复杂高层钢结构抗连续倒塌能力分析关键技术研究

基于拆除构件法,通过显式动力有限元分析,对复杂高层钢结构待拆构件的选择、构件失效的模拟方法以及构件损伤评价标准的制定等关键技术进行了研究。结果表明:对于高层钢结构,竖向构件的敏感性可基本反映待拆构件的重要性,水平构件的敏感性可反映剩余结构发挥抗倒塌机制的储备大小。此外,还建立了基于美国性能化设计评估方法 FEMA 356纤维模型的构件失效模拟方法,可使构件在动力响应过程中的失效破坏既满足FEMA 356构件变形极限又满足材料应变极限,同时还可依据FEMA 356中的构件性能水准与微观应变的对应关系评价剩余结构构件的损伤程度。运用该方法对案例工程钢结构的抗连续倒塌能力进行分析,结果表明:关键构件拆除后,结构未发生连续性倒塌,剩余结构能够形成有效的承载替代路径;大部分构件的塑性转角未达到IO水准,发生较大塑性变形的构件主要集中在替代路径的承载构件上。     

大跨轻型钢结构储棚工程倒塌事故分析

对某大跨轻型钢结构储棚工程施工过程中发生的整体倒塌事故进行现场检测,主要检测内容包括结构体系布置、构件规格尺寸、连接性能、焊缝质量、混凝土强度、钢材力学性能、施工安装等,并对主刚架、柱间支撑、屋面支撑、临时支撑的抗风承载力进行复核验算。分析得出导致倒塌事故的直接原因为结构设计存在失误,主要表现为刚架梁柱稳定计算均存在最大应力超限、长细比超限现象,柱间支撑在设计风荷载作用下稳定承载力不满足要求;导致倒塌事故的间接原因为施工单位未按照有关规范进行组织和管理,施工过程中未采取有效的措施保证结构整体稳定性。因此在对大跨轻型钢结构进行设计时应充分考虑不利的荷载组合,施工时应严格按照相关规范进行组织并遵守严格的施工顺序。     

大跨空间钢结构预应力施工技术研究与应用——大跨空间钢结构预应力施工技术分析

为实现基准温度下设计初始态的力和形的统一,在正式施工前必须进行一系列的预应力施工分析.介绍了主要预应力施工分析的方法及其适用性,通过等效预张力的找力分析,满足初始态对力的要求;通过零状态的找形分析、满足初始态对形的要求;通过环境温度影响分析,满足初始态对基准温度的要求;通过施工过程分析,满足过程与目标的统一,并保证过程的安全性;通过有应力制作索长计算,将制作索长与初始态的形和索力或者与零状态的形和等效预张力相对应.     

大跨钢结构施工过程整体变形监测技术研究

传统施工过程变形监测主要在关键构件布置监测点,且平面与高程不能同时监测,无法同时反映工程结构三维信息与整体变形特征。用三维激光扫描技术,可以深入到复杂现场环境进行扫描操作,并可以直接实现各种大型的、复杂的、不规则、非标准的实体三维数据完整的采集,进而重构出实体的线、面、体、空间等各种三维数据,目前主要应用于工业制造、历史古建等领域,在建筑整体变形监测研究较少。本论文主要研究大跨钢结构施工过程整体变形监测方法,掌握结构整体变形特征,为大跨钢结构施工过程提供技术服务。     

复杂空间钢结构多点同步提升施工与监测技术研究

南京某大跨度场馆钢结构部分采用多点同步提升的施工技术,具有提升重量大和结构复杂等特点。对该工程在提升过程中的监控技术进行了研究,分析了同步提升和不同步提升情况下结构的受力状态,并研究了监测指标和相应的监测手段和设备。结果表明被提升钢结构部分的竖向刚度不均匀,提升力的不同步对结构提升过程中的不同步状态起控制作用,部分刚度较小的薄弱部位则由不同步位移控制;结构在提升过程中的应力和位移略有波动,但总体在理论分析结果的0.9～1.1范围波动,与监测阈值一致。     

江苏大剧院大跨钢结构施工健康监测技术

江苏大剧院钢结构工程包括歌剧厅、音乐厅、戏剧厅、综艺厅4个单体钢结构工程。外罩钢结构形式类似,均由斜柱、摇摆柱、中环梁、顶环梁以及内凹顶盖的钢拉梁与环梁等主要部分组成。屋盖跨度大、结构受力复杂,为验证钢结构施工方案的合理性,确保钢结构施工过程中结构的安全性,对钢结构进行变形和应力、应变监测,监测结果可作为结构安全与否的重要评估指标。     

高墩大跨连续刚构桥施工监测技术

结合高墩大跨连续刚构桥的施工监测实例,通过理论分析、软件计算以及工程调研等方法,对高墩大跨连续刚构桥梁工程施工的线形和应力进行了相关分析和研究。分析发现:实测应力值比理论值相对较大,并且小于极限的应力值,因而表面结构有着相应的安全储备。尽管实测标高和理论值有一定偏差,但通过技术调节,施工仍在可控范围之内,整体来看,标高吻合度达标,桥梁线形合理。     

灵敏度分析在空间钢结构抗连续倒塌控制中的应用

Pandey的灵敏度方法分析结构的冗余度是基于线弹性结构,通过结构中各杆件的应力变化程度来判断结构的冗余度。Pandey的灵敏度方法能一定程度上反映结构的冗余度和鲁棒性,但从抗连续倒塌的角度,该方法具有一定的不足。利用拉、压杆的应力、应变曲线,结合两个计算实例,模拟结构的抗倒塌过程,分析和比较Pandey的灵敏度方法分析空间结构的冗余度在抗连续倒塌方面的不足,说明压杆的屈曲和卸载对抗连续倒塌性能的影响。并在Pandey等提出的基于敏感性分析方法的基础上,根据大跨空间钢结构的结构特性和荷载特点,提出基于频率的敏感性分析方法来判断大跨空间钢结构的关键构件。该方法不仅概念清晰,而且简单易行。     

大跨空间网格结构连续性倒塌研究及实例分析

大跨空间网格结构的连续倒塌分析可采用变换荷载路径法,首先对结构进行重要构件的判断,主要包括概念判断和敏感性分析.采用ANSYS的APDL语言编写了大跨空间结构的简化敏感性分析程序.结合某网球馆钢结构工程,对该结构角柱失效模式进行了连续倒塌分析.分析结果表明角柱失效的影响区域有限,除部分腹杆达到屈服状态以外,相邻的主要构件无论是变形还是应力均没有受到大的影响,故角柱失效结构不会发生连续性倒塌.     

大跨度钢结构抗连续倒塌动力分析

利用有限元法对某大跨度钢结构进行连续倒塌动力分析。采用能量法和平均应力法来确定失效柱位置,在考虑列车行驶等偶然荷载的作用下,选定柱22、柱11进行连续倒塌分析。研究结果表明:柱11单根失效时,结构最大应变为2.38×10~(-3),小于钢材极限拉应变。其中远离柱11靠近柱12和柱21梁单元处产生高架层最大应力,网壳最大应力、应变出现在失效柱的网壳斜柱及相邻区失效柱;柱22单根失效时,应变最大值为3.68×10~(-3),失效柱附近梁单元产生最大应变,小于材料极限拉应变。站房网壳最大应力、应变出现在柱11支撑网壳斜柱以及邻近的网壳单元;柱11、柱22同时失效时,结构最大应变为5.78×10~(-3),较单根柱失效时应变值大幅提高,已发生塑性变形,但仍未超出材料极限塑性应变限值,双柱失效并未引发整体结构的连续性倒塌。     

大跨空间钢结构预应力施工技术研究与应用——大跨空间钢结构的预应力施工控制技术

通过大跨空间钢结构施工分析,掌握各关键施工阶段的结构状态,确定施工参数和理论目标值后,尚需确定施工控制项目、允许偏差和主控项目,并在施工中采取系列措施,保证结构成型质量.结合济南奥体中心体育馆弦支穹顶,综合对结构性能影响及相关施工允许误差兼容性,建议弦支穹顶撑杆垂直度的允许偏差为±1/150～±1/200;提出误差影响因子及计算方法,通过对比各控制项目之间的误差影响因子,确定各项目的优先控制顺序,从而确定最优先的主控项目;将群索结构中的拉索分为被动张拉索和主动张拉索.指出被动索的控制关键是索长,而主动索的控制关键是索力,并提出了拉索制作、被动索安装和主动索张拉的系列控制措施.     

大跨空间钢结构预应力施工技术研究与应用——大跨空间钢结构预应力施工成套技术

大跨空间预应力钢结构形式多样,力学特性差异大,相应的施工分析和施工方法等差异也很大.本文结合张弦结构、斜拉结构、弦支穹顶和索穹顶等典型结构形式,介绍了各种结构形式的主要施工技术.并以索穹顶结构为例,介绍了张力结构的创新施工技术和创新施工分析方法.通过大量工程实践,对这些技术不断总结、提高和完善,集成了大跨空间钢结构预应力施工成套技术.     

大跨空间钢结构预应力施工技术分析

预应力技术是当今土木建筑领域一项十分重要的新技术,因其具备经济性和便捷性,在大跨、重载以及超长结构中广泛应用.本文分析了预应力技术在我国建筑工程中的运用,围绕某大跨空间钢屋盖工程展开论述,详细探讨了预应力施工方法的选用、预应力张拉技术要点,供业界参考.     

大跨拱形空间钢结构设计

结合邯郸市收费棚的结构设计实例,通过分析结构设计的基本情况,对大跨拱形空间钢结构设计的方案进行了计算研究,并介绍了具体的设计方法,为以后类似工程的施工积累了经验。     

大跨度钢结构抗连续倒塌动力分析关键问题研究

对大跨度钢结构抗连续倒塌动力分析中的关键问题进行研究,运用等效荷载瞬时卸载法对结构进行抗连续倒塌的动力分析,并借鉴美国规范对等效荷载提出取值方法建议。分析表明,应用等效荷载瞬时卸载法分析结构抗连续倒塌的精度主要取决于加载的时程曲线。根据动力学知识推导出求解结构关键构件失效前等效荷载最小作用时间的计算式,并与实际工程算例进行比较,其结果吻合较好。同时通过有限元数值分析,提出等效荷载卸载的最长时间为构件失效后模型的第1阶竖向自振周期的1/10。通过实际工程算例介绍抗连续倒塌动力分析的承载力和变形判定准则,分析在关键构件失效瞬间结构的应力比和变形能否满足设计要求。结果表明,应用等效荷载瞬时卸载法模拟大跨度钢结构关键构件失效后的受力和变形情况可行,与静力法相互补充可对大跨度钢结构进行抗连续倒塌分析。     

大跨空间钢结构预应力施工技术研究与应用——大跨空间钢结构预应力技术发展与应用综述

近10年来,我国预应力钢结构在拉索材料、结构形式和施工技术方面都有了快速的发展,取得了令人注目的技术进步.其中,拉索材料从钢绞线组装索和钢丝绳组装索,向高强钢丝束和钢拉杆等成品索发展,钢丝表面防腐从镀锌处理到环氧喷涂和镀锌铝处理.结构形式包括张弦梁/桁架/网格、斜拉结构、预应力桁架、索桁架、索拱、弦支穹顶、索网、索穹顶及多次杂交结构和特殊结构等.预应力钢结构施工,不仅仅是纯粹的制作、安装和张拉工艺,而是系统性和全过程性的施工技术.具体体现在:分析和工艺的结合,节点、索头和张拉机具的结合,刚构和拉索施工的结合,及从分析到制作、安装和张拉的全过程施工控制.     

大跨空间钢结构施工监测监控研究

依据某钢结构项目的结构特点,利用Midas GEN程序建立了三维空间有限元分析模型,进行了该结构施工过程应力、位移及温度场分析,以静力分析为主并结合结构动力特性,提出基于自动化传感测试在线监测系统的施工监测实施方案,对大跨空间结构在荷载影响下的安全性进行实时评估,对潜在风险做出及时预警。     

某大跨连续钢结构桁架廊桥隔震分析与设计

主要介绍了某大跨连续钢结构桁架商业廊桥的隔震分析与设计,考虑到工程具体情况,设置了铅芯橡胶支座,合理确定了铅芯橡胶支座的尺寸和设计参数,并采用MIDAS Gen软件对结构进行了多遇地震和罕遇地震作用下的线性与边界非线性时程分析及隔震设计。结果表明,设置合适的铅芯橡胶支座能够使得该连续钢结构桁架廊桥工程达到较好的隔震效果,对类似的工程有借鉴意义。     

大跨空间钢结构施工卸载仿真分析与测试技术研究

近年来,大跨空间钢结构凭借其优美的造型和良好的经济性在各类大型公共建筑得到广泛应用。但其施工工艺复杂,如果施工措施控制不当,会造成整个钢结构发生不可逆的损伤甚至坍塌。本文基于某体育场项目,通过仿真模拟分析,得出其大跨空间钢罩棚的合理卸载方案;结合现场监测数据,发现卸载过程中杆件单元的各项力学指标均满足设计要求,仿真模拟卸载方案基本可行,对类似钢结构工程卸载施工具有一定指导意义。