中国国家博物馆钢桁架与混凝土结构的合理连接研究与设计

中国国家博物馆钢桁架结构跨度大、荷载大,使得钢桁架与混凝土结构连接处的反力巨大。为了使钢和混凝土协调工作,连接部件的合理设计是一个关键问题。本项目中,钢桁架与混凝土结构主要有两种位置关系,一种是钢桁架与混凝土结构侧面连接;另一种是钢桁架与混凝土结构顶面连接。对这两种连接方式分别进行了方案的对比和介绍。对于侧面连接区域,采用了暗桁架的连接方式,并将暗桁架杆件形式从实腹式截面调整为两块钢板,在保证了有效传力的同时,满足了钢筋布置的要求。同时还进行了有限元分析,对节点设计方法给予了验证。对于顶面连接方式,采用与施工方案相结合的节点设计方式,通过滑动支座释放部分水平反力。通过分析计算确立了合理的连接构造。     

组合梁与非组合梁在相同荷载作用下用钢量研究

对钢—混凝土组合梁与非组合梁在相同荷载作用下的用钢量进行了比较,采用结构计算方法,分析了两种不同构件用钢量的差异,主要计算了两种不同构件的截面面积和剪切连接件的数量,以确定用钢量的大小。     

多层钢框架结构节点设计分析

通过对多层钢框架结构梁柱连接的分析,总结多年的设计经验,提出从建筑结构整体布局考虑不同形式的节点连接、巧妙采用加腋的方式改进节点连接,使节点设计在满足承载能力和安全适用的条件下,构造简单、便于施工、降低用钢量。     

高强结构钢连接研究进展

高强钢用于钢结构可节省用钢量,降低钢结构制作、运输和安装成本。由于高强钢力学性能与普通钢具有不可忽视的差异,近年来国内外学者开展了大量的高强结构钢应用研究工作。高强钢结构在工程中应用除需进行合理的构件设计外,还需为高强钢构件之间设计高效的连接以形成安全、可靠的结构。对高强钢的两种重要连接方法(焊接和螺栓连接)的国内外研究进展情况进行了介绍,包括:高强钢对接焊缝连接承载性能研究、高强钢角焊缝连接承载性能研究、高强钢摩擦型螺栓连接承载性能研究、高强钢承压型螺栓连接承载性能研究及12.9级高强螺栓氢致延迟断裂研究等,并着重介绍了同济大学的有关研究进展,总结了现有研究进展,展望了今后的研究工作。     

半刚性钢框架滞回性能的数值模拟分析

利用有限元分析软件ANSYS对单腹板角钢连接、双腹板角钢连接、顶底角钢连接、带双腹板的顶底角钢连接四种不同连接方式的钢框架进行非线性有限元分析。采用Kishi-Chen幂函数模型和COMBIN 39单元模拟半刚性连接的非线性行为。通过比较四种不同连接方式钢框架的滞回曲线,探讨半刚性连接方式对钢框架耗能能力的影响,为半刚性连接钢框架的设计提供参考。     

复合墙板与钢框架新型连接方式研究

针对复合墙板与钢框架的连接,设计了一种新型柔性螺栓连接方式,并对原有复合墙板的构造进行截面优化,形成了新的围护结构体系。采用有限元软件ABAQUS对新的围护结构进行了整体分析,并针对焊接连接方式、螺栓柔性连接方式进行了对比试验,获得了柔性螺栓连接单栓、两栓及焊接连接时的承载力和相应位移。理论分析和试验验证的结果表明,柔性螺栓连接在承载力、延性、对主体结构刚度影响等方面均明显优于刚性焊接连接,对钢框架结构的应用与推广具有重要的价值。     

混钢全装配框架结构体系初探

本文提出了一种全装配框架结构——混钢框架结构,其方法是将混凝土梁柱构件用钢构件连接形成框架。针对这种框架结构提出了:混凝土构件与钢构件之间采用套筒转换连接的构造做法,混凝土构件中的钢筋焊于套筒端板上,通过端板传力于钢构件上;混凝土柱与柱采用钢制法兰连接,连接位置可设在楼层中间,该处柱弯矩较小,也方便安装施工;柱与梁连接节点处设置的预埋件采用穿筋方式连接,有利于柱钢筋通过节点区;混凝土柱与混凝土梁之间采用钢梁连接,钢梁连接可采用常规方法,也可采用本文提出的台式连接方法,极大方便施工。以5层框架教学楼为例,采用本文提出的混钢框架进行了抗震设计计算,并与混凝土框架进行了动力特性、变形、计算配筋和用钢量的对比,进而验证了其可行性和经济性。课题组将对本文提出的各种节点进行试验研究,为混钢框架的工程应用提供依据。     

格构式角钢构架在埃塞Holeta 500 kV变电站中的优化设计

对埃塞Holeta 500 kV变电站中500 kV架构进行整体分析计算,优化了格构式角钢构架杆系结构。通过对构架梁、柱不同连接方式中梁弦杆内力的对比,得出构架梁的4根弦杆与柱的连接方式不同,能降低梁弦杆轴力峰值,有效提高梁的材料利用率;通过对构架梁两种不同挂点位置时杆件内力的对比,得出挂点布置在竖腹杆跨中时梁具有更好的整体受力性能,可节省用钢量;通过对考虑温度工况前后构架杆件的内力对比,论证500 kV构架连续7跨不设温度伸缩缝的可行性。     

桥架新型安装方法

在以往施工中,桥架支架安装多采用两种方法,一是焊接于钢结构上,二是用膨胀螺栓连接于混凝土上,而在苏州葛兰素威康制药项目中,桥架支架基本上采用螺栓连接方式,这种安装方法过去国内使用较少,特介绍如下：     

钢结构通廊的优化设计

以实际工程为例,对钢梁式和钢桁架式两种结构形式进行了计算,确定了其构件截面及布置形式,并对用钢量进行了对比分析,说明了两种钢通廊形式各自的优缺点,最终得出钢桁架通廊更加适合该工程,达到了对钢结构通廊进行优化设计的目的。