载力以及全过程应力发展情况。试验结果表明,即使在节点耳板屈服后,刚性转动核心转动性能仍然良好,能够保证该节点在轴压作用下仍然具有较好的转动能力。采用ANSYS软件对该节点试验进行了考虑接触的非线性有限元分析,得到各部件应力状态,补充节点试验数据。试验和数值分析结果表明,该类型节点力学性能良好。最后根据分析结果提出了铰节点刚性转动核心的概念,并给出了该类型撑杆上节点承载力及转动能力的建议设计计算式。     

单点和多点荷载输入的虚拟激励法实用求解模式

在实际工程中采用虚拟激励法（pseudo excitation method,PEM）往往需要编写复杂计算程序,为方便工程应用,建立了一种对应单点和多点荷载输入的虚拟激励法实用求解模式。考虑地震作用、风荷载等多种随机荷载,提取单点和多点荷载输入下计算结构虚拟响应的实用求解模式,并利用常规有限元分析软件的谐振稳态分析完成PEM核心计算,最后通过线性组合重新构建结构虚拟响应和功率谱密度函数的求解公式,从而在常规有限元分析软件中实现了PEM算法。由于采用建议方法可将PEM算法的核心计算交由有限元分析软件完成,在保持PEM高效准确计算优势的前提下显著提高了工作效率,避免了编写复杂计算程序,方便实际工程应用。通过两个典型数值算例验证了建议方法的正确性与有效性,并且指出其对于多种荷载工况的计算效率具有一定优势。