型钢桁架K形节点的加固措施及试验研究

大连某工程在结构设计中采用了宽翼缘H型钢桁架结构,其中K形节点较多,在设计过程中,采用杆系程序计算时,强度和刚度能满足设计规范要求。目前涉及宽翼缘K形节点的资料较少,有限元分析结果表明,部分节点腹板强度不能满足设计要求,需要进行加固补强。为了验证节点加固补强措施的有效性,对宽翼缘H型钢K形节点进行了试验研究。通过试验,得到K形节点的工作机理、承载力、刚度及退化进程、延性、耗能能力和破坏特性等,为K形节点加固补强提供了设计依据。     

一种钢-混组合桁架桥下弦杆节点极限承载力研究

钢-混组合桁架是一种新型铁路桥梁结构,节点受力复杂,通过对3个采用PBL连接件的钢-混组合桁架节点进行水平单调加载试验,研究了外接式节点的受力特性、破坏模式和极限承载力。基于有限元软件ABAQUS对试件进行3D模型分析,计算结果与试验结果较为吻合。研究表明：钢-混组合桁架节点受力性能良好,PBL连接件传力效果明显;钢腹杆为节点薄弱环节,增加腹杆厚度可有效提高节点屈服后强度和节点极限承载力;通过模型分析,提出的腹杆不对称的设计方法,破坏顺序明确,与3个钢-混组合桁架节点的试验结果相比偏于安全,能够满足我国桥梁抗震设计要求。研究成果可为同类节点的应用提供参考。     

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。     

某钢桁架连桥节点设计及拓展分析

钢桁架结构是工程应用非常广泛的一种结构体系。以实际工程的钢桁架结构为背景,该钢桁架结构主要受力构件采用箱形截面,对其关键节点进行设计、分析及优化,并在此基础上拓展到H型钢构件的"K+T"形节点设计,提出了"K+T"形节点设计中存在的问题和优化方案。     

T形钢桁架连接节点分析

本文主要介绍T形钢桁架的特点,指出分析桁架节点的意义,对规范中没有提出计算方法的此类连接节点进行分析。重点对T形钢桁架的上弦节点进行探讨,提出了一种节点的简化模型计算方法,采用ANSYS软件进行有限元分析,通过节点的mises应力云图和位移变形图,了解节点在不同荷载作用下的应力分布规律,找出节点受力中最不利的环节,分析节点的受力特性,提出了相应的解决办法,特别是节点设计中的一些构造措施,可以为设计人员在节点设计时提供一些参考。     

十字门喜来登酒店转换桁架设计

十字门喜来登酒店的中庭转换跨度为37.8m,上部承载17层的客房层荷载,属于特大跨重载转换。采用大跨箱式钢桁架进行转换,主桁架与次桁架交叉布置,同时在上下弦杆水平面内设置交叉支撑,形成箱式转换层。文中对转换桁架的布置原则、桁架形式、杆件截面选型及节点设计做了详细介绍,并以柱头节点为例说明了有限元节点验算的方法。     

天津富润中心超高层结构设计

天津富润中心采用钢管混凝土叠合柱和钢筋混凝土核心筒作为结构受力体系,并利用避难层设置伸臂桁架加强其侧向刚度。提出了合理的抗震性能目标,并进行了小震弹性和大震弹塑性分析,将概念设计和计算充分结合,确保了结构方案的安全合理。在基础设计中选择了合理的静载试验方案,并采用变刚度调平来减小内筒和外框之间的沉降差。对一次性加载、正常施工模拟加载、考虑逆作的施工模拟加载三种施工顺序进行了模拟加载分析。针对钢管叠合柱与混凝土梁连接节点,提出了在钢管壁开方洞补强的方案,进行了节点补强有限元分析和节点试验。对两栋塔楼之间的裙房梁板进行了专项有限元分析,按中震不屈服配筋,并进行了大震不坍塌验算。通过将加强层核心筒角部内置圆钢管改为方钢管端柱,优化了此位置连接节点。     

某复杂空间相贯节点有限元分析

GB50017-2003《钢结构设计规范》对复杂空间相贯节点无明确的计算方法,文章以某超高层建筑项目为背景,采用ABAQUS对其钢桁架的关键相贯节点进行有限元分析,验算其承载力是否满足设计要求并确定节点的薄弱部位,同时提出节点的加强构造措施并进行有限元分析验证,为类似节点设计提供参考。     

装配式钢桁架筒仓施工支撑平台力学参数优化设计

为研究装配式钢桁架筒仓施工支撑平台的承载特性并优化其设计,首先使用有限元软件对带腹板连接板拼接节点单元试件的承载特性试验结果进行验证,在有限元数值模拟和试验结果相吻合的前提下,利用有限元软件建立装配式钢桁架筒仓施工支撑平台整体结构模型,研究均布荷载作用下,不同钢桁架梁高、弦杆间距、杆件截面形式和截面尺寸及节点连接形式等参数对装配式钢桁架筒仓施工支撑平台力学性能的影响,为装配式钢桁架筒仓施工支撑平台提出设计建议。结果表明:随着钢桁架梁高的增大,弦杆与斜腹杆的夹角随之增大,整体结构的抗弯刚度增大,使得整体结构的极限荷载增大,跨中挠度减小;随着弦杆间距的增大,整体结构的抗弯刚度减小,跨中挠度增大;所设计的半刚性拼接节点接近刚性连接,考虑到安装、拆卸的方便性,建议采用半刚性连接;5种截面比较下,T型截面性能最优,建议钢桁架不同部位采用不同截面形式的杆件,可实现较好的经济效益。     

鄂尔多斯体育场转换桁架节点试验研究

为考察鄂尔多斯体育场钢屋盖转换桁架节点在设计荷载下的受力性能,对该钢桁架上、下弦的两个节点进行了缩尺试验研究。试验表明上、下弦节点在设计荷载下均未发生破坏,节点整体仍处于弹性状态,大部分区域的应力水平较低,下弦节点的最终破坏模式为受压杆件及相连节点板的局部屈曲。随后建立了考虑材料和几何非线性的有限元模型,计算结果与试验中的测点数据吻合良好。试验和有限元的分析结果均表明,鄂尔多斯体育场钢桁架上下弦节点在设计荷载下具有足够的刚度和强度,满足工程应用的要求。     

钢结构转换桁架在工程中的应用与分析

实际工程设计中,经常会遇到建筑底层抽柱形成大空间的建筑功能要求。介绍一个为满足底层抽柱采用钢结构转换桁架的结构设计实例。重点介绍结构体系的合理选择,结构整体设计,钢结构转换桁架的设计与分析,转换桁架特殊节点的设计与有限元分析。结果显示,通过合理巧妙地布置结构构件,可满足建筑功能使用要求,并使结构整体具有良好的工作性能。研究成果对该类结构在工程设计中的应用与推广具有一定指导和借鉴意义。     

装配式斜支撑钢框架承载力性能试验研究

新型工业化装配式斜支撑钢框架由钢桁架梁、钢立柱、钢斜支撑等构件所组成,该框架的桁架梁和斜支撑不同于传统框架,其传力路径、受力性能、破坏机理未经考证。通过对单榀单跨斜支撑钢框架进行静力试验及有限元模拟分析,旨在研究分析其水平荷载极限承载能力、变形特性、破坏机理及延性性能。试验及分析结果表明:装配式斜支撑钢框架承受水平荷载能力较强,斜支撑将水平荷载传递到桁架梁中部的耗能梁段,传力路径明确合理,破坏位置发生在桁架梁中部腹杆,且破坏时框架柱处于弹性工作状态,满足"强节点,弱构件"及"强柱弱梁"的建筑结构设计要求。     

复杂空间桁架节点抗震性能试验研究及有限元分析

桁架转换层被广泛应用于高层建筑中,以实现结构形式的垂直转换,多榀桁架交界处的节点,其受力性能对整个桁架的安全性影响较大。结合工程实例,对上海市长宁来福士广场东部裙房桁架转换层中的两处复杂节点进行1∶4缩尺模型试验和有限元分析,研究了节点的承载力、应变发展、受力性能和破坏模式。试验结果和有限元分析表明：节点具有较高的承载力和良好的耗能能力,满足设计要求;节点腹杆板件端部的尺寸放大,改善了腹杆的轴向传力,降低了应力集中。节点的薄弱部位位于型钢混凝土柱与弦杆翼缘的交界处,节点发生破坏时,弦杆和腹杆基本没有进入屈服状态。     

广州体育馆屋盖辐射桁架上下弦节点试验与节点设计

广州体育馆屋盖辐射桁架上弦节点采用K型、T型的方钢管与圆钢管的直接焊接相贯节点 ,下弦采用垂直腹杆下端实心钢棒与钢管焊接。介绍上下弦节点的试验情况、有限元分析及节点设计     

大榭二桥120T桥面吊机设计研究

文章介绍了宁波大榭二桥桥面吊机的系统组成,并在桥面吊机的设计过程中,采用ANSYS有限元软件模拟分析桥面吊机吊装过程中钢桁架受力情况。分析结果表明,该桥面吊机的钢桁架的应力、变形和稳定性满足相关规范的要求。结果表明,通过ANSYS有限元分析,能够简单快速的计算出桥面吊机的受力状态,有利于验算结构的稳定性和安全性,并对结构进行优化设计,对指导实际工程有着重要的意义。     

某高层外爬塔吊预应力钢结构支承架设计

针对天津现代城结构的施工特点,钢结构塔吊支承架设计是保障施工安全的重要前提。在进行塔吊支承架设计时,埋件及节点的设计尤为重要。本文对埋件节点进行了有限元分析及混凝土抗冲切验算,由于核心筒墙体厚度较小,混凝土抗冲切不能满足要求,为使混凝土及埋件强度满足要求,采取预应力张拉进行加固,以保证钢结构支承架在施工过程中的安全。     

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。     

Experimental study and numerical analysis of a composite truss joint

This paper presents a model test and numerical finite element analysis (FEA) on the mechanical behavior of a composite joint in a truss cable-stayed bridge. The model test with the scale of 1:2.5 for the truss joint was conduct to fully understand the safety and serviceability. In the experiment, stress distribution, crack resistance ability and shear resistance of headed studs were carefully measured to investigate the mechanical performance, force transmission of the joint part. The maximum strain of the steel plate and concrete chord remained in the linear elastic region until 1.7 times the design load, which means there is a significant safety margin for such composites. On the basis of the experimental results of composite truss joints, three-dimensional finite element models are established. The results of the finite element analysis are in good agreement with those of the tests in terms of strength and stiffness. It is also expected that the results presented in this paper would be useful as references for the further research and the design of composite truss bridges and composite joints.