节点轴向刚度对方管空间三角形桁架静力性能的影响

为研究节点轴向刚度对方管空间三角形桁架静力性能的影响,使其设计建立在更合理的理论分析基础之上,采用ANSYS软件对方管空间三角形桁架受力性能进行了分析。采用壳单元建立了可考虑节点刚度的分析模型,将其分析结果与不考虑节点轴向刚度的分析模型进行了对比。不考虑节点轴向刚度的分析模型考虑了节点为刚接、铰接及弦杆连续腹杆与之铰接3种情况。对比分析结果表明,节点轴向刚度对桁架整体变形影响较大,对桁架内力分布的影响很小。为便于应用,提出了能够很好地模拟节点轴向刚度影响的方管结构简化分析模型(SIM)。建议在计算方管空间三角形桁架变形时考虑节点轴向刚度的影响。     

节点刚域在框架结构中的计算影响

在不同的结构体系中,节点刚域对于结构的整体刚度和构件的内力计算都有一定的影响。而在框架结构中,节点刚域的影响尤为显著。现以实际工程为例,对比了高烈度区在地震工况下,梁端、柱端的节点刚域在均考虑、均不考虑和只考虑其中一个时,四种情况下的结构模型,从而对考虑节点刚域后结构整体刚度和构件的内力进行了分析研究。     

节点刚度对空间管桁架拱动力性能影响的研究

为研究相贯节点刚度对空间管桁架拱动力性能的影响,在节点域板壳单元与弹簧单元的动力性能一致性得到验证的基础上,建立节点域精细化弹簧模型,采用材料与几何非线性有限元法分析结构模态与地震时程响应。以跨度为50m,矢跨比为0.29的倒三角形截面空间管桁架拱为算例,结果表明：节点域弹簧模型的基频比普通模型低8.81%。加速度峰值为0.4gal的各向地震作用下,节点未进入塑性状态,节点处引入弹簧单元能有效地考虑节点的半刚性,相对于理想刚接的情况,节点位移响应相差不大,而轴力响应较为明显,水平地震作用下结构的内力增大了25.53%,竖向地震作用下结构的内力增大了4.89%,三维地震作用下结构的内力增大了22.49%。对不同跨度、矢跨比的空间管桁架拱进行了时程响应分析与讨论,计算结果表明：在大跨度管桁架拱节点设计分析中,节点刚度对结构动力性能的影响有较强的敏感性;节点刚度对不同矢跨比管桁架拱动力响应的影响与地震波的输入方向有关,此类结构在强震作用下,不宜采用未考虑节点刚度的模型进行动力响应分析。     

节点域刚度对管桁架静力特性的影响

以空间圆管桁架为研究对象,并考虑几何和材料非线性效应,采用数值分析方法,将桁架节点分别用铰接、刚接和相贯节点3种桁架模型进行模拟。分析结果表明,刚接节点和铰接节点的计算模型过高估计了节点的刚度,而相贯节点的计算模型由于考虑了节点域的变形能够较真实地反映节点的刚度。     

梁翼缘削弱式钢框架考虑节点域剪切变形的力学性能研究

钢框架采用翼缘削弱型节点(RBS)可以提高结构延性,满足结构抗震设计要求。考虑框架节点域的剪切变形,导出连带节点域的RBS梁、柱单元刚度矩阵,利用计算软件MATLAB对RBS节点钢框架结构的内力及变形进行了分析和计算。分析结果表明:在水平荷载作用下节点域剪切变形对RBS节点钢框架变形影响较大,层位移、层间位移以及节点总转角的增量均随层数的增加而相应增大,节点域剪切变形对框架内力的影响较小;工程设计中应考虑节点域剪切变形对RBS节点钢框架侧向刚度的不利影响。     

节点刚域对地铁车站结构设计的影响

为研究框架节点刚域对地铁车站结构设计的影响,以上海某地铁车站为工程背景,进行了刚域对计算结果的敏感性分析,结果表明:①通过将刚域计算长度内单元的抗弯刚度乘以一个足够大的放大系数来考虑节点刚域的影响时,当放大系数取值≥le5时,计算结果稳定.②板端处的弯矩绝对值与是否考虑刚域计算有关,考虑刚域计算时的弯矩绝对值大于不考虑...     

钢桁连续梁节点刚度问题的研究

钢桥节点设计都将节点简化为铰接。而实际节点的刚度对结构受力影响不可忽略。文章针对东新赣江大桥,对节点铰接、刚接与考虑梁端刚域的模型进行了对比分析,得到节点刚度与结构受力的关系,并就杆端刚性区大小对杆件受力影响进行初步探讨。     

框架节点刚域在常用结构软件中的实现与比较

框架节点刚域对结构刚度和构件设计有一定影响。目前国内常用的结构计算分析软件对于节点刚域的实现方式和技术条件有较大差异。结合中国规范的相关规定,详细分析了SATWE,ETABS,SAP2000与MIDAS/GEN这几种常用软件在节点刚域方面的技术细节和常见问题。针对具体算例给出了各软件的计算结果及对比分析,为在结构设计中正确应用节点刚域提供了指导和借鉴。     

工业化装配式高层钢结构桁架梁腹杆计算长度分析

新型工业化装配式高层钢结构桁架梁不同于传统形式的桁架梁,需将其简化成单根腹杆和弦杆进行稳定验算,并用计算长度来体现结构其他部分的约束作用,但GB 50017—2003《钢结构设计规范》对桁架梁腹杆计算长度的规定比较保守。基于刚架弹性稳定理论以及相关研究成果建立的四弯矩方程,综合考虑桁架梁的上、下弦杆刚度和节点刚度对腹杆计算长度的影响,推导出杆件群的稳定方程以及腹杆计算长度系数的计算方程。通过MATLAB编程解超越方程,列出了可供工程设计使用的桁架梁腹杆计算长度系数用表。针对节点实际刚度与计算刚度不一致的现象,推导了腹杆-弦杆半刚性节点刚度与节点弯矩关系的解析公式,求出节点刚度,便于设计人员查表得到相应计算长度系数。     

某超高层结构施工仿真及其效应影响研究

以广州某超高层结构项目为背景,对其进行施工全过程仿真,并与实测结果进行了对比。研究结果表明:施工仿真计算出的竖向变形、应变数据和实测结果吻合良好;结构施工仿真分析计算所得竣工时刻的结构竖向变形分布规律并不同于一次性加载方法计算所得结果,其竖向变形曲线沿楼层呈抛物线变化;外框架与核心筒间位移差先增大后减小,然后再反向增大,更符合实际工程情况;考虑找平与否的竖向变形最大值相差接近1倍,外框架与核心筒竖向变形相差65%;不考虑混凝土收缩徐变的计算结果最大值比考虑时约小40%。要减少结构竣工时外框架与核心筒竖向变形差值,应针对不同施工阶段采取不同的核心筒超前层数。位移实测结果与施工仿真数值计算结果吻合较好,证明了本文研究的施工仿真方法的合理性。     

节点刚度对方管空间三角形桁架动力性能的影响

为研究节点刚度对方管空间三角形桁架动力性能的影响,以精细壳元模型为标准,采用可考虑节点轴向刚度的简化模型和不能考虑节点轴向刚度的刚接模型,对方管空间三角形桁架进行了模态分析和地震时程分析.结果表明:节点刚度对方管桁架的动力性能有不可忽视的影响,不宜采用刚接模型分析方管桁架的动力反应;本文中采用的简化模型可以较好地模拟方管桁架的动力性能,体现了节点刚度对结构动力性能的影响,更适用于实际工程分析.     

主管内填混凝土矩形和圆形钢管桁架受弯性能对比试验研究

为研究主管内填混凝土对矩形和圆形钢管桁架结构受弯性能的影响及两者区别,进行了矩形和圆形钢管桁架空管、仅受压主管内填混凝土和拉压主管均内填混凝土三种类型桁架的对比试验研究。试验结果表明:矩形截面桁架均发生节点失效,空管桁架为受压主管侧壁鼓曲破坏,仅受压主管内填混凝土和拉压主管均内填混凝土桁架发生受拉主管顶板的冲剪破坏;圆形截面空管桁架和仅受压主管内填混凝土桁架发生空管节点处的主管侧壁鼓曲破坏,拉压主管均内填混凝土桁架为受拉支管受拉断裂破坏。主管内填混凝土有助于提高主管轴向刚度,提高节点强度和刚度及整体承载力,节点承载力按规范计算结果偏于安全,桁架整体变形计算需考虑节点变形的影响。两种截面空管桁架的承载力及变形差异不明显,主管内填混凝土后,圆形截面桁架的整体和节点承载力比相应矩形截面桁架承载力要高,变形能力更好,且节点变形比例更小。     

世博文化中心主体结构设计与分析

上海世博文化中心碟形主体结构由36榀悬臂长度不等的桁架和内框架结构组成。结构受力以静荷载为主。有效控制桁架端部的变形及减小桁架和内框架的受力是该结构设计的重点。设计时分析了结构的受力特点并针对关键构件进行了加强,首先在内框架顶部设置两道矩形钢管主环梁;其次将六层楼板加厚为200mm,并在楼板应力大的桁架第一节间位置铺设钢板。上述措施如同在36榀内框架顶部加了一道“紧箍”,显著减小了桁架端部变形及主要构件的受力。动力分析表明：该结构的振动特性不同于普通的高层建筑,扭转成为第1振型,但结构具有相当大的侧向刚度,且抗侧力构件分布均匀,并采用钢框架结构,在水平地震作用下不致出现脆性破坏。为研究楼板刚度对结构的影响,建立了考虑楼板刚度、不考虑楼板刚度及单榀框架等3个计算模型,分析了主要杆件在这3个计算模型下受力的差异,结果表明,楼板刚度对主要杆件的受力有显著影响,但对不同的杆件受力影响有所不同,设计时须取3个计算模型下的包络结果进行设计。     

节点刚度对多层钢框架静力性能的影响分析

由于缺乏计算理论和方法,大多数半刚性节点按刚性节点进行设计,与实际情况相差很大.介绍了实际工程中多层钢框架结构经常采用的半刚性连接形式;采用有限元分析的方法,将半刚性连接节点视为弹簧单元;通过通用有限元软件Ansys建立有限元模型进行计算分析,研究了节点刚度对多层钢框架结构变形和内力的影响.计算结果表明,采用了半刚性连接的钢框架结构,相对于理想刚接的情况,结构的内力和变形都有很大变化.在钢框架分析和设计中,应考虑半刚性节点的影响.     

沉降影响下大型悬挑钢桁架结构的施工预调值计算

为保证南开大学新校区大学生活动中心大悬臂钢桁架结构的设计位形,安装时需要对结构的各节点施加施工预调值。应用有限元软件MIDAS/Gen对结构进行整体分析,确定结构在恒荷载作用下的施工预调值;综合分析工程的地基、基础形式和基础顶部的结构形式,做出结构基础为刚体的假设,按线性关系确定考虑地基沉降的施工预调值。选取沉降量小、恒荷载作用变形小的节点为基点,建立施工预调值计算式,将计算结果应用于施工控制,满足了结构的设计位形要求。     

海口双子塔-南塔折线型腰桁架设计研究

海口双子塔-南塔结构体系为设置加强层的巨型支撑框架-核心筒混合结构,其中腰桁架采用折线型布置,其与在同一平面内布置的常规直线型腰桁架在受力性能、杆件布置和节点构造上均有较大不同。通过对不同弦杆夹角腰桁架结构模型算例的计算分析,得到了折线型腰桁架杆件的弯曲变形、剪切变形、轴向变形和扭转变形分量分别引起的结构侧向变形的比例关系,及主要变形分量引起的结构侧向变形与折线型腰桁架弦杆夹角的关系,提出了影响折线型腰桁架抗侧刚度的主要影响因素与变化规律,折线型腰桁架的抗侧刚度与腰桁架弦杆夹角正弦的平方近似为线性关系。根据折线型腰桁架的特点提出了杆件布置和节点设计的原则,对于复杂空间结构桁架合理设置腹杆角度可以使节点设计简单、传力可靠。     

钢框架梁柱节点转角测试技术现状研究

框架梁柱节点性能研究在国内外已经取得较多的研究成果。由于研究条件和方法的差异,使得这些成果的适用性、可比性存在不足,并影响到其推广应用。基于结构体系优化的趋势和节点刚度研究的深入,对框架节点性能研究成果进行分析,重点评述了弯矩-转角关系中的转角测试技术,指出转角测试存在节点域变形的考虑、转角的定义和组成、测试方法的选择等问题。对节点域剪切变形进行了力学计算和试验分析,说明节点域剪切变形对节点转角的影响不可忽略;针对不同的节点类型和构造,需要明确转角的定义和组成,并选用合适的测试方法,其测试结果才能提供结构分析所需的数据。在此基础上,阐明了建立标准的转角测试方法的必要性和途径。     

大跨空间轮辐式弦支桁架结构施工过程监测与模拟分析

大跨空间轮辐式弦支桁架结构施工过程复杂,不同施工方案及阶段结构刚度和荷载变化对结构安全影响不容忽视,但目前国内外对大跨空间结构多进行施工成型后的静力分析,缺乏对复杂结构施工过程中的受力监测与分析。为研究西安某体育馆大跨空间轮辐式弦支桁架结构在不同施工阶段的受力与变形性能,采用有限元程序MIDAS/Gen模拟该大跨空间结构旋转累积滑移施工过程的8个不同阶段,对辐射状倒三角桁架、加强桁架及“Y”型格构柱三类关键构件的应力与位移进行了仿真分析,并与实际监测数据进行对比。结果表明:数值仿真模拟结果与施工实际监测数据吻合较好,验证了数值仿真模拟的可行性; 通过预测不同施工阶段结构应力变化及最不利危险施工节点,可为施工阶段健康监测系统的分区建立及关键节点布测提供思路与依据,具有实际工程意义; 大跨空间轮辐式弦支桁架结构在不同施工阶段的内力变化较大,最大竖向位移常发生于桁架中间部位的下弦,为保证施工阶段安全性,应对外环桁架竖向腹杆、中心环桁架腹杆及上弦等关键节点进行重点监测及预警,避免施工阶段构件受损,保障施工安全。     

节点刚域对框架结构抗侧刚度的影响

节点刚域对框架结构的刚度和构件内力设计值的选用有一定的影响。为了研究节点刚域对框架结构抗侧刚度影响的机理,根据框架结构的组成,分为平面框架和框筒两个层次进行。首先利用Abaqus实体单元模型校准Etabs杆单元加刚臂模型。然后,变化参数如平面框架和框筒的高宽比以及竖向刚域、水平刚域、全刚域的施加等,利用Etabs模型研究节点刚域对框架抗侧刚度的影响。最后,通过实际工程分析,验证了节点刚域对结构抗侧刚度影响的适用性,为工程设计提供参考。     

钢管桁架节点效率系数研究

为对桁架节点受力性能及其与桁架整体力学性能的相互关系进行研究,基于已有的桁架节点承载力及刚度计算方法,得到了桁架节点承载力效率系数和刚度效率系数两个无量纲参数。其中节点承载力效率系数定义为腹杆轴力作用下节点承载力与腹杆发生强度破坏承载力的比值,节点刚度效率系数则定义为腹杆轴力作用下节点轴向刚度与腹杆线刚度的比值。在此基础上,给出了考虑节点力学性能影响的钢管桁架抗弯刚度及承载力简化计算方法,对工程常见参数范围内的矩形及圆形钢管桁架节点承载力、刚度效率系数进行参数分析。结果表明：桁架节点刚度及承载力效率系数实质上反映了钢管桁架节点与腹杆力学性能的量化相互关系,其可在桁架层面对不同类型的节点力学性能进行比较,还可以作为节点力学性能评估和方案优化设计的通用评价指标;依据节点承载力、刚度效率系数可对钢管桁架抗弯刚度及承载力进行快速、准确地估算;为避免桁架由于节点失效过早发生破坏,建议将节点承载力效率系数大于0.8且节点刚度效率系数大于5的桁架定义为满足“强节点弱构件”设计理念的桁架。