北京工人体育场开口单层扁薄拱壳罩棚钢结构整体稳定性能研究

北京工人体育场钢结构罩棚为周边设置摩擦摆支座的开口单层扁薄拱壳结构。为提升结构整体稳定性，采用考虑结构整体初始缺陷的4等分杆件模型进行有限元模拟，针对拱壳整体形态、构件截面规格和支座刚度共计3类11个参数进行单变量敏感性分析，评估结构在特征值屈曲分析、弹性和弹塑性全过程分析下的受力性能。分析表明：弹性全过程分析临界系数与特征值屈曲分析临界系数间具有强线性相关性，二者比值平均为0.535;结构塑性折减系数平均值为0.418;拱壳整体形态类参数的敏感性相对较高，其中拱端高差敏感性最高；构件截面规格类参数中，拱肋和外环梁截面规格的敏感性较高，支座刚度的敏感性相对较低。提出了结构整体稳定设计流程，结合特征值屈曲敏感性分析结果、构件承载力富余度和弹塑性全过程分析出铰杆件类型进行综合分析，有助于提高结构整体稳定设计效率。     

高层建筑不同结构形式对扭转性能的影响分析探讨

本文结合笔者多年结构设计实践,详细分析了高层建筑构件截面对结构抗扭刚度的作用影响,并分别以框架结构和框一剪结构为例,对结构构件截面及形式对结构扭转性能的影响进行了详细分析与阐述,并得出科学的结论。     

刚度理论与结构概念设计

从结构刚度角度指出了结构概念设计的重要性及其目的,提出了结构选型的原则和方法,阐述了对混凝土构件截面刚度的认识,并就构件计算和整体计算的线弹性假定问题进行了探讨,从而推广刚度理论的应用.     

桁架门式起重机结构优化设计

运用最优化方法，以起重机金属结构重量最轻为目标函数，以结构的主要染构件的截面尺寸为设计变量，以强度、刚度为约束，应用有限元分析软件MSC/NASTRAN对门式起重机金属结构进行结构优化。通过优化分析，获得了起重机结构主要梁构件的优化设计参数，有效地改进设计。     

重要建筑的抗震性能设计——实例分析

重要建筑物由于特殊的形体要求,结构布置常常不规则且抗震设防标准高。按常规方法进行设计遇到很大困难。通过两个途径改善了建筑物的抗震性能:一是针对结构平面布置的不规则,调整局部构件的截面抗弯刚度,实现结构整体刚度内在的规则分布;二是采用被动耗能减震技术,通过设置油阻尼器,为结构提供附加阻尼。分析结果表明,通过以上两个途径,可以显著增强结构抗震性能,减小构件截面尺寸,提高性价比。     

钢筋混凝土构件截面软化性能的研究

本文论述了抗震结构分析中考虑负刚度的重要意义,计算分析了不同轴力和配箍率对钢筋混凝土构件压弯截面软化性能的影响,在大量数据分析的基础上,用逐步回归分析给出了计算钢筋混凝土构件压弯截面负刚度有关参数的经验公式。     

区域约束混凝土梁刚度分析

通过已完成的试验研究资料分析区域约束混凝土梁截面刚度变化规律基础上,建立了区域约束混凝土梁截面刚度的计算公式,并利用ANSYS软件进行了非线性分析。通过ANSYS对试件梁进行分析,分析结果与理论计算和已有试验结果进行了对比。结果表明:有限元分析结果与试验结果吻合良好,配筋率得到提高,构件的刚度得到大幅度的增加。因此在相同条件下,可减小构件截面尺寸,从而可获得较大使用空间,同时构件延性和刚度得到保证,使得区域约束混凝土梁比普通混凝土梁的抗震和使用性能及安全性能都得到明显提高。     

钢结构实腹式压弯构件设计

压弯构件在实腹式结构中应用较为广泛,本文以某建筑工程设计的构件截面为例,依据规范,确定截面的尺寸,得到截面的几何特征,通过截面的验算,判断截面设计的安全性,结果表明经过强度验算、刚度验算、整体稳定验算和局部稳定验算,最终确定该构件截面设计安全,满足设计要求。     

Mechanical performance of steel reinforced concrete frame structures during fire including a cooling phase

在火灾降温阶段，结构构件的截面部分区域升温的同时，也有区域在降温，结构受力性能较为复杂，建筑结构更易发生倒塌破坏。为研究火灾降温阶段型钢混凝土框架结构的受力性能，通过已有火灾升降温条件下型钢混凝土框架及柱的受力性能试验，得到了构件截面的温度-时间关系曲线、结构变形-时间关系曲线，以及升降温过程中框架及柱的破坏形态。同时，采用有限元模型对升降温过程中型钢混凝土框架及柱的受力性能进行分析。结果表明：在火灾降温阶段，构件截面的升温区和降温区的范围在逐渐变化，截面的应力也随之发生变化。在此阶段，构件截面内部温度升高导致材料强度降低，截面外部处于降温区域的材料强度进一步降低，截面内外温差导致截面周围出现拉应力。上述因素的共同作用导致结构在火灾降温阶段发生破坏。相较于受火前，结构温度降至室温时结构的刚度降低、变形增加。     

考虑加固截面相对长度影响的等效刚度实用计算方法

对局部加大截面后构件等效刚度进行理论分析,提出考虑加固截面相对长度的构件等效刚度实用计算方法。经试验验证,该方法与有限元分析及试验结果均较为接近,可方便地应用于工程实践。同时指出,当加固截面与构件长度之比达到一定值后,增加加固截面相对长度对提高等效刚度和承载力的效果不再明显,加固设计时应予以考虑。     

Consideration of the problem of shearing and torsion of thin-walled beams with arbitrary cross-section

In structural analysis it is often necessary to determine the geometrical properties of cross-sectional areas. The location of the shear center is of greater importance for a thin-walled cross-section. The purpose of this paper is the computation of the shear center of arbitrary thin-walled cross-sections using the finite element method. The coupling problem of shearing and torsional deformation of thin-walled beams based on Saint Venant's theory is considered. This problem of coupled shearing and torsional deformation was analyzed using the finite element method in which the matrix of shear rigidity and torsional rigidity were determined. The shear center can be obtained by determining the coordinate axes so as to eliminate the nondiagonal terms. Then, applying the stiffness matrix of shear rigidity and torsional rigidity obtained in the above, the stiffness matrix of the space framework elements in which the shear deformation is taken into consideration is developed.     

楔形杆件结构的弹性稳定分析

本文推导出了任意截面形状的楔形杆的单元刚度矩阵和单元几何刚度矩阵。文中截面面积和惯性矩沿杆轴的变化性质由杆件的截面尺寸精确表达,屈曲位移模式近似地用已知杆端位移产生的弹性变位曲线描述,单元刚度矩阵和单元几何刚度矩阵采用结构力学和能量原理相结合的方法推导,形式简单,精度良好,可以方便地用于实际工程。文中附有计算实例。     

水平荷载作用下考虑扭转效应的交错桁架内力和位移计算

通过对交错桁架在水平荷载作用下受力特点和水平荷载传递途径的研究,在楼板刚度无穷大假定的基础上,提出了水平荷载作用下考虑扭转效应的桁架内力和楼层位移简化计算方法,给出了层分析模型的质量中心、刚度中心、计算偏心距的计算公式,考虑弦杆-楼板组合梁效应的桁架侧移刚度计算公式.结合算例,对简化方法与有限单元法的计算结果做了对比.其结果表明,两者相差不足5%.     

Design criteria for diagrid tall buildings: Stiffness versus strength

The procedures and formulations suggested in literature for the design of diagrid structures start from the assumption that diagonal sizing process is governed by the stiffness requirements, as usually occurs for other, less efficient, structural types, and that member strength demand is automatically satisfied by the cross section resulting from the stiffness requirements. However, thanks to the high rigidity of the diagonalized façade, strength requirements can be of paramount importance and even be the governing design criterion. In this paper, stiffness and strength design criteria for diagrid structures are examined and translated in simplified formulae for quick member sizing. The application of the two approaches for the design of a 100‐storey building model, carried out for different diagrid geometrical patterns, gives the opportunity of discussing the relative influence of stiffness and strength on the design outcomes, in terms of resulting diagonal cross sections and steel weight, as well as on the structural performance. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

影响高层框剪结构楼板刚性的参数

从按刚、弹性楼板计算框剪结构的底层中间框架柱剪力误差值的分析入手 ,建立了一个由弹簧支承的水平深梁的模型。以此剪力误差值作为衡量楼板刚性的指标并提出楼板剪切刚度的概念。从理论上证明楼板的刚性同地震烈度无关 ;通过对影响楼板刚性的各个因素进行分析比较 ,得出楼板的长宽比是影响楼板刚性的主要因素 ,而增加楼板厚度并不是增加楼板刚性的有效途径 ;不能单纯地根据楼板长宽比的范围进行刚性楼板的判断 ,也不能简单地根据楼板与剪力墙的刚度比进行刚性楼板的判断     

高性能复合砂浆钢筋网加固高温作用后RC梁二次受力刚度研究

选取适当的混凝土和钢筋的热工参数及其高温后的力学性能,采用有限元分析软件ANSYS对标准升温条件下RC梁的截面温度场分布进行瞬态热分析,利用高度不变、宽度折减的方式得到受火后的等效截面,并在规范给出的短期刚度计算公式的基础上进行了修正。采用刚度解析法推导了高性能复合砂浆钢筋网加固高温作用后RC梁的刚度计算式,计算时考虑了加固时因未完全卸载和重力引起的应力-应变滞后现象,最后结合现场试验来验证所推导计算式的合理性。试验结果表明,高性能复合砂浆钢筋网可以有效提高构件的抗弯刚度。通过挠度理论计算值与试验值的对比可知,理论值均大于现场试验值且相差在10%以内,高性能复合砂浆钢筋网加固高温作用后RC梁短期刚度的计算式在实际工程应用中偏于安全。     

冷弯薄壁C形钢梁弯曲变形分析

对13根Q235冷弯薄壁型钢卷边槽形截面简支梁试件的试验进行了变形性能分析,结果表明:北美规范按最大弯矩控制截面计算有效截面刚度进行变形分析偏保守;我国冷弯薄壁型钢技术规范按毛截面计算(相当于等截面、等刚度梁分析)偏于不安全。因此通过对该试验的数据进行参数分析,提出了一个变形计算公式中较合理的折减系数。     

Coupled static and dynamic buckling of thin walled beam by spline finite element

For the coupled static and dynamic buckling of thin walled beam subjected to various forces, such as axial force, uniform bending moment, and bending moment due to concentrated and distributed lateral forces, the spline finite element method is employed to obtain the dynamic stiffness matrix. Second order effects of the axial force and moment are considered. A doubly symmetric cantilever beam with uniform cross-section is investigated. Extensive static and dynamic interaction diagrams are plotted. The effects of warping rigidity, torsional rigidity, axial tension and compression on moment buckling, moment on axial buckling compression, higher buckling modes are discussed in detail. The spline finite element method is proved to be very efficient for the present problem and many interaction diagrams can be plotted easily. Some new results are presented. The methodology is based on finite element formulation and therefore it can be easily extended to analyze structural frames.     

长期可变荷载作用下预应力混凝土梁的刚度试验研究

通过对预应力混凝土梁在可变荷载作用下为期两年的长期试验,对其刚度、挠度及截面应变进行实测,依据测试结果,对现行规范长期荷载作用下受弯构件刚度的计算公式进行了验证。     

不同结构组合形式的GFRP-钢组合桁架梁受力性能研究

为了研究玻璃纤维增强复合材料(GFRP)-钢组合结构的受力性能,根据各向异性体弹性力学理论确定GFRP材料的物理力学参数,依托淮河出海口闸区工作桥工程实例,利用ABAQUS建立基于板壳单元的桁架梁有限元模型,分析其受力特性.采用将部分应力较大的GFRP构件替换成钢构件的结构组合方案,对比分析了结构自重、跨中挠度、单元应...