钢管混凝土框架高强螺栓—端板节点的性能研究

穿芯高强螺栓—端板节点具有工厂化生产、现场组装、混凝土浇筑方便的特点。为研究钢管混凝土框架高强螺栓—端板节点的性能,该文应用ANSYS有限元软件对其进行三维实体建模,采用循环荷载对其进行了材料、几何、接触三重非线性有限元分析。结果表明,采用该节点的框架具有良好的延性和耗能能力,轴压比和混凝土强度对框架性能影响较大,降低高强螺栓预拉力对框架受力性能影响较小。该节点具有比传统内隔板式节点更好的力学性能和抗震性能。     

内配格构式钢骨钢管混凝土构件的抗弯性能

对是否设置加劲肋和格构式钢骨等4组内部构造形式不同的钢管混凝土试件进行受弯试验。结果表明:格构式钢骨延缓了试件受拉区混凝土开裂和受压区钢管屈服,有效提高了其抗弯性能。采用有限元软件ABAQUS对试验试件进行数值模拟分析,模拟结果与试验结果吻合较好。在此基础上分析钢管径厚比、钢骨肢件间距、钢骨尺寸、钢骨及混凝土强度等对内配格构式钢骨钢管混凝土构件受弯性能的影响。结果表明:影响构件抗弯性能的主要参数为钢管径厚比、钢骨尺寸及钢骨强度;混凝土强度、钢骨肢件间距对其承载性能影响较小。采用中国规范对试件的抗弯承载力进行计算,采用中国规范、美国规范及欧洲规范对试件刚度进行计算,并将计算结果与试验结果进行对比。结果表明:中国规范对该类构件抗弯承载力的计算偏于保守;美国规范和欧洲规范对该类构件抗弯刚度的计算偏于保守,中国规范对抗弯刚度的计算误差较大。     

大跨度复杂钢结构施工力学模拟的研究与应用

随着我国经济的发展,大跨度空间钢结构的形式也日趋复杂,施工过程对结构的影响不能忽略.结构施工过程中的力学问题属于施工力学的范畴,是耦合了时间与空间的四维分析.采用施工力学方法对三个大跨度复杂钢结构工程进行施工过程跟踪模拟分析,同时将有限元计算结果同实际监测结果进行对比.研究表明:进行施工过程模拟分析不仅可以优化施工方案,而且可以保证施工过程中结构的安全并使成型结构的内力和变形满足设计要求.在此基础上,给出一些关于大跨度复杂钢结构施工的建议和意见,为施工力学学科的研究和发展提供了参考.     

方钢管混凝土框架内置两侧开洞薄钢板剪力墙的抗震性能研究

分别对单跨2层1/3比例的方钢管混凝土框架内置两侧开洞薄钢板剪力墙和未开洞薄钢板剪力墙进行了低周反复荷载试验,对比分析了方钢管混凝土框架内置薄钢板剪力墙的受力机理和破坏机制。采用有限元软件ABAQUS对试验试件进行了非线性数值分析,并将数值分析结果与试验结果进行对比,研究其抗震性能。结果表明:方钢管混凝土框架内置两侧开洞和未开洞薄钢板剪力墙均具有较高的承载力、良好的耗能能力和刚度,破坏机制符合“弱板强框架”的抗震理念,基本达到双重抗震设防目标。利用有限元足尺模型研究了钢板剪力墙开洞率、轴压比对结构抗震性能的影响,结果表明:开洞率的增大使结构承载力和耗能能力减小,但对刚度退化影响较小;轴压比对结构承载力、滞回耗能和刚度退化等影响很小。     

竖向闭口槽钢加劲钢板剪力墙在非均匀压剪作用下的屈曲性能

对竖向闭口槽钢加劲钢板剪力墙在非均匀压应力和剪应力共同作用下的屈曲性能进行了有限元分析,得到了竖向闭口槽钢加劲钢板剪力墙的临界屈曲剪应力随加劲肋加劲系数的变化曲线及阈值刚度,提出了剪应力和竖向压应力共同作用下加劲肋阈值刚度的计算公式。结果表明:加劲肋阈值刚度随着小区格宽高比、竖向压应力非均匀系数、加劲肋数目和加劲肋抗扭刚度与抗弯刚度比增大而减小;提高加劲肋抗扭刚度与抗弯刚度比能显著降低加劲肋阈值刚度;加劲肋阈值刚度公式计算结果与有限元分析结果吻合较好。     

方钢管混凝土边柱节点抗震性能试验研究

通过柱端加载的3个内隔板三面焊接的方钢管混凝土柱-H形钢梁节点的低周反复荷载试验,研究其不同轴压比情况下节点的破坏模式、延性、耗能性能等。试验结果表明,内隔板与柱壁未焊一侧受力约为内隔板与柱壁焊接一侧的1/3,内隔板未焊一端梁翼缘侧面柱壁间焊缝被撕裂,内隔板与柱壁板焊接一侧梁翼缘在柱顶位移约70mm时发生局部屈曲。研究结果表明,节点具有很好的延性和耗能能力,层间转角位移延性系数μ=3.40~3.45,弹性和弹塑性层间位移角分别为φy=0.0075~0.0083 rad、φu=0.0279~0.0286 rad,等效粘滞阻尼系数he=0.247~0.462。满足现行抗震规范的要求。三面焊接的内隔板式节点可以用于方钢管混凝土边柱节点。     

方钢管混凝土柱穿心高强螺栓-端板节点性能研究

提出一种新型穿心高强螺栓-端板方钢管混凝土柱-钢梁节点,并对3个节点试件进行柱端加载的伪静力试验研究。利用三维实体单元,建立同时考虑几何、材料及接触等三重非线性的有限元模型,采用有限元程序ANSYS对节点进行单调荷载和循环荷载作用下的有限元分析。试验及有限元计算结果表明,节点具有很好的强度、刚度、延性和耗能能力。     

锚固式方钢管混凝土柱-钢梁节点承载能力研究

应用有限元软件ANSYS分析了轴压比及混凝土强度对节点承栽能力的影响,在此基础上,分析了节点的抗弯屈服机制,并基于屈服线理论提出了抗弯承栽力计算公式,与试验及有限元分析结果比较,符合较好,可供实际工程应用参考.     

局部位形约束生死单元法及其在施工力学分析中的应用

借鉴桥梁工程中的3种安装定位原则,提出了适用于建筑工程安装的第4种定位原则。对现有的几种结构非线性施工力学分析方法的特点和适用性进行了研究分析,构造了一种改进的结构非线性施工力学分析方法--局部位形约束生死单元法,抑制了传统的直接生死单元法中“死”单元的“漂移”现象,能很好地控制施工力学模拟中新生单元的安装位形,符合工程安装的实际情况,适用范围广。将这种方法应用于实际工程“法门寺合十舍利塔主塔”的施工过程力学模拟中,理论计算结果和实测结果吻合较好,表明这种改进方法是结构施工力学分析的有效方法。     

单角钢压杆的肢件宽厚比限值和超限杆的承载力

在采用低碳素结构钢制作单角钢压杆时,肢件宽厚比限值不是需要关心的问题。现在高强度的Q420钢和Q460钢开始在输电塔架中应用,设计工作者不仅要关心宽厚比限值,还要了解超限杆的承载力应如何计算。单角钢压杆的受力情况分为轴压和偏压两类,它们对肢件宽厚比有不同的要求,但现有塔架设计的技术规定并未对此做出区分。根据理论分析和现有文献的试验结果,发现宽厚比限值对轴压单角钢和偏压单角钢有不同意义,分别是防止局部屈曲和防止整体失稳时抗扭性能过低。据此,分别提出两类杆件宽厚比限值和超限杆承载力的计算公式,计算了两批Q460单角钢压杆的承载力,与对应文献试验值符合较好。