单肋型装配式钢牛腿抗火性能试验研究

考虑肋板厚度、偏心距、承载、保护套类型等参数,进行了6个不同形式的单肋型装配式钢牛腿的抗火性能试验.测试了升温过程中节点的变形、温度场分布和耐火极限,观察了试件的破坏形式.试验结果表明:对于无保护外套的单肋型装配式钢牛腿,肋板厚度、偏心距和承载是影响其抗火性能的主要因素,耐火极限随肋板厚度增大而增加,随荷载和偏心距增大...     

装配式钢牛腿抗震性能研究

基于装配式钢牛腿节点静载试验,建立了有限元模型,对不同形式的牛腿节点在低周往复荷载作用下的破坏状态、耗能特性、承载性能、刚度退化等抗震性能进行研究.结果表明:装配式钢牛腿在反复荷载作用下具有一定的延性和耗能能力,其耗能性能弱于焊接式钢牛腿.肋板与侧板的连接处、螺栓以及栓孔处应力集中,是节点的薄弱位置.肋板厚度和偏心距是影响节点抗震性能的主要因素.肋板厚度的加大和偏心距的减小均可提高节点的耗能特性.随着肋板厚度的增加,牛腿刚度和承载能力变大;随着偏心距的增加,牛腿的刚度和承载能力降低.     

采用钢套筒-耗能铰的装配式梁柱节点受力机理及参数分析

为提高装配式结构抗震性能,实现装配式结构强节点、耗能区域可控、高效连接等关键技术创新,提出一种钢套筒-耗能铰装配式梁柱节点。基于钢套筒-耗能铰装配式梁柱节点滞回性能试验,构建装配式梁柱节点有限元模型数值模拟分析其受力机理,研究耗能铰不同参数构造对节点工作性能的影响。结果表明：钢套筒强化装配式梁柱节点核心区,提高节点核心区抗剪能力和剪切变形能力;钢套筒-耗能铰装配式梁柱节点耗能和损伤破坏集中在耗能铰;得到装配式梁柱节点中耗能铰的参数设计建议。     

装配式新型梁-柱钢连接节点抗震性能研究

与传统建筑业相比,装配式建筑具有能耗低、施工周期短、施工现场环境好等优点.本文基于现有的装配式RC结构梁-柱节点连接方式,提出了一种用于装配式RC结构的新型梁-柱钢连接节点,以期克服现浇混凝土连接节点施工效率低的缺点,同时保证节点的强度和稳定性,进而确保结构具有良好的整体性.通过有限元分析软件ABAQUS对现浇与新型梁...     

新增牛腿的破坏机理分析

在本文中，针对新增牛腿的固有特点，深入探讨了其破坏机理和破坏形态，指出界面剪切破坏是其最终的破坏形态。根据新增牛腿的破坏机理，推导出了其在弯剪以及弯剪扭情况下的配筋计算公式，最后给出一计算实例和牛腿的配筋构造措施。     

装配式钢结构住宅节点破坏研究

基于我国节能减排、绿色环保上提出将钢结构住宅趋于产业化发展,从根本上改变传统的设计、生产、施工等理念,实现装配式钢结构住宅满足当前时代发展的要求。文章从节点分类、节点破坏机理等方面进行介绍,最后对节点研究现状进行总结,并对今后装配式住宅节点的研究进行展望。     

装配式梁-柱-牛腿组合节点承载性能分析

为提高构件的装配效率,提出了一种新型的工业结构装配式梁-柱-牛腿组合节点,即在混凝土柱牛腿上焊接钢筋,安装时插入梁上预留孔,梁柱间先用泡沫充填,外侧以环氧树脂密封,泡沫块与梁间用M7.5无收缩砂浆灌浆.通过ABAQUS有限元软件建立组合节点的模型并对其进行承载性能分析,研究边节点和中节点在循环荷载作用下的破坏模式、承载...     

新型环形钢牛腿转换节点的受力性能有限元分析

闽投营运中心采用竖向构件为钢管混凝土柱的框架-支撑芯筒结构体系。结合盖挖逆作法进行施工时,需在地下室顶板对防震缝两侧的钢管混凝土柱进行单、双柱转换。对6种转换节点方案进行比较,最终选用新型环形钢牛腿转换节点作为单、双柱的转换方案。转换节点承担的荷载巨大且受力情况复杂,采用ABAQUS有限元软件对节点的力学性能进行数值模拟和分析。结果表明,新型环形钢牛腿转换节点构造可靠,能够满足中震弹性的抗震性能设计目标。     

梁柱螺栓连接节点刚度对装配式斜支撑钢框架结构受力性能影响研究

采用ANSYS有限元分析软件,对单榀单层纯钢框架、斜支撑钢框架和30层装配式斜支撑钢框架整体结构进行分析,结果表明,梁柱螺栓连接节点刚度对纯框架的构件内力、构件承载力、侧向位移、楼层刚度、自振特性、构件损伤率、极限荷载、结构破坏模式等影响较大,应按照节点实际连接刚度计算;对斜支撑框架的受力性能影响较小,可以按照节点刚性连接进行计算;对30层整体结构的影响与无斜支撑梁柱螺栓连接节点占总节点的比率有关,当比率小于4.2%且梁柱节点转动刚度达到3×10⁴kN•m•rad^-1以上时,可以按照节点刚性连接假定进行结构整体设计分析,无需修正。当不满足上述要求时,提出了先将梁柱螺栓连接节点简化为刚性连接计算,再对结构位移、周期、构件承载力等进行修正的简化分析方法。文中研究结果可为该结构体系的设计提供参考。     

装配式钢框架-减震围护墙的构造与机理研究

针对装配式钢框架结构存在的带门窗洞口围护墙体系易遭受地震破坏以及围护墙的附加刚度和约束效应对结构抗震不利等问题,提出一种开设门窗洞口的减震墙体——减震围护墙。为验证装配式钢框架-减震围护墙的工作机制,采用ABAQUS软件对减震围护墙（开洞）-框架单元、普通围护墙（开洞）-框架单元和减震墙板（未开洞）-框架单元进行建模分析,对比研究不同墙体对框架附加刚度、墙板应力和洞口变形的影响。结果表明：与普通围护墙相比,减震围护墙为框架提供的附加抗侧刚度和水平承载力大大减小,解决了普通围护墙过强的约束作用和附加刚度效应对结构抗震不利问题;在大位移加载工况下,减震围护墙一方面可避免墙体破坏,另一方面可减小或避免门、窗洞口变形,起到保护门、窗部件作用,从而保证地震时逃生和震后开展应急救援工作;减震围护墙对框架的附加作用主要由减震层提供,门窗开洞对框架受力性能影响较小;设置减震围护墙可避免门洞或窗洞洞口角部发生局部破坏;装配式钢框架-减震围护墙的“墙-梁”型连接构造合理可靠,门窗开洞对连接件受力影响较小。     

A study on bearing characteristic and failure mechanism of thin-walled structure of a prefabricated subway station

In order to study the bearing performance of a new type of prefabricated subway station structure (PSSS), firstly, a three-dimensional finite element model of the PSSS was established to study the nonlinear mechanics and deformation performance. Secondly, the bearing mechanism of a PSSS was investigated in detail. Finally, the development law of damages to a thin-walled prefabricated component and the failure evolution mechanism of a PSSS were discussed. The results showed that this new type of the PSSS had good bearing capacity. The top arch structure was a three-hinged arch bearing system, and the enclosure structure and the substructure were respectively used as the horizontal and vertical support systems of the three-hinged arch structure to ensure the integrity and stability of the overall structure. Moreover, the tongue-and-groove joints could effectively transmit the internal force between the components and keep the components deformed in harmony. The rigidity degradation of the PSSS caused by the accumulation of damages to the spandrel, hance, arch foot, and enclosure structure was the main reason of its loss of bearing capacity. The existing thin-walled components design had significant advantages in weight reduction, concrete temperature control, components hoisting, transportation and assembly construction, which achieved a good balance between safety, usability and economy.     

局部火灾引起的整体钢结构初始破坏机理与倒塌机制

为研究局部火灾引起整体钢结构的初始破坏机理与倒塌机制,对2个平面4跨3层钢框架结构的中柱进行抗火性能试验,通过试验得到受火梁、柱的温度场分布和位移反应的变化规律,通过测力支座得到受火中柱的轴力变化过程。结合有限元分析,研究中柱破坏引起结构倒塌的破坏机理,确定了中柱屈曲温度、中柱破坏温度和结构的破坏温度。研究结果表明:整体结构中受火中柱在高温下发生弱轴方向弯曲破坏,同时也在受保护节点下部钢柱发生局部屈曲破坏;整体结构的初始倒塌机制表现为中柱平面外失稳弯曲的初始破坏引起上部所有约束梁的破坏,局部构件的破坏并不说明整体结构的破坏;竖向荷载水平越大,中柱屈曲温度、破坏温度越低。     

渡槽扣件式钢管支架有限元分析

以引洮供水一期工程总干渠4号渡槽为工程背景,采用MIDAS有限元分析软件对扣件式钢管支架进行了有限元分析。分析结果表明,渡槽支架构件均满足强度和稳定要求,并具有足够的安全储备,对同类结构的设计与计算工作具有一定理论指导作用。     

某斜支撑刚架失稳破坏分析

结合工程实例,对斜支撑刚架杆系进行了有限元一阶分析,得出结构处于失稳破坏状态,为找出失稳原因,对斜支撑刚架进行了有限元二阶分析及稳定性分析,通过理论分析,得出了解决方法,以供设计人员参考。     

谈高温下钢筋混凝土性能的影响因素

从研究建筑物抗火性能的重要性入手,对钢筋和混凝土两种材料的力学性能和热工性能进行了探讨,并对力学性能和热工性能的影响因素加以分析,以达到提高高温条件下钢筋混凝土性能的目的。     

拉-弯-剪组合作用下法兰连接方钢管柱受力性能研究

为研究多高层钢结构柱连接在拉-弯-剪组合作用下的受力性能,对4个不同法兰板厚度的法兰连接柱进行了足尺模型试验和有限元分析,并通过有限元模型分析了轴拉比对法兰连接柱性能的影响。结果表明：随着法兰板厚度增大,连接柱的侧向刚度和水平承载力增大,受拉区法兰接触面翘力减小;在拉-弯-剪组合作用下,法兰中性轴位置在受压侧第二排螺栓附近,且随着法兰板厚度的增大,中性轴位置由法兰受压区逐渐向其几何中心移动。轴向拉力对法兰产生的作用效应与水平荷载产生的作用同向。轴向拉力降低了法兰连接柱的水平屈服荷载,法兰转角随着轴拉比的增大而增大。     

装配式钢结构模块连接节点耐火性能试验研究

摘 要：以“角件旋转式连接模块”钢结构节点作为研究对象,开展了两种不同防火保护条件下节点的耐火性能试验,研究不同防火保护条件下节点的变形特点、破坏形态和耐火性能,试验方法遵循国家标准GB/T 9978.1-2008。试验表明：1）钢柱采用三层高性能防火石膏板（15+20+20） mm进行保护、钢梁采用双层高性能防火石膏板（20+20） mm进行包覆的节点试件A,在试验试件193 min内未发生破坏,除节点中间部位部分防火板发生脱落外,试件保护层整体保持较好的完整性,钢柱截面角部的温度测点受两个面的传热作用升温速度较快;由于节点角件的壁厚较厚,其温度整体略低于钢柱与钢梁;钢梁由于截面形状系数较大且防火保护弱于钢柱,钢梁温度较高;从试件的轴向变形曲线中可以看出整个试验过程中试件基本处于受热膨胀状态,未达到耐火极限。2）钢柱、钢梁均用60 mm厚的岩棉（120 kg/m3）及2层12 mm厚纤维增强型硅酸钙板进行包覆的节点试件B,试验过程中随着温度升高试件发生膨胀,防火板之间的拼缝不断扩大,但防火保护层基本保持相对完好的状态;131 min时试件开始出现压缩变形,为保障试验炉的安全停止试验;试件B各测点的温度分布规律总体上与试件A类似,但各测点升温曲线存在较大的离散性,这可能与该试件的轻钢龙骨变形造成防火板间拼缝扩大有关,炉内热烟气从拼缝进入试件内部,导致各测点的升温存在较大差异;从柱的轴向变形曲线可以看出在约128 min时钢柱已经停止膨胀并出现压缩趋势,表明试件已经开始出现局部或整体屈曲,试件开始进入破坏阶段,根据相关试验经验试件将较快达到耐火极限;试验结束后,可观察到钢柱局部已经发生轻微屈曲;综合判断,该试件基本接近失效状态。3）两个试件的温度曲线在100 ℃左右均持续了一定时间形成曲线平台,这主要是由于防火保护材料中的水分蒸发带走热量,延缓了温度的升高;4）试件B防火保护层板材的完整性相对较好,但是由于轻钢龙骨受热变形导致拼缝出现了较大的开裂,使钢结构的升温更高,因此采用轻钢龙骨进行固定的防火保护方式应选用稳定性较好的轻钢龙骨并安装牢固。5）试验得出装配式钢结构试验试件在三层高性能防火石膏板（15+20+20） mm的保护下,连接节点的耐火极限不低于3.00 h;在双层12 mm厚纤维增强型硅酸板和60 mm厚岩棉的保护下,连接节点的耐火极限不低于2.00 h。     

装配式钢结构建筑消防问题及解决方案

以某实际工程为例,分析了装配式钢结构体系建筑消防设计中存在的主要问题。对装配式钢结构体系建筑的主要建筑构件,包括钢柱、钢桁架楼板、非承重墙等开展耐火性能试验研究。结合装配式钢结构体系的特点及现行规范的要求,对该类建筑中楼板空腔及竖向管道的防火封堵等进行了探讨并提出了相应的解决方案。     

高强度Q690钢柱耐火性能试验研究

为了获得高强度Q690钢柱的耐火性能，使用电炉对无防护足尺焊接H形Q690钢柱进行模拟ISO 834升温条件下耐火试验。测量得到不同荷载比下Q690钢柱温度、轴向位移、侧向位移与受火时间的关系，基于试验数据得到钢柱的临界温度和耐火极限。采用ABAQUS有限元软件建立钢柱耐火性能分析模型，考虑钢材高温蠕变和焊接残余应力的影响，模拟得到了钢柱的受火响应，其与试验结果吻合良好。利用验证的有限元模型分析了荷载比、长细比和升温速率对钢柱受力性能的影响。研究表明，无防护的Q690钢柱在受火20min左右发生破坏，破坏模式为整体失稳破坏；荷载比对临界温度影响较大，长细比和升温速率影响较小；Q690钢柱的临界温度比GB 51249—2017《建筑钢结构防火技术规范》和欧洲规范EN 1993-1-2的计算结果低60℃左右。最后提出了高强Q690钢柱抗火设计的简化方法。