双轴对称变截面框筒结构在扭矩作用下的分析

本文根据薄壁结构理论,利用连续介质原理,推导出具有开孔的矩形截面薄壁筒在扭矩作用下的扭角方程,并在引用闭口薄壁筒计算的基础上,列出沿竖向具有变截面筒体以及变截面框架形成的框筒结构,在扭矩作用下的扭角方程。分析了变截面处的边界条件,求出在三个常用扭矩(均布扭矩,顶部集中扭矩以及倒三角形分布扭矩)作用下,具有二段变截面框筒的方程解,并求出具有三段变截面框筒在顶部集中扭矩作用下的解,列出它们的实用计算公式。推论出具有n段变截面框筒的计算原则。文中在求出扭角后,列出最后求应力与变形的计算公式。所提方法,易于为一般工程设计人员所掌握,不需复杂数学理论。它特别适用于像计算矿山特殊结构,如井塔等结构,对一般双轴对称变截面框筒结构亦适用。     

半无限大弹性地基上变截面筒中筒高层建筑结构的自由振动

本文以变截面筒中筒结构为例建立了地基、基础与上部结构共同工作的自由振动模型;导出了计算储存在半无限弹性地基中弹性变形能所需的各种地基刚度。通过对广东国际大厦所采用的筒中筒结构的自由振动分析,得出了一些令人满意的比较切合实际的结论。     

高层建筑框筒结构的设计参数

本文通过大量计算与分析,对框筒设计提出如下看法。(1)框筒结构的平面形状宜优先采用园形或边数不小于4的正多边形,即使在选用矩形或三角形时,也应削去锐角,以减小风载。矩形框筒的长宽比不宜大于2。(2)框筒的孔洞高宽比宜与框格高宽比相似,开孔率不宜大于50％,即柱宽和梁高宜取柱距和层高的三分子之一。(3)当孔洞按上述建议设置时,框筒的柱距可超过3米,它与层高的合理比值等于1。(4)边柱的截面形状宜采用矩形或T形,其长边应顺筒壁方向;角柱截面形状宜采用矩形或槽形,其截面面积可取边柱的二倍,以减小角柱的竖向变形和楼板翘曲。框筒结构具有空间受力性能好,建筑平面布置灵活等优点,适用于高层公用建筑。该结构在围外已广泛应用,但围内还刚开始,设计经验尚嫌不足。合理选择框筒结构的几何形状和构件尺寸,可以进一步改善框筒的结构性能,节约材料用量,对推广框筒结构具有一定的经济效益。本文通过大量计算分析,对选择框筒的平面形状、柱距、筒壁开孔,以及柱子截面等问题提出一些看法,以求教于同行。     

电磁流量计椭圆截面管道流场仿真研究

通过ICEM CFD软件将局部截面变为椭圆形的异径导流筒进行了三维建模,使用Fluent对不同入口速度下的流线场与速度分布进行仿真计算,建立了不同结构的导流筒所适用的速度范围.结果表明,速度的大小和椭圆截面离心率对流场产生的影响较大.当速度减小或离心率变大时,导流筒尾部渐扩管容易发生回流,致使流场紊乱.本研究能为椭圆形管道电磁流量计的结构设计提供参考方案,为设计合理的导流筒提供理论依据.     

采用修正的高次平面应力单元分析多边形截面框筒结构

本文讨论截面为任意多边形的框筒结构在横向荷载下的简化计算。分析中采用框筒连续化的计算假定,将框筒结构简化为等效的棱柱壳。应用修正的八结点高次平面应力矩形单元分析棱柱壳的应力。同时考虑了框筒结构的空间整体作用,保证了等效棱柱壳在相邻边界上的位移协调。算例表明,本方法能有效地描述框筒结构的“剪力滞后”效应,并具有计算量较少、精度较高和适用性较广的优点。     

120m高钢筋混凝土排气塔爆破拆除数值模拟研究

针对120 m高钢筋混凝土排气塔爆破拆除工程,利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,采用分离式共节点模型,对其倒塌过程进行数值模拟研究,并结合录像资料进行对比,分析其倒塌过程中结构支撑部、断裂部、顶部位置的失稳破坏过程及其运动状态。结果表明：长细比很大的筒体结构,因其自重大惯性大,并且结构外形有截面突变,下坐过程中冲击破坏与加速下落相互作用,故筒体在倒塌时在断面缺陷部位急剧收缩极易发生断裂;由模拟得0.2 s时爆破切口形成,应力集中首先在切口顶角出现,倾倒一定角度后背部拉裂,应力集中转移至切口底角;前期应力重分布时间约4.5 s, 9 s时在结构75 m位置处出现裂隙,筒体分离,下筒体绕塑性铰缓慢倾倒,上筒体自由落体;录像得8.5 s时在结构约70 m位置出现裂隙约为截面突变处;模拟倒塌长度范围为104 m,在触地时速度达最大,上筒体最大触地速度为49 m/s,下筒体速度达最大为29 m/s;模拟倒塌时间约12 s实际为11.8 s,与实际工程吻合得较好。     

对圆柱体铁路罐车使用圆形截面代替椭圆截面计算罐筒容积可行性研究

本文研究了圆形截面和椭圆截面的卧式圆柱体在任一液高下罐筒容积的计算,论证了当它们的竖直径、罐筒总容积相等时,同一液高下这两种计算结果的一致性。从而在铁路罐车容积计量系统中,证明了对这种罐型,以圆形截面代替椭圆截面计算罐筒容积方法的可行性。     

矩形截面件开式液压成形变形规律及起皱行为

目的 开式筒壳液压成形采用具有搭接结构的开式筒壳作为坯料,具有提高成形能力、改善壁厚分布、降低成形压力等优势。旨在以矩形截面件为对象,研究内压作用下开式筒壳的圆角充填行为。方法 采用数值模拟手段,分析了矩形截面件开式液压成形过程中的应力应变变化及成形缺陷。利用内高压成形机和自主研制的自密封装置,开展了搭接区中点分别位于圆角区、过渡区和直边区3种搭接位置条件下的矩形截面件开式液压成形实验研究。结果 模拟和实验结果表明,开式筒壳搭接区的外层为易起皱区。当搭接量为80 mm且搭接区中点位于圆角区时,模具型腔的外压作用有效抑制了起皱的形成。4个圆角中距离对应搭接位置最近的圆角最先完成充填。搭接区域所在位置的壁厚减薄率显著低于其他区域,3种条件下成形件中间截面的最大减薄率分别为10.4%、9.8%和10.2%,搭接区中点位于过渡区时最大减薄率较低。结论 采用一定搭接量的开式筒壳比封闭截面管坯更有利于圆角的充填。选取适宜的搭接位置可避免成形过程中起皱缺陷的产生。此外,搭接位置对开式筒壳圆角充填的应力应变分布、圆角半径以及壁厚分布起到重要作用。     

悬臂筒体的位移函数及计算方法

用有限条法计算悬臂筒体具有很多优点,不足之处在于它的位移函数不能满足嵌固端的剪力平衡。本文通过对条元的振型与变形分析,提出适用悬臂筒体边界条件的位移函数,从而使筒体任意截面的计算剪力能与外筒平衡。此外,文中还简要介绍了用等效有限条法计算高层筒体结构的基本思路,以及由本位移函数导出的计算公式。最后还对悬臂简体的内外力平衡举了几个例子,以资比较。     

风力发电塔筒极端动力荷载作用下破坏的对比研究

为了研究和对比风力发电塔筒在极端动力荷载作用(风和地震)下的破坏模式,对于某典型风电塔通过ABAQUS建立考虑土-结构相互作用和叶片建模的精细有限元模型,开展了一系列非线性时程分析。风场由Turbsim软件人工生成,风荷载由风机设计软件FAST计算得到;地震选用适用于硬土场地的典型记录。分析结果表明,塑性铰大部分出现在塔筒几何非连续处,一旦局部全截面塑性铰稳定出现,即面临倒塌。在强风下,风速的能量在风电塔低频分布较高,塔筒受基本模态控制,在底部出现全截面塑性铰和倒塌;在强震下,地震动的能量在风电塔高频也分布较高,塔筒受高阶模态影响,虽然塑性铰首先在底部出现,但全截面塑性铰与倒塌位置在中部或上部,并且不同的天然地震动可能导致不同的倒塌位置。     

瑞士TESA千分尺中的数码机构

图1是瑞士TESA厂制造的刻度值为0.001毫米的千分尺。现着重把其指示0.1毫米的数码机构的结构原理介绍如下,供调修参考。数码机构的结构是:微分筒分为两部分,一是利用导向键22来轴向移动的移动微分筒12(图1),上面刻着10条游标刻线,读取0.001毫米值;另一个是转动微分筒21,它的圆周上刻有50个刻线,用来读取0.01毫米值。当锥面螺丝套9旋入到移动微分筒12上时,把四个顶销8撑出(B-B截面),顶销8再把胀缩环20撑大到转动微分筒21的沟槽里去而达到连接的目的。在移动微分筒12的右端,是一个对测量轴线有一定偏心的孔,内齿轮7装在里面,利用     

基于反应谱方法的双曲冷却塔地震响应特征分析

为明确冷却塔结构的振型特征、不同振型在地震响应中贡献及地震内力环向分布特点,便于冷却塔结构设计,以某大型双曲冷却塔为例,在动力特性分析基础上采用反应谱方法进行地震响应计算,并与其它荷载作用下内力进行对比。研究表明,冷却塔振型可据其形状、方向分为环向与子午向谐波耦合振型、侧向弯曲振型、竖向伸缩振型及竖向扭转振型4类。第1类振型为冷却塔主振型;水平、竖向地震响应贡献分别来自第2、3类振型,第1、4类振型对地震作用均无贡献。侧弯振型的截面变形特征决定水平地震作用下塔筒内力在环向呈正弦或余弦分布。无论水平或竖向地震作用,塔筒中主要产生双向轴力,在下支柱主要产生轴力及弯矩,且水平地震作用产生的内力远大于竖向地震。较其它荷载作用效应,地震作用对塔筒的关键效应为塔筒中下区段内子午向拉力及塔筒顶端0.2HS范围内环向拉力,且地震效应对下支柱影响明显大于对塔筒影响。     

变截面框架-剪力墙-薄壁筒斜交结构考虑楼板变形时的计算

本文用沿高度方向分段连续化的方法,对沿高度方向为阶形变截面,在平面内布置复杂、需要部分考虑楼板变形的框架剪力墙薄壁筒结构,建立了在水平荷载作用下的弯扭耦连方程组。通过常微分方程求解器求解其位移和内力。为复杂结构提供了一种可供设计用的简化算法。     

浅谈高层建筑框架核心筒结构设计

简体结构是由竖向筒体为主组成的承受竖向和水平作用的高层建筑结构,。筒体可分为筒结构和框架一核心筒结构。文章主要通过工程实例,对框架核心筒结构选型、平面及竖向结构布置、构造措施以及结构概念设计等进行了分析。     

高层斜交网格筒-核心筒结构抗震性能分析

摘　要：斜交网格筒新型结构体系具有较大的抗侧刚度,为建造高层、超高层结构提供了有利条件,目前已在国内外有多例成功实践,但相关抗震性能研究还很少。采用Perform-3D程序对典型钢管混凝土斜交网格筒-钢筋混凝土内筒结构进行了静力弹塑性分析。总结了体系塑性发展过程及构件屈服顺序,给出了斜交网格筒屈服路径,并从斜交网格筒作用力的变化阐述了内外筒间内力重分配的原因,明确了内外筒内力分配特点。基于内外筒抗侧刚度的发展过程,探讨了结构抗侧刚度退化的主要原因。     

高层斜交网格筒结构最小势能法简化计算研究

高层斜交网格筒结构是由交叉布置的斜柱和水平环梁组成的筒体结构,斜柱主要承受轴力作用。通过等效刚度的方法,将高层斜交网格筒结构等效为各向异性板壳模型,用最小势能原理求出等效模型的位移场闭合解。研究结果表明:高层斜交网格筒等效连续化方法求解结构侧移分布精度较高,同时可以得到结构的内力分布;该类结构是弯曲型和剪切型变形的叠加;该类结构具有明显的剪力滞效应;通过等效简化方法可以将三维筒体结构转化为具有等刚度、且不改变内力分布的平面模型。提出的等效连续化简化方法可为高层斜交网格筒体结构进一步研究提供理论参考。     

底层大柱距筒中筒结构的模型试验研究

本文介绍了一十五层底层大柱距筒中筒结构的有机玻璃电测模型试验。模型底层外筒周边柱距为上部柱距的两倍,但为保持筒的空间作用特性,模型设计中采取了一些措施。试验中量测了模型在倒三角侧向荷载作用下的内力分布,得到了结构底部两层内外筒的荷载分配及结构的侧向位移。根据试验结果,讨论了底层大柱距高层筒中筒结构内力分布及荷截分配的特点,论述了底层大柱距筒中筒结构方案的可行性,为该类结构在实际工程中的应用提供了必要的资料。     

高层筒体结构的自由振动浅论

本文提出了一种利用惯性力的分量值代替外部荷载矢量Ｚ的法向分量，则筒体自由振动的动力学问题更转化的相应的静力学问题，于是筒体内力便易于求解。园形横截面筒体是一种截面为封闭式的薄壁园形壳体，研究筒体在风载作用下的动问题，首先需分析它们自由振动，并对其空间受力特点进行探讨。     

基于高性能桩单元法的海上风机单桩支撑结构水平承载力研究

海上风力发电机单桩支撑结构由单桩、过渡段和锥形塔筒组成。海洋土体变异性大和风机塔筒变截面的特点大幅增大了使用离散弹簧法进行支撑结构计算的梁单元划分量。为实现对风机支撑结构的高效模拟，该文提出了一种改进的欧拉-伯努利梁单元，该单元实现了桩土相互作用关系的内置和对单元变截面的考虑，相较于传统梁单元大幅度减少了单元划分量。该文在单层与多层土体中验证了上述单元的精确性与高效性，并研究了新型单元在风机单桩支撑结构计算中的适用性。在此基础上，进行了风机单桩水平承载性能参数分析，研究了桩长与桩径对大直径桩水平变形规律和承载力的联合影响，研究给出了不同于现有规范的刚性短桩-中长桩划分的相对刚度特征值临界范围。     

筒中筒结构协同分析新方法

在结构连续化假定的基础上,将内筒和外筒视为铁摩辛柯梁,同时考虑内筒和外筒的剪切与弯曲变形,建立了筒中筒结构协同分析的哈密顿对偶体系,导出了相应的状态空间方程,其系统矩阵具有辛矩阵的特性,可用精细积分法求该体系的高精度数值解。提出了一套分析筒中筒结构协同工作的新方法,利用这种方法对筒中筒结构进行协同计算,计算简捷明了,编制的计算程序能应用于这类结构的初步分析,为结构方案的确定和结构设计提供了较为准确的依据。