钢结构建筑的震害及其成因探析

本文根据国内外地震中钢结构建筑的破坏现象,研究震害产生原因,同时结合日本阪神地震中钢结构建筑的典型震害,列举出各种震害原因,提出了钢结构建筑抗震设计与施工要点,以避免类似震害的再次发生.     

关于常见构件类型焊缝形式和等级要求的研究

焊接作为超高层钢结构建筑的主要连接形式,焊缝形式和等级正确与否对整个建筑的安全至关重要。节点区是各种焊缝的交汇区,根据世界震害实录分析表明,许多钢结构都是由于节点焊缝首先破坏而导致建筑物整体破坏的,因此对节点区焊缝形式和等级的选用需审慎。通过对各节点的受力情况进行分析,来确定各部位的焊缝形式;同时结合《钢结构设计规范》GB50017—2003第7章关于焊缝等级的选用,来确定各处的焊缝等级。     

钢结构工业厂房地震灾害风险评估

钢结构是近年来工业建筑较多采用的一种建筑形式,但是一直以来缺乏该类建筑的地震破坏数据。考虑了地震动的随机性和不同场地条件下建筑物震害的差异,给出了一种该类建筑地震灾害风险评估的方法;以上海某机械有限公司单层钢结构车间为例,对其进行了多地震非线性动力时程分析。利用分析的结果,结合地震破坏指标给出结构的震害率曲线。该曲线可以预测同类建筑的震害,为城市抗震防灾政策的制定提供依据。     

高层钢结构性能目标的建立

根据高层钢结构的震害和结构模型试验情况,分析了结构的破坏特征和抗震性能,在此基础上确定了高层钢结构的性能水准;结合所确定的地震设防水准,根据建筑物的重要性和使用功能,建立了高层钢结构的性能目标;同时阐述了耗能减震技术与实现性能目标的关系;为实现高层钢结构基于性能的抗震设计奠定基础。     

高层钢结构性能目标的建立

根据高层钢结构的震害和结构模型试验情况,分析了结构的破坏特征和抗震性能,在此基础上确定了高层钢结构的性能水准;结合所确定的地震设防水准,根据建筑物的重要性和使用功能,建立了高层钢结构的性能目标;同时阐述了耗能减震技术与实现性能目标的关系;为实现高层钢结构基于性能的抗震设计奠定基础.     

芦山地震中大跨空间结构主要破坏模式及数值分析

2013年4月20日在四川省雅安市芦山县发生了7.0级地震,地震造成196人死亡和21人失踪,经济损失亦极其巨大。此次地震中一些大跨空间钢结构发生较显著的破坏,这是与以往历次震害最大的不同之处。文中总结了芦山体育馆和芦山中学体育馆这两个大跨空间钢结构在此次地震作用下结构发生破坏的主要部位和典型的破坏模式,并分析造成这些破坏的主要原因。针对芦山县体育馆进行现场实测,并与震害结果进行对比,结果表明,结构发生了较明显的扭转现象。以芦山县中学体育馆为例,通过有限元软件ANSYS对其地震下的破坏机理进行数值模拟,并与实际震害进行对比分析。在此基础上,对大跨空间钢结构的抗震设计和施工提出一些合理的意见和建议。     

焊接钢结构地震下基于低周疲劳特性的破坏准则的探讨

介绍了结构地震下的几种破坏准则,并归纳了焊接钢结构的两种破坏准则：首超破坏准则和累积损伤破坏准则,给出统一两种破坏准则的基于低周疲劳特性的以等效延性为主要参数的表达式．最后简单介绍了结合破坏准则的焊接钢结构梁柱节点的抗震试验．     

提高钢结构梁柱焊接节点抗震性能的探讨

提要提高粱柱焊接节点的抗震性能是钢结构抗震设计的重要内容之一。美国北岭和日本阪神震害教训表明，为防止梁柱焊接节点在地震中出现源于焊缝的脆性破坏，设计上应注意降低节点焊缝处的应力集中，改善焊缝的受力状态，设法利用钢材的塑性储备来吸收地震能量，并根据抗震设防要求和地震作用特点选用韧性达标的焊接材料。制造和安装时还应注意消除节点焊缝处的各种应力集中，包括妥善处置引弧板和垫板。     

CFRP加固焊接钢结构力学性能研究

当前焊接钢结构在工程中大量使用,由于钢结构焊接中存在的缺陷,钢结构或构件在远未达到强度极限时就发生破坏或不能正常工作,导致钢结构达不到设计的预期使用寿命,甚至于远远没有达到预期服役年限,引发了一系列的工程破坏事故。通过分析、统计发现,疲劳是钢结构破坏的主要形式之一,通过对静栽拉伸状态下碳纤维布加固钝形焊缝力学性能试验的分析与研究发现,碳纤维布能够显著提高焊接构件的抗拉极限与使用寿命,并降低焊缝处的应力集中。     

CFRP加固焊接钢结构力学性能研究

当前焊接钢结构在工程中大量使用,由于钢结构焊接中存在的缺陷,铜结构／构件远未达到强度极限时就发生破坏或者不能正常工作,导致钢结构达不到设计的预期使用寿命,甚至于远远没有达到预期服役年限．引发了一系列的工程破坏事故。通过分析、统计发现其中疲劳是钢结构破坏的主要形式之一,本文通过对静载拉伸状态下碳纤维布加固钝形焊缝力学性能试验的分析与研究,发现碳纤维布能够显著提高焊接构件的抗拉极限与使用寿命,以及降低焊缝处的应力集中。     

连云港体育馆幕墙钢结构设计

以连云港体育馆幕墙钢结构设计为例,对幕墙中钢结构设计及其连接的受力特点进行了介绍和分析,探讨了幕墙中结构设计的特殊性。为工程设计中应用提供了有益的参考,同时针对幕墙中钢结构设计提出了一些建议。     

钢框架-混凝土核心筒结构框架地震设计剪力标准值研究

为研究双重体系钢框架-混凝土核心筒结构的框架设计地震剪力标准值,对20个钢框架-混凝土核心筒结构模型进行了静力弹塑性分析。从承载力、结构失效模式和框架破损程度三个方面评价20个计算模型的抗震能力。根据推覆分析结果,提出了如下设计建议:8度抗震设防时钢框架-混凝土核心筒结构的刚度特征值λ大于0.65,各层框架的设计地震剪力标准值不小于本层总剪力的18%和不小于框架-核心筒结构计算得到的地震剪力的1.2倍(加强层和顶层的剪力可不小于框架-核心筒结构计算得到的地震剪力),框架角柱轴压比不大于0.5。算例表明,符合建议的钢框架-混凝土核心筒结构,在地震作用时不会出现不合理的破坏形态。     

某钢结构房屋倒塌事故分析及思考

分析了某二层钢结构房屋倒塌的过程与现状,指出结构设计缺陷是该钢结构房屋倒塌的主要原因。在此基础上,研究消除这些结构设计缺陷对结构性能的改善,并提出柱下梁无支承加劲肋时,梁翼缘最小厚度的计算方法及公式。     

广州歌剧院工程铸钢节点制作技术

广州歌剧院项目在国内首次采用空间组合折板式三向斜交网格结构体系,在网格汇交处形成多管空间任意角度汇交的异型节点。节点采用铸钢节点,节点设计、制作、验收、安装均无先例。采用Solidworks专业造型软件,1∶1实体放样铸造技术,最小二乘法容差原理制定验收规程等措施,保证铸钢节点的机械性能和精度,从而满足结构受力要求及建筑造型要求。     

碳纤维布加固钢结构疲劳试验研究

钢构件疲劳损坏是钢结构破坏的主要形式之一 ,通过对拉 -拉应力状态下碳纤维布加固钢结构K形焊缝疲劳性能的试验研究与分析 ,认为在钢构件焊缝部位粘贴碳纤维能够有效降低焊趾处的应力集中 ,明显改善钢构件的疲劳性能 ,从而延长钢结构疲劳构件的使用寿命 ,具有很高的应用价值。     

正交异性钢桥面板结构体系的疲劳破坏模式和抗力评估

正交异性钢桥面板的疲劳问题属于包含多疲劳破坏模式的结构体系疲劳问题。基于这一本质特性,以典型的正交异性钢桥面板结构体系为研究对象,由结构体系的主导疲劳破坏模式出发,提出正交异性钢桥面板结构体系疲劳抗力评估的新方法。以纵肋与顶板焊接细节和纵肋与横隔板交叉构造细节为主要研究对象,设计8个足尺节段模型,主要包括传统纵肋与顶板焊接细节、新型镦边纵肋与顶板焊接细节和纵肋与横隔板交叉构造细节,通过模型试验研究了两类重要构造细节的主导疲劳破坏模式和实际疲劳抗力,在此基础上结合切口应力评估方法探讨正交异性钢桥面板构造细节切口应力S-N曲线方程、结构体系的主导疲劳破坏模式等关键问题。研究结果表明：传统纵肋与顶板焊接细节和新型镦边纵肋与顶板焊接细节的主导疲劳破坏模式均为疲劳裂纹萌生于焊根并沿顶板厚度方向扩展,二者的实际疲劳抗力基本相同;纵肋与横隔板交叉构造细节的疲劳破坏模式为焊趾开裂沿纵肋腹板方向扩展;对于研究对象而言,萌生于纵肋与顶板焊接细节焊根并沿顶板厚度方向扩展的疲劳破坏模式为控制结构体系疲劳抗力的主导疲劳破坏模式。     

钢结构疲劳可靠度设计方法的研究进展

高周循环荷载作用下钢结构疲劳可靠度设计方法是过去三十多年研究的热点和难点问题.首先总结钢结构疲劳失效极限状态方程的6个失效准则,回顾国内外钢结构规范疲劳可靠度设计方法;其次,介绍基于S-N曲线的构造分类法和断裂力学方法的钢结构疲劳可靠度评估的两个方法,简述按这两种方法建立钢结构疲劳失效极限状态方程的基本原理,其中重点论述几个典型的涉及非线性、动态特性的疲劳失效极限状态方程;最后对钢结构疲劳可靠度设计方法需要进一步研究的问题进行探讨.     

pushover分析方法及其在方钢管混凝土框架结构中的应用

简介了pushover分析方法,采用ETABS结构分析软件对一榀单跨两层方钢管混凝土框架结构进行了pushover分析。计算结果与试验结果的对比表明,pushover分析能够确定结构的破坏机制,判断结构最先破坏的薄弱环节,pushover分析得到的基底剪力-顶点位移曲线与试验结果较吻合,P-△效应对pushover分析影响较大。     

上海世博会“一檐两馆”工程拔柱换梁关键施工技术

同一屋檐下的世博会博物馆和综艺大厅是由江南造船厂部件装焊工场改建而成,设计要求对原结构进行"拔柱换梁",变小跨度为大跨度。在整个世博园区浦西场馆改建中,"一檐两馆"工程是场馆建设项目的重点、难点。由于受力钢柱拆除和钢梁架设施工会将屋面钢网架的荷载传递给新增托梁,致使原结构受力平衡体系被破坏,所以"拔柱换梁"的施工风险主要是瞬间受力构件内力的激烈变化,如何控制力系在转换传载功能过程中的安全性,成为本项目施工的"瓶颈"。通过对"拔柱换梁"的施工技术创新,以及辅用国际领先"结构安全预警"技术对"拔柱换梁"关键部位的应力和位移进行结构健康监测,确保了项目施工安全,成为世博工程利用旧厂房改建成功的典范。     

某中学运动场预应力束连接器事故处理及结构荷载试验

简要介绍了某中学运动场预应力施工中钢绞线连接器发生失效的情况,对事故产生的原因进行了分析,提出了无粘结预应力搭接加固处理方案,并成功地进行了实施。通过大型现场荷载试验,对采用连接器的超长预应力次粱结构的使用性能及连接器的可靠性进行了检验。