箱形截面杆件三角形钢桁架人行天桥结构设计

南京市玄武大道樱铁村人行天桥设计为三角形钢桁架桥,所有杆件均为箱形截面,腹杆直接抵焊在弦杆上,不设节点板。重点介绍了该桥桁架节点构造设计中,在箱形弦杆内部设加劲隔板构造的方案;以及桥面板设计中,采用压型钢板组合桥面板的创新做法。这些关键技术的解决,使该桥结构设计具有一定的特色和优越性,值得推广和应用。     

不规则自由曲面钢屋盖深化设计

北京大兴国际机场旅客航站楼及综合换乘中心工程指廊区钢屋盖深化设计中,采用增加焊接球、杆件截面调整、箱形构件截面局部加宽、杆件相贯于一点影响焊接难题,采取偏心调整、主构件局部增大截面等措施,进行多杆件复杂节点深化设计,控制了屋盖整体变形和焊接变形、减小焊接残余应力对安装精度的影响。     

全焊传统风格建筑圆钢管柱-箱形截面双梁节点抗剪承载力计算

为研究全焊传统风格建筑圆钢管柱-箱形截面双梁节点的抗震性能和抗剪承载力,对4个全焊双梁柱节点进行水平低周反复加载试验,包括2个中节点和2个边节点。通过观测试件在侧向力作用下的受力过程和破坏形态,研究圆钢管柱-箱形截面双梁节点的抗震性能和受力机理。通过量测节点核心区范围内的应变大小,并观测上核心区、中核心区和下核心区屈服的顺序,分析结构节点核心区在侧向力影响下的破坏模式,研究双梁柱节点的斜压杆受力机理。试验结果和理论计算分析表明:全焊传统风格建筑圆钢管柱-箱形截面双梁节点破坏主要发生在下节点核心区,为沿对角线的剪切破坏。根据试验结果,推导出考虑轴压比影响的圆钢管柱-箱形截面双梁节点抗剪承载力算式。     

箱形截面柱剪力键式全螺栓连接受力性能研究

为了解决传统箱形截面柱法兰连接节点对结构空间占用的问题，提出了一种箱形截面柱剪力键式全螺栓连接节点，并对2个全螺栓连接箱形截面柱和1个整体式箱形截面柱进行拟静力试验研究。观察了全螺栓连接箱形截面柱的破坏现象，分析了全螺栓连接箱形柱的滞回性能、承载力、刚度退化、延性以及耗能能力等受力特性。结果表明：整体式箱形截面柱和剪力键式全螺栓连接箱形截面柱均发生塑性铰破坏；滞回曲线饱满，具有良好耗能能力；剪力键和水平单向螺栓的设置可使全螺栓连接箱形截面柱承载力提高24.64%,竖向高强螺栓拉力降低29.44%;节点处钢连接件的设置约束了箱形截面柱的屈曲变形，与整体式箱形截面柱相比，全螺栓连接箱形截面柱的位移延性系数提高了26.47%;钢连接件间无滑移，剪力键式全螺栓连接节点连接可靠。通过剪力键式全螺栓连接节点与刚接节点有限元分析结果对比，表明在工程应用中箱形截面柱剪力键式全螺栓连接节点可等效刚接。采用GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》对箱形截面柱剪力键式全螺栓连接节点进行承载力验算，计算结果与试验结果吻合。     

铝合金网壳箱形-工字形杆件盘式节点受力性能试验研究

为研究铝合金网壳箱形、工字形截面杆件盘式连接节点(又称TEMCOR节点、板式节点)的受力性能,对南京牛首山佛顶宫工程典型铝合金盘式节点足尺试件进行了静力加载试验,采用通用有限元程序ABAQUS对加载过程进行全过程数值模拟。在进行静力加载试验时,铝合金杆件端部采用铰接,在节点盘中心区域设置加载板进行竖向加载。研究结果表明：在节点盘中心竖向荷载作用下试件发生脆性破坏。对向两杆为箱形截面（试件JD1）时,箱形截面杆件下翼缘发生断裂,上下节点盘屈曲,且与断面相邻的螺栓被拉断;对向杆件为工字形截面（试件JD2）时,下节点盘发生块状撕裂,破坏时铝合金型材及螺栓均无屈曲和破坏。在极限荷载作用下,试件JD1杆件腹板及节点盘仍处于弹性工作状态,箱形截面中性轴位于截面中间;试件JD2铝合金型材处于弹性工作状态,工字形截面中性轴位于截面强轴以下1/6腹板高度处,下节点盘在α=60°及α=180°方向应力较大,接近屈服强度。试件JD1的极限荷载和初始刚度均约为试件JD2的1.5倍。根据对称性建立的节点试件数值模型分析所得的局部应力、荷载-位移曲线及弯矩-转角曲线与试验结果吻合较好,可以用于此类节点的数值模拟。     

钢管混凝土桁梁受弯试验研究

针对钢管混凝土桁式受弯构件的整体受力性能,设计并制作了钢管混凝土桁梁试件,进行了四分点对称加载,分析了钢管混凝土桁梁的变形与应变分布模式、破坏模式和承载力等。试验结果表明:钢管混凝土桁梁变形比实腹梁小很多且主要集中于边段;桁梁节点受力复杂,节点承载力是结构承载力的控制因素;弦杆填充混凝土可增大弦杆的径向刚度并约束节点变形,避免发生弦杆钢管塑性失效,从而提高节点承载力。四分点对称荷载作用下,全焊桁梁腹杆实际分担的轴力值小于铰接桁架的计算值,弦杆承受了较大的弯矩;节点破坏前桁梁试件边段腹杆有较明显的剪切变形。     

箱形钢板剪力墙稳定性分析

箱形钢板剪力墙是由一系列热轧H型钢焊接而成,管腔内可根据需要浇筑或不浇筑混凝土,从而形成组合箱形钢板剪力墙和纯钢箱形钢板剪力墙两种墙体形式。与普通钢板剪力墙相比,两者不同之处在于箱形钢板剪力墙能同时承受竖向荷载和水平荷载。通过对一字形截面箱形钢板剪力墙的整体稳定和局部稳定进行理论分析,推导出墙体高厚比和板件宽厚比限值和计算式,计算结果与有限元分析结果吻合良好。分析表明:在相同轴压比下,箱形钢板剪力墙的高厚比比钢筋混凝土剪力墙的高厚比有所提高。由于管内混凝土的存在,组合箱形钢板剪力墙钢板的局部屈曲能力增强,相应的宽厚比限值较纯钢箱形钢板墙可适当放宽。     

栓焊梁高强度螺栓的工地安裝工艺

我局在学习兄弟单位先进经验的基础上,完成了风陵渡黄河大桥栓焊梁(24孔48米桁梁)的施工。我局援外职工在坦赞铁路参加了大鲁阿哈大桥栓焊梁工程(3孔48米桁梁、2孔24米桁梁)、鲁伊帕大桥栓焊梁工程(14孔24米板梁、1孔48米桁梁)、谦贝西大桥栓焊梁(5孔48米桁梁)的上部建筑工程等,积累了一些栓焊梁高强螺栓施工的经验,供有关单位参考。计算原则高强度螺栓连接的设计,是假定作用于杆件连接的力完全由杆件接触面所产生的摩擦力传递。因此,连接的强度与螺栓所受预应力和接触面之摩擦系数有关。     

双曲线椭圆旋转面倒置单层网壳结构施工成套技术

针对双曲线椭圆旋转面倒置单层网壳结构的独特造型以及箱形杆件与箱形相贯节点构造带来的施工难题,提出了把整个网壳结构的吊装按照一个箱形相贯节点与三根箱形杆件作为一个标准吊装单元体进行的地面拼装与高空吊装的方法;提出了在箱形杆件与箱形相贯节点端部焊接L形临时连接件并用螺栓进行临时连接固定的方法;提出了将棱镜装置放于箱形相贯节点牛腿端面中心点进行的测量定位方法;提出了相互铰接连接的带撑杆夹具并与脚手架扣件连接进行支撑固定的方法;提出了对已完成临时固定的至少相隔三层的底层结构进行检查校正的优化顺序;提出对已完成校正并点焊同定的至少相隔三层的底层结构进行正式焊接的优化顺序,采用统一对称、分区进行,单杆双焊、双杆单焊的焊接顺序与在间隙中塞垫合适钢板的方法控制焊接变形,工程中的成功实践表明,提出的施工成套技术实用、经济、安全、高效.     

GB 50017—2017《钢结构设计标准》疑难浅析(4)

<正>10桁架杆件的次弯矩(第5. 1. 5条,第8. 5. 1条)第5. 1. 5条规定,桁架杆件的轴力计算可采用节点铰接;采用节点板连接,杆件截面为单角钢、双角钢或T形钢时,可不考虑节点刚性引起的弯矩效应;钢管相贯节点,主管节间长度与截面高度或直径之比不小于12、支管杆间长度与截面高度或直径之比不小于24时,可视为铰接节点; H形或箱形截面     

钢管混凝土组合桁梁受弯承载力简化计算方法研究

钢管混凝土组合桁梁由钢管混凝土桁架和混凝土板组成,其在承受正弯矩时可充分发挥混凝土板与桁架的组合作用。为对这种结构的受弯受力性能进行研究,提出了基于铰接桁架的分析方法,以不带竖腹杆的warren型钢管混凝土组合桁梁为例,推导了在节点单点荷载以及两点对称荷载作用下简支组合桁梁各个构件的效率系数。通过不同构件之间的效率系数进行对比,得到了组合桁梁的破坏模式判定以及受弯承载力简化计算方法。同时通过引入腹杆抗力折减系数,将节点承载力对组合桁梁受弯承载力的影响也考虑在内。将公式计算结果与既有文献中的钢管混凝土组合桁梁、桁架试件试验结果进行了对比,破坏模式和受弯承载力均吻合良好,所选全部33榀试件的计算值与实测值的相对误差为1.27%,标准差为0.128。结果表明,该简化计算方法建立了节点与组合桁梁承载力之间的相互联系,能够快速、准确地对破坏模式及受弯承载力进行估算,可极大地简化设计流程。设计中应根据组合桁梁各构件的效率系数对其截面尺寸进行优化,确保不同破坏模式下的受弯承载力较为接近,同时避免由于节点或腹杆过早失效导致组合桁梁发生剪切破坏。     

基于效率系数的组合钢桁梁优化设计方法

组合钢桁梁具有桁架结构的受力特征,同时还受节点性能和板桁组合作用的影响,受力机理复杂。传统有限元优化方法无法兼顾杆件和节点,为对组合钢桁梁设计方案进行快速、准确地优化,提出了一种基于效率系数的优化设计方法。在采用杆系有限元模型进行初步分析基础上,根据结构内力分布相似的假定,以杆件和节点承载力效率系数为优化指标对构件进行优化,再将优化方案代入有限元模型进行验证。以矩形钢管混凝土组合桁梁连续梁桥既有通用图集为依托工程,进行设计方案优化。结果表明:组合钢桁梁空间效应等因素产生的弯曲应力可达组合应力的15%～42%,弯矩产生的影响不可忽略,在计算杆件效率系数时应将弯矩和轴力同时考虑在内; 效率系数可直观反映组合钢桁梁构件应力状态,快速定位优化构件,还可依据杆件截面特征将优化方案细分至板件层面; 所提优化设计方法可对组合钢桁梁的节点和杆件进行统筹优化,避免反复进行有限元试算,显著提高优化计算效率。     

冷弯薄壁型钢双肢拼合构件轴压承载力研究

目前我国相关规范对冷弯薄壁型钢组合截面构件的承载力设计方法比较粗略。基于已有的卷边槽形截面构件和由其组成的组合箱形截面构件的轴心受压承载力试验研究结果,通过有限元模拟和理论分析研究了此类构件拼合前后的受力性能的差异。分析了安装误差和连接件间距对拼合构件承载力的影响。提出了针对组合箱形和工字形截面构件的轴心受压承载力设计方法。研究表明,组合箱形截面构件的整体屈曲和畸变屈曲承载力较单肢截面构件有一定提高,而组合工字形截面构件仅整体屈曲承载力有一定提高。设计承载力与试验结果的比较表明,所提出的建议设计方法基本合理,可为相关规范的编制提供参考。     

圆管截面桁梁极限承载力试验研究

进行了上弦杆为钢管混凝土、上下弦杆均为钢管混凝土的桁梁试件和空钢管桁梁试件的对比试验研究。研究结果表明,弦杆钢管内填充混凝土可提高弦杆的抗压、抗弯和径向刚度,改变节点失效模式,提高节点强度和刚度;弦杆为钢管混凝土的桁梁试件与空钢管桁梁试件一样,结构破坏均是因节点失效引起的;由于弦杆管内填充混凝土提高了节点的强度和刚度,不仅受压的上弦杆而且受拉的下弦杆管内填充混凝土,都会提高圆管截面桁梁试件的整体承载力。最后对管节点的承载力和桁梁试件整体承载力进行了讨论。     

高强钢薄壁箱形截面轴压构件整体稳定承载能力研究

为研究18Mn2Cr Mo BA高强钢材轴心受压构件的整体稳定承载能力,对8个高强钢板冷弯成槽形并对焊成形的薄壁箱形截面构件进行轴心受压试验研究。通过建立有限元模型分析高强钢薄壁箱形截面压杆稳定承载力,分析对比发现计算结果与试验结果吻合良好。利用有限元软件分析了48个不同截面、不同长细比的构件,将试验结果、有限元分析结果与GB 50017—2003《钢结构设计规范》进行对比,发现其比b类曲线高、比a类曲线略低。建议该类杆件的设计采用GB 50017—2003的b类曲线。     

CCTV新台址主楼外筒“米”形节点滞回性能的试验研究

中央电视台(CCTV)新台址主楼外筒由SRC组合斜柱、箱形截面钢支撑及工形截面钢梁组成,其外筒节点呈"米"形。本文对外筒中两种有代表性的"米"形节点进行了模型试验研究,考察了两个关键节点和两个典型节点在反复荷载作用下的延性性能和滞回性能,检验强节点弱构件的设计思想是否满足。试验采用对与节点相连的柱子施加恒定轴力,对两对交叉斜撑施加反复交叉拉压轴力,逐步循环加载直至节点破坏。试验现象及结果表明,所有试件在节点板区域破坏前,其所连接的杆件(斜撑)已失去承载力,节点板在杆件达到极限承载能力时部分进入塑性,但仍具有较高的安全储备。作者建议节点板与斜撑、柱连接处形成光滑过渡并在深化设计中改进,避免应力集中现象造成节点延性降低。     

钢桁桥变截面箱形杆件轴心受压稳定性试验研究

为了解变截面箱形杆件的稳定性能,以某钢桁桥的变截面箱形弦杆为原型,进行1∶4缩尺后制作成轴心受压杆件进行模型试验(模型两端模拟为铰接),同时采用有限元法对杆件失稳过程中的变形、应力和破坏形态进行分析研究。结果表明:杆件最大水平位移靠近小截面端0.3L处,杆件沿弱轴整体失稳,失稳位置偏小截面端,部分板件发生翘曲;板件横隔板位置未发生翘曲。因此,对长细比小于50(按小截面端计)的箱型变截面杆件,建议采用小截面端的截面属性进行稳定性验算。同时建议不带加劲肋的箱型变截面杆件在变截面位置应设置横隔板或加劲肋,以提高板件的局部稳定。     

重庆菜园坝长江大桥的制作工艺

重庆菜园坝长江大桥为刚构与提篮式钢箱系杆拱、桁梁、正交异性桥面板的组合结构,大桥钢桁梁杆件的尺寸和孔群精度控制、钢箱拱的线型和孔群精度控制、整体节段的制造精度控制是制作中的技术难点,通过在整体节点杆件半品件加工、胎型组装、焊接变形、栓孔钻制,钢箱拱组装、预拼装,钢桁梁整体节段预拼装等方面采取的各项工艺措施,重庆菜园坝长...     

某单层柱面网壳的制作与安装

华能大厦的中庭屋盖为单层柱面网壳结构体系,屋面采用双层夹胶玻璃。该网壳的杆件为焊接箱形截面,截面尺寸小、板材厚,杆件相交节点多且角度小,制作难度大;因场地条件限制,在高空拼装,采用累积滑移进行安装,安装要求高。通过对该网壳进行深化设计,并对制作、拼装、滑移和安装等施工工艺进行分析和优化以及对支座等关键节点进行处理,使得该网壳顺利安装就位,并满足设计要求。     

天津于家堡交通枢纽大跨度单层网壳设计与分析

天津市于家堡交通枢纽站房屋盖为大跨、无柱单层网壳钢结构,外形为由正、反螺旋线编织而成的贝壳形双曲面,平面尺寸约为143m×81m。网壳网格为不规则空间四边形,所有箱形截面杆件均以不同角度交汇于节点。通过对该穹顶结构在各种作用效应下的强度、变形、整体稳定及支座的设计、节点有限元分析、防倒塌分析,保证了结构的安全。