世茂深坑酒店钢结构设计

系统介绍了世茂深坑酒店的钢结构设计,着重阐述了该结构的关键节点设计,对酒店钢结构框架进行了施工过程分析.结果表明:结构上端有很强的约束,刚度较大,宜选取延性较好的钢框架-支撑结构；楼板刚度对结构构件受力有显著影响,构件设计时须取不同楼板刚度计算模型下的包络结果；采用带肋钢铺板组合楼板可有效解决混凝土板受拉问题.     

某跨铁路线路人行天桥设计

对跨铁路线路天桥钢结构主体部分进行设计总结。介绍了该工程的设计主要原则、荷载组合、截面设计、强度刚度验算及混凝土楼面对结构竖向刚度影响。结构主要采用有限元软件MIDAS/GEN2014进行计算分析,结构的各杆件的应力比、位移均能满足规范的设计要求,通过对比发现混凝土楼板对于结构的竖向刚度有一定影响,楼板按照板单元加到模型中相对于楼板折算成荷载加到模型中,前者竖向频率明显高于后者。     

基于舒适度的压型钢板-混凝土楼盖板厚取值研究

采用有限元软件ANSYS对大跨度压型钢板 混凝土组合楼盖模型进行数值分析,研究楼板厚度与固有频率、峰值加速度之间的关系,并给出了满足舒适度要求的板厚建议公式。结果表明:现有规范对于人行荷载的简化忽略了人 板耦合等不利因素,使得峰值加速度计算结果偏小,人行激励模型应当考虑多阶简谐激励、作用位置变化以及人与楼盖相互作用;随着板厚的增加,刚度和质量对于楼盖体系固有频率的影响有一个临界点使固有频率取最小值,一味增加次梁数目到后期往往事倍功半;通过改变结构体系的布置来满足舒适度要求往往比改变板厚更为高效、经济;由于单人行走过程中楼板峰值加速度持续时间短,以均方根加速度作为评价指标更加合适。     

现浇楼板对框架梁端正截面承载力影响的试验研究

通过对近几次地震灾害中框架结构震害调查研究发现,大量框架结构没有实现抗震规范要求的"强柱弱梁"梁铰破坏机制。究其原因主要在于结构设计中并没有考虑现浇楼板对框架梁端正截面承载力的提高作用。为了研究楼板对框架横梁正截面承载力的影响,设计了2个梁板柱节点试件,通过拟静力试验研究了楼板对框架梁正截面承载力的提高作用,纵梁刚度对横梁承载力和挠度的影响,以及楼板参与横梁受力的有效范围。试验与计算结果表明:试验承载力与计算结果吻合良好;考虑楼板配筋可以提高横梁承载力60%左右;楼板参与横梁受力的有效范围是5倍板厚左右;提高纵梁的刚度可以提高横梁正截面承载力和降低挠度。     

钢结构梁腹板开圆孔组合节点性能数值分析

受到外力影响(地震灾害)的时候,钢结构梁柱节点比较容易产生脆性破坏。梁腹板开圆孔节点就是针对这种情况提出安的新的结构形式。钢结构梁腹板开圆孔的时候,开孔的大小、位置都会对结构的受力性能产生影响,设计的时候要考虑狂街结构的整体抗震性能来做到延性、承载力和刚度的相互协调。通过对混凝土楼板组合效应的研究,可以利用软件建立组合节点的有限元模型,对钢结构梁腹板的尺寸、相关参数的变化情况进行有效的探讨,确定梁腹板开孔的方式和尺寸。本文就组合效应对钢结构梁腹板开圆孔的影响进行简要的分析和探讨。     

考虑楼板作用的钢框架抗连续倒塌动力分析

为研究考虑楼板作用的钢框架抗连续倒塌动力性能,运用结构动力学原理对简化力学模型进行理论分析,研究支撑柱失效时间与结构动力响应的关系,基于SAP 2000平台对考虑和不考虑组合楼板的钢框架有限元模型进行弹塑性动力反应分析,研究柱不同失效时间对失效点位移、振动频率等方面的影响。通过提出组合楼板薄膜效应对结构抗力提高系数ψ,量化组合楼板在连续倒塌过程中所起作用。结果表明:剩余结构动力响应随着柱不同的失效时间而变化,当失效时间为竖向自振周期的10%时,动力效应最大;组合楼板的存在能大大降低结构的最大动力响应,明显减小失效点位移,通过拉力薄膜效应可提高结构抗力至原来的1.6倍左右。     

考虑楼板空间组合作用的组合框架体系设计方法(Ⅱ)——刚度及验证

在前文研究的基础上,研究楼板空间组合作用对组合框架结构抗侧刚度及内力分布的影响。采用梁-壳混合模型对影响组合框架梁等效刚度的关键因素进行分析,并在此基础上通过大量数值计算和参数分析,提出组合框架梁刚度放大系数简化计算公式。随后采用不同参数的规则和非规则组合框架体系模型充分验证该文建议公式的合理性。结果表明,采用建议的考虑楼板空间组合作用的组合梁框架全杆系模型能较准确地预测结构的自振周期、地震层剪力、侧移、层间位移、组合梁内力等,而忽略楼板空间组合作用会高估结构自振周期、低估结构地震剪力、高估结构侧移和层间位移、低估组合梁内力等。最后选取5个国内外已报道的钢-混凝土组合框架结构抗震性能试验结果对前文和该文提出的设计方法进行验证,结果表明本研究建议的相关设计公式可在组合框架结构体系的设计中合理地考虑楼板空间组合作用对结构抗侧性能的影响。     

考虑楼板影响的钢结构半刚性连接节点弯矩-转角分析模型

在不考虑楼板影响的情况下,采用现有的双线性模型、多项式模型、三参数幂函数模型、欧洲规范EC 3模型的M-θ(弯矩-转角)曲线对钢结构外伸端板半刚性梁柱节点进行曲线拟合,并进行有限元分析。由于考虑了楼板的影响后,钢结构外伸端板半刚性梁柱节点的M-θ曲线与现有的半刚性节点M-θ模型存在较大的误差,说明现有的半刚性节点M-θ模型已经不适用于目前的实际情况。针对实际情况,考虑了楼板的影响,进行了带楼板的钢结构半刚性梁柱节点的有限元分析,并基于欧洲规范EC 3提出了考虑楼板影响的弯矩-转角模型。研究结果表明,所提出的考虑楼板影响的钢结构半刚性连接节点弯矩-转角分析模型较好地反映了半刚性连接节点弯矩-转角的实际性能,可供钢结构设计时参考。     

装配式钢结构楼板拼接板缝关键问题研究

应用于模块化装配式高层钢结构中的装配式楼板,由于拼接板缝的存在,使得楼板刚度不连续,影响楼板整体作用的发挥。为了保证装配式楼板的平面内刚度和整体性,研发了三类板间连接件——梁连接件、板连接件以及梁板连接件。应用ABAQUS非线性有限元分析软件,与现浇整板模型比较,考虑不同连接件类型、连接件间隔,分析楼板的破坏特征、承载力特征、板缝受剪刚度、板缝两侧应力传递、板缝受剪错缝量,用以考察拼接板缝的受力特征和传力效果。分析结果表明,楼板连接件的间隔是影响楼板平面刚度的主要因素,单纯采用梁连接件,对板缝约束作用较小,板连接件和梁板连接件是有效的板缝连接形式,板连接件的间隔建议控制在0.75 m以内,梁板连接件的间隔建议控制在1.0 m以内。     

钢筋混凝土主次梁楼板体系中楼板的合理设计方法(下)

６主梁刚度变化对结构内力分布的影响为了研究主梁刚度对结构工作性能的影响，现分析主梁刚度无限大与主梁刚度有限时结构变形与内力分布的变化。计算参数列于表4。表4竖向荷载作用下主梁刚度变化时主次梁楼板体系的计算参数从结构的变形看，主梁作为次梁、楼板的弹性支座，其竖向变形引起楼板、次梁的整体向下平移，但对楼板的挠曲及各板格局部范围内变形的影响很小（图10），即主梁刚度对楼板本身变形的影响可以忽略不计。由主梁刚度对结构变形的影响规律可以看出，主梁刚度编号柱网(m)柱截面(mm)板厚(mm)主梁截面(mm)次梁截面(mm)荷载(含…     

考虑组合楼板变形的高层钢结构地震作用分析

本文基于正交异性板壳有限元理论,分析了组合楼板对结构平面布置不规则的高层钢结构受力性能的影响。通过有限元分析,确定了发生平面内剪切变形时组合楼板的有效高度。结合两个工程实例。分别按弹性正交异性楼板、刚性楼板两种假定对整体结构进行水平地震作用分析。两种模型计算结果的对比分析表明．弹性正交异性板壳单元模型能更准确地分析结构的周期、内力、位移等参数。     

钢框架梁柱组合节点滞回性能有限元分析

钢框架组合节点考虑楼板组合效应后,其承载能力大幅提高,节点区刚度相应增大,可能对抗震造成不利影响。采用通用有限元软件ABAQUS建立非线性精细有限元模型,并对单元选取,螺栓受力行为和材料的应力应变关系及损伤模型的确定进行详细说明。结合国内外已有的钢框架组合梁节点拟静力试验,验证了非线性有限元模型的正确性和适用性。试验和有限元分析结果均表明:考虑楼板的组合效应之后,该类型节点的刚度和承载力均有较大幅度提高,承载力提高幅度约为26%,节点区弹性刚度提高了30%左右;在静力往复荷载作用下,该类型节点的滞回曲线较为饱满,耗能能力强,具有良好的抗震性能。     

平面不规则布置对单层钢结构厂房抗震性能影响分析

以某典型单层钢结构厂房结构为分析实例,建立结构的整体空间分析模型,并提取典型刚架建立平面二维分析模型,通过调整结构的质量和刚度布置,形成若干不同类型、不同偏心率的平面不规则结构,基于弹性反应谱地震作用分析,同时结合规范探讨平面不规则布置对单层钢结构厂房抗震性能的影响。研究结果表明:在不同的偏心类型中,结构的扭转位移比与结构的偏心率大小有直接联系。同时,受平面不规则效应影响的不利构件的受力状态随偏心率增加的变化趋势与结构的扭转位移比的变化趋势一致。因此,认为控制位移比指标是控制单层钢结构厂房平面不规则性影响的关键;质量和刚度偏心率的控制是限制单层钢结构厂房扭转位移比的主要措施。     

削弱梁端的方钢管混凝土柱-钢梁框架结构静力弹塑性分析

提出了适用于SAP2000分析设计软件的等效梁端削弱形式.进而对多层和高层削弱梁端的方钢管混凝土框架结构分别在7度、8度多遇和罕遇地震作用下进行了Push-over分析,并对其抗震性能进行了评估.结果表明:对于多层结构,削弱梁端翼缘对结构整体刚度的影响很小,考虑楼板作用模型的刚度大于未考虑楼板作用模型的刚度,在均布荷载水平加载模式作用下模型的底部剪力大于倒三角荷载水平加载模式作用下相应模型的底部剪力;对于高层结构,楼板作用对结构在弹性阶段整体刚度的影响较小,在均布和倒三角水平荷载作用下,考虑楼板作用模型的最大底部剪力比未考虑楼板作用模型的最大底部剪力分别大7%和4.5%;削弱梁端的方钢管混凝土框架结构具有较好的抗震性能.     

考虑楼板组合作用的复式钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能试验研究

为研究楼板的组合作用对复式钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能的影响,进行了4个考虑楼板组合作用的节点和1个不考虑楼板组合作用的钢梁节点的低周往复荷载试验,分析了不同构造和混凝土楼板对节点破坏形态、滞回曲线、承载能力、刚度退化、延性和耗能能力等的影响。结果表明:该类节点构造合理,满足"强节点弱构件"的抗震设计原则;不考虑楼板组合作用的节点试件的破坏形态为梁端破坏,考虑楼板组合作用的节点试件的破坏形态为梁端破坏和柱端破坏;楼板与钢梁的组合作用使节点承载力提高显著,但延性提高不明显,破坏时钢梁下翼缘的变形和焊缝撕裂程度增大;锚固腹板设置加劲肋有效延缓了钢梁下翼缘破坏,提高了组合节点的耗能能力;该组合节点试件滞回曲线较饱满,刚度退化明显,承载力退化不明显,等效黏滞阻尼系数介于0.282~0.311之间,转角延性系数和层间位移角均满足规范要求,具有较好的抗震性能。     

考虑楼板效应的钢结构罕遇地震反应分析

以10层钢结构为研究对象,在罕遇地震作用下,通过ANSYS有限元数值方法,对纯框架结构及不同支撑结构在考虑楼板作用与不考虑楼板作用的情况下结构的地震响应进行了比较分析,结果表明：同种结构在楼板作用下耗能能力降低,结构的整体刚度增加,自振周期减小,地震反应增强。     

叠合板中桁架钢筋对预制板受力性能的影响

采用混凝土叠合板可在保证结构受力性能的同时，有效地提高结构的装配率。受限于板的整体厚度和相关规范中对现浇层厚度的要求，预制层的厚度通常不能满足刚度需求。国内常采用在预制板中布置桁架钢筋的方法提高预制板刚度。然而目前却没有规范给出桁架钢筋预制板刚度的计算方法，此外，我国应用的桁架钢筋板厚度较薄，尺寸较小，刚度提升效果十分有限，采用桁架钢筋提升板的刚度可能并不经济。为此，通过跨中两点弯曲试验研究桁架钢筋对预制板受力性能的影响，并基于试验结果和理论分析，提出了预制板刚度计算方法。试验结果表明：桁架钢筋对预制板刚度的提升有限，60 mm厚桁架钢筋板的刚度可能无法满足施工要求；桁架钢筋对混凝土板有效受压面积的削弱将导致混凝土板受弯承载力明显降低，上弦钢筋的屈曲将导致预制板达到极限状态后承载力迅速下降。基于试验结果的参数分析显示，取消桁架钢筋，适当增加预制板厚度，不仅能有效提升预制板的刚度和承载力，还能降低楼板钢筋用量达26%左右。     

国际期刊导读

组合楼板的全过程挠度分析 摘要：对组合楼板的挠度进行研究,其值直接取决于异性钢板与混凝土间连接的剪切刚度。基于架构理论,直接考虑连接的剪切刚度,提出计算组合楼板挠度的方法,考虑混凝土层在普通裂缝和受压下塑性变形对结构刚度的影响。采用本方法,可获得这些影响因素从初始阶段至极限状态全范围的变化情况。对异形钢板与混凝土的连接试件进行试验,结果表明：其连接性能分3个阶段。每个阶段都有不同的剪切特性,用于计算楼板挠度。从加载初期至极限状态,分析Holorib异形板组合楼板变形试验值的变化。采用本方法计算的楼板变形值与试验值吻合较好。     

考虑楼板刚度在复杂结构设计中的研究与应用

目前对复杂形状楼板主要通过考虑弹性板来分析设计,工程设计中少有考虑楼板刚度折减对整体结构分析的影响。以一复杂结构工程为实例,考虑不同楼板刚度对结构进行对比分析,揭示了楼板刚度对结构整体受力性能的影响。另外对局部楼板进行了非线性有限元分析,通过对比整体结构楼板应力分析结果,建立确定楼板刚度折减的方法。     

基于楼板双向受拉模型的钢框架结构连续倒塌分析

组合楼板作为钢框架结构的主要构件,对结构的抗连续倒塌能力产生较大影响,但现有的结构抗连续倒塌研究大多没有考虑楼板的影响。基于组合楼板的双向受拉模型,分析组合楼板在钢框架结构连续倒塌过程中的受力,提出考虑楼板拉结力作用的失效点竖向承载力简便计算方法。基于简化模型,通过有限元分析软件进行框架连续倒塌分析,验证计算方法的准确性,探讨楼板对塑性铰机制、极限承载力、失效点动态反应的振幅和周期的影响。研究表明,楼板能有效地提高结构抗连续倒塌性能。