钢管混凝土斜交网格结构性能分析

以广州西塔为工程背景,建立了圆筒钢管混凝土斜交网格结构模型,分析了斜柱倾角对结构周期、侧移、竖向刚度和内外筒的弯矩和剪力分配的影响,探讨了核心筒剪力墙厚度对结构性能的影响。结果表明:高宽比大于5的圆筒斜交网格结构的最优斜交角度介于68°～78°;随着斜柱倾角的减小,结构抗侧刚度下降,下部楼层刚度突变明显;随着核心筒墙厚的增加,结构自振周期略有增大,内外筒的基底剪力与弯矩分配更加合理。     

高层斜交网格结构体系的性能研究

“斜交网格”体系由双向交叉连续环绕建筑外表面的斜杆构成,替代了传统上的垂直柱与斜向支撑的组合,同时承受结构的垂直和水平荷载。斜交网格的刚度较大,能承受很大的水平荷载,因而内框架可能设计成无支撑抗弯刚架,为建筑内部的布置提供很大的自由度。通过静力、弹性反应谱和静力弹塑性等分析方法,对构成这一结构的基本元素——平面斜交网格、斜交网格筒体结构和斜交网格外筒与各种内核结构的组合体系的基本静动力特性进行了分析,并与传统的结构体系进行了结果对比,归纳出这一结构的基本受力性能,可为此类结构的深入研究和设计实践提供参考。     

超高层结构中不同斜交网格体系的抗侧性能影响研究

斜交网格体系通过斜柱轴力来承受整体结构的水平作用力,具有较大的抗侧刚度。首先简单介绍了斜交网格体系的基本形式;接着通过系统的参数化分析,研究不同斜交角度、高宽比、平面形状和立面变化等主要因素对斜交网格体系的整体抗侧刚度、倾覆力矩以及构件内力的影响。结果表明:斜交角度对斜交体系的抗侧性能影响较大,存在最优的斜交角度以使得整体结构抗侧刚度最大;高宽比的影响也较大,随高宽比的增大,结构顶部水平位移逐渐增大,且增大趋势逐渐加快,风载作用下尤为明显;不同平面形状和立面变化对结构抗侧性能的影响相对较小。     

斜交网格组合结构性能研究

将斜交网格结构和传统的横梁直柱进行组合,形成组合式斜交网格结构体系。此类结构体系充分利用了斜交网格结构强大的抗侧刚度和传统结构梁柱的承载能力优点。以实际工程背景,对此种结构体系的基本力学性能进行了分析,归纳出这一结构的基本受力性能。     

典型斜交网格筒结构动力弹塑性分析

斜交网格筒结构体系是由内核心筒、外围斜交网格柱与水平环梁构成的新型结构体系,其外筒具有较大的刚度,很适用于超高层建筑的建造。本文针对一典型斜交网格筒超高层结构,使用YJK及Abaqus软件分别对其进行小震下的弹性分析和罕遇地震下的动力弹塑性时程分析,得出该结构的位移变形曲线及抵抗刚度分布规律,验证其遵循连梁、斜柱、墙肢的屈服顺序。     

高层斜交网格筒结构体系抗震性能分析

采用SAP2000对不同斜柱角度的高层斜交网格筒结构模型进行了弹性分析和静力弹塑性分析。探讨了斜交网格筒结构抗侧刚度的发展过程;总结了斜交网格筒结构塑性发展过程及构件屈服顺序,明确了斜交网格筒结构的屈服路径;分析了主环梁跨高比对斜交网格筒结构刚度和塑性发展过程的影响,以及斜柱的受压性能对斜交网格筒结构延性的影响。结果表明:高层斜交网格筒结构的延性较差,结构的刚度和承载力退化不明显;提高斜柱截面的受压性能能够明显改善结构的延性;主环梁跨高比对斜交网格筒结构的刚度发展过程影响很小。     

高层斜交网格筒结构体系剪力滞后效应研究

利用SAP2000建立不同几何参数的高层斜交网格筒结构模型,在水平风荷载作用下对其进行弹性分析。介绍了高层斜交网格筒结构的剪力滞后现象与基本特点,研究了高层斜交网格筒结构在水平荷载作用下剪力滞后效应的产生机理,并与框筒结构的剪力滞后效应进行对比。分析了斜柱角度、主环梁跨高比、结构高宽比、结构长宽比以及有无角柱对高层斜交网格筒结构剪力滞后效应的影响。结果表明:与框筒结构相比,斜交网格筒结构剪力滞后效应较小;在侧向刚度最优区间内斜交网格筒结构底层剪力滞比随斜柱角度的增大而增大,当斜柱角度超过约80°时,随着斜柱角度的增加底层剪力滞比迅速增大;斜交网格筒结构高宽比越大,结构底层剪力滞比越小;斜交网格筒结构长宽比越大,结构底层剪力滞比越大,剪力滞后效应越明显。     

宁波国华金融大厦超高层斜交网格体系设计

宁波国华金融大厦塔楼建筑高度206. 1m,是一座5A甲级写字楼。塔楼采用斜交网格外框架-核心筒双重抗侧力体系,周边钢梁仅在节点层与斜交网格刚接,在其余楼层铰接。重力支承系统包括横跨在核心筒与外围斜交网格之间的钢梁以及钢梁支承的钢筋桁架组合楼板。主要研究了该塔楼的结构体系及特点、结构构件的性能目标、斜交网格节点的设计、整体指标的控制、弹性时程分析的地震效应以及结构主要抗震构造措施。结果表明,相对传统的框架-核心筒结构体系,斜交网格外框架-核心筒结构体系中斜交网格外框架承担的剪力和倾覆力矩均较大,可视为筒中筒结构体系。     

大跨空间网格结构在多维多点输入下的简化计算方法

在对多维输入和一维输入进行比较分析的基础上,建立了多维多点输入下计算杆件内力的简化公式,通过计算多维一致输入、一维一致输入和一维多点输入下的杆件内力,可由简化方法得到多维多点输入下的杆件内力,将模拟地震波的时间缩短了一半.分析表明,采用简化公式使计算过程简单易行,节省计算时间,并可获得满意的计算精度.     

新型高性能窗结构性能及简化计算方法

隔热铝合金型材是一种符合未来发展趋势的高性能窗用新型建材,不但具有优异的保温隔热性能,结构性能也十分突出。结合高性能窗结构性能发展需要,研究了风荷载值、窗型尺寸、型材截面尺寸、窗分格及开启形式、五金件的安装位置对高性能窗结构性能的影响及变化规律,提出了风荷载作用下高性能窗结构性能简化计算公式。该公式可用于高性能窗功能-结构一体化优化设计,也可成为高性能窗概念设计阶段的重要工具。     

蠕变黏性土固结沉降计算的新简化方法及验证

针对黏性土的固结与蠕变之间的关系,目前存在两个观点:假设A认为固结期间黏性土不会发生蠕变变形,蠕变变形发生在固结变形之后;假设B则认为黏性土的蠕变是土骨架的固有属性之一,它与固结变形同时发生。室内单元体试验结果和现场监测数据表明假设A常常低估了黏性土的总变形。然而,基于假设B的精确解常需要将土体弹黏塑性本构模型导入有限元软件才能进行固结沉降的分析,因而限制了该观点的应用。提出了一个考虑多级变荷载作用下蠕变与固结近似耦合分析的新简化方法。该简化方法具有形式简洁,参数明确的优点,可适用于黏性土的各种应力–应变状态和加载—卸载—再加载的复杂受力情况。选取瑞典的典型填筑工程,将新简化方法计算的沉降变形与有限元模拟结果、46 a的现场监测数据进行了对比分析,验证了新简化方法的正确性、精确性和广泛的应用范围。     

结构分析中有限元法课程建设研究与实践

随着复杂工程结构及巨型结构的大量出现,在土木、水利等工程专业本科生中加强结构分析能力(包括电算能力)的培养显得尤为迫切。笔者将结构力学中的"矩阵位移法"和弹性力学中的"有限元法"有机结合,按照培养创新型高级专门人才的要求建设了结构分析中的有限元法课程,精心编写并出版了该课程所用的教材和电算程序。根据该课程的特点,对课堂教学、上机实习和考试等教学环节进行了改革,充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用,取得了良好的教学效果。     

A kind of high rise steel frame assembly and its simplified structural analysis

A kind of steel frame assembly applicable to high rise building is proposed herein. The composition of system, the technology characteristics of components and connections are analysed in detail. Based on the simplification of analytical model for the truss beam and beam-column connection, a simplified structural analysis method is also proposed. Finally, an application case is given to verify the effectiveness of the simplified analytical method. The results show that the simplified method produces good accuracy and it can meet the requirements of engineering structural analysis and design.     

Progressive collapse assessment of new hexagrid structural system for tall buildings

Hexagrid structure is an innovative tube‐type system. It is constructed with hexagonal exterior structural grids. The hexagrid works as an effective lateral and gravitational resisting system. This paper presents the progressive collapse‐resisting capacity of this new system and the common diagrid system based on the local failure of the structural elements in the story above the ground. The collapse behavior is evaluated by two different nonlinear static and dynamic analysis methods. This study was conducted to design two‐type 28‐story and 48‐story building models to withstand wind load for both structural systems. With the analytical results, the hexagrid has enough potential of force redistribution due to its special configuration. It is observed that the new system had high resistance to progressive collapse than diagrids in similar condition. The complementary studies illustrate that resisting progressive collapse capacity, in both hexagrid and diagrid structures, is increased by using the buckling‐restrained elements. The guidelines discussed here can help engineers to understand the mechanism of progressive collapse of the hexagrid structures. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

网架结构临时支撑体系的设计与卸载技术

某演艺中心顶部为钢结构网架体系,体系临时支撑工况复杂,运用有限元程序MIDAS对支撑的各种工况进行模拟分析,得出支撑的应力与变形满足工程施工要求,验证了分区卸载方案的合理可行,具有实际工程指导意义。     

工业厂房框-剪结构弹塑性简化计算研究

结合拟动力试验所得结构与剪力墙的刚度退化规律,推导出弹塑性阶段框架-剪力墙刚度比特征值及顶层位移的计算方法;并根据剪力墙底率先出现塑性铰的试验事实,提出了通过释放“多余弯矩”求解工业厂房框-剪结构在弹塑性阶段位移的简化计算方法及计算模型,可供第二阶段设计参考。     

矩阵位移法和有限元法在桁架结构分析中的区别

分析了矩阵位移法和有限元法两种理论,以及在实用结构中的应用计算,探索了两者之间的区别:矩阵位移法仅能应用在已知单元节点力、框架结构中单元节点间的关系,而不能应用在连续体结构中,提出两者的主要区别在于基本原理和分析方法。     

离岸深水全直桩码头承载特性与简化计算方法

全直桩码头是一种新型高桩码头结构型式，在离岸深水海域得到越来越广泛的应用。该结构的承载机理、破坏模式及设计计算方法等与传统高桩码头结构存在较大差异，目前研究尚不完善。采用ABAQUS建立全直桩码头结构-地基相互作用三维弹塑性有限元模型，研究水平荷载作用下码头的承载变形特性及破坏模式。明确了对于水平荷载作用下的离岸深水全直桩码头，基桩的塑性破坏是结构失稳的控制因素，地基土体的承载力对结构水平极限承载力不起决定性作用。在此基础上，采用经典的P-y曲线，建立了全直桩码头水平向承载力简化计算方法。该方法可以计算出桩身任意位置的内力及变形，且适于大、小位移情况。并提出了以“塑性铰”作为简化计算方法中水平极限承载力的判断标准。通过与有限元计算结果进行对比，验证了所建立简化计算方法的正确性。     

基坑斜撑支护体系先拆后撑法研究

从斜撑系统的协同变形理论出发,利用最小势能解,提出了分区段先拆后撑的思路,推导了该类支撑结构在分段拆撑过程中,拆撑区段长度的计算方法。并结合具体工程实例,对该计算理论和结果加以验证,证实该方法是可行的,从而可以为今后该类支护形式的拆撑设计和施工提供借鉴。