基于工程应用型人才培养的钢结构设计课程教学改革

对钢结构设计课程教学过程中存在的主要问题进行了分析,从教学内容、教学方法、软件教学、课程设计、毕业设计等方面提出了教学改革建议,并正式开展了系列探索实践,以提高钢结构设计课程教学质量和学生的工程应用能力,培养高素质的应用型专业人才。     

钢框架梁柱焊接连接的半刚性及其对结构自振频率影响的研究

先从梁柱节点受弯变形的机理入手,推导出钢框架梁柱焊接连接节点的初始刚度计算公式.通过对5组共25个梁柱焊接节点的初始刚度公式计算结果与有限元计算结果的比较,发现该计算公式与有限元结果吻合较好.然后通过通用有限元软件ABAQUS分析随结构层数、跨数变化时节点半刚性对框架结构自振频率的影响规律,由此建立焊接连接简化为刚性连接的条件.     

十字形圆钢管-横向板相贯节点的抗弯刚度

分析了十字形圆钢管-横向板相贯节点在板弯矩作用下的传力方式和局部变形特点,在此基础上结合有限元单参数分析,并利用多元回归分析技术,获得了节点抗弯刚度的实用参数化计算式。研究结果表明:板宽度与主管直径之比(板宽比)、主管径厚比对节点刚度的影响很大,板管厚度比对节点刚度的影响小,可以忽略;节点抗弯刚度与弹性模量和主管直径的三次方成正比,与板宽比、主管径厚比分别近似呈指数函数、幂函数关系;参数化计算式所得的节点刚度值与有限元结果的相对误差基本上小于10%。     

主支管截面高度比大的矩形钢管偏心相贯节点平面外抗弯承载力

通过有限元计算获得支主截面高度比(简称高度比)不小于0. 9的十字形矩形钢管偏心相贯节点的平面外抗弯承载力,并利用参数分析和回归分析,建立高度比不小于0. 95、基于"主管侧壁挤压屈曲"破坏模式的矩形钢管偏心相贯节点的平面外抗弯承载力计算式。结果表明:前文基于"主管表面屈服"破坏模式的偏心相贯节点抗弯承载力计算式的高度比适用范围可从0. 85推广至0. 9,所提出的计算式适用于高度比为0. 95～1. 0的偏心相贯节点的抗弯承载力,对于高度比为0. 9～0. 95的节点,建议取两个节点承载力计算式的较小值。     

提升工程实践能力的高层建筑结构设计课程教改探讨

文章分析了高层建筑结构设计课程教学改革的背景,在教学实践的基础上发现课程教学内容繁杂,教学过程枯燥,与工程实践联系差,考核方式不合理等问题。在调整教学内容、强调结构概念、增加结构设计软件教学、考核方式等方面进行了教学改革的探索,旨在提高学生的工程能力。     

三种构造型式的箱形截面梁与圆管连接节点受弯性能

上海光源工程采用圆钢管相贯而成的单层网壳结构,网壳结构的边界搭接在箱形截面主梁上形成了箱形主梁与圆钢管焊接连接节点。为研究该连接节点的平面外受弯性能,进行了3个不同构造型式的连接节点试件平面外受弯的滞回性能试验,考察了节点的受力性能和破坏模式。结果表明,3种节点破坏模式均为支管(贯通式连接管)根部塑性变形过大或局部屈曲破坏,其平面外受弯的承载力都能满足节点承载力高于构件承载力的要求,都具有良好的抗震性能。有限元软件ABAQUS的非线性分析表明,在接近破坏时,箱形主梁内部加劲部件的塑性化程度以贯通管式连接最为严重;套管式连接节点中槽形塞焊焊缝的作用在于将内力逐渐从构件传递到节点域,使得节点受力性能更加合理。     

支主管夹角对X形圆钢管节点平面外受弯性能影响

应用于单层网壳结构的X形圆钢管相贯节点往往具有支主管平面内非正交、平面外夹角的几何特征。为了研究支主管平面内、平面外夹角对节点平面外受弯性能的影响,进行了支主管平面内夹角不同的两个X形节点试件的平面外受弯滞回性能试验、以及理论研究和有限元分析。研究结果表明:两个节点均表现出较好的抗震性能和变形能力,节点主要依赖主管管壁的塑性变形以及开裂后裂缝扩展来耗能;支主管平面内夹角较小时,节点域主管管壁的塑性发展更加缓慢、均匀,节点具有更高的承载力和抗震性能;支主管平面外夹角导致节点平面外抗弯弹性刚度和反向抗弯承载力降低、但增强了节点的正向抗弯承载力。     

X型厚壁圆管相贯节点平面外受弯抗震性能试验研究

采用相贯节点的圆钢管结构广泛应用于大跨度网格结构中,对于具有一定抗弯刚度的连接,节点将受到弯矩作用。介绍了两个不同几何参数的X型厚壁圆钢管相贯节点试件的平面外受弯滞回性能试验,结合数值分析,对节点承载能力和变形能力进行了研究。结果表明:在合理的几何参数和焊缝质量保证下,厚壁圆钢管相贯节点平面外受弯的承载力较高;厚壁圆钢管相贯节点在支主管径比β较大时节点易发生主管壁拉剪断裂破坏;在支主管径比β较大时延性等抗震性能较好,β较小时延性等抗震性能较差。     

X形圆钢管相贯节点的轴向滞回性能

为了研究X形圆钢管相贯节点在支管轴向荷载作用下的抗震性能,进行了节点在支管轴向往复荷载作用下的试验,分析了节点的延性和耗能模式,以及节点轴拉承载力和轴压承载力之间的差异。研究结果表明:节点的破坏模式为相贯线附近主管管壁塑性软化后开裂破坏;节点的轴力-局部变形滞回曲线饱满,表现出良好的变形能力和延性;节点主要通过相贯线附近主管管壁的塑性变形及裂缝扩展（开裂后）来耗能;节点的轴拉承载力明显高于轴压承载力。     

平面外夹角对X形圆钢管节点平面外抗弯承载力的影响

为了分析支管与主管平面外夹角(简称面外角)对空间X形圆钢管相贯节点平面外抗弯承载力的影响,建立了节点的有限元模型,确定了节点平面外转角的获取方法,与已有试验结果及规范公式对比后,确定0.07弧度节点转角准则作为节点平面外抗弯承载力的判定方法。根据大量有限元计算结果分析了面外角对空间X形圆钢管相贯节点平面外抗弯承载力的影响,并在已有规范公式基础上,建立了考虑面外角影响的节点承载力计算式。研究结果表明:面外角有利于节点的正向平面外抗弯,但不利于节点的反向抗弯,面外角对支主管直径比小于0.6的节点抗弯承载力的影响较小,但对直径比大于0.75的节点的影响较大,改进后的计算式较好地反映了有限元分析结果。