多层装配式模块住宅结构方案分析及优化研究

装配式模块结构作为典型的工业化建筑具有良好的发展和应用前景,为了获得结构的整体性能,掌握该类结构体系特点,采用新尺寸箱体模块,设计了7层标准户型的装配式模块住宅结构,并对该结构方案建立了有限元模型,与增加辅助立柱、横梁和设置侧向辅助拉索的对比方案进行对比分析,考察不同构造措施对结构抗侧刚度的影响;同时对其节点刚接和铰接两种不同模型进行分析,考察节点刚度对结构的性能影响,分析结果表明,增加侧向辅助拉索对提高结构侧向刚度作用更加明显,节点刚度对结构性能影响较大,节点刚接能有效提高结构的抗侧移刚度,改善结构的受力性能。最后给出了合理的7层装配式模块结构方案,为多层装配式模块结构的设计和应用提供了参考。     

偏心支撑半刚接钢框架的动力特性及抗震性能试验研究

偏心支撑半刚接钢框架是一种新型抗震结构体系,为研究其动力特性及抗震性能,进行了4个三层空间框架试件的试验研究。动力特性测试表明,随着梁柱节点转动刚度的降低,结构自振频率减小,阻尼比增加。循环加载试验表明,节点刚度和承载力对偏心支撑框架结构的滞回性能有显著影响,节点刚度和承载力越高,滞回性能越好,节点刚度较低的偏心支撑框架不宜用于抗震设防区;偏心支撑显著增加了半刚接钢框架的抗侧刚度,使得节点刚度对框架刚度的影响减弱,但降低了结构延性;结构的塑性变形主要来自节点域、消能梁段及梁柱节点连接件;多层偏心支撑框架的侧移变形为剪切型,层间屈服位移角较大。     

H型钢梁-方钢管柱节点加固方案对比分析

钢框架结构的梁柱连接一般采用刚接。由于工程中出现梁翼缘未焊接,而上部混凝土板已经浇筑完毕的情况,需要对连接进行加固。针对H型钢梁-方钢管柱节点,采用在梁柱间加焊连接板的加固形式,提出了3种加固方案。利用有限元分析软件ANSYS对3种加固方案进行分析,并与一般的刚接节点进行比较分析。结果表明:加固方案1和方案3均能满足原设计的刚度和强度要求,且方案3的加固效果更佳,其连接构造简洁,施工便利,综合效益好。     

基于增量动力分析的梁贯通式支撑钢框架地震易损性研究

为了得到梁贯通式支撑钢框架节点刚度及承载力设计方法,基于增量动力分析(IDA)方法,研究了节点性能对多层梁贯通式支撑钢框架地震易损性的影响,得到了不同节点刚度和承载力设置下四种模型(刚接、全强度半刚接、半强度半刚接和铰接模型)的易损性曲线,定量评价了各模型超越各极限状态的概率和倒塌储备系数.研究结果表明:无论节点刚度和...     

广东水利水电学院文体馆屋盖结构方案设计

针对广东水利水电学院文体馆的折板型屋盖,采用常用的主次桁架和折板网格方案分别建模计算分析,对两种结构方案进行了比较.主次桁架方案传力路线清晰、挠度小、造型美观,但整体性差;折板网格方案整体性好、用钢量省,但局部受力较大,相应杆件截面较大,球节点会用到非常规直径.在考虑将两种方案优势互补基础上提出了一种新型的组合桁架与网格复合结构体系.对复合结构体系屋盖及主体混凝土结构进行了整体计算分析,并在此基础上利用弦支结构的概念对屋盖结构进行了优化,折板型屋盖结构的受力性能及用钢量得到明显改善.     

半刚性连接钢框架变形的有限元研究

应用大型有限元程序ANSYS建立模拟钢框架梁柱节点半刚接的模型,施加荷载并进行了计算,通过对半刚性节点连接钢框架的变形分析,总结出半刚性连接框架节点的不同刚度值对框架变形的影响。结果表明,半刚性框架节点刚度的大小将直接影响结构的变形大小。     

栓焊连接钢框架钢板剪力墙结构试验研究和有限元分析

在钢板剪力墙结构中,上下两层内嵌钢板拉力带的水平分力作用在中间梁上,减小了梁端弯矩,降低了节点的刚度要求,为采用半刚性节点提供了可能。据此,提出半刚接钢框架钢板剪力墙新型结构体系的概念,并设计了单跨两层栓焊连接（节点域无加劲肋）钢框架-钢板剪力墙试件,进行了低周反复荷载试验研究和有限元分析。试验主要从整体性能方面对试件...     

某鱼腹式钢连廊结构分析与设计

苏州商服楼工程空中鱼腹式钢连廊的跨度为56.7m,距地高度为37.5、62.5m,如何确定钢连廊的结构形式是一项设计难点。本文首先对三种方案的强度、刚度、经济性能进行了对比分析,最终确定下弦双拉杆的刚接桁架结构作为钢连廊的结构受力体系;其次对钢连廊进行了构件设计、环状刚片的平面外刚度分析、支座节点设计;最后进行了楼板舒适度性能评估,期望本文能够为今后类似的工程设计提供参考和借鉴。     

钢网格盒式结构空腹楼板与柱相交组合节点及纯钢节点的抗震性能试验研究

为研究钢网格盒式结构空腹楼板与柱相交节点的抗震性能及空腹楼板上覆现浇钢筋混凝土层对节点抗震性能的影响,开展了2个边柱组合节点、2个边柱纯钢节点的低周反复加载试验。分析比较了节点的破坏模式、滞回曲线和耗能能力。试验结果表明:钢网格盒式结构的纯钢节点和组合节点滞回曲线比较饱满、稳定,具有良好的延性和耗能能力,盒式结构节点抗震性能良好。相对于纯钢节点而言,组合节点由于混凝土层的抗压和钢筋的抗拉作用,其承载力、刚度和耗能性能均有一定程度的提高,在对节点承载力和抗震性能的分析中,可将混凝土层对节点抗震性能的有利影响作为结构的安全储备。     

半刚接钢框架地震响应分析

采用修正后的半刚接梁单元的差值函数,推导了半刚接钢框架动力有限元的质量矩阵和刚度矩阵,建立了可用于程序设计的半刚接钢框架动力有限元方程。对半刚接钢框架进行了数值模拟分析。研究了在地震波激励作用下,半刚性节点初始刚度对钢框架柱底剪力、顶点位移的影响。     

多层重力-侧力系统可分组合结构体系力学性能分析

针对装配式组合结构的发展需求,提出了一种多层重力-侧力系统可分组合结构体系,通过梁端铰接实现了结构的竖向承重系统与水平抗侧力系统的分离,提升了装配式组合结构的标准化程度.根据该结构体系的布置方案,设计并完成了3个大比例体系试验,与传统刚接组合框架对比,分析了新型结构体系在竖向楼面荷载和水平滞回荷载作用下的力学性能,对两种结构体系开展了抗震性能评价.利用通用有限元软件MSC.Marc建立了新型结构体系的有限元模型,通过与试验结果对照分析了节点建模方式对计算结果的影响.研究结果表明,新型结构体系在水平地震作用下的安全裕度高于传统刚接组合框架,新型结构体系的节点表现出显著半刚性,其对结构竖向承载刚度和侧向刚度均有明显影响.     

小高层钢网格盒式-剪力墙组合结构体系抗震性能分析

为研究钢网格盒式-剪力墙组合结构体系在小高层住宅中应用的适用性,以某钢网格盒式-剪力墙组合结构工程为例,对其抗震性能进行分析。结果表明,钢网格盒式-剪力墙组合结构体系与钢框架-剪力墙组合结构体系相比,不但具有更好的整体性和刚度,而且用钢量小。此外,对钢网格盒式-剪力墙组合结构中空腹楼板模型按照实际情况建模与传统的按抗弯刚度等代成实腹梁建模的方法进行了比较,结果表明:按等代建模方法计算得到的整体刚度偏大。     

装配式钢空腹夹层板楼盖分析与设计

钢空腹夹层板楼盖是由上肋、下肋和上下肋之间设置的剪力键组成的新型空间网格结构体系,适合于多高层大跨度工业和民用建筑.本文以简阳市某实际工程为例,采用通用有限元分析软件YJK和MIDAS分别进行了分析计算,论述了钢空腹夹层板的设计方法和关键节点.分析结果表明,钢空腹夹层板楼盖受力合理,结构安全可靠,适合装配式建造.研究成...     

空间网格结构节点刚度研究现状简述

空间网格结构节点刚度是近年来建筑结构领域的热点研究课题之一。分析了空间网格结构节点刚度的数学模型、不同节点体系节点刚度、半刚性节点杆件力学模型以及空间网格结构节点刚度分类的研究现状,总结了现有研究成果以及尚需深入研究的主要问题。文献分析表明,目前国内外对钢框架结构梁柱节点刚度的研究已经比较成熟,研究成果已经引入相关设计规范,然而,对空间网格结构节点刚度的研究还不够完善,远不能满足现代结构设计技术的需要。因此,有必要进行更多更深入的试验和理论研究,并进行系统的分析和总结,以提高现代空间网格结构的设计理论与技术,进一步促进空间网格结构的应用和发展。     

某多塔连体结构高位钢连廊连接方案抗震性能分析

为确定某多塔超限连体结构高位钢连廊的连接方案,建立了4种不同连廊连接形式的模型,开展计算模型的抗震对比分析。模型A连廊为两端刚接,模型B连廊在T2塔楼滑动、T3塔楼刚接,模型C连廊在T3塔楼滑动、T2塔楼刚接,模型D连廊为两端铰接。分别对4种高位连接方案开展多遇地震作用下的弹性分析,对比4种模型的位移与内力包络值,并分析罕遇地震作用下结构的动力弹塑性响应。分析结果表明,高位钢连廊刚性连接方案可以提高整体结构的平动刚度;多遇地震作用下刚性连接方案不仅可以减小结构位移,还能降低连廊梁的弯扭矩,实现塔楼之间的刚度协调;罕遇地震作用下刚性连接方案具有最小的弹塑性层间位移角以及顶点位移,强连接方案关键梁柱节点最大位移较小,4种模型的损伤情况相近。因此,针对该多塔连体结构,高位连廊采取刚性连接方案对整体结构更有利。     

石膏墙体钢网格盒式结构在小高层住宅中的应用

石膏墙体钢网格盒式结构是由钢空腹夹层板和钢网格式框架墙形成的一种新型空间钢结构体系,其竖向钢框架由现浇工业石膏废料填充并包裹.针对某12层小高层住宅,分别建立钢网格盒式结构模型和普通钢框架结构模型.采用振型分解反应谱法和弹性动力时程法对比分析两种结构的抗震性能指标.通过用钢量、涂料防护、空间利用率等指标对比分析两种结构的技术经济性能.研究表明:钢网格盒式结构刚度大、质量轻,抗震性能好,设计中应着重验算其整体抗倾覆性能;钢网格盒式结构比常规钢框架结构节约近7.5%的用钢量,节约近60%的防腐防火成本,钢网格盒式结构节能环保性能优于钢框架结构.     

重力-抗侧力可分钢框架体系受力性能分析

为研究重力-抗侧力可分钢框架体系的受力性能,以某个实际工程为建筑方案,利用ETABS和PKPM软件建立了15层的重力-抗侧力可分钢框架体系和刚接钢框架体系的结构模型,在地震作用下对2种体系进行弹性和弹塑性分析。经过对比分析后得到了以下结论:在用钢量基本相同的情况下,重力-抗侧力可分钢框架体系的抗侧刚度和结构性能与刚接钢框架体系的抗侧刚度和结构性能相近;重力-抗侧力可分钢框架体系的抗弯框架受力充分,塑性铰较少,能够更好地耗散地震能量;重力-抗侧力可分钢框架体系内侧梁柱的截面较小,能够有效解决钢结构建筑露梁露柱的问题;重力-抗侧力可分钢框架体系与刚接钢框架体系相比拥有大量的铰接节点,能够降低施工难度,大大缩短建设周期,具有更好的经济效益和社会效益。     

钢网格盒式结构空腹桁架与柱相交节点抗震性能试验研究

为了研究装配整体式钢网格盒式结构体系空腹桁架与柱相交节点的抗震性能,设计制作了5种不同构造参数的钢网格盒式结构空腹桁架与H型钢柱强轴相交节点试件,进行了低周反复荷载试验,分析和研究了节点的破坏过程、承载能力、滞回曲线、骨架曲线、延性和耗能性能等指标。试验结果表明:在桁架与柱连接空腹处设置连续槽形焊缝和加劲板的构造措施可使塑性铰外移,避免了桁架根部焊缝的脆性破坏;对于焊有加劲板的试件,不同加劲板尺寸对试件的抗震性能有一定程度的影响。焊有加劲板试件在应力集中部位易形成裂缝,而利用连续槽形焊缝替代加劲板补强节点则可以缓解试件应力集中;这两种构造形式均由于腹板受压而出现一定程度的腹板局部屈曲现象。为盒式结构节点的实际应用提供了一定的理论支持。     

钢网格结构节点抗震性能试验

为了研究钢网格结构体系空腹夹层板与柱相交节点的抗震性能,设计制作了5个边柱纯钢节点,进行低周反复荷载试验,比较和分析节点的试验现象、破坏模式、承载能力、滞回曲线、延性和耗能性能。试验结果表明:钢网格结构体系空腹夹层板与柱相交节点具有良好的抗震性能;弱轴节点相对于强轴节点,其承载力、刚度和耗能性能均有一定程度的弱化,但仍具有良好的抗震性能;上下弦间加劲肋提高了节点的抗震性能,特别是在弱轴方向节点上;由于上下弦直接焊接在柱腹板上,加劲肋使上下弦能更好的共同工作,抗震性能提高更加明显,同时加劲肋宽度增加可以达到控制应力集中和塑性铰位置的目的。     

跃层铰接钢框架支撑体系在某装配式住宅中的应用研究

针对装配式钢结构高层住宅的特点,提出了一种新结构体系——跃层铰接钢框架支撑体系。该结构体系基于中心支撑框架,框架梁每隔一至两层刚接一层,在保证结构的抗侧刚度和稳定性前提下,梁柱节点尽可能多的采用铰接形式。为了解新型结构体系的性能特点,以某装配式高层钢结构住宅项目为算例,与普通钢框架支撑体系结构进行结构布置、连接节点、抗震性能和经济性对比分析。研究表明采用该体系的钢结构住宅不仅抗震性能良好,还具有简化节点构造、减少现场焊接工作量、节约建设成本等优点,值得大力推广应用。