拆装式箱型房屋纵向抗侧刚度研究

通过对拆装式箱型房屋的水平纵向加载足尺模型试验,研究了其抗侧性能。试验结果表明:由于螺栓被拔出,立柱与顶底框角件之间会发生部分脱离,角件螺栓孔有轻微破坏,高强螺栓基本完好,节点的半刚性性能明显,角形截面立柱存在轻微的扭转变形,结构发生较大的侧移而不适于继续承受水平荷载,结构整体抗侧刚度较小。基于ABAQUS有限元软件,采用Spring 2线性单元模拟螺栓,立柱与角件之间采用接触处理,可以较好地模拟弹性阶段箱型房屋的整体抗侧刚度。     

大跨度可拆装式机库建设研究

为满足固定翼飞机尤其是中小型飞机保障要求,提出一种大跨度可拆装式机库建设方案。通过对该型机库建设基本需求、使用时机的分析,研究该型机库技术指标及确定依据,并针对设计中的关键技术路线提出解决方案。     

高大模板扣件式钢管支撑系统整体受力性能研究

采用有限元软件ABAQUS对高大模板扣件式钢管支撑系统的整体受力性能进行分析,利用弹簧单元模拟扣件的半刚性连接,通过屈曲分析得到的屈曲模态施加初始缺陷,并将有限元计算结果与3个工程项目的实测结果进行对比,验证有限元模型的准确性。在此基础上,利用有限元软件对高大模板扣件式钢管支撑系统的稳定承载力进行参数分析,分析的参数包括扣件拧紧扭力矩、支撑高度、横杆步距、立杆纵距、立杆横距、初始缺陷等,得到了各因素对其整体稳定承载力的影响规律。参数分析结果表明：横杆步距、立杆横距、初始缺陷对高大模板支撑系统稳定承载力影响显著,随着横杆步距、立杆横距、模态比例因子的增加,稳定承载力迅速减少。通过调整立杆的计算长度系数,将高大模板扣件式钢管支撑的整体稳定承载力计算等效为一根立杆的稳定承载力计算,并提出计算长度修正系数的简化设计公式,为工程人员的运用提供参考。     

单层折面空间网格结构可拆装式支撑胎架性能的监测与分析

针对深圳大运中心主体育场钢结构工程单层折面空间网格的结构特征和施工难度,确定了采用四角锥台形胎架与可拆装式标准节形胎架相结合的支撑方案,并将施工过程模拟计算结果与实时监测数据进行对比,验证了支撑设计的合理性与经济性.     

带填充墙的可移动式轻钢结构组合房屋抗侧性能分析

基于有限元分析软件ANSYS,针对两层带填充墙的可移动式轻钢结构组合房屋进行有限元分析,研究其在0.7kN/mm2水平风荷载作用下的抗侧性能。分析结果表明,在设计风荷载作用下,两层带填充墙的可移动式轻钢结构组合房屋的层间侧移和顶层侧移能够满足设计规范的要求,填充墙对结构整体抗侧能力有着显著的贡献。     

预埋式槽型锚轨抗拔及抗剪性能试验研究

以研究素混凝土中的预埋式槽型锚轨抗拔及抗剪性能为目的,对34个试件分别进行了垂直拉拔、横向受剪和纵向受剪试验,得到了不同受力工况下的开裂荷载、破坏荷载及荷载位移曲线,分析了试件的脆性破坏特征和破坏机理。试验结果和分析表明:素混凝土中预埋式槽型锚轨试件的主要破坏模式为混凝土的受拉脆性破坏,开裂位移小而开裂荷载大,荷载位移曲线下降段坡度较陡,试件承载力偏低且延性较差。最后根据试验结果并参照德国哈芬公司的产品标准,给出了该系列产品的正常工作允许荷载建议值并提出了改善试件受力性能的建议。     

圆弧扩大头隔板贯通式箱形柱-H型钢梁异型节点抗震性能试验研究

对5个圆弧扩大头隔板贯通式箱形柱-H型钢梁异型节点和1个基本型异型节点进行低周往复循环加载试验,研究圆弧扩大头构造对隔板贯通式箱形柱-H型钢梁异型节点在强震时的破坏模式、承载力、塑性转角、滞回性能、骨架曲线、刚度退化和耗能性能等抗震性能的影响规律。试验结果显示,基本型异型节点在刚度较大、几何变化剧烈(应力集中严重)的大截面梁翼缘对接焊缝侧边开裂,节点的塑性转角约为0.015rad,达不到FEMA要求的0.03rad。圆弧扩大头异型节点在隔板圆弧扩大区形成塑性铰,节点的塑性转角达到0.033~0.044rad,承载力和耗能性能较基本型异型节点分别提高41.7%~53%和173%~500%。隔板圆弧扩大区屈曲、对接焊缝延性拉断、贯通式隔板与柱壁板间焊缝剪切破坏、梁腹板焊接孔开裂是圆弧扩大头异型节点的主要破坏模式。隔板圆弧扩大头构造和梁翼缘对接焊缝移至远离节点区的措施,缓和了节点区焊缝过于密集和焊接热影响区的交叉影响,规避了梁翼缘对接焊缝处的几何突变(应力集中)和过早脆断。此次试验的隔板贯通式箱形柱-H型钢梁异型节点,大截面梁均先于小截面梁断裂,且均未出现以往内隔板式节点试验中常见的柱壁板间焊缝撕裂现象。     

冷弯薄壁型钢三层房屋振动台试验研究

为考察低层冷弯薄壁型钢房屋的抗震性能,进行一个三层足尺模型的振动台试验,得到低层冷弯薄壁型钢房屋结构在水平地震作用下的动力特性、地震反应、破坏机理等,并对其抗震性能进行评估。结果表明:结构在振动过程中表现为局部破坏,墙体骨架基本完好;结构呈剪切型变形形式;9度抗震设防时,多遇地震下结构最大弹性层间位移角为1/934,罕遇地震下结构最大弹塑性层间位移角为1/52,满足抗震规范关于抗震变形验算的相关规定;该房屋体系抗侧力的关键在于墙板的蒙皮作用和抗拔件的抗倾覆作用,因此应保证接缝和边角处自攻螺钉的施工质量,抗拔件应采取有效的防松措施。对结构的抗震能力进行初步评估,表明该房屋在9度多遇地震下的墙体剪力均小于其抗剪承载能力,且具有较高的安全储备。     

箱型钢柱和H型钢梁节点抗侧力作用下加劲板设置研究

对水平作用下箱型钢柱和H型钢梁节点柱内加劲板的设置进行了分析研究。运用有限元软件进行计算,提出以名义刚度作为节点抗侧力性能的评价指标,准确可靠,有效地避免了有限元计算时收敛判断不准确造成的计算终点的偏差。对不同梁高时不同加劲方式下的节点性能的比较研究表明,梁柱节点的加劲效果受梁高的影响,梁高越高,加劲效果越好。其中,同时设置竖向和横向加劲板时,在各种梁高下都表现出很好的性能,推荐使用。此研究结果可为同类工程提供参考。     

U型金属阻尼器受力性能和数值模拟分析方法研究

首先收集了17个U型金属阻尼器的试验数据,并对采用不同类型钢材的U型金属阻尼器的面内受力性能进行了分析和比较.在此基础上,研究了分别适用于构件层次分析和结构层次分析的U型金属阻尼器精细有限元模型和简化有限元模型的建模方法.结果表明:采用实体单元建立的精细有限元模型,既可较准确地模拟出U型金属阻尼器的荷载-位移滞回关系,...     

平板开孔式抗剪件的受力性能研究

对建筑领域的平板开孔式抗剪件进行研究。利用有限元计算分析方法,以抗剪钢板的几何尺寸、开孔形状、开孔位置、抗剪钢板形式等为参数,对平板开孔式抗剪件进行受力性能分析,了解各参数对平板开孔式抗剪件力学性能的影响规律,提出建筑领域用抗剪板的设计建议,为抗剪板在建筑领域的推广应用提供理论支持。     

重力式L型桥台侧墙对台身受力性能的影响研究

利用MIDAS FEA三维有限元程序,建立侧墙与前墙宽度比值不等结构的若干实体单元模型,对10 m高常用重力式L型桥台进行讨论。通过对比分析,首先研究在仅承受土压力的情况下墙底正应力沿桥台横向变化规律,然后得出不同宽度L型桥台墙底最大拉应力与等高无侧墙桥台墙底最大拉应力的比值,并将该值与侧墙与前墙宽度的比值建立联系,最后用Matlab软件进行多项式拟合,得出相应的公式指导设计。     

新型含齿槽式连接装配式剪力墙抗剪性能研究

为解决装配式剪力墙安装定位困难、施工速度慢等问题,提出了一种采用齿槽和U型套箍连接相结合的新型装配式剪力墙结构,通过分析该剪力墙水平接缝的抗剪机理初步提出了相应的抗剪承载力计算模型。然后在验证有限元建模方法有效性的基础上,对新型装配式剪力墙抗剪性能进行了分析,分析结果表明新型装配式剪力墙结构受力性能良好,其抗剪承载力略高于现浇剪力墙;对于新型含齿槽式连接装配式剪力墙抗剪性能,齿槽和后浇暗梁起主要作用,随着后浇混凝土强度的增加,其抗剪性能显著提升,而齿槽高宽比和暗梁高度变化对其影响较小。最后对比了新型含齿槽式连接装配式剪力墙抗剪承载力理论计算值与有限元分析值,发现两者吻合较好,最大相对误差不超过10%。     

柱承重模块化钢框架抗侧刚度足尺试验与理论计算方法研究

作为高度集成的预制装配化建筑形式之一,柱承重箱式模块化钢结构建筑因成本低、效率高和节能环保等优势成为工业化建筑结构的发展热点。为得到该类结构在水平荷载作用下的受力性能,提出基于D值法的修正分析方法,并对足尺双层单跨柱承重箱式模块化钢结构进行水平荷载作用下的受力性能试验,得到了结构的整体抗侧刚度,分析了加载过程中结构的受力和变形特征,提出了结构在水平静力荷载作用下的简化分析模型,并对其准确性进行了验证。结果表明：柱承重箱式模块化钢结构能够较好地抵抗水平荷载作用,在达到现行规范要求的柱顶位移限值时节点未出现明显破坏;采用简化分析模型能够快速地计算箱式模块化钢结构的抗侧刚度,其结果比传统理论计算方法的更为精确。     

多高层钢框架-预制混凝土抗侧力墙装配式结构竖向受力性能研究

对1榀由钢框架和预制混凝土抗侧力墙组成的足尺试件进行了竖向加载试验,考察该装配式结构在施工和使用阶段竖向荷载的分配关系以及框架梁挠度的变化规律。在试验研究基础上,采用ABAQUS有限元软件建立与验证试验模型,并以实际工程为背景,建立6层和12层单跨钢框架-预制混凝土抗侧力墙装配式结构模型,模拟分析了多高层结构在三种施工方案下的竖向受力性能以及框架梁的变形规律。研究结果表明:采用先逐层安装预制构件,后逐层终拧高强螺栓的施工顺序,能够保证抗侧力墙体仅承担使用阶段的竖向活荷载,大幅度降低了墙体的轴压比。在使用阶段,随着楼层层数的增多,框架柱竖向荷载分担率升高,而抗侧力墙体竖向荷载分担率降低,两者之间的差值逐渐增大。     

基于多尺度模型的自锚式钢箱梁悬索桥主缆锚固区受力性能研究

应用多尺度有限元方法研究自锚式钢箱梁悬索桥主缆锚固区受力性能与传力特征,针对以往研究中存在的不足,提出将整桥模型通过合理的连接方式统一到锚固区精细模型中以替代刚性边界条件假定的思想,提出主缆锚固区弹性边界的概念。以目前世界上跨度最大的自锚式悬索桥——桃花峪黄河大桥为工程背景,针对大桥主缆锚固区的受力性能,建立多尺度有限元模型。同时,根据传统的研究方法,建立缩尺有限元模型与足尺有限元模型作为对比模型。设计并完成了桃花峪黄河大桥主缆锚固结构的缩尺模型试验以作对比验证。深入的对比研究表明,试验模型、缩尺有限元模型与足尺有限元模型的结果均存在失真区,失真区范围不能被定量确定,导致研究结果不可信并带来庞大的精细有限元试算工作。应用弹性边界这一广义边界条件,提出的锚固区多尺度有限元模型可以精确地预测自锚式钢箱梁悬索桥主缆锚固区的受力性能,且不受失真区的影响,为相关研究提供了一种科学、精确、高效、实用的新思路。     

钢梁与包覆RC箱型钢柱之梁柱接头耐震性能研究

本研究进行两组“大尺寸梁柱接头”之反复载重试验,以探讨其力学行为与耐震性能。本研究之试体采用钢梁与“受钢筋混凝土包覆之箱型钢柱（简称包覆箱型钢柱或SRC柱）”接合之梁柱接头。此种钢梁与SRC柱接合之构造的主要特点,在于利用SRC柱之劲度、防火与抗压强度方面的长处,又可以发挥钢梁在韧性与施工便捷方面之优点。本研究之试体均符合“强柱弱梁”之原则且梁柱接头区之标称剪力强度均大于该区之需求剪力强度,试体之断面配置均符合台湾SRC设计规范之要求。本研究探讨之重点包含：（1）此种新型梁柱接头之钢梁塑性铰的发展情肜,（2）梁柱接头区混凝土之开裂状况,（3）配置剪力钉对梁柱接头韧性之影响。实验结果显示,由于SRC柱内之箱型钢管断面在X与Y向各有两片腹板,故可以提供梁柱接头区充分的剪力强度,并可抑制接头区的剪力变形,使接头区之混凝土保持良好状态,并无明显开裂之情形,进而确保插入SRC柱的钢梁受到接头区之钢筋混凝土有效的束制,使得钢梁的塑性铰可以远离焊道,最终在SRC柱之混凝土面外约15cm处发展出稳定且充分的塑性变形。换言之,SRC柱接头区的钢筋混凝土具有保护钢骨梁柱接头焊道的功能,该区的钢筋混凝上成功的将钢梁的塑性铰逼离焊道,使钢梁在SRC柱混凝土面外形成良好的塑性铰。本研究之梁柱接头试体在反复载重作用下,可以发展出稳定且饱满的迟滞循环（Hysteretic Loop）。两组接头试体之钢梁塑性转角（Plastic Rotation Angle）达到5．4%和6．0%rad,梁柱接头之层间变位角（Interstory Drift Angle）达到6．2％与6．7％rad,显示此两组梁柱接头均具有优良的塑性变形能力,超过AISC Seismic Provisions（2002）所订4％rad层问变位角之要求。本研究依据有限的试验结果初步证实,在适当设计下,此种型式的梁柱接头将可以发挥良好的耐震性能。